DE102019210398A1 - Housing arrangement for accommodating electrical storage means - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Gehäuseanordnung zur Aufnahme elektrischer Speichermittel für den Antrieb eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, umfassend: einen Boden (4), einen Rahmen (5) und einen Deckel (6), die miteinander zumindest verbindbar sind und einen Aufnahmeraum für elektrische Speichermittel (3) bilden, wobei der Boden (4) mindestens drei stoffschlüssig miteinander verbundene Blechelemente (9, 10, 11) aus metallischem Werkstoff aufweist, von denen ein seitliches erstes Blechelement (9) eine erste mittlere Dicke (D9m), ein seitliches zweites Blechelement (10) eine zweite mittlere Dicke (D10m), und ein zentrales drittes Blechelement (11) eine dritte mittlere Dicke (D11) aufweist, wobei die dritte mittlere Dicke (D11) von der ersten und zweiten mittleren Dicke (D9m, D10m) abweicht.The invention relates to a housing arrangement for accommodating electrical storage means for driving an electrically drivable motor vehicle, comprising: a base (4), a frame (5) and a cover (6), which can at least be connected to one another, and a receiving space for electrical storage means (3 ), the bottom (4) having at least three materially interconnected sheet metal elements (9, 10, 11) made of metallic material, of which a lateral first sheet metal element (9) has a first average thickness (D9m) and a lateral second sheet metal element (10 ) a second average thickness (D10m), and a central third sheet metal element (11) has a third average thickness (D11), the third average thickness (D11) deviating from the first and second average thickness (D9m, D10m).
Description
Die Erfindung betrifft eine Gehäuseanordnung zur Aufnahme elektrischer Speichermittel für ein elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Gehäuseanordnung.The invention relates to a housing arrangement for accommodating electrical storage means for a motor vehicle that can be driven by an electric motor, as well as a method for producing such a housing arrangement.
Ein Elektrofahrzeug umfasst unter anderem eine elektrische Maschine als Antriebsquelle, die mit elektrischen Speichermitteln elektrisch verbunden ist. Im Antriebsmodus wandelt die elektrische Maschine elektrische Energie in mechanische Energie zum Antreiben des Kraftfahrzeugs um. Die elektrischen Speichermittel, die auch als Batterie oder Akkumulator bezeichnet werden können, sind in der Regel in einem Batteriekasten aufgenommen, der an der Fahrzeugunterseite mit der Fahrzeugkarosserie befestigt ist.An electric vehicle includes, among other things, an electric machine as a drive source, which is electrically connected to electric storage means. In the drive mode, the electrical machine converts electrical energy into mechanical energy for driving the motor vehicle. The electrical storage means, which can also be referred to as a battery or accumulator, are generally accommodated in a battery box which is attached to the vehicle body on the underside of the vehicle.
Aus der
Aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gehäuseanordnung zur Aufnahme elektrischer Speichermittel für ein elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug vorzuschlagen, das hohe Lasten aufnehmen kann und dabei ein geringes Gewicht aufweist. Ferner soll ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung einer solchen Gehäuseanordnung bereitgestellt werden.The present invention is based on the object of proposing a housing arrangement for accommodating electrical storage means for a motor vehicle that can be driven by an electric motor, which can accommodate high loads and is light in weight. Furthermore, a corresponding method for producing such a housing arrangement is to be provided.
Erfindungsgemäß wird eine Gehäuseanordnung zur Aufnahme elektrischer Speichermittel für den Antrieb eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, umfassend: einen Boden, einen Rahmen und einen Deckel, die miteinander zumindest verbindbar sind und einen Aufnahmeraum für elektrische Speichermitteln bilden; wobei der Boden mindestens drei stoffschlüssig miteinander verbundene Blechelemente aus metallischem Werkstoff aufweist, von denen ein seitliches erstes Blechelement eine erste mittlere Dicke, ein seitliches zweites Blechelement eine zweite mittlere Dicke, und ein zentrales drittes Blechelement eine dritte mittlere Dicke aufweist, wobei die dritte mittlere Dicke von der ersten und zweiten mittleren Dicke abweicht.According to the invention, a housing arrangement for accommodating electrical storage means for driving an electrically drivable motor vehicle is proposed, comprising: a base, a frame and a cover which are at least connectable to one another and form a receiving space for electrical storage means; wherein the bottom has at least three cohesively connected sheet metal elements made of metallic material, of which a lateral first sheet metal element has a first average thickness, a lateral second sheet metal element has a second average thickness, and a central third sheet metal element has a third average thickness, the third average thickness deviates from the first and second mean thicknesses.
