DE102019120606A1 - Housing for a battery cell arrangement, method for its production and temperature-controlled battery cell arrangement - Google Patents

Housing for a battery cell arrangement, method for its production and temperature-controlled battery cell arrangement Download PDF

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Gehäuse (1) für eine Batteriezellen-Anordnung, insbesondere zur Verwendung in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug, aufweisend: wenigstens ein erstes Gehäuseteil (2); und wenigstens ein zweites Gehäuseteil (3), welches zweite Gehäuseteil (3) mit dem ersten Gehäuseteil (2) lösbar verbunden oder verbindbar ist; bei dem zwischen dem ersten Gehäuseteil (2) und dem zweiten Gehäuseteil (3), in einem verbundenen Zustand, ein Gehäuse-Innenraum (5) zum Aufnehmen einer Anzahl von Batteriezellen (11) ausgebildet ist; bei dem wenigstens eines der beiden Gehäuseteile (2, 3) folgenden Aufbau aufweist: eine erste Decklage (2a, 3a) aus Metallblech; eine zweite Decklage (2b, 3b) aus Metallblech; eine zwischen der ersten Decklage (2a, 3a) und der zweiten Decklage (2b, 3b) angeordnete Zwischenlage (2c, 3c) aus einem schub- und drucksteifen, umformbaren Material, welches Material dauerhaft mit den Decklagen (2a, 2b, 3a, 3b) verbunden ist; die dem wenigstens eine der Decklagen (3a) aus mindestens zwei aneinanderliegenden Metallblechen (3aa, 3ab) gebildet ist, von denen wenigstens eines (3ab) eine Strukturierung aufweist, sodass zwischen den beiden Metallblechen Kanäle (6, 6', 6") für ein Wärmeleitungsfluid zum Abführen von Wärme aus dem Gehäuse (1) ausgebildet sind. Weiterhin vorgeschlagen wird eine temperierte Batterienzellen-Anordnung mit einem solchen Gehäuse (1) sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.A housing (1) for a battery cell arrangement is proposed, in particular for use in an electrically driven motor vehicle, comprising: at least one first housing part (2); and at least one second housing part (3), which second housing part (3) is detachably connected or connectable to the first housing part (2); in which between the first housing part (2) and the second housing part (3), in a connected state, a housing interior (5) for receiving a number of battery cells (11) is formed; in which at least one of the two housing parts (2, 3) has the following structure: a first cover layer (2a, 3a) made of sheet metal; a second cover layer (2b, 3b) made of sheet metal; an intermediate layer (2c, 3c) arranged between the first cover layer (2a, 3a) and the second cover layer (2b, 3b) and made of a shear and compression-resistant, deformable material, which material is permanently bonded to the cover layers (2a, 2b, 3a, 3b ) connected is; the at least one of the cover layers (3a) is formed from at least two metal sheets (3aa, 3ab) lying next to one another, of which at least one (3ab) has a structure so that channels (6, 6 ', 6 ") between the two metal sheets for a Thermal conduction fluid are designed to dissipate heat from the housing (1). A temperature-controlled battery cell arrangement with such a housing (1) and a method for its production are also proposed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine Batteriezellen-Anordnung, insbesondere zur Verwendung in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug, gemäß Anspruch 1.The invention relates to a housing for a battery cell arrangement, in particular for use in an electrically driven motor vehicle, according to claim 1.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine temperierte Batteriezellen-Anordnung gemäß Anspruch 11 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses für eine Batteriezellen-Anordnung, insbesondere zur Verwendung in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug, gemäß Anspruch 13.The invention further relates to a temperature-controlled battery cell arrangement according to claim 11 and a method for producing a housing for a battery cell arrangement, in particular for use in an electrically driven motor vehicle, according to claim 13.

Aus dem Stand der Technik sind Gehäuse für Batteriezellen-Anordnungen bekannt, die zwecks Schaffung einer Temperierfunktion in kostspieliger Weise als Gussteile gefertigt sind. Darüber hinaus ist bekannt, entsprechende Gehäuse für Batteriezellen-Anordnung aus einer Vielzahl von Einzelteilen zusammen zu bauen, wodurch ein hoher Montageaufwand entsteht und ein erheblicher Bauraum benötigt wird.Housings for battery cell assemblies are known from the prior art, which are manufactured in an expensive manner as cast parts for the purpose of creating a temperature control function. In addition, it is known to assemble corresponding housings for battery cell arrangements from a large number of individual parts, which results in a high installation effort and a considerable amount of space is required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Gehäuse für eine Batteriezellen-Anordnung, insbesondere bei Traktionsbatterien bei Elektrofahrzeugen, anzugeben, das sich bei guter Temperierwirkung gegenüber dem Stand der Technik durch verringerte Kosten, verringerten Montageaufwand und geringeren Bauraum auszeichnet. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gehäuses und eine temperierte Batteriezellen-Anordnung anzugeben, welches bzw. welche entsprechende Vorteile aufweist.The invention is based on the object of specifying a new type of housing for a battery cell arrangement, in particular for traction batteries in electric vehicles, which is characterized by reduced costs, reduced assembly costs and smaller installation space, while having a good temperature control effect compared to the prior art. The invention is also based on the object of specifying a method for producing such a housing and a temperature-controlled battery cell arrangement which has corresponding advantages.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Gehäuse für eine Batteriezellen-Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine temperierte Batteriezellen-Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses für eine Batteriezellen-Anordnung den Merkmalen des Anspruchs 13. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen.The object is achieved according to the invention by a housing for a battery cell arrangement with the features of claim 1, by a temperature-controlled battery cell arrangement with the features of claim 11 and by a method for producing a housing for a battery cell arrangement with the features of claim 13 Advantageous further developments are each the subject of subclaims.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung weist ein erfindungsgemäßes Gehäuse für eine Batteriezellen-Anordnung, insbesondere zur Verwendung in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug, auf: wenigstens ein erstes Gehäuseteil; und wenigstens ein zweites Gehäuseteil, welches zweite Gehäuseteil mit dem ersten Gehäuseteil lösbar verbunden oder verbindbar ist, vorzugsweise verschraubt; bei dem zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil, in einem verbundenen Zustand der Gehäuseteile, ein Gehäuse-Innenraum zum Aufnehmen einer Anzahl von Batteriezellen ausgebildet ist; bei dem wenigstens eines der beiden Gehäuseteile folgenden Aufbau aufweist: eine erste Decklage aus Metallblech; eine zweite Decklage aus Metallblech; eine zwischen der ersten Decklage und der zweiten Decklage angeordnete Zwischenlage aus einem schub- und drucksteifen, umformbaren Material, welches Material dauerhaft mit den Decklagen verbunden ist; bei dem wenigstens eine der Decklagen aus mindestens zwei aneinanderliegenden Metallblechen gebildet ist, von denen wenigstens eines eine Strukturierung aufweist, sodass zwischen den beiden Metallblechen Kanäle für ein Wärmeleitungsfluid zum Abführen von Wärme aus dem Gehäuse ausgebildet sind.According to a second aspect of the invention, a housing according to the invention for a battery cell arrangement, in particular for use in an electrically driven motor vehicle, has: at least one first housing part; and at least one second housing part, which second housing part is releasably connected or can be connected to the first housing part, preferably screwed; in which between the first housing part and the second housing part, in a connected state of the housing parts, a housing interior for receiving a number of battery cells is formed; in which at least one of the two housing parts has the following structure: a first cover layer made of sheet metal; a second sheet metal cover layer; an intermediate layer, arranged between the first cover layer and the second cover layer, made of a shear and compression-resistant, deformable material, which material is permanently connected to the cover layers; in which at least one of the cover layers is formed from at least two metal sheets lying next to one another, at least one of which has a structure so that channels for a heat conduction fluid for dissipating heat from the housing are formed between the two metal sheets.

