DE102019124055B4

DE102019124055B4 - Batteriegehäuse mit einer aus Rahmenstrukturteilen zusammengesetzten Rahmenstruktur

Info

Publication number: DE102019124055B4
Application number: DE102019124055.7A
Authority: DE
Inventors: Aydogan Gündogan; Alexander Schauerte
Original assignee: Kirchhoff Automotive Deutschland GmbH
Current assignee: Kirchhoff Automotive Deutschland GmbH
Priority date: 2019-09-09
Filing date: 2019-09-09
Publication date: 2023-01-05
Anticipated expiration: 2039-09-10
Also published as: WO2021048051A1; CN114375523A; US20220278400A1; CN114375523B; DE102019124055A1

Abstract

Batteriegehäuse (1) eines elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeuges, welches Batteriegehäuse ein Rahmenstrukturteil (R1, R2) einer Rahmenstruktur (Rs) umfasst, wobei das Rahmenstrukturteil (R1, R2) zumindest zwei winklig miteinander verbundene Hohlkammerprofile (2, 2.1 - 2.3) mit jeweils mindestens zwei in z-Richtung übereinander angeordneten Kammern (3, 3.1) und einer sich in der x-y-Ebene erstreckenden, an der Oberseite der Hohlkammerprofile (2, 2.1 - 2.3) in einer gemeinsamen Ebene befindlichen Montagefläche (5, 5.1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in die Montagefläche (5, 5.1) eine der Längserstreckung der Hohlkammerprofile (2, 2.1 - 2.3) folgende Dichtungskehle (7, 7.1 - 7.3) zur Aufnahme einer Dichtung (8) eingebracht ist, dass beide Hohlkammerprofile (2, 2.1 - 2.3) in einem ersten Profilabschnitt (A), der sich von der Montagefläche (5, 5.1) über die gesamte Erstreckung der obersten Kammer (3) in z-Richtung erstreckt, endseitig auf Gehrung geschnitten und die Gehrungsstöße (8.1 - 8.3) miteinander verbunden sind, so dass die stoßseitigen Mündungen der Dichtungskehlen (7, 7.1 - 7.3) der beiden Hohlkammerprofile (2, 2.1- 2.3) aneinander grenzen, und dass das erste Hohlkammerprofil (2, 2.2) in einem zweiten, in z-Richtung unterhalb des ersten Profilabschnittes (A) befindlichen und an diesen grenzenden Profilabschnitt (B) mit seiner Stirnfläche an einer Seitenfläche (9, 12, 13) des zweiten Hohlkammerprofils (2.1, 2.3) anliegt und mit diesem verbunden ist.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Batteriegehäuse eines elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeuges, welches Batteriegehäuse ein Rahmenstrukturteil einer Rahmenstruktur umfasst, wobei das Rahmenstrukturteil zumindest zwei winklig miteinander verbundene Hohlkammerprofile mit jeweils mindestens zwei in z-Richtung übereinander angeordneten Kammern und einer sich in der x-y-Ebene erstreckenden an der Oberseite der Hohlkammerprofile in einer gemeinsam Ebene befindlichen Montagefläche aufweist.
Bei elektromotorisch angetriebenen Fahrzeugen, wie beispielsweise bei Personenkraftwagen, Flurförderfahrzeugen oder dergleichen werden Batteriemodule als Energiespeicher eingesetzt. Derartige Batteriemodule sind typischerweise aus einer Vielzahl einzelner Batteriezellen zusammengesetzt. Bei diesen Batterien handelt es sich typischerweise um sogenannte Hochvoltbatterien. An die Unterbringung derartiger, für einen Betrieb eines solchen Fahrzeuges notwendigen Batteriemodule, sind hohe Anforderungen gestellt. Wesentlich ist, dass die Batteriemodule in ihrem Batteriegehäuse vor crashbedingten Krafteinträgen hinreichend geschützt sind, um den geforderten sicherheitsrechtlichen Anforderungen zu entsprechen. Zudem wird im Rahmen der gesetzlichen Anforderungen eine Dichtigkeit des Batteriegehäuses gegenüber der Umgebung gefordert.
Aus DE 10 2016 115 611 B3 ist ein Batteriegehäuse bekannt, bei dem das Batteriegehäuse über eine umlaufende Rahmenstruktur, einen Boden und einen Deckel verfügt. Bei diesem Batteriegehäuse ist die eine Batteriemodulaufnahme einfassende Rahmenstruktur gebildet, indem ein Hohlprofil zur Ausbildung einer Ecke um 90° gebogen wird. Hierdurch wird die erforderliche Dichtigkeit im Kantenbereich der Rahmenstruktur erreicht, da dieser Ecken- bzw. Kantenbereich nicht gefügt, sondern einstückig durch das Biegen hergestellt worden ist.