Ein Vorteil liegt darin, dass einzelne Teile der Gehäuseanordnung, zumindest die Bodenelemente hinsichtlich der Materialdicke des jeweiligen Teils individuell an die Anforderungen in Bezug auf die Festigkeit und Steifigkeit angepasst werden können. Die Dimensionierung der einzelnen Abschnitte der Bodenelemente, und gegebenenfalls auch der Rahmen und/oder Deckelelemente, kann individuell in Abhängigkeit von den zu erwartenden Belastungen erfolgen. Durch gezielte Reduktion der Dicke der Botenteile in geringer belasteten Bereichen kann Material eingespart werden, so dass die Gehäuseanordnung letztlich ohne Einbußen in Bezug auf die mechanischen Eigenschaften ein geringes Gewicht aufweist und somit kostengünstig hergestellt werden kann. Durch gezielte Erhöhung der Dicke der Bodenteile in höher belasteten Bereichen, insbesondere in crashrelevanten Bereichen, kann eine höhere Festigkeit erreicht werden, so dass die Gehäuseanordnung eine hohe Last aufnehmen kann ohne zerstört zu werden. Der Boden, der Rahmen und der Deckel sind miteinander zumindest verbindbar, womit im Rahmen der vorliegenden Offenbarung umfasst sein soll, dass einige der genannten Elemente, oder Abschnitte davon, fest miteinander verbunden sind, und/oder, dass einige der genannten Elemente, oder Abschnitte davon, lösbar miteinander verbunden sind.One advantage is that individual parts of the housing arrangement, at least the base elements, can be individually adapted to the requirements in terms of strength and rigidity with regard to the material thickness of the respective part. The dimensioning of the individual sections of the base elements, and possibly also the frame and / or cover elements, can take place individually depending on the loads to be expected. By deliberately reducing the thickness of the bot parts in less stressed areas, material can be saved, so that the housing arrangement ultimately has a low weight without any loss in terms of mechanical properties and can thus be manufactured inexpensively. By deliberately increasing the thickness of the base parts in areas subject to higher loads, in particular in crash-relevant areas, greater strength can be achieved so that the housing arrangement can absorb a high load without being destroyed. The base, the frame and the cover can at least be connected to one another, which is intended to include within the scope of the present disclosure that some of the named elements, or sections thereof, are firmly connected to one another, and / or that some of the named elements or sections are releasably connected to each other.
Die mindestens drei Blechelemente können jeweils eine einheitliche oder variable Blechdicke über der Länge des jeweiligen Blechelements aufweisen. Eine besonders gute Anpassung der Elemente an die auftretenden Belastungen kann dadurch erzielt werden, dass von den mindestens drei Blechelementen zumindest das dritte Blechelement, vorzugsweise alle Blechelemente des Bodens eine variable Dicke über der Länge des jeweiligen Blechelements aufweisen. Die mindestens drei Blechelemente können sich jeweils entlang einer längsten Länge des Batteriekastens erstrecken, das heißt parallel zu den längeren Rahmenabschnitten, oder entlang der Breite des Batteriekastens, also parallel zu den kürzeren Rahmenabschnitten.The at least three sheet metal elements can each have a uniform or variable sheet metal thickness over the length of the respective sheet metal element. A particularly good adaptation of the elements to the loads occurring can be achieved in that of the at least three sheet metal elements at least the third sheet metal element, preferably all sheet metal elements of the floor, have a variable thickness over the length of the respective sheet metal element. The at least three sheet metal elements can each extend along a longest length of the battery box, that is, parallel to the longer frame sections, or along the width of the battery box, that is, parallel to the shorter frame sections.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung kann die „mittlere Dicke“ eines Bauteils mit variabler Dicke beispielsweise die über der Länge des jeweiligen Bauteils kumulierte mittlere Dicke sein, oder die mittlere Dicke zwischen einer größten und einer kleinsten absoluten Dicke des Bauteils. Bei Bauteilen mit konstanter Dicke über der Länge ist die mittlere Dicke gleich der Nenndicke.In the context of the present disclosure, the “average thickness” of a component with variable thickness can be, for example, the average thickness accumulated over the length of the respective component, or the average thickness between a largest and a smallest absolute thickness of the component. For components with constant thickness over the length, the mean thickness is equal to the nominal thickness.