Die genannten Kanäle, die aufgrund der Strukturierung wenigstens eines der Metallbleche entstehen, bilden einen Strömungsraum für das Wärmeleitungsfluid, um Wärme aus dem Gehäuse, d. h. von der Batteriezellen-Anordnung abzuführen. Aufgrund der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gehäuses sind die Kanäle in den Gehäuseaufbau integriert, sodass sich insgesamt ein vereinfachter Aufbau mit entsprechenden Vorteilen hinsichtlich Kosten und Montageaufwand ergibt. Auch der erforderliche Bauraum kann gegenüber dem Stand der Technik reduziert werden.The named channels, which arise due to the structuring of at least one of the metal sheets, form a flow space for the heat conduction fluid to remove heat from the housing, i. H. dissipate from the battery cell arrangement. Due to the design of the housing according to the invention described above, the channels are integrated into the housing structure, so that overall a simplified structure results with corresponding advantages in terms of costs and installation effort. The required installation space can also be reduced compared to the prior art.

Unter „Strukturierung“ wird hier und im Folgenden jede Art dreidimensionaler Formgebung des wenigstens einen Metallblechs verstanden, aufgrund der die beiden Metallbleche der genannten Decklage nicht vollflächig flach aufeinanderliegen, sondern zwischen sich definierte Hohlräume (Kanäle) ausbilden, die mit einem Wärmeleitungsfluid gefüllt werden können. Die Kanäle können - ohne Beschränkung - regelmäßig oder unregelmäßig, symmetrisch oder asymmetrisch oder in sonstiger Weise ausgebildet sein. Bevorzugt stehen sie untereinander in fluidischer Verbindung, um einen durchgängigen Strömungsraum für ein Wärmeleitungsfluid zu schaffen.“Structuring” is understood here and below to mean any type of three-dimensional shape of the at least one metal sheet, due to which the two metal sheets of the above-mentioned cover layer do not lie flat on top of one another, but rather form defined cavities (channels) between them that can be filled with a heat conduction fluid. The channels can - without restriction - be formed regularly or irregularly, symmetrically or asymmetrically or in some other way. They are preferably in fluidic connection with one another in order to create a continuous flow space for a heat-conducting fluid.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gehäuses kann vorgesehen sein, dass an wenigstens einem der beiden Metallbleche eine Zuleitung und eine Ableitung ausgebildet ist zum Zuleiten eines Wärmeleitungsfluids zu den Kanälen und zum Ableiten eines Wärmeleitungsfluids aus den Kanälen. Mit einer derartigen Zuleitung bzw. Ableitung lässt sich das Gehäuse in einen bestehenden Kreislauf für ein Wärmeleitungsfluid einbinden, um auf diese Weise effizient Wärme aus dem Innenraum des Gehäuses abzuführen.In a further development of the housing according to the invention it can be provided that a supply line and a discharge line are formed on at least one of the two metal sheets for supplying a heat conduction fluid to the channels and for discharging a heat conduction fluid from the channels. With such a feed line or discharge line, the housing can be integrated into an existing circuit for a heat conduction fluid in order to efficiently dissipate heat from the interior of the housing in this way.

Bevorzugt befinden sich die Zuleitung und die Ableitung außerhalb des Gehäuse-Innenraums. Entsprechend kann vorgesehen sein, die Kanäle innerhalb des betreffenden Gehäuseteils „nach außen“, d.h. bis zu der Zuleitung/Ableitung zu führen. Dadurch entfallen zusätzliche Dichtungen in dem als Deckel fungierenden anderen Gehäuseteil, und eine Montage wird erleichtert.The supply line and the discharge line are preferably located outside the interior of the housing. Accordingly, it can be provided that the channels within the relevant housing part are routed “to the outside”, that is to say up to the supply line / discharge line. This eliminates the need for additional seals in the as Cover acting on the other housing part, and assembly is facilitated.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst eine erfindungsgemäße temperierte Batteriezellen-Anordnung: ein erfindungsgemäßes Gehäuse; wenigstens eine Batteriezelle, die in dem Innenraum des Gehäuses aufgenommen ist; und ein Wärmeleitungsfluid, das in die Kanäle eingefüllt ist; bei der die Batteriezelle Wärme leitend mit einem der beiden Metallbleche, vorzugsweise einem im Wesentlichen eben ausgebildeten der beiden Metallbleche, in Verbindung steht.According to a second aspect of the invention, a temperature-controlled battery cell arrangement according to the invention comprises: a housing according to the invention; at least one battery cell received in the interior of the housing; and a heat conduction fluid filled in the channels; in which the battery cell is in a thermally conductive connection with one of the two metal sheets, preferably one of the two metal sheets which is essentially flat.

Auf diese Weise profitiert die erfindungsgemäße temperierte Batteriezellen-Anordnung von den weiter oben genannten Vorteilen des erfindungsgemäßen Gehäuses und ermöglicht so die Temperierung einer Batteriezellen-Anordnung bei verringertem Aufwand hinsichtlich Kosten, Montage und erforderlichem Bauraum. Dabei ist die Erfindung grundsätzlich nicht auf die Temperierung von Batteriezellen beschränkt, sondern kann zur Temperierung quasi beliebiger Objekte (Elektromodule, wie z.B. Elektromotoren) eingesetzt werden.In this way, the temperature-controlled battery cell arrangement according to the invention benefits from the advantages of the housing according to the invention mentioned above and thus enables the temperature control of a battery cell arrangement with reduced effort in terms of costs, assembly and required installation space. The invention is basically not limited to the temperature control of battery cells, but can be used to control the temperature of virtually any objects (electric modules such as electric motors).

Ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung zum Herstellen eines Gehäuses für eine Batteriezellen-Anordnung, insbesondere zur Verwendung in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug, beinhaltet folgende Schritte: Herstellen wenigstens eines ersten Gehäuseteils; und Herstellen wenigstens eines zweiten Gehäuseteils, welches zweite Gehäuseteil mit dem ersten Gehäuseteil lösbar verbindbar ist; sodass zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil, in einem verbundenen Zustand, ein Gehäuse-Innenraum zum Aufnehmen einer Anzahl von Batteriezellen ausgebildet ist; bei dem wenigstens eines der beiden Gehäuseteile folgendermaßen hergestellt wird: Bereitstellen einer ersten Decklage aus Metallblech; Bereitstellen einer zweiten Decklage aus Metallblech; Anordnen einer Zwischenlage aus einem schub- und drucksteifen, umformbaren Material, vorzugsweise einem thermoplastischen Kunststoff, zwischen der ersten Decklage und der zweiten Decklage; dauerhaftes Verbinden der Zwischenlage mit den Decklagen; Umformen der Anordnung aus Decklagen und Zwischenlage zu dem betreffenden Gehäuseteil, vorzugsweise nach vorheriger Erwärmung; und bevorzugt lösbares Verbinden der beiden Gehäuseteile zu dem Gehäuse.A method according to the invention according to a third aspect of the invention for producing a housing for a battery cell arrangement, in particular for use in an electrically driven motor vehicle, includes the following steps: producing at least one first housing part; and producing at least one second housing part, which second housing part can be detachably connected to the first housing part; so that between the first housing part and the second housing part, in a connected state, a housing interior for receiving a number of battery cells is formed; in which at least one of the two housing parts is produced as follows: providing a first cover layer made of sheet metal; Providing a second cover layer of sheet metal; Arranging an intermediate layer made of a shear and compression-resistant, deformable material, preferably a thermoplastic material, between the first cover layer and the second cover layer; permanent bonding of the intermediate layer to the outer layers; Reshaping the arrangement of cover layers and intermediate layer to form the relevant housing part, preferably after prior heating; and preferably releasable connection of the two housing parts to form the housing.