Aus US 2011/0143179 A1 ist ein weiteres Batteriegehäuse bekannt, bei dem zum Bereitstellen eines mechanischen Schutzes, insbesondere für das oder die darin aufgenommenen Batteriemodule, ein Wannenteil von einer Rahmenstruktur eingefasst ist, welche Rahmenstruktur aus einzelnen, zu einem Rahmenprofil zusammengesetzten Profilabschnitten gebildet ist. Als Profilabschnitte werden zur Gewichtsersparnis stranggepresste Leichtmetallhohlkammerprofile, typischerweise Aluminiumstrangpressprofile, verwendet. Aufgrund der endseitig offenen Hohlkammerprofile ist es bei diesem Batteriegehäuse erforderlich, rechtwinklig zueinander angeordnete Rahmenstrukturteile mit einem Endstück zu versehen, um die endseitigen Öffnungen der Hohlkammerprofile zu schließen, um das erforderliche Maß an Dichtigkeit und Stabilität zu erreichen. Diese Endenbearbeitung ist gleichermaßen kostspielig wie aufwendig. Der aus diesem Dokument bekannte Anschluss zweier angeordneter Hohlkammerprofile, bei der sich das eine Hohlkammerprofil mit seiner Stirnseite an einer Seitenwand des anderen Hohlkammerprofils abstützt, ist für die gewünschte Crashtauglichkeit einer solchen Rahmenstruktur günstig. Ein weiteres Batteriegehäuse dieser Art ist aus DE 10 2026 115 611 B3 bekannt.
DE 27 53 289 A offenbart einen Fensterrahmen aus auf Gehrung geschnittenen, an den Gehrungsflächen mit Minizinken versehenen und miteinander verleimten Rahmenschenkeln als gattungsfremden Stand der Technik.
Grundsätzlich ist auch bei Rahmenstrukturen bzw. Rahmenstrukturteilen als Teil eines Batteriegehäuses bekannt, geschweißte Eckstoßverbindungen von Hohlkammerprofilen als Gehrungsstoß auszubilden. Allerdings weisen derartige Rahmenstrukturen nur eine bedingte Crashtauglichkeit auf, da auf die Struktur einwirkende Seitenaufprallkräfte direkt in die die Gehrungsstöße verbindende Schweißverbindung als Scherkräfte eingeleitet werden.
Die umlaufende Montagefläche einer aus derartigen Rahmenstrukturteilen zusammengesetzten Rahmenstruktur dient zum Befestigen eines Deckels, der zu diesem Zweck einen umlaufenden komplementären Montageflansch trägt. Zwischen der umlaufenden Montagefläche der Rahmenstruktur und derjenigen des Deckels wird eine Dichtung angeordnet, um die erforderliche Dichtigkeit zwischen Deckel und Wanne bereitzustellen. Die Dichtung ist zwischen dem Montageflansch des Deckels und der Montagefläche der Rahmenstruktur eingespannt. Dies bedeutet, dass sich der Deckel auf der auf der Montagefläche der Rahmenstruktur befindlichen Dichtung abstützt und gegen diese verspannt ist. Dieses Verspannen kann zu einem Aufwellen des Montageflansches des Deckels führen, wenn die mechanischen Befestiger zum Befestigen des Deckels an der Rahmenstruktur einen zu großen Abstand voneinander aufweisen. Dieses kann zu Undichtigkeiten führen. Zudem besteht die Gefahr, dass die erforderlichen Befestiger unterschiedlich stark gespannt werden, was ebenfalls Undichtigkeiten an der Schnittstelle zwischen dem Deckel und der Rahmenstruktur zu Folge hat.
Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Batteriegehäuse eines elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeuges vorzuschlagen, welches ein Rahmenstrukturteil einer Rahmenstruktur umfasst, welches nicht nur einfach und kostengünstig herzustellen ist, sondern sich auch durch eine sichere Abdichtung des Deckels gegenüber der Rahmenstruktur und eine den Anforderungen genügenden Crashperformance auszeichnet.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein eingangs genanntes, gattungsgemäßes Batteriegehäuse, welches ein Rahmenstrukturteil umfasst, bei dem in die Montagefläche eine der Längserstreckung der Hohlkammerprofile folgende Dichtungskehle zur Aufnahme einer Dichtung eingebracht ist, bei dem beide Hohlkammprofile in einem ersten Profilabschnitt, das sich von der Montagefläche über die Erstreckung der obersten Kammer in z-Richtung erstreckt, endseitig auf Gehrung geschnitten sind und Gehrungsstöße miteinander verbunden sind, so dass die stoßseitigen Mündungen der Dichtungskehlen der beiden Hohlkammerprofile aneinander grenzen, und bei dem das erste Hohlkammerprofil in einem zweiten, in z-Richtung unterhalb des ersten Profilabschnittes befindlichen und an diesen grenzenden Profilabschnitt mit seiner Stirnfläche an einer Seitenfläche des zweiten Hohlkammerprofils anliegt und mit diesem verbunden ist.