Die mittlere Dicke des dritten Bodenelements kann größer oder kleiner sein als die mittlere Dicke des ersten und/oder zweiten Bodenelements. Bei einer Ausrichtung des Batteriekastens im Fahrzeug derart, dass sich die Blechelemente mit ihrer Längserstreckung in Längsrichtung zum Fahrzeug erstrecken, ist die mittlere Dicke des zentralen Blechelements vorzugsweise dünner als die mittlere Dicke der seitlichen Blechelemente. Durch die größere Dicke der seitlichen Blechelemente können diese verhältnismäßig hohe seitliche Lasten aufnehmen. Bei einer Ausrichtung des Batteriekastens im Fahrzeug derart, dass sich die Blechelemente mit ihrer Längserstreckung quer zur Fahrzeuglängsrichtung erstrecken, ist die mittlere Dicke des zentralen Blechelements vorzugsweise dicker als die mittlere Dicke der seitlichen Blechelemente. Durch die größere Dicke des zentralen Blechelements kann dieses verhältnismäßig hohe Lasten aufnehmen.The mean thickness of the third floor element can be greater or smaller than the mean thickness of the first and / or second floor element. When the battery box is aligned in the vehicle in such a way that the sheet metal elements extend with their longitudinal extension in the longitudinal direction of the vehicle, the mean thickness is the central Sheet metal element preferably thinner than the average thickness of the lateral sheet metal elements. Due to the greater thickness of the lateral sheet metal elements, they can absorb relatively high lateral loads. When the battery box is aligned in the vehicle in such a way that the sheet metal elements extend with their longitudinal extent transversely to the longitudinal direction of the vehicle, the mean thickness of the central sheet metal element is preferably thicker than the mean thickness of the lateral sheet metal elements. Due to the greater thickness of the central sheet metal element, it can absorb relatively high loads.
Die Blechelemente des Bodens sind aus einem metallischen Material hergestellt, insbesondere einem Stahlwerkstoff oder Leichtmetall, wie Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Für hohe Festigkeiten wird vorzugsweise härtbarer Stahl verwendet, insbesondere ein borlegierter Vergütungsstahl, wie beispielsweise 17MnB3, 22MnB5, 26MnB5 oder 34MnB5, wobei andere Stahlgüten ebenso möglich sind. Die Herstellung des Bodens kann beispielsweise so erfolgen, dass die einzelnen Blechelemente zunächst separat hergestellt und anschließend miteinander stoffschlüssig verbunden werden, beispielsweise mittels Schweißen. Der so aus mehreren Elementen hergestellte Blechverbund kann anschließend weiterverarbeitet, insbesondere umgeformt und gegebenenfalls gehärtet werden. Das Härten kann, sofern ein härtbares Material verwendet wird und der Blechverbund auch Umformoperationen unterzogen werden soll, im Rahmen eines Warmumformens erfolgen. Nach dem Härten hat der Blechverbund eine höhere Festigkeit als vor dem Härten. Das Ausgangsmaterial, das heißt das ungehärtete Blechelement hat vorzugsweise eine Zugfestigkeit von mindestens 500 MPa. Das fertig hergestellte, das heißt gehärtete Bauteil kann eine Endzugfestigkeit von mindestens 1100 MPa, vorzugsweise mindestens 1300 MPa, besonders bevorzugt sogar von mehr als 1500 MPa zumindest in Teilbereichen aufweisen. Das Vorstehende gilt vorzugsweise auch für die Elemente des Rahmens und/oder die Elemente des Deckels, wobei hier jedoch prinzipiell auch der Einsatz von Leichtmetall, wie Aluminium oder Aluminiumlegierungen als Flachprodukt, oder die Verwendung von faserverstärktem Kunststoff möglich ist.The sheet metal elements of the floor are made of a metallic material, in particular a steel material or light metal, such as aluminum or an aluminum alloy. Hardenable steel is preferably used for high strengths, in particular a boron-alloyed heat-treatable steel, such as 