Auf diese Weise lässt sich ein neuartiges Gehäuse für eine Batteriezellen-Anordnung in einfacher und kostengünstiger Weise fertigen. Besonders vorteilhaft ist hierbei, dass die beiden Decklagen aus Metallblech und die Zwischenlage aus einem schub- und drucksteifen (Struktur-) Material in einem gemeinsamen Arbeitsgang umgeformt werden, was den erforderlichen Aufwand reduziert. Wenn es sich bei dem genannten Material um einen thermoplastischen Kunststoff handelt, erfolgt vorzugsweise die genannte Umformung nach vorheriger Erwärmung der gesamten Anordnung aus den beiden Decklagen und dem dazwischen angeordneten Material, nachdem die beiden Decklagen und das Material dauerhaft miteinander verbunden wurden, z.B. verklebt.In this way, a new type of housing for a battery cell arrangement can be manufactured in a simple and cost-effective manner. It is particularly advantageous here that the two cover layers made of sheet metal and the intermediate layer made of a shear and compression-resistant (structural) material are reshaped in one operation, which reduces the effort required. If the material mentioned is a thermoplastic synthetic material, the said deformation is preferably carried out after the entire arrangement of the two cover layers and the material arranged between them has been heated beforehand, after the two cover layers and the material have been permanently connected to one another, e.g. glued together.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gehäuses kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Gehäuseteil eine im Wesentlichen ebene, plattenförmige Ausgestaltung aufweist. Ein solches ebenes, plattenförmiges Gehäuseteil lässt sich vorteilhafter Weise dazu verwenden, hierauf eine zu temperierende Batteriezellen-Anordnung oder ein anderes zu temperierendes (Elektro-) Modul, wie einen Elektromotor oder dergleichen, anzuordnen, um einen möglichst großflächigen Wärmeübergang zu erreichen.In a further development of the housing according to the invention, it can be provided that the at least one housing part has an essentially flat, plate-shaped configuration. Such a flat, plate-shaped housing part can advantageously be used to arrange a battery cell arrangement to be temperature-controlled or another (electrical) module to be temperature-controlled, such as an electric motor or the like, in order to achieve the largest possible heat transfer.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gehäuses kann außerdem vorgesehen sein, dass das andere Gehäuseteil eine wannen- oder schalenförmige Ausgestaltung aufweist. Mit einem derartig geformte Gehäuseteil lassen sich zu temperierende Batteriezellen-Anordnung oder andere zu temperierende Module leicht abdecken, um diese insbesondere vor äußerer Schadeinwirkung zu schützen.In a further development of the housing according to the invention, it can also be provided that the other housing part has a trough-shaped or shell-shaped configuration. With a housing part shaped in this way, battery cell arrangements to be temperature-controlled or other modules to be temperature-controlled can easily be covered in order to protect them in particular from external damage.

Außerdem kann in Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gehäuses vorgesehen sein, dass das wenigstens eine, vorzugsweise ebene Gehäuseteil eine umfänglich geschlossene Anlagestruktur in Form einer Stufe oder dgl. aufweist, die dazu ausgebildet ist, mit einem Rand des anderen, bevorzugt wannenförmigen Gehäuseteils dichtend zusammenzuwirken. Eine solche umfänglich geschlossene Anlagestruktur, die als durchgängige Stufe ausgebildet sein kann, fungiert als eine Art Zentrierkante, um insbesondere ein wannen- oder schalenförmig ausgebildetes Deckel-Gehäuseteil definiert auf das wenigstens eine Gehäuseteil aufsetzen zu können. Zusätzlich kann im Bereich der Anlagestruktur an dem einen und/oder dem anderen Gehäuseteil eine Dichtung vorhanden sein.In addition, in a further development of the housing according to the invention it can be provided that the at least one, preferably flat housing part has a circumferentially closed contact structure in the form of a step or the like, which is designed to cooperate in a sealing manner with one edge of the other, preferably trough-shaped housing part. Such a circumferentially closed contact structure, which can be designed as a continuous step, acts as a kind of centering edge in order to be able to place a trough-shaped or shell-shaped cover housing part in a defined manner on the at least one housing part. In addition, a seal can be present in the area of the contact structure on one and / or the other housing part.

Bei einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gehäuses kann vorgesehen sein, dass die Decklagen aus Stahl, vorzugsweise aus Edelstahl, gebildet sind. Eine solche Werkstoffauswahl hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, weil sie dem Gehäuse eine besondere Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren, insbesondere korrosiven Schadeinwirkungen verleiht.In another development of the housing according to the invention, it can be provided that the cover layers are formed from steel, preferably from stainless steel. Such a selection of materials has proven to be particularly advantageous because it gives the housing a particular resistance to external, in particular corrosive, harmful effects.

Bei einer wieder anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gehäuses kann vorgesehen sein, dass die Zwischenlage aus einem Kunststoff gebildet ist, vorzugsweise einem thermoplastischen Kunststoff, höchst vorzugsweise einem Polyimid, insbesondere Polymethacrylimid (PMI) oder ein vergleichbares Material. Ein derartiges Material besitzt vorteilhafter Weise eine geschlossene Zellenstruktur, ein hohes Maß an mechanischer Stabilität, eine hohe Temperaturbeständigkeit sowie eine gute Umformbarkeit nach entsprechender Erwärmung.In yet another further development of the housing according to the invention, it can be provided that the intermediate layer is formed from a plastic, preferably a thermoplastic Plastic, most preferably a polyimide, in particular polymethacrylimide (PMI) or a comparable material. Such a material advantageously has a closed cell structure, a high degree of mechanical stability, high temperature resistance and good formability after appropriate heating.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gehäuses kann vorgesehen sein, dass das andere Metallblech im Wesentlichen in einer Ebene verläuft und bei dem das wenigstens eine Metallblech zwecks Ausbildung der Kanäle derart umgeformt (strukturiert) ist, dass Wandungen der Kanäle bezüglich der Ebene unter einem Winkel kleiner oder gleich 45 Grad orientiert sind. Eine solche Ausbildung der Kanalwandungen hat sich als vorteilhaft erwiesen, weil dann insbesondere Schubkräfte optimal aufgenommen werden können.In an advantageous development of the housing according to the invention it can be provided that the other metal sheet runs essentially in one plane and in which the at least one metal sheet is shaped (structured) for the purpose of forming the channels in such a way that walls of the channels are smaller at an angle with respect to the plane or are oriented equal to 45 degrees. Such a design of the channel walls has proven to be advantageous because then in particular shear forces can be optimally absorbed.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gehäuses die Decklagen mit der Zwischenlage stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise verklebt, sind. Auf diese Weise erreicht man eine dauerhaft feste Verbindung der Decklagen mit der Zwischenlage, wodurch sich eine ausgezeichnete Haltbarkeit des gesamten Gehäuses ergibt.It has proven to be advantageous if, in a further development of the housing according to the invention, the cover layers are materially connected to the intermediate layer, preferably glued. In this way, a permanently firm connection of the cover layers with the intermediate layer is achieved, which results in excellent durability of the entire housing.

Schließlich kann in Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gehäuses noch vorgesehen sein, dass auch die Metallbleche in Bereichen zwischen den Kanälen miteinander verbunden sind, vorzugsweise stoffschlüssig, höchst vorzugsweise verschweißt. Auf diese Weise ergibt sich eine dauerhafte, definierte Formgebung der Kanäle. Des Weiteren hat eine solche Ausgestaltung Vorteile hinsichtlich der Herstellbarkeit des erfindungsgemäßen Gehäuses.Finally, in a further development of the housing according to the invention, it can also be provided that the metal sheets are also connected to one another in areas between the channels, preferably materially, most preferably welded. This results in a permanent, defined shape of the channels. Furthermore, such a configuration has advantages with regard to the manufacturability of the housing according to the invention.

Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Batteriezellen-Anordnung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst Vorrats- und Fördermittel für das Wärmeleitungsfluid zum Bereitstellen des Wärmeleitungsfluids, zum Zuleiten des Wärmeleitungsfluids zu den Kanälen und zum Ableiten des Wärmeleitungsfluids aus den Kanälen. Auf diese Weise ist das Gehäuse mit seinen Kanälen in einen Kreislauf für das Wärmeleitungsfluid eingebunden, sodass in prozesssicherer Art und Weise Wärme aus dem Innenraum des Gehäuses bzw. von der Batteriezellen-Anordnung abgeführt werden kann. Zudem kann das Gehäuse in vorteilhafter Weise noch wenigstens einen Elektroanschluss zum Kontaktieren der Batteriezellen-Anordnung aufweisen.A preferred development of the battery cell arrangement according to the invention according to the second aspect of the invention comprises storage and conveying means for the heat conduction fluid for providing the heat conduction fluid, for supplying the heat conduction fluid to the channels and for discharging the heat conduction fluid from the channels. In this way, the housing with its channels is integrated into a circuit for the heat conduction fluid, so that heat can be dissipated from the interior of the housing or from the battery cell arrangement in a process-reliable manner. In addition, the housing can advantageously have at least one electrical connection for contacting the battery cell arrangement.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine der Decklagen aus mindestens zwei aufeinanderliegenden Metallblechen hergestellt wird, welche Metallbleche in Bereichen fest miteinander verbunden werden, vorzugsweise stoffschlüssig, höchst vorzugsweise verschweißt, verlötet oder verklebt, und dass wenigstens eines der Metallbleche mit einer Strukturierung versehen wird, sodass zwischen den beiden Metallblechen Kanäle für ein Wärmeleitungsfluid zum Abführen von Wärme aus dem Gehäuse ausgebildet werden, indem zwischen miteinander verbundenen Bereichen der Metallbleche ein Fluid unter Druck zwischen die Metallbleche eingebracht wird, um wenigstens eines der Metallbleche umzuformen, während vorzugsweise wenigstens eines der Metallbleche, höchst vorzugsweise das andere Metallblech, gegen eine Druckkraft des Fluids abgestützt wird.In an advantageous development of the method according to the invention according to the third aspect of the invention, it can be provided that at least one of the cover layers is produced from at least two metal sheets lying one on top of the other, which metal sheets are firmly connected to one another in areas, preferably materially, most preferably welded, soldered or glued, and that at least one of the metal sheets is provided with a structure so that channels for a heat conduction fluid for dissipating heat from the housing are formed between the two metal sheets by introducing a fluid under pressure between the metal sheets between interconnected areas of the metal sheets to at least to reshape one of the metal sheets, while preferably at least one of the metal sheets, most preferably the other metal sheet, is supported against a compressive force of the fluid.