Ein solches Rahmenstrukturteil umfasst typischerweise zwei winklig miteinander verbundene Hohlkammerprofile, beispielsweise zur Eckausbildung mit einem eingeschlossenen Winkel von 90°. Es versteht sich, dass auch andere Winkel von den beiden Hohlkammerprofilen eingeschlossen sein können. Die Hohlkammerprofile weisen mindestens zwei in z-Richtung übereinander angeordnete Kammern auf sowie eine sich in der x-y-Ebene erstreckende an der Oberseite der Hohlkammerprofile angeordnete Montagefläche. Es versteht sich, dass zur Ausbildung einer umlaufenden Rahmenstruktur für ein Batteriegehäuse mehrere Rahmenstrukturteile, typischerweise zwei aus jeweils zwei Hohlkammerprofilen gebildete Rahmenstrukturteile miteinander verbunden werden. Zur Realisierung einer fluiddichten Dichtung zwischen einem Deckel und der umlaufenden Montagefläche der Rahmenstruktur weist die Montagefläche der Hohlkammerprofile eine ihrer Längserstreckung folgende Dichtungskehle auf. Die Dichtungskehle befindet sich typischerweise mit Abstand zu der zu dem Batterievolumen weisenden Begrenzung der Montagefläche. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung befindet sich die Dichtungskehle der Hohlkammerprofile im Bereich der bezüglich des Batterievolumens vorgesehenen Außenkante der Montagefläche. Bei einer solchen Ausgestaltung ist die Dichtungskehle zur Außenseite des Hohlkammerprofils hin offen. Die Dichtungskehle ist gemäß einer Ausgestaltung mit einer gerundeten Querschnittsgeometrie ausgeführt. Zur Abdichtung des Deckels eines solchen Batteriegehäuses gegenüber der Rahmenstruktur wird in die Dichtungskehle eine bezüglich der Rahmenstruktur umlaufende Dichtung eingelegt. Durch die Dichtungskehle ist nicht nur eine relativ große Kontaktfläche zwischen Dichtung und Montagefläche bereitgestellt. Von besonderem Vorteil ist, dass der Deckel mit seinem Montageflansch die Montagefläche der Rahmenstruktur kontaktierend, positioniert bzw. verspannt werden kann. Diese gewährleistet eine umlaufend gleichmäßige Verspannung bzw. Anordnung des Montageflansches des Deckels gegenüber der Montagefläche der Rahmenstruktur, wobei die Dichtung in der Dichtungskehle aufgenommen und zwischen diesen beiden Teilen unter Vorspannung gestellt ist. Die Möglichkeit einer kontaktierenden Anordnung des Montageflansches des Deckels an der Montagefläche der aus den Rahmenstrukturteilen gebildeten Rahmenstruktur erlaubt, dass der Deckel, falls gewünscht, mit der Rahmenstruktur stoffschlüssig gefügt werden kann, beispielsweise durch Punktschweißen. Zugleich wird durch eine solche kontaktierende Anordnung des Montageflansches des Deckels an den Montageflächen der Rahmenstruktur eine elektrische Kontaktierung bereitgestellt. Als Dichtungen können auch Dichtmassen eingesetzt sein, typischerweise solche, die aushärtbar sind. Es ist dann möglich, den Deckel mit der Rahmenstruktur durch die in die Dichtungskehle eingebrachte Dichtmasse mit der Rahmenstruktur zu verkleben.
Um bei den typischerweise als Strangpressprofilen hergestellten Hohlkammerprofilen eine bei zwei aneinandergrenzenden Hohlkammerprofilen zur Ausbildung eines Rahmenstrukturteils durchgängige Dichtungskehle zu erhalten, sind die beiden winklig miteinander verbundenen Hohlkammerprofile nur im Bereich ihres obersten, die jeweilige Montagefläche ausbildenden Abschnittes auf Gehrung geschnitten. Diesen obersten Abschnitt wird man typischerweise so bemessen, dass sich dieser nur über die oberste Kammer der Hohlkammerprofile erstreckt. Diese ist vorzugsweise durch einen in der x-y-Ebene verlaufenden Steg von der in z-Richtung darunter angeordneten Kammer getrennt. Durch diesen Gehrungsschnitt grenzen die stoßseitigen Mündungen der beiden Dichtungskehlen aneinander bzw. gehen ineinander über, wenn die Gehrungsstöße der beiden Rahmenstrukturteile aneinander grenzen bzw. miteinander verbunden sind.
Die übrigen Profilabschnitte der beiden miteinander zu verbindenden bzw. verbundenen Hohlkammerprofile sind hingegen nicht auf Gehrung geschnitten, jedenfalls nicht bei beiden Hohlkammerprofilen. Wenn der von den beiden Hohlkammerprofilen zur Ausbildung eines Rahmenstrukturteils eingeschlossene Winkel nicht 90° betragen soll, sind an einem Hohlkammerprofil die zur Anlage an der Seitenwand des anderen Hohlkammerprofils vorgesehenen Stirnflächen, dem vorgesehenen Winkel entsprechend, auf Gehrung geschnitten. In diesem Profilabschnitt des Hohlkammerprofils liegt die Stirnseite des einen Hohlkammerprofils an einer Seitenfläche des anderen Hohlkammerprofils an und ist mit diesem Hohlkammerprofil verbunden, typischerweise stoffschlüssig gefügt, beispielsweise durch Schweißen. Durch diesen Hohlkammerprofilabschnitt wird die gewünschte Crashperformance einer aus derartigen Rahmenstrukturteilen gebildeten Rahmenstruktur erreicht. Insofern vereint ein solches Rahmenstrukturteil die Vorteile einer Eckausbildung durch Gehrungsstoß mit den Vorteilen eines an einer Seitenwand eines ersten Hohlkammerprofils anliegenden Stirnseite eines zweiten Hohlkammerprofils bezüglich der Crashperformance. Zugleich erlaubt die Ausbildung des obersten Abschnittes des Hohlkammerprofils mit einem Gehrungsstoß, dass in die Montageflächen der Hohlkammerprofile Dichtungskehlen ausgebildet sein können und die Dichtungskehlen zweier miteinander verbundener Hohlkammerprofile aneinander grenzen und somit ineinander übergehen.
Zum Verrunden der auf diese Weise gebildeten inneren Ecke im Übergang der Dichtungskehle eines ersten Hohlkammerprofils in diejenige eines zweiten Hohlkammerprofils kann diese in einem nachfolgenden Schritt, beispielsweise durch Fräsen entsprechend nachbearbeitet (verrundet) werden.