17MnB3, 22MnB5, 26MnB5 or 34MnB5, although other steel grades are also possible. The floor can be produced, for example, in such a way that the individual sheet metal elements are first produced separately and then connected to one another in a materially bonded manner, for example by means of welding. The sheet metal composite produced in this way from several elements can then be further processed, in particular reshaped and, if necessary, hardened. If a hardenable material is used and the sheet-metal composite is also to be subjected to forming operations, the hardening can take place in the course of hot forming. After hardening, the sheet metal composite has a higher strength than before hardening. The starting material, that is to say the uncured sheet metal element, preferably has a tensile strength of at least 500 MPa. The finished, ie hardened, component can have a final tensile strength of at least 1100 MPa, preferably at least 1300 MPa, particularly preferably even more than 1500 MPa, at least in partial areas. The above preferably also applies to the elements of the frame and / or the elements of the cover, although in principle the use of light metal, such as aluminum or aluminum alloys as a flat product, or the use of fiber-reinforced plastic is also possible here.
Nach einer Ausführungsform kann das dritte Bodenblechelement eine größere Breite aufweisen, als das seitliche erste beziehungsweise zweite Bodenblechelement. Die Endabschnitte des dritten Bodenblechelements eine größere Dicke aufweisen, als Endabschnitte des ersten und zweiten Bodenblechelements. Hierdurch kann das zentrale Bodenblechelement in Längsrichtung, das heißt in Richtung der variablen Dicke, hohe Lasten aufnehmen. Die Endabschnitte der seitlichen Bodenbleche können gegenüber den Endabschnitten des zentralen Bodenblechs mit geringeren Dicken ausgelegt werden, da sie durch die seitlichen Rahmenteile verstärkt sind.According to one embodiment, the third floor panel element can have a greater width than the lateral first or second floor panel element. The end sections of the third floor panel element have a greater thickness than end sections of the first and second floor panel elements. As a result, the central floor panel element can absorb high loads in the longitudinal direction, that is to say in the direction of the variable thickness. The end sections of the side floor panels can be designed with smaller thicknesses than the end sections of the central floor panel, since they are reinforced by the side frame parts.
Die Endabschnitte des dritten Bodenblechelements können eine größere Dicke aufweisen, als zumindest ein dazwischen liegender Zwischenabschnitt des dritten Bodenblechelements. Durch die verdickten Endabschnitte des zentralen Bodenblechelements wird in Kombination mit der größeren mittleren Dicke der seitlichen Bodenblechelemente eine rahmenartige Dickenstruktur gebildet, so dass der Boden der Gehäuseanordnung eine besonders hohe Steifigkeit aufweist. Die Endabschnitte des ersten und zweiten Bodenblechelements können eine kleinere Dicke aufweisen, als zumindest ein dazwischen liegender Zwischenabschnitt des jeweiligen ersten und zweiten Bodenblechelements.The end sections of the third floor panel element can have a greater thickness than at least one intermediate section of the third floor panel element lying therebetween. The thickened end sections of the central floor panel element, in combination with the greater average thickness of the lateral floor panel elements, form a frame-like thick structure, so that the base of the housing arrangement has a particularly high rigidity. The end sections of the first and second floor panel elements can have a smaller thickness than at least one intermediate section of the respective first and second floor panel elements lying therebetween.