Durch die stoffschlüssige Verbindung der beiden Metallbleche lassen sich die auszubildenden Kanäle geometrisch vordefinieren und dann in prozesstechnisch einfacher Weise durch Einbringen eines unter Druck stehenden Fluids zwischen die Metallbleche ausformen. Dabei kann vorzugsweise wenigstens eines der Metallbleche gegen eine Druckkraft des Fluids abgestützt werden, um beispielsweise für dieses eine Metallblech eine flache, ebene Ausgestaltung zu erreichen. Zusätzlich oder alternativ kann auch das andere Metallblech abgestützt werden, um eine gewünschte Strukturierung der Kanäle zu erreichen. Die genannte Abstützung erfolgt vorzugsweise durch das Vorsehen jeweils eines geeigneten Werkzeugs.Due to the material connection of the two metal sheets, the channels to be formed can be geometrically predefined and then shaped in a process-technically simple manner by introducing a pressurized fluid between the metal sheets. In this case, at least one of the metal sheets can preferably be supported against a compressive force of the fluid in order, for example, to achieve a flat, level design for this one metal sheet. Additionally or alternatively, the other metal sheet can also be supported in order to achieve a desired structuring of the channels. Said support is preferably carried out by providing a suitable tool in each case.

Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch vorgesehen sein, dass an wenigstens einem der beiden Metallbleche eine Zuleitung und eine Ableitung ausgebildet wird zum Zuleiten eines Wärmeleitungsfluids zu den Kanälen und zum Ableiten eines Wärmeleitungsfluids aus den Kanälen. Auf diese Weise lässt sich das fertige Gehäuse - wie bereits erwähnt - in einen (vorhandenen) Kreislauf für ein Wärmeleitungsfluid einbinden, um das Wärmeleitungsfluid über die Zuleitung in die Kanäle zu leiten, und es über die Ableitung wieder aus den Kanälen abzuleiten. Diese Weise lässt sich eine wirksame Temperierung eines im Innenraum des Gehäuses angeordneten oder anzuordnenden (Elektro-) Moduls, insbesondere einer Batteriezellen-Anordnung, erreichen.In another advantageous development of the method according to the invention, it can also be provided that a supply line and a discharge line are formed on at least one of the two metal sheets for supplying a heat-conducting fluid to the channels and for discharging a heat-conducting fluid from the channels. In this way, the finished housing - as already mentioned - can be integrated into an (existing) circuit for a heat conduction fluid, in order to conduct the heat conduction fluid via the supply line into the channels and divert it back out of the channels via the discharge line. In this way, an effective temperature control of an (electrical) module arranged or to be arranged in the interior of the housing, in particular a battery cell arrangement, can be achieved.

Nachfolgend sei die Erfindung anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels nochmals exemplarisch zusammenfassend dargestellt. Sie umfasst entsprechend die integrale Bauweise eines Batteriegehäuses (Gehäuse für eine Batteriezellen-Anordnung) mit einer Sandwichstruktur (Decklagen und Zwischenlage) und integrierter Batteriekühlung (Kanäle).In the following, the invention is summarized again by way of example using a specific exemplary embodiment. It accordingly comprises the integral design of a battery housing (housing for a battery cell arrangement) with a sandwich structure (cover layers and intermediate layer) and integrated battery cooling (channels).

Ein möglicher Aufbau des Gehäuses umfasst (von außen nach innen) eine erste Decklage, vorzugsweise ein dünnwandiges Stahlblech, einen Kern aus dem genannten Material, eine sogenannte Kühllage in Form eines dünnwandigen Metall-/Stahlblechs, versickt bzw. strukturiert, sowie ein zweites Metallblech (vorzugsweise ein dünnwandiges Stahlblech). Die beiden Metallbleche bilden zusammen eine zweite Decklage.One possible structure of the housing comprises (from the outside to the inside) a first cover layer, preferably a thin-walled steel sheet, a core made of the material mentioned, a so-called cooling layer in the form of a thin-walled metal / steel sheet, beaded or structured, and a second metal sheet ( preferably a thin-walled steel sheet). The two metal sheets together form a second cover layer.

Alle Lagen sind vorzugsweise untereinander stoffschlüssig derart verbunden, dass Schub- und Druckkräfte übertragen werden können.All layers are preferably materially connected to one another in such a way that shear and pressure forces can be transmitted.

Bei der Herstellung wird vorzugsweise folgendermaßen verfahren: 1. Einbringung von hydraulischen Anschlüssen in die zweite Decklage, d.h. das zweite Metallblech; 2. Verschweißung/Verbindung der beiden Metallbleche der zweiten Decklage im geforderten Kühlkanalmuster, wobei eine Geometrie der Verschweißung/Verbindung einen entsprechenden Verlauf der Kanäle bedingt; 3. Oberflächen-Behandlung (Reinigung/Aufrauhung, z.B. Koronabehandlung); 4. Stapelung des Aufbaus inkl. Klebstoffauftrag zwecks Verbindung von Decklagen und Kern; 5. Aufheizung aller Komponenten auf Umformtemperatur; 6. Thermoplastisches Umformen des Kerns und Umformung der Decklagen (gemeinsam); 7. Hydraulische Ausformung der (Kühl-)Kanäle bei geschlossener (Werkzeug-)Kavität in den Kern, d.h. in das betreffende Material hinein durch Anlegen von (Fluid-) Druck an den hydraulischen Anschlüssen. 8. Vernetzung des Klebstoffs unter geeigneter Temperatureinwirkung; 9. Entformung; 10. Besäumung/Umbördelung der Decklagen zwecks randseitig sicherer Verbindung.The manufacturing process is preferably carried out as follows: 1. Introduction of hydraulic connections in the second cover layer, i.e. the second metal sheet; 2. Welding / connection of the two metal sheets of the second cover layer in the required cooling channel pattern, the geometry of the welding / connection causing a corresponding course of the channels; 3. Surface treatment (cleaning / roughening, e.g. corona treatment); 4. Stacking of the structure including application of adhesive for the purpose of connecting the top layers and core; 5. Heating of all components to forming temperature; 6. Thermoplastic reshaping of the core and reshaping of the outer layers (together); 7. Hydraulic shaping of the (cooling) channels with the (tool) cavity closed into the core, i.e. into the material in question by applying (fluid) pressure to the hydraulic connections. 8. Crosslinking of the adhesive under the action of a suitable temperature; 9. demolding; 10. Trimming / beading of the top layers for the purpose of a secure connection on the edge.

Es besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, die Komponenten (Lagen) einzeln umzuformen oder nur die Metallbleche im Vorfeld umzuformen, falls der thermoplastisch umformbare Kern die Umformkräfte der Stahlbleche nicht aufnehmen kann. Alternativ kann auch Aluminium oder ein anderer Decklagenwerkstoff oder eine Kombination aus verschiedenen Werkstoffen zum Einsatz kommen.In principle, there is also the option of reshaping the components (layers) individually or reshaping the metal sheets in advance, if the thermoplastically deformable core cannot absorb the reshaping forces of the steel sheets. Alternatively, aluminum or another cover layer material or a combination of different materials can be used.