Vorteilhaft bei diesem Konzept ist insbesondere, dass sich der Gehrungsstoß lediglich über eine geringe Erstreckung in z-Richtung erstrecken muss. Somit kann je nach Auslegung des Hohlkammerprofils und seiner Erstreckung in z-Richtung der größere Anteil des Hohlkammerprofils in seiner Erstreckung in z-Richtung zur Ausbildung der für die Crashperformance günstigen, sich an einer Seitenwand des anderen Hohlkammerprofils abstützenden Stöße genutzt werden.
Zum Ausbilden einer Rahmenstruktur für ein Batteriegehäuse ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass an die Hohlkammerprofile in ihrem unteren Abschnitt ein Stützschenkel angeformt ist. Dieser erstreckt sich in Richtung zu dem aufzunehmenden Batterievolumen. In einer Stirnseitenansicht ist ein solches Hohlkammerprofil L-förmig ausgeführt. Auch dieser Stützschenkel ist vorzugsweise ein- oder mehrkammerig als Hohlkammerprofilschenkel ausgeführt. Die Stützschenkel zweier winklig zueinander angeordneter und miteinander verbundener Hohlkammerprofile grenzen als Teil des bereits vorstehend beschriebenen unteren Profilabschnittes des Hohlkammerprofils mit der Stirnseite des einen Stützschenkels an einer Seitenfläche des Stützschenkels des anderen Hohlkammerprofils. Somit tragen die Stützschenkel ebenfalls zur Verbesserung der Crashperformance bei.
Bei einer Rahmenstruktur, aufgebaut aus solchen Rahmenstrukturteilen, dienen die Stützschenkel zur Abstützung von in dem Batterievolumen aufzunehmender Batteriemodule oder auch zur Ablage eines Bodenbleches, auf dem dann das oder die Batteriemodule angeordnet werden.
In einer Weiterbildung eines solchen Rahmenstrukturteils mit an den Hohlkammerprofilen angeformten Stützschenkel ist an das Hohlkammerprofil und/oder den Stützschenkel ein in den von dem Hohlkammerprofil und dem daran angeformten Stützschenkel eingefassten Raum abragender Absatz angeformt. Typischerweise ist der Absatz sowohl an das Hohlkammerprofil als auch den Stützschenkel angeformt, befindet sich mithin in der durch diese beiden Profilbestandteile gebildeten Eckausbildung. Die Auslegung des Hohlkammerprofils ist durch den Absatz gestuft. Auch der Absatz, der typischerweise ebenfalls als Hohlkammer ausgeführt ist, des einen Hohlkammerprofils liegt an der Seitenfläche des Absatzes des anderen Hohlkammerprofils an und ist mit diesem verbunden. Somit befinden sich bei einer solchen Ausgestaltung mehrere, in unterschiedlichen Ebenen befindliche und voneinander beabstandete Stützstöße, mithin Stöße, bei der sich ein Abschnitt eines ersten Hohlkammerprofils mit seiner Stirnseite an einer Seitenfläche eines zweiten Hohlkammerprofils abstützt. Diese versetzten Stöße tragen in besonderer Weise zur Optimierung der Crashperformance einer aus derartigen Hohlkammerprofilen gebildeten Rahmenstruktur eines Batteriegehäuses bei.
Der Absatz dient zum Auflegen einer Bodenplatte, wobei diese mit der Oberseite des Absatzes beispielsweise durch Kleben fluiddicht verbunden ist. Diese Ausgestaltung hat zum Vorteil, dass die unterhalb der Bodenplatte befindlichen Abschnitte der miteinander verbundenen Hohlkammerprofile nicht notwendigerweise mit einer abdichtenden Schweißnaht verbunden werden müssen und die stirnseitig offenen Abschnitte des zweiten Hohlkammerprofils nicht stirnseitig geschlossen werden müssen. Dieses resultiert in einer einfacheren Herstellung sowie in einer Gewichts- und Kostenersparnis.
In einer gewichtsoptimierten Ausgestaltung dieses Rahmenstrukturteils sind die Hohlkammerprofile als Aluminiumstrangpressprofile ausgeführt.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass an die Montagefläche ein orthogonal davon abragender Deckelpositionierungsfortsatz angeformt ist. Bei dem Deckelpositionierungsfortsatz handelt es sich um einen Fortsatz, der dazu geeignet ist, einen auf die Montagefläche mit seinem Montageflansch aufzusetzenden Deckel zu positionieren, mithin dass der Deckelpositionierungsfortsatz zumindest etwas in das Deckelinnere eingreift. Der Deckelpositionierungsfortsatz befindet sich typischerweise in Verlängerung der Innenwand des Hohlkammerprofils. Das Vorsehen eines Deckelpositionierungsfortsatzes hat ferner zum Vorteil, dass durch diesen eine Kehle mit der Montagefläche gebildet ist, die wiederum zum Anordnen einer weiteren Dichtung genutzt werden kann. Bei einer Ausgestaltung, bei der die Innenseite des Deckels mit der Innenseite des Hohlkammerprofils fluchtet, ist der Übergang zwischen der Deckelseitenwand und seinem Montageflansch eine Kehle angeordnet, die um den Deckelpositionierungsfortsatz herumgeführt ist, und zwar mit geringem Abstand, um ausreichend Raum für die Unterbringung einer Dichtung zu haben. Die auf eine in diese Kehle eingelegte Dichtung wirkende Vorspannkraft wirkt ebenso, wie dieses zu der in der umlaufenden Dichtungskehle befindlichen Dichtung durch Abstützen des Montageflansches des Deckels auf der Montagefläche der Rahmenstruktur beschrieben ist. Somit wird bei einem solchermaßen ausgebildeten Batteriegehäuse nicht nur Sorge für eine positionsgenaue Anordnung des Deckels auf der Rahmenstruktur und für eine umlaufend gleiche Verspannung durch die kontaktierende Abstützung des Montageflansches des Deckels auf der Montagefläche der Rahmenstruktur gesorgt, sondern auch durch die Möglichkeit des Einbauens von zwei mit Abstand zueinander angeordneten umlaufenden Dichtungen geschaffen, was ein hohes Maß an Dichtigkeit gewährleistet. Insbesondere wenn eine Verklebung des Deckels über die Dichtung mit der Rahmenstruktur vorgesehen ist, werden durch diese beiden, mit Abstand zueinander angeordneten Dichtungen besondere Haltekräfte erzielt. In diesem Zusammenhang darf nicht übersehen werden, dass die unterhalb des Gehrungsschnittes befindlichen Profilabschnitte für eine optimale Crashperformance sorgen.