Vorzugsweise ist die dem Deckel zugewandte Oberfläche des Bodens zumindest im Bereich zur Aufnahme der Batteriemodule eben, das heißt, dass die Dickenänderungen der Bodenelemente hier nach außen gerichtet sind. So wird eine plane Auflagefläche für die Batteriemodule bereitgestellt.The surface of the base facing the cover is preferably flat, at least in the area for receiving the battery modules, that is to say that the changes in thickness of the base elements are directed outwards here. This provides a flat support surface for the battery modules.
Der Rahmen umfasst einen ersten Rahmenabschnitt und einen zweiten Rahmenabschnitt, die einander gegenüberliegen, sowie einen dritten Rahmenabschnitt und einen vierten Rahmenabschnitt, die einander gegenüberliegen und quer zu dem ersten und zweiten Rahmenabschnitt verlaufen. Für eine besonders stabile Struktur können optional zumindest an einer Teilzahl der Rahmenabschnitte von außen und/oder innen Verstärkungselemente angebracht sein, beispielsweise mittels Schweiß- oder Schraubverbindungen.The frame comprises a first frame section and a second frame section, which are opposite one another, and a third frame section and a fourth frame section, which are opposite one another and run transversely to the first and second frame sections. For a particularly stable structure, reinforcing elements can optionally be attached to at least a partial number of the frame sections from the outside and / or inside, for example by means of welded or screwed connections.
Die Rahmenabschnitte können separat von oder integral mit dem Boden und/oder Deckel hergestellt sein. Bei der separaten Ausführung können die Rahmenabschnitte beziehungsweise Rahmenelemente zunächst einzeln hergestellt und anschließend miteinander verbunden werden, um einen umlaufend geschlossenen Rahmen zu bilden. Dabei können die Rahmenelemente direkt oder optional über Eckelemente miteinander verbunden werden. Diese Ausführung mit separaten Rahmenelementen kann auch als gebaute Gehäuseanordnung bezeichnet werden. Bei der integralen Ausführung ist zumindest eine Teilzahl der Rahmenabschnitte einstückig mit dem Boden und/oder mit dem Deckel ausgestaltet. Dies umfasst als eine Option, dass alle Rahmenabschnitte einteilig mit einem der Teile Boden oder Deckel ausgeführt sind und gemeinsam mit diesem ein integrales Wannenformteil beziehungsweise Bodenformteil bilden. Als weitere Option können zwei einander gegenüberliegende Rahmenabschnitte einteilig mit dem Boden gestaltet sein, während die hierzu quer verlaufenden Rahmenabschnitte einteilig mit dem Deckel gestaltet sind. In zusammengesetztem Zustand von Boden und Deckel bilden die an den Boden angeformten Boden-Rahmenabschnitte und die an den Deckel angeformten Deckel-Rahmenabschnitte über den Umfang abwechselnd gemeinsam den umlaufenden Rahmen.The frame sections can be manufactured separately from or integrally with the base and / or cover. In the case of the separate design, the frame sections or frame elements can initially be produced individually and then connected to one another in order to form a circumferentially closed frame. The frame elements can be connected to one another directly or optionally via corner elements. This version with separate frame elements can also be referred to as a built-up housing arrangement. In the case of the integral design, at least some of the frame sections are designed in one piece with the base and / or with the cover. This includes, as an option, that all frame sections are made in one piece with one of the base or cover parts and together with this form an integral molded tub part or molded base part. As a further option, two mutually opposite frame sections can be designed in one piece with the bottom, while the frame sections running transversely to this are designed in one piece with the cover. In compound In the state of the base and cover, the base frame sections formed on the base and the cover frame sections formed on the cover alternately together form the circumferential frame.