Des Weiteren kann die (Kühl-)Kanalstruktur in der Wandung des Gehäuses derart ausgeführt sein, dass der Fluidzugang und Fluidabgang (Zuleitung bzw. Ableitung) durch das Kernmaterial hindurch nach außen verlegt ist, was die Anbindung an einen Kreislauf für das Wärmeleitungsfluid, insbesondere den Temperierkreislauf eines Fahrzeugs, erleichtert. Durchbrüche durch das Gehäuse für Kabel zur Regelung und Energiezufuhr bzw. -Abfuhr sind vorteilhafter Weise ebenfalls vorhanden.Furthermore, the (cooling) channel structure in the wall of the housing can be designed in such a way that the fluid inlet and outlet (inlet or outlet) are routed through the core material to the outside, which makes the connection to a circuit for the heat conduction fluid, in particular the Temperature control circuit of a vehicle, facilitated. Breakthroughs through the housing for cables for regulation and energy supply or discharge are also advantageously provided.

Darüber hinaus kann über einen großflächig angelegten Kühlkanal an einer mechanisch gering belasteten Stelle des Gehäuses durch elastische Verformung der inneren Decklage, d.h. des betreffenden Metallblechs in Richtung Fluid oder nach innen (in Richtung Gehäuse-Innenraum) ein Druck im Innenraum des Gehäuses über das Wärmeleitungsfluid zwischen Innenraum und Außen ausgeglichen werden.In addition, a large-area cooling channel at a mechanically lightly stressed point of the housing can be used to create a pressure in the interior of the housing via the heat conduction fluid through elastic deformation of the inner cover layer, ie of the sheet metal in question in the direction of the fluid or inward (in the direction of the housing interior) Interior and exterior are balanced.

Die vorliegende Erfindung schafft eine weitgehende Funktionsintegration, umfassend Dichtheit/Leckagesicherheit, Korrosionsschutz (speziell bei Verwendung eines geeigneten Stahls), Vermeidung von Wasseraufnahme (im Vgl. zu Kunststoffgehäusen), Brandschutz, Widerstand gegen Intrusion (Crash), thermische Isolation, Steifigkeit/Dämpfung sowie Bauraumreduktion durch in die Tragstruktur integrierte Kühlung.The present invention creates extensive functional integration, including tightness / leakage protection, corrosion protection (especially when using a suitable steel), avoidance of water absorption (compared to plastic housings), fire protection, resistance to intrusion (crash), thermal insulation, rigidity / damping and Installation space reduction through cooling integrated in the supporting structure.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.

  • 1 zeigt im Schnitt ein erfindungsgemäßes Gehäuse für eine Batteriezellen-Anordnung;
  • 2 zeigt eine vergrößerte (Detail-) Schnittansicht einer Seite des Gehäuses gemäß 1;
  • 3 zeigt eine (Detail-) Schnittansicht der anderen Seite des Gehäuses 1 gemäß 1;
  • 4 zeigt einen Schnitt durch das Gehäuse gemäß 1 mit beispielhaft angeordneten Batteriezellen;
  • 5 zeigt das Gehäuse gemäß 4 in verschiedenen Teilschnitten; und
  • 6 zeigt dasselbe Gehäuse wie in 5 leicht rotiert.
Further properties and advantages of the invention emerge from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawing.
  • 1 shows in section a housing according to the invention for a battery cell arrangement;
  • 2 FIG. 11 shows an enlarged (detailed) sectional view of one side of the housing according to FIG 1 ;
  • 3 shows a (detailed) sectional view of the other side of the housing 1 according to FIG 1 ;
  • 4th shows a section through the housing according to 1 with battery cells arranged by way of example;
  • 5 shows the housing according to 4th in different partial cuts; and
  • 6 shows the same housing as in 5 rotated slightly.

In 1 ist bei Bezugszeichen 1 ein erfindungsgemäßes Gehäuse für eine Batteriezellen-Anordnung im Schnitt gezeigt, wie es insbesondere zum Aufnehmen einer Traktionsbatterie für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug zum Einsatz kommen kann. Das Gehäuse 1 umfasst ein erstes Gehäuseteil 2, welches schalenförmig oder wannenförmig nach Art eines Deckels ausgebildet ist. Außerdem umfasst das Gehäuse 1 ein zweites Gehäuseteil 3, welches im Wesentlichen eben in Form einer Platte ausgebildet ist. Das erste Gehäuseteil 2 und das zweite Gehäuseteil 3 sind lösbar miteinander verbunden bzw. verbindbar, welche Verbindung über randständige Stifte oder Bolzen gesichert wird, von denen in 1 bei Bezugszeichen 4 nur zwei exemplarisch dargestellt sind. Die Bolzen bei Bezugszeichen 4 können zusätzlich oder alternativ auch für die Montage des Gehäuses 1 in einem Fahrzeug (nicht gezeigt) verwendet werden. Die kleineren Schrauben 4a daneben dienen dann zum Verschließen des Gehäuses 1. Zwischen dem ersten Gehäuseteil 2 und dem zweiten Gehäuseteil 3 ist ein Gehäuse-Innenraum 5 ausgebildet, der zum Aufnehmen einer Anzahl von Batteriezellen oder eines anderen (Elektro-) Moduls geeignet ist, wie weiter unten anhand von 4 bis 6 genauer dargestellt.In 1 a housing according to the invention for a battery cell arrangement is shown in section at reference number 1, as it can be used in particular to accommodate a traction battery for an electrically driven motor vehicle. The case 1 comprises a first housing part 2 , which is cup-shaped or trough-shaped like a lid. The housing also includes 1 a second housing part 3 , which is essentially flat in the form of a plate. The first housing part 2 and the second housing part 3 are releasably connected or can be connected to one another, which connection is secured via marginal pins or bolts, of which in 1 at reference number 4th only two are shown as examples. The bolts at reference numbers 4th can additionally or alternatively also for the assembly of the housing 1 used in a vehicle (not shown). The smaller screws 4a then serve to close the housing 1 . Between the first housing part 2 and the second housing part 3 is a housing interior 5 designed, which is suitable for receiving a number of battery cells or another (electrical) module, as further below with reference to FIG 4th to 6 shown in more detail.

Die beiden Gehäuseteile 2, 3 weisen grundsätzlich folgenden Aufbau auf: Sie sind gebildet aus einer ersten Decklage 2a, 3a aus Metallblech und einer zweiten Decklage 2b, 3b aus Metallblech, vorzugsweise jeweils aus (Edel-) Stahl. Zwischen der ersten Decklage 2a, 3a und der zweiten Decklage 2b, 3b ist eine Zwischenlage 2c, 3c oder ein Kern aus einem schub- und drucksteifen, umformbaren (Kunststoff-) Material angeordnet, welches Material dauerhaft mit den Decklagen 2a, 2b, 3a, 3b verbunden ist, insbesondere verklebt. Bei dem unteren, im Wesentlichen ebenen Gehäuseteil 3 ist die obere Decklage 3a ihrerseits aus zwei über- bzw. aneinanderliegenden Metallblechen 3aa, 3ab gebildet, von denen wiederum eines, nämlich das untere 3ab eine Strukturierung aufweist, wodurch zwischen den beiden Metallblechen 3aa, 3ab Kanäle 6 für ein Wärmeleitungsfluid (nicht gezeigt) zum Abführen von Wärme aus dem Gehäuse 1 ausgebildet sind.The two housing parts 2 , 3 basically have the following structure: They are formed from a first cover layer 2a , 3a made of sheet metal and a second top layer 2 B , 3b made of sheet metal, preferably each made of (stainless) steel. Between the first top layer 2a , 3a and the second top layer 2 B , 3b is a liner 2c , 3c or a core made of a shear and compression-resistant, deformable (plastic) material, which material is permanently attached to the cover layers 2a , 2 B , 3a , 3b is connected, in particular glued. In the case of the lower, essentially flat housing part 3 is the top layer 3a in turn made of two metal sheets lying one above the other 3aa , 3ab formed, of which in turn one, namely the lower 3ab has a structuring, whereby between the two metal sheets 3aa , 3ab channels 6 for a thermal conduction fluid (not shown) for removing heat from the housing 1 are trained.