Bei dem Hohlkammerprofil ist vorzugsweise zumindest die obere Kammer von der darunter befindlichen Kammer durch einen in der x-y-Ebene verlaufenden Steg getrennt. Auf diese Weise lässt sich die Begrenzung des Gehrungsstoßes in z-Richtung problemlos durchführen. Auch wenn die Kammerung in den übrigen Abschnitten des Hohlkammerprofils durch Stege mit einer anderen Raumlage vorgenommen werden kann, wird zur weiteren Optimierung der Crashperformance auch die diesbezügliche Kammerung durch in der x-y-Ebene und/oder in der z-x-Ebene verlaufende Stege vorgenommen werden.
Bei den im Rahmen dieser Ausführungen verwendeten Richtungsangaben - der x-Richtung, der y-Richtung und der z-Richtung - handelt es sich um folgende Richtungen: Die x-Richtung entspricht der Längserstreckung eines Hohlkammerprofils. Die y-Richtung ist die Querrichtung dazu. Die z-Richtung ist die Richtung der Hochachse, die somit senkrecht zu der x-y-Ebene verläuft.
Die Erfindung ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:

1: eine perspektivische Ansicht zweier Hohlkammerprofile zum Herstellen eines Rahmenstrukturteils vor ihrer Montage,
2: eine Draufsicht auf ein aus zwei Rahmenstrukturteilen zusammengesetztes Unterteil eines Batteriegehäuses,
3: eine perspektivische Ansicht eines Batteriegehäuses mit einer an die Rahmenstruktur unterseitig angesetzten Bodenwanne sowie an die Rahmenstruktur angeschlossenem Deckel und
4: eine Schnittdarstellung durch das Batteriegehäuse der 3 entlang der Schnittlinie A - A mit einer vergrößerten Detaildarstellung.

1 zeigt zwei winklig miteinander zu verbindende Hohlkammerprofile 2, 2.1 zur Ausbildung eines Rahmenstrukturteils. Die beiden Hohlkammerprofile 2, 2.1 sind in 1 nur mit jeweils einem Endabschnitt gezeigt. Beide Hohlkammerprofile 2, 2.1 verfügen über mehrere, in z-Richtung übereinander angeordnete Kammern, von denen nur die beiden obersten Kammern mit den Bezugszeichen 3, 3.1 kenntlich gemacht sind (siehe Detaildarstellung der 1). Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verfügen die Hohlkammerprofile 2, 2.1 über insgesamt vier übereinander liegenden Hohlkammern. Die Kammern und insbesondere die Kammern 3, 3.1 sind jeweils durch einen rechtwinklig zu den sich in z-Richtung erstreckenden Seitenwänden der Hohlkammerprofile 2, 2.1 verlaufenden Steg 4, 4.1 voneinander getrennt. Beide Hohlkammerprofile 2, 2.1 weisen an ihrer Oberseite eine Montagefläche 5, 5.1 auf. Diese erstreckt sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in der x-y-Ebene. Die Montageflächen 5, 5.1 dienen als Anlagefläche zum Anschließen des umlaufenden Montageflansches eines Deckels 6 (siehe 3), wenn das aus den Hohlkammerprofilen 2, 2.1 gebildete Rahmenstrukturteil R₁ mit einem weiteren Rahmenstrukturteil R₂ zur Ausbildung einer Rahmenstruktur Rs zusammengesetzt ist (siehe 2). In die Montageflächen 5, 5.1 der Hohlkammerprofile 2, 2.1 ist eine der Längserstreckung derselben folgende Dichtungskehle 7, 7.1 zur Aufnahme einer Dichtung eingebracht. Die Dichtungskehlen 7, 7.1 befinden sich in Verlängerung der Hohlkammerprofilaußenwände und stellen, wie aus der Detaildarstellung der 1 ersichtlich, eine Vertiefung mit gerundeter Querschnittsgeometrie gegenüber der Oberfläche der Montageflächen 5, 5.1 dar. Die Dichtungskehlen 7, 7.1 sind zur Außenseite hin offen.
Das Verbindungskonzept, gemäß dem die beiden Hohlkammerprofile 2, 2.1 miteinander zur Ausbildung eines Rahmenstrukturteils R₁, R₂ zusammengesetzt werden, ist nachfolgend anhand des oberen Abschnittes der Hohlkammerprofile 2, 2.1 mit ihren Kammern 3, 3.1 beschrieben.
Die Hohlkammerprofile 2, 2.1 sind im Bereich ihres obersten Profilabschnittes A auf Gehrung geschnitten. Dieser oberste Profilabschnitt erstreckt sich über die Kammer 3 und einen Teil der Materialstärke des Steges 4. Die bei den Hohlkammerprofilen 2, 2.1 auf diese Weise gebildeten Gehrungsstöße sind mit den Bezugszeichen 8, 8.1 kenntlich gemacht. Die Gehrungsschnitte zur Ausbildung der Gehrungsstöße 8, 8.1 erstrecken sich über die gesamte Profilquererstreckung in dem Profilabschnitt A. Die Gehrungsstöße 8, 8.1 dienen dem Zweck, dass die mit ihren Gehrungsstößen 8, 8.1 aneinander grenzenden Hohlkammerprofile 2, 2.1 mit den stirnseiteigen Mündungen ihrer Dichtungskehlen 7, 7.1 aneinandergrenzen, um auf diese Weise eine durchgehende Dichtungskehle von der Montagefläche 5 des Hohlkammerprofils 2 in die Montagefläche 5.1 des Hohlkammerprofils 2.1 zu erhalten.
In dem unterhalb des Profilabschnittes A befindlichen Profilabschnitt B sind die beiden Hohlkammerprofile 2, 2.1 stirnseitig nicht mit komplementären Gehrungsstößen miteinander verbunden. In diesem Profilabschnitt B grenzt die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nicht auf Gehrung geschnittene Stirnfläche eines ersten Hohlkammerprofils, hier: des Hohlkammerprofils 2, an die Seitenwand 9 des Profilabschnittes B des anderen Hohlkammerprofils, hier: des Hohlkammerprofils 2.1. Infolge der Anlegung des Gehrungsschnittes zum Ausbilden der Gehrungsstöße 8, 8.1 unter Einbeziehung nur eines Teils der Materialstärke des Steges 4, 4.1 bleibt die unterhalb der Kammer 3 befindliche Kammer 3.1. oberseitig geschlossen (siehe 1).
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist an die Hohlkammerprofile 2, 2.1 jeweils ein einen Absatz 10, 10.1 aufweisender Stützschenkel 11, 11.1 angeformt. Die Stützschenkel 11, 11.1 sind ebenfalls als Hohlkammerprofilabschnitte ausgeführt, wobei die Kammerung durch in der x-z-Ebene verlaufende Stege gebildet ist. Die Stützschenkel 11, 11.1 sind an die bei dem Rahmenstrukturteil R₁, R₂ nach innen weisende Wand 9 der Hohlkammerprofile 2, 2.1 angeformt. Die Stützschenkel 11, 11.1 bilden mit ihrem Absatz 10, 10.1 ein Auflager zum Positionieren eines Bodenplatte.
Um den Anschluss des Hohlkammerprofils 2 mit seiner Stirnfläche an das Hohlkammerprofil 2.1 im Bereich der die Absätze 10, 10.1 tragenden Stützschenkel 11, 11.1 zu ermöglichen, sind bei dem Hohlkammerprofil 2 Teile seines Absatzes 10 und seines Stützschenkels 11 ausgeklinkt. Dadurch können die auf diese Weise gebildeten Stirnflächen an den Seitenwänden 12, 13 des Absatzes 10.1 bzw. des Stützschenkels 11.1 vollflächig zur Anlage gelangen. Damit stützt sich das Hohlkammerprofil 2 stirnseitig vollflächig in seinem Profilabschnitt B an jeweils einer Seitenwand 9, 110, 13 des Hohlkammerprofils 2.1 ab.
2 zeigt in einer Draufsicht eine aus zwei Rahmenstrukturteilen R₁, R₂ gebildeten Rahmenstruktur Rs, bei der zur Eckausbildung die aneinandergrenzenden Hohlkammerprofile 2, 2.1 sowie die übrigen Hohlkammerprofile 2.2, 2.3 der Rahmenstruktur R₂ aneinandergrenzen. Die durch die zusammengesetzten Hohlkammerprofile 2, 2.1 bereitgestellte Eckausbildung der Rahmenstruktur Rs ist in der Ausschnittsvergrößerung erkennbar. Die aneinandergrenzenden Gehrungsstöße 8, 8.1 sind darin ebenso erkennbar, wie das flächige Anliegen der Stirnflächen des Hohlkammerprofils 2 an den Seitenwänden des Hohlkammerprofils 2.1, wobei nur die Anlage an den Seitenwänden 12 und 13 des Absatzes 10.1 bzw. dem Stützschenkel 11.1 erkennbar ist. Die Anlage an der Seitenwand 9 ist, da sich diese unterhalb der Montagefläche 5 befindet, nicht sichtbar.
Wie aus der Detailvergrößerung dieser Figur erkennbar, ist der in Richtung des durch die beiden Hohlkammerprofile 2, 2.1 eingeschlossenen Winkels weisende Rand der Dichtungskehlen 7, 7.1 im Übergangsbereich verrundet. Dieses ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen zusätzlichen Bearbeitungsprozess ausgebildet worden. Diese Verrundung kann nach dem Schneiden der Profilabschnitte A auf Gehrung vor dem Fügen der beiden Hohlkammerprofile 2, 2.1 vorgenommen werden.
Wie in 1 zu erkennen ist, verfügen die Hohlkammerprofile 2, 2.1 - 2.3 jeweils einen von der Montagefläche 5, 5.1 abragenden Deckelpositionierungsfortsatz 14. Die Deckelpositionierungsfortsätze 14 erstrecken sich in der Flucht der Seitenwand 9 und dienen zum Positionieren eines an die Rahmenstruktur Rs anzuschließenden Deckels 6.