Wenn ein Wärmeleitungsfluid durch die Kanäle 6 fließt, kann es aufgrund der wärmeleitenden Eigenschaft des darüberliegenden Metallblechs 3aa Wärme aus dem Gehäuse-Innenraum 5 bzw. von einer darin angeordneten Batteriezellen-Anordnung (nicht gezeigt) aufnehmen und nach außerhalb des Gehäuses 1 abführen. Zu diesem Zweck weist das Gehäuse 1 wenigstens eine Zuleitung und wenigstens eine Ableitung für ein Wärmeleitungsfluid auf, welche Zuleitung bzw. Ableitung mit den Kanälen 6 in fluidischer Wirkverbindung steht. Hierauf wird weiter unten anhand von 3 näher eingegangen. In ihren Randbereichen können die Gehäuseteile 2, 3 durch geeignete Profilelemente 7 eingefasst sein.When a thermal conduction fluid through the channels 6 flows, it can due to the heat-conducting property of the overlying metal sheet 3aa Heat from the housing interior 5 or from a battery cell arrangement (not shown) arranged therein and to the outside of the housing 1 discharge. For this purpose, the housing 1 at least one supply line and at least one discharge line for a heat conduction fluid, which supply line or discharge line with the channels 6 is in fluidic operative connection. This is explained further below using 3 detailed. In their edge areas, the housing parts 2 , 3 through suitable profile elements 7th be bordered.

2 zeigt anhand einer vergrößerten (Detail-) Schnittansicht den Aufbau des Gehäuses 1 gemäß 1 etwas genauer. Insbesondere die Ausbildung der Kanäle 6 ist hier gut zu erkennen. Wie man der 2 weiterhin entnimmt, verlaufen Wandungen 6a der Kanäle 6 bezogen auf das ebene Metallblech 3aa unter einem Winkel α kleiner oder gleich 45°, was aus Stabilitätsgründen von Vorteil ist. 2 shows the structure of the housing on the basis of an enlarged (detailed) sectional view 1 according to 1 a little more precise. In particular the formation of the channels 6 is easy to see here. How to get the 2 continues to be removed, walls run 6a of the channels 6 based on the flat metal sheet 3aa at an angle α less than or equal to 45 °, which is advantageous for reasons of stability.

Wie man der 2 noch entnimmt, weist das Gehäuseteil 3 eine umlaufende Stufe 3d auf, die als Zentrierhilfe für das aufgesetzte obere Gehäuseteil 2 dient, indem sie in einem Abwinkelungsbereich 2d des oberen Gehäuseteils 2 mechanisch mit diesem zusammenwirkt.How to get the 2 still removed, has the housing part 3 a circumferential step 3d as a centering aid for the attached upper housing part 2 serves by placing it in a bend area 2d of the upper part of the housing 2 mechanically interacts with this.

3 zeigt eine (Detail-) Schnittansicht der gegenüber 2 anderen Seite des Gehäuses 1 gemäß 1. Hier ist zusätzlich eine Zuleitung 8 bzw. ein entsprechender (VDA-) Anschluss dargestellt, der mit Fördermitteln 9 und Vorratsmitteln 10 für ein Wärmeleitungsfluid in Wirkverbindung steht. Des Weiteren steht die Zuleitung 8 in fluidischer Wirkverbindung mit einem Kanal 6', der entsprechend den Kanälen 6 ausgebildet ist und mit diesen in fluidischer Wirkverbindung steht. Bei Bezugszeichen 6" ist ein weiterer Kanal dargestellt, der mit einer nicht gezeigten Ableitung für das Wärmeleitungsfluid kommuniziert. Vorteilhafterweise steht die genannte Ableitung mit den Vorratsmitteln 10 für das Wärmeleitungsfluid in Wirkverbindung, was in 3 ebenfalls nicht explizit dargestellt, sondern mittels einer gestrichelten Linie nur schematisch gezeigt ist. Auf diese Weise kann Wärmeleitungsfluid aus den Vorratsmitteln 10 über die Fördermittel 9 durch die Zuleitung 8 und den Kanal 6' in die Kanäle 6 gelangen und auf diese Weise einen im Innenraum 5 des Gehäuses 1 befindlichen Gegenstand temperieren, insbesondere kühlen, bevor es über den Kanal 6" wieder zu den Vorratsmitteln 10 zurück gelangt. Der so gebildete Temperierkreislauf kann weitere Elemente, z.B. Wärmetauscher, umfassen, die hier nicht dargestellt sind. 3 shows a (detailed) sectional view of the opposite 2 other side of the case 1 according to 1 . There is also a feed line here 8th or a corresponding (VDA) connection is shown, the one with funding 9 and supplies 10 for a heat conduction fluid is in operative connection. Furthermore, the supply line is available 8th in fluidic operative connection with a channel 6 ' that according to the channels 6 is formed and is in fluidic operative connection with these. With reference number 6 " a further channel is shown which communicates with a discharge line, not shown, for the heat conduction fluid. The named discharge is advantageously connected to the storage means 10 for the heat conduction fluid in operative connection, what in 3 likewise not shown explicitly, but only shown schematically by means of a dashed line. In this way, heat conduction fluid can from the storage means 10 about the funding 9 through the supply line 8th and the canal 6 ' in the channels 6 and in this way one in the interior 5 of the housing 1 Temper the object in place, especially cool it, before passing it through the duct 6 " back to the supplies 10 got back. The temperature control circuit formed in this way can comprise further elements, for example heat exchangers, which are not shown here.

Bei der Herstellung des Gehäuses 1 wird vorzugsweise folgendermaßen verfahren: Zunächst werden hydraulische Anschlüssen in diejenige Decklage 3a des Gehäuseteils 3 eingebracht, welche zwei Metallbleche 3aa, 3ab aufweist. Diese Anschlüsse (nicht gezeigt) werden bevorzugt in einem der Metallbleche 3aa, 3ab ausgebildet und münden in einen Bereich zwischen den Metallblechen 3aa, 3ab. Dann werden die beiden Metallbleche 3aa, 3ab in dem geforderten Kühlkanalmuster verschweißt, wobei eine Geometrie der Verschweißung einen entsprechenden Verlauf der Kanäle 6 bedingt. Danach erfolgt - auch für das Gehäuseteil 2 - eine Oberflächen-Behandlung der Metallbleche 3aa, 3ab bzw. allgemein der Decklagen 2a, 2b, 3a, 3b (Reinigung/Aufrauhung, z.B. Koronabehandlung). Anschließend erfolgt eine Stapelung des Aufbaus inkl. Klebstoffauftrag zum Verbinden der Decklagen 2a, 2b, 3a, 3b und des Kernmaterials 2c, 3c. Danach werden alle Komponente auf Umformtemperatur (des Kernmaterials) aufgeheizt. Im Anschluss kann ein thermoplastisches Umformen des Kerns 2c, 3c und eine Umformung der Decklagen 2a, 2b, 3a, 3b gemeinsam erfolgen. Dann erfolgt eine hydraulische Ausformung der (Kühl-) Kanäle 6 an dem Gehäuseteil 3 bei geschlossener (Werkzeug-) Kavität (nicht gezeigt) in den Kern 3c, d.h. in das betreffende Material hinein, indem über die genannten hydraulischen Anschlüsse ein unter Druck stehendes Umformfluid eingebracht wird. Dabei liegt bevorzugt das obere Metallblech 3aa an einem geeigneten (ebenen) Werkzeug an, damit es im Wesentlichen eben bleibt. Für das untere Metallblech 3ab kann ein Werkzeug vorgesehen sein, dessen Formgebung der gewünschten Kanalform entspricht. In diesem Zusammenhang kann auch die Stufe 3d ausgebildet werden. Dann erfolgt Vernetzung des Klebstoffs unter geeigneter Temperatureinwirkung. Der Herstellprozess endet mit einer Entformung der fertigen Gehäuseteile 2, 3 aus dem betreffenden Umformwerkzeug. Danach kann noch eine Besäumung oder Umbördelung der Decklagen 2a, 2b bzw. 3a, 3b erfolgen, um randseitig eine sichere Verbindung zu erhalten.When making the case 1 The procedure is preferably as follows: First, hydraulic connections are made in that top layer 3a of the housing part 3 introduced which two metal sheets 3aa , 3ab having. These connections (not shown) are preferably in one of the metal sheets 3aa , 3ab formed and open into an area between the metal sheets 3aa , 3ab . Then the two metal sheets 3aa , 3ab welded in the required cooling channel pattern, with a geometry of the weld a corresponding course of the channels 6 conditionally. Then takes place - also for the housing part 2 - a surface treatment of the metal sheets 3aa , 3ab or generally the top layers 2a , 2 B , 3a , 3b (Cleaning / roughening, e.g. corona treatment). The structure is then stacked, including the application of adhesive to connect the top layers 2a , 2 B , 3a , 3b and the core material 2c , 3c . Then all components are heated to the forming temperature (of the core material). This can be followed by a thermoplastic reshaping of the core 2c , 3c and a reshaping of the top layers 2a , 2 B , 3a , 3b take place together. The (cooling) channels are then hydraulically shaped 6 on the housing part 3 into the core when the (tool) cavity (not shown) is closed 3c , ie into the material in question, in that a pressurized forming fluid is introduced via the hydraulic connections mentioned. The upper metal sheet is preferably located here 3aa on a suitable (flat) tool so that it remains essentially flat. For the lower metal sheet 3ab A tool can be provided whose shape corresponds to the desired channel shape. In this context, the level 3d be formed. The adhesive is then crosslinked under the action of a suitable temperature. The manufacturing process ends with the demolding of the finished housing parts 2 , 3 from the relevant forming tool. Then the top layers can be trimmed or flanged 2a , 2 B or. 3a , 3b in order to obtain a secure connection at the edge.

In 4 ist grundsätzlich dasselbe Gehäuse 1 dargestellt, wie in den 1 bis 3, allerdings sind bei Bezugszeichen 11 nun zusätzlich noch Batteriezellen gezeigt, die als Batteriezellen-Anordnung in dem Gehäuse-Innenraum 5 angeordnet sind und mit dem oberen Metallblech 3aa des unteren Gehäuseteils 3 in Wärme leitender Verbindung stehen. Auf diese Weise kann über die Kanäle 6 Wärme von den Batteriezellen 11 aus dem Gehäuse 1 abgeführt werden.In 4th is basically the same case 1 shown as in the 1 to 3 , however, are with reference symbols 11 now also battery cells shown as a battery cell arrangement in the housing interior 5 are arranged and with the upper metal sheet 3aa of the lower housing part 3 are in heat-conducting connection. This way you can use the channels 6 Heat from the battery cells 11 out of the case 1 be discharged.

Die 5 und 6 zeigen weitere, perspektivische Ansichten des Gegenstands aus 4, sodass hierauf nicht weiter einzugehen ist. Der Verlauf der Kanäle 6 insbesondere gemäß 5 und 6 ist nur exemplarisch dargestellt und in der Praxis nicht auf die gezeigte Geometrie beschränkt.The 5 and 6 show further perspective views of the item from 4th so that it does not need to be discussed further. The course of the canals 6 especially according to 5 and 6 is only shown as an example and in practice is not limited to the geometry shown.

Claims (15)