3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Batteriegehäuse 1 mit der vorstehend beschriebenen, aus den Rahmenstrukturteilen R₁, R₂ gebildeten Rahmenstruktur Rs. An die Unterseite der Rahmenstruktur Rs ist eine Bodenwanne 15 (siehe auch 4) angeschlossen. Oberseitig ist an der Rahmenstruktur Rs der Deckel 6 befestigt. Aus der Schnittdarstellung der 4 ist erkennbar, dass auf den Absätzen 10, 10.1 - 10.3 eine Bodenplatte 16 aufliegt. Die Bodenplatte 16 ist fluiddicht mit der Oberseite der Absätze 10, 10.1 - 10.3 verbunden, beispielsweise mittels einer Klebeverbindung. Auf der Bodenplatte 16 werden das oder die in dem Batteriegehäuse 1 unterzubringenden Batteriemodule aufgestellt. Aufgrund der abgedichteten Anbindung der Bodenplatte 16 an die Oberseiten der Absätze 10, 10.1 - 10.3 ist das Batterievolumen 17 nach unten hin abgedichtet. Dieses hat zum Vorteil, dass die Schweißverbindungen unterhalb der Bodenplatte 16, mit denen die einzelnen Hohlkammerprofile 2, 2.1 - 2.3 stirnseitig miteinander gefügt werden, nicht notwendigerweise dicht sein müssen. Dieses vereinfacht den Schweißprozess.
Der Deckel 6 trägt unterseitig einen umlaufenden, nach außen abragenden Montageflansch 18, mit dem dieser auf der Oberseite der Montageflächen 5, 5.1 bis 5.3 aufsteht. Der Übergang des Deckels 6 von seiner Seitenwand 19 in den Montageflansch 18 ist unter Ausbildung einer Dichtungskehle 20 ausgeführt. Die Dichtungskehle 20 ist mit geringem Abstand um den Deckelpositionierungsfortsatz 14 herumgeführt, sodass die Innenseite der Seitenwand 19 des Deckels 6 mit der Seitenwand 9 des Hohlkammerprofils 2.1 fluchtet.
Zum Abdichten des Deckels 6 bzw. seines Montageflansches 18 gegenüber der Oberseite der Rahmenstruktur Rs ist vor der Montage des Deckels 6 in die Dichtungskehlen 7, 7.1 - 7.3 eine Dichtung 21, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine aushärtbare Dichtmasse, eingebracht. Gleichermaßen ist in die durch den Deckelpositionierungsfortsatz 14 und die Montageflächen 5, 5.1 - 5.3 gebildete Kehle ebenfalls eine Dichtung 22, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls durch eine aushärtbare Dichtmasse realisiert, eingebracht. Durch das anschließende Aufsetzen des Deckels 6 mit seinem umlaufenden Montageflansch 18 auf die Montageflächen 5, 5.1 - 5.3 wird die noch nicht ausgehärtete Dichtungsmasse zum vollständigen Ausfüllen der Hohlräume, gebildet durch die Dichtungskehlen 7, 7.1 - 7.3 und den Abstand der Dichtungskehle 20 des Deckels 6 von dem Deckelpositionierungsfortsatz 14 gefüllt. Von Besonderheit ist, dass die Dichtungskehlen 7, 7.1 - 7.3 sowie 20 seitlich geöffnet sind, sodass überschüssige Dichtungsmasse beim Aufsetzen des Deckels 6 mit seinem Montageflansch 18 aus dieser Öffnung herausgedrückt und dadurch eine elektrisch leitende Kontaktierung zwischen dem Montageflansch 18 und der Rahmenstruktur Rs nicht beeinträchtigt wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient die Dichtungsmasse zugleich einer Klebeverbindung zwischen dem Deckel 6 und der Rahmenstruktur Rs.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben worden. Ohne den Umfang der geltenden Ansprüche zu verlassen, ergeben sich für einen Fachmann weitere Möglichkeiten, die Erfindung umzusetzen, ohne dass dieses im Rahmen dieser Ausführungen näher erläutert werden müsste.
Bezugszeichenliste

1: Batteriegehäuse
2, 2.1 - 2.3: Hohlkammerprofil
3, 3.1 - 3.3: Kammer
4, 4.1: Steg
5, 5.1 - 5.3: Montagefläche
6: Deckel
7, 7.1 -7.3: Dichtungskehle
8, 8.1 - 8.3: Gehrungsstoß
9: Seitenwand
10, 10.1 - 10.3: Absatz
11, 11.1 - 11.3: Stützschenkel
12: Seitenwand
13: Seitenwand
14: Deckelpositionierungsfortsatz
15: Bodenwanne
16: Bodenplatte
17: Batterievolumen
18: Montageflansch
19: Seitenwand
20: Dichtungskehle
21: Dichtung
22: Dichtung
A: Profilabschnitt
B: Profilabschnitt
R1, R2: Rahmenstrukturteil
Rs: Rahmenstruktur

Claims

Batteriegehäuse (1) eines elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeuges, welches Batteriegehäuse ein Rahmenstrukturteil (R₁, R₂) einer Rahmenstruktur (Rs) umfasst, wobei das Rahmenstrukturteil (R₁, R₂) zumindest zwei winklig miteinander verbundene Hohlkammerprofile (2, 2.1 - 2.3) mit jeweils mindestens zwei in z-Richtung übereinander angeordneten Kammern (3, 3.1) und einer sich in der x-y-Ebene erstreckenden, an der Oberseite der Hohlkammerprofile (2, 2.1 - 2.3) in einer gemeinsamen Ebene befindlichen Montagefläche (5, 5.1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in die Montagefläche (5, 5.1) eine der Längserstreckung der Hohlkammerprofile (2, 2.1 - 2.3) folgende Dichtungskehle (7, 7.1 - 7.3) zur Aufnahme einer Dichtung (8) eingebracht ist, dass beide Hohlkammerprofile (2, 2.1 - 2.3) in einem ersten Profilabschnitt (A), der sich von der Montagefläche (5, 5.1) über die gesamte Erstreckung der obersten Kammer (3) in z-Richtung erstreckt, endseitig auf Gehrung geschnitten und die Gehrungsstöße (8.1 - 8.3) miteinander verbunden sind, so dass die stoßseitigen Mündungen der Dichtungskehlen (7, 7.1 - 7.3) der beiden Hohlkammerprofile (2, 2.1- 2.3) aneinander grenzen, und dass das erste Hohlkammerprofil (2, 2.2) in einem zweiten, in z-Richtung unterhalb des ersten Profilabschnittes (A) befindlichen und an diesen grenzenden Profilabschnitt (B) mit seiner Stirnfläche an einer Seitenfläche (9, 12, 13) des zweiten Hohlkammerprofils (2.1, 2.3) anliegt und mit diesem verbunden ist.