Gehäuse (1) für eine Batteriezellen-Anordnung, insbesondere zur Verwendung in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug, aufweisend: wenigstens ein erstes Gehäuseteil (2); und wenigstens ein zweites Gehäuseteil (3), welches zweite Gehäuseteil (3) mit dem ersten Gehäuseteil (2) lösbar verbunden oder verbindbar ist; bei dem zwischen dem ersten Gehäuseteil (2) und dem zweiten Gehäuseteil (3), in einem verbundenen Zustand, ein Gehäuse-Innenraum (5) zum Aufnehmen einer Anzahl von Batteriezellen (11) ausgebildet ist; bei dem wenigstens eines der beiden Gehäuseteile (2, 3) folgenden Aufbau aufweist: eine erste Decklage (2a, 3a) aus Metallblech; eine zweite Decklage (2b, 3b) aus Metallblech; eine zwischen der ersten Decklage (2a, 3a) und der zweiten Decklage (2b, 3b) angeordnete Zwischenlage (2c, 3c) aus einem schub- und drucksteifen, umformbaren Material, welches Material dauerhaft mit den Decklagen (2a, 2b, 3a, 3b) verbunden ist; bei dem wenigstens eine der Decklagen (3a) aus mindestens zwei aneinanderliegenden Metallblechen (3aa, 3ab) gebildet ist, von denen wenigstens eines (3ab) eine Strukturierung aufweist, sodass zwischen den beiden Metallblechen Kanäle (6, 6', 6") für ein Wärmeleitungsfluid zum Abführen von Wärme aus dem Gehäuse (1) ausgebildet sind.Housing (1) for a battery cell arrangement, in particular for use in an electrically powered motor vehicle, comprising: at least one first housing part (2); and at least one second housing part (3), which second housing part (3) is releasably connected or connectable to the first housing part (2); in which between the first housing part (2) and the second housing part (3), in a connected state, a housing interior (5) for receiving a number of battery cells (11) is formed; in which at least one of the two housing parts (2, 3) has the following structure: a first cover layer (2a, 3a) made of sheet metal; a second cover layer (2b, 3b) made of sheet metal; an intermediate layer (2c, 3c) arranged between the first cover layer (2a, 3a) and the second cover layer (2b, 3b) made of a shear and compression resistant, deformable material, which material is permanently connected to the cover layers (2a, 2b, 3a, 3b); in which at least one of the cover layers (3a) is formed from at least two metal sheets (3aa, 3ab) lying next to one another, of which at least one (3ab) has a structure so that channels (6, 6 ', 6 ") for a Heat conduction fluid for removing heat from the housing (1) are formed. Gehäuse (1) nach Anspruch 1, bei dem an wenigstens einem der beiden Metallbleche (3aa) eine Zuleitung (8) und eine Ableitung ausgebildet ist zum Zuleiten eines Wärmeleitungsfluids zu den Kanälen (6, 6', 6") und zum Ableiten eines Wärmeleitungsfluids aus den Kanälen (6, 6', 6").Housing (1) Claim 1 , in which a supply line (8) and a discharge line are formed on at least one of the two metal sheets (3aa) for supplying a heat conduction fluid to the channels (6, 6 ', 6 ") and for discharging a heat conduction fluid from the channels (6, 6 ', 6 "). Gehäuse (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das wenigstens eine Gehäuseteil (3) eine im Wesentlichen ebene, plattenförmige Ausgestaltung aufweist.Housing (1) Claim 1 or 2 , in which the at least one housing part (3) has an essentially flat, plate-shaped configuration. Gehäuse (1) nach Anspruch 3, bei dem das andere Gehäuseteil (2) eine wannen- oder schalenförmige Ausgestaltung aufweist.Housing (1) Claim 3 , in which the other housing part (2) has a trough-shaped or shell-shaped configuration. Gehäuse (1) nach Anspruch 3 oder 4, bei dem das wenigstens eine Gehäuseteil (3) eine umfänglich geschlossene Anlagestruktur (3d) aufweist, die dazu ausgebildet ist, mit einem Rand (2d) des anderen Gehäuseteil (2) zentrierend und/oder dichtend zusammenzuwirken.Housing (1) Claim 3 or 4th , in which the at least one housing part (3) has a circumferentially closed contact structure (3d) which is designed to interact in a centering and / or sealing manner with an edge (2d) of the other housing part (2). Gehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Decklagen (2a, 2b, 3a, 3b) aus Stahl, vorzugsweise aus Edelstahl, gebildet sind.Housing (1) according to one of the Claims 1 to 5 , in which the cover layers (2a, 2b, 3a, 3b) are made of steel, preferably of stainless steel. Gehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Zwischenlage (2c, 3c) aus einem Kunststoff gebildet ist, vorzugsweise einem thermoplastischen Kunststoff, höchst vorzugsweise einem Polyimid, insbesondere Polymethacrylimid, PMI, oder ein vergleichbares Material.Housing (1) according to one of the Claims 1 to 6 , in which the intermediate layer (2c, 3c) is formed from a plastic, preferably a thermoplastic plastic, most preferably a polyimide, in particular polymethacrylimide, PMI, or a comparable material. Gehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das andere Metallblech (3aa) im Wesentlichen in einer Ebene verläuft und bei dem das wenigstens eine Metallblech (3ab) zwecks Ausbildung der Kanäle (6, 6', 6") derart umgeformt ist, dass Wandungen (6a) der Kanäle (6, 6', 6") bezüglich der Ebene unter einem Winkel (a) kleiner oder gleich 45 Grad orientiert sind.Housing (1) according to one of the Claims 1 to 7th , in which the other metal sheet (3aa) runs essentially in one plane and in which the at least one metal sheet (3ab) is shaped for the purpose of forming the channels (6, 6 ', 6 ") in such a way that walls (6a) of the channels ( 6, 6 ', 6 ") are oriented with respect to the plane at an angle (a) less than or equal to 45 degrees. Gehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Decklagen (2a, 2b, 3a, 3b) mit der Zwischenlage (2c, 3c) stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise verklebt, sind.Housing (1) according to one of the Claims 1 to 8th , in which the cover layers (2a, 2b, 3a, 3b) with the intermediate layer (2c, 3c) cohesively connected, preferably glued. Gehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Metallbleche (3aa, 3ab) in Bereichen zwischen den Kanälen (6, 6', 6") miteinander verbunden sind, vorzugsweise stoffschlüssig, höchst vorzugsweise verschweißt, verlötet oder verklebt.Housing (1) according to one of the Claims 1 to 9 , in which the metal sheets (3aa, 3ab) are connected to one another in areas between the channels (6, 6 ', 6 "), preferably cohesively, most preferably welded, soldered or glued. Temperierte Batteriezellen-Anordnung, umfassend: ein Gehäuse (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche; wenigstens eine Batteriezelle (11), die in dem Innenraum (5) des Gehäuses (1) aufgenommen ist; ein Wärmeleitungsfluid, das in die Kanäle (6, 6', 6") eingefüllt ist; bei der die Batteriezelle (11) Wärme leitend mit einem (3aa) der beiden Metallbleche (3aa, 3ab), vorzugsweise einem im Wesentlichen eben ausgebildeten (3aa) der beiden Metallbleche (3aa, 3ab), in Verbindung steht.Tempered battery cell arrangement, comprising: a housing (1) according to one of the preceding claims; at least one battery cell (11) which is received in the interior (5) of the housing (1); a heat conduction fluid which is filled into the channels (6, 6 ', 6 "); in which the battery cell (11) conducts heat with one (3aa) of the two metal sheets (3aa, 3ab), preferably one essentially flat formed (3aa) of the two metal sheets (3aa, 3ab), is in connection. Batteriezellen-Anordnung nach Anspruch 11, mit Vorrats- und Fördermitteln (10, 9) für das Wärmeleitungsfluid zum Bereitstellen des Wärmeleitungsfluids, zum Zuleiten des Wärmeleitungsfluids zu den Kanälen (6, 6', 6") und zum Ableiten des Wärmeleitungsfluids aus den Kanälen (6, 6', 6").Battery cell arrangement according to Claim 11 , with storage and conveying means (10, 9) for the heat conduction fluid for providing the heat conduction fluid, for supplying the heat conduction fluid to the channels (6, 6 ', 6 ") and for discharging the heat conduction fluid from the channels (6, 6', 6 "). Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses (1) für eine Batteriezellen-Anordnung, insbesondere zur Verwendung in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug, beinhaltend: Herstellen wenigstens eines ersten Gehäuseteils (2); und Herstellen wenigstens eines zweiten Gehäuseteils (3), welches zweite Gehäuseteil (3) mit dem ersten Gehäuseteil (2) lösbar verbindbar ist; sodass zwischen dem ersten Gehäuseteil (2) und dem zweiten Gehäuseteil (3), in einem verbundenen Zustand, ein Gehäuse-Innenraum (5) zum Aufnehmen einer Anzahl von Batteriezellen (11) ausgebildet ist; bei dem wenigstens eines der beiden Gehäuseteile (2, 3) folgendermaßen hergestellt wird: Bereitstellen einer ersten Decklage (2a, 3a) aus Metallblech; Bereitstellen einer zweiten Decklage (2b, 3b) aus Metallblech; Anordnen einer Zwischenlage (2c, 3c) aus einem schub- und drucksteifen, umformbaren Material, vorzugsweise einem thermoplastischen Kunststoff, zwischen der ersten Decklage (2a, 3a) und der zweiten Decklage (2b, 3b); dauerhaftes Verbinden der Zwischenlage (2c, 3c) mit den Decklagen (2a, 3a, 2b, 3b); Umformen der Anordnung aus Decklagen (2a, 3a, 2b, 3b)und Zwischenlage (2c, 3c) zu dem betreffenden Gehäuseteil (2, 3), vorzugsweise nach vorheriger Erwärmung; und bevorzugt lösbares Verbinden der beiden Gehäuseteile (2, 3) zu dem Gehäuse (1).Method for producing a housing (1) for a battery cell arrangement, in particular for use in an electrically powered motor vehicle, comprising: Producing at least a first housing part (2); and Producing at least one second housing part (3), which second housing part (3) can be detachably connected to the first housing part (2); so that between the first housing part (2) and the second housing part (3), in a connected state, a housing interior (5) for accommodating a number of battery cells (11) is formed; in which at least one of the two housing parts (2, 3) is manufactured as follows: Providing a first cover layer (2a, 3a) made of sheet metal; Providing a second cover layer (2b, 3b) made of sheet metal; Arranging an intermediate layer (2c, 3c) made of a shear and compression resistant, formable material, preferably a thermoplastic plastic, between the first cover layer (2a, 3a) and the second cover layer (2b, 3b); permanent bonding of the intermediate layer (2c, 3c) to the cover layers (2a, 3a, 2b, 3b); Reshaping the arrangement of cover layers (2a, 3a, 2b, 3b) and intermediate layer (2c, 3c) to form the relevant housing part (2, 3), preferably after prior heating; and preferably releasable connection of the two housing parts (2, 3) to the housing (1). Verfahren nach Anspruch 13, bei dem wenigstens eine der Decklagen (3a) aus mindestens zwei aufeinanderliegenden Metallblechen (3aa, 3ab) hergestellt wird, welche Metallbleche (3aa, 3ab) in Bereichen fest miteinander verbunden werden, vorzugsweise stoffschlüssig, höchst vorzugsweise verschweißt, und bei dem wenigstens eines der Metallbleche (3ab) mit einer Strukturierung versehen wird, sodass zwischen den beiden Metallblechen (3aa, 3ab) Kanäle (6, 6', 6") für ein Wärmeleitungsfluid zum Abführen von Wärme aus dem Gehäuse (1) ausgebildet werden, indem zwischen miteinander verbundenen Bereichen der Metallbleche (3aa, 3ab) ein Fluid unter Druck zwischen die Metallbleche (3aa, 3ab) eingebracht wird, um wenigstens eines (3ab) der Metallbleche (3aa, 3ab) umzuformen, während vorzugsweise wenigstens eines (3aa) der Metallbleche (3aa, 3ab), höchst vorzugsweise das andere Metallblech (3aa), gegen eine Druckkraft des Fluids abgestützt wird.Procedure according to Claim 13 , in which at least one of the cover layers (3a) is made from at least two metal sheets (3aa, 3ab) lying on top of one another, which metal sheets (3aa, 3ab) are firmly connected to one another in areas, preferably cohesively, most preferably welded, and in which at least one of the Metal sheets (3ab) are provided with a structure so that between the two metal sheets (3aa, 3ab) channels (6, 6 ', 6 ") for a heat conduction fluid for dissipating heat from the housing (1) are formed by interconnected Areas of the metal sheets (3aa, 3ab) a fluid is introduced under pressure between the metal sheets (3aa, 3ab) in order to deform at least one (3ab) of the metal sheets (3aa, 3ab), while preferably at least one (3aa) of the metal sheets (3aa, 3ab), most preferably the other metal sheet (3aa), is supported against a pressure force of the fluid. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem an wenigstens einem (3aa) der beiden Metallbleche (3aa, 3ab) eine Zuleitung (8) und eine Ableitung ausgebildet wird zum Zuleiten eines Wärmeleitungsfluids zu den Kanälen (6, 6', 6") und zum Ableiten eines Wärmeleitungsfluids aus den Kanälen(6, 6', 6").Procedure according to Claim 14 , in which at least one (3aa) of the two metal sheets (3aa, 3ab) a supply line (8) and a discharge line are formed for supplying a heat conduction fluid to the channels (6, 6 ', 6 ") and for discharging a heat conduction fluid from the Channels (6, 6 ', 6 ").
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