Batteriegehäuse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungskehlen (7, 7.1 - 7.3) innenseitig im Bereich der aneinandergrenzenden Gehrungsstöße (8, 8.1 - 8.3) gekrümmt sind.
Batteriegehäuse (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungskehle (7, 7.1 - 7.3) zu einer Seitenwand des Hohlkammerprofils (2, 2.1 - 2.3) geöffnet ist.
Batteriegehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an die Hohlkammerprofile (2, 2.1) jeweils ein Stützschenkel (11, 11.1) angeformt ist und dass der Stützschenkel (11) des ersten Hohlkammerprofils (2, 2.2) endseitig mit seiner Stirnseite an die Seitenfläche des Stützschenkels (11.1) des zweiten Hohlkammerprofils (2.1, 2.3) grenzt, wodurch der Querschnitt jedes Hohlkammerprofils (2, 2.1 - 2.3) L-förmig ist.
Batteriegehäuse (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an das Hohlkammerprofil (2, 2.1 - 2.3) und/oder den Stützschenkel (11, 11.1 - 11.3) ein Absatz (10, 10.1 - 10.3) angeformt ist und dass der Absatz (10, 10.2) des ersten Hohlkammerprofils (2, 2.2) endseitig mit seiner Stirnseite an die Seitenfläche (12) des Absatzes (10.1, 10.3) des zweiten Hohlkammerprofils (2.1, 2.3) grenzt und mit diesem verbunden ist.
Batteriegehäuse (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Absatz (11, 11.1 - 11.3) der Hohlkammerprofile (2, 2.1 - 2.3) selbst als Hohlkammer ausgeführt ist.
Batteriegehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an die Montagefläche (5, 5.1 - 5.3) ein von dieser orthogonal abragender, mit der innenseitigen Seitenwand (9) der Hohlkammerprofile (2, 2.1 - 2.3) fluchtender Deckelpositionierungsfortsatz (14) angeformt ist.
Batteriegehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die oberste Kammer (3) der Hohlkammerprofile (2, 2.1 - 2.3) von der in z-Richtung darunter befindlichen Kammer (3) durch einen in der x-y-Ebene verlaufenden Steg (4, 4.1) getrennt ist.
Batteriegehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkammerprofile (2, 2.1 - 2.3) des Rahmenstrukturteils (R₁, R₂) Aluminiumstrangpressprofile sind.
Batteriegehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenstrukturteil (R₁, R₂) Teil einer mehrere derartige Rahmenstrukturteile (R₁, R₂) aufweisenden Rahmenstruktur (Rs) eines Batteriegehäuses (1) eines elektromotorisch angetriebenen Fahrzeuges zur Aufnahme eines oder mehrerer Batteriemodule ist.
Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 4 bis 10 mit einem Deckel (6), einem Boden und einer eine Batteriemodulaufnahme einfassenden Rahmenstruktur (Rs), zusammengesetzt aus mehreren Rahmenstrukturteilen (R₁, R₂), dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (6) einen umlaufenden Montageflansch (18) aufweist, der kontaktierend auf den Montageflächen (5, 5.1- 5.3) der Rahmenstruktur (Rs) abgestützt ist, wobei in der umlaufenden Dichtungskehle (7, 7.1 - 7.3) eine umlaufende Dichtung (21) angeordnet ist.
Batteriegehäuse nach Anspruch 11 in seinem Rückbezug auf Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (6) im Übergang von seiner Seitenwand (19) in seinen Montageflansch (18) eine der Kontur des Deckelpositionierungsfortsatzes (14) folgende Dichtungskehle (20) aufweist, in der eine Dichtung (22) angeordnet ist.
Batteriegehäuse nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Dichtungen (21, 22) um aushärtbare Dichtmassen handelt, mit denen der Deckel (6) mit der Rahmenstruktur (Rs) verklebt ist.
Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden als Bodenplatte (16) ausgeführt und auf der Oberseite der Stützschenkel (11, 11.1 - 11.3) oder der Oberseite der von den Stützschenkeln (11, 11.1 - 11.3) getragenen Absätze (10, 10.1 - 10.3) aufliegt und mediendicht mit diesen verbunden ist.