Bei der gebauten Ausführung kann der Rahmen so mit dem Boden verbunden werden, dass das erste Rahmenelement an einem ersten Randbereich des ersten Bodenblechelements angebracht ist und das gegenüberliegende zweite Rahmenelement entsprechend an einem Randbereich des zweiten Bodenblechelements angebracht ist. Das dritte Rahmenelement kann an einem dritten Randbereich des Bodens angebracht sein, der sich über die beiden seitlichen und das mittlere Bodenblech erstreckt. Entsprechend kann das hierzu gegenüberliegende vierte Rahmenelement an einem vierten Randbereich des Bodens angebracht sein, der sich am entgegengesetzten Ende über die beiden seitlichen und das mittlere Bodenblech erstreckt. Nach einer belastungs- beziehungsweise gewichtsoptimierten Ausgestaltung haben das erste und das zweite Rahmenelement eine variable Dicke über der Länge, was alternativ oder ergänzend auch für das dritte und das vierte Rahmenelement gelten kann. Vorzugsweise sind das erste und zweite Rahmenelement untereinander identisch gestaltet, das heißt haben denselben Blechdickenverlauf über der Länge. Entsprechend können auch das dritte und das vierte Rahmenelement untereinander gleich gestaltet sein beziehungsweise denselben Blechdickenverlauf aufweisen.In the constructed version, the frame can be connected to the floor in such a way that the first frame element is attached to a first edge area of the first floor panel element and the opposite second frame element is correspondingly attached to an edge area of the second floor panel element. The third frame element can be attached to a third edge region of the floor, which extends over the two lateral and central floor panels. Correspondingly, the fourth frame element opposite to this can be attached to a fourth edge region of the floor, which extends at the opposite end over the two lateral and central floor panels. According to an embodiment that is optimized in terms of load or weight, the first and second frame elements have a variable thickness over their length, which can alternatively or additionally also apply to the third and fourth frame elements. The first and second frame elements are preferably designed to be identical to one another, that is to say they have the same sheet metal thickness profile over the length. Correspondingly, the third and fourth frame elements can also be configured identically to one another or have the same sheet metal thickness profile.
In verbundenem Zustand des Rahmens mit dem Boden ist eine Wanne gebildet, die vorzugsweise in sich dicht ist. Dies gilt insbesondere für die Ausführungen, bei denen alle Rahmenabschnitte mit dem Boden verbunden sind. Ein Austreten von Batterieflüssigkeit aus der Wanne beziehungsweise ein Eindringen von Schmutz in das Formteil wird effektiv vermieden. Aufgrund der Ausgestaltung des Bodens und des Rahmens in der beschriebenen Form hat die Wanne eine selbsttragende Struktur mit einer hohen Steifigkeit und Festigkeit.When the frame is connected to the floor, a trough is formed which is preferably inherently tight. This applies in particular to the designs in which all frame sections are connected to the floor. A leakage of battery fluid from the tub or an ingress of dirt into the molded part is effectively prevented. Due to the design of the base and the frame in the form described, the tub has a self-supporting structure with high rigidity and strength.
In einer spezifischen Ausführungsform kann eine mittlere Dicke des ersten und zweiten Rahmenelements jeweils kleiner sein, als eine mittlere Dicke des dritten und des vierten Rahmenelements. Hierdurch wird an der ersten und zweiten Seite der Wanne eine höhere Lastaufnahmefähigkeit bereitgestellt, als an der dritten und vierten Seite. Diese Ausgestaltung ist gut geeignet, wenn die erste und zweite Seite in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs vorne beziehungsweise hinten liegen, so dass das erste und zweite Rahmenelement bei einem Frontalcrash entsprechend hohe Lasten aufnehmen kann.In a specific embodiment, an average thickness of the first and second frame elements can each be smaller than an average thickness of the third and fourth frame elements. This provides a higher load-bearing capacity on the first and second sides of the tub than on the third and fourth sides. This refinement is well suited when the first and second sides are at the front and rear in the longitudinal direction of the motor vehicle, so that the first and second frame elements can absorb correspondingly high loads in the event of a frontal crash.
Ferner können in einer Ausführungsform Endabschnitte des dritten und vierten Rahmenelements eine kleinere Dicke aufweisen, als zumindest ein dazwischen liegender Zwischenabschnitt des dritten und vierten Rahmenelements. Dies ist ohne Einbuße auf die Festigkeit zur Verminderung des Gewichts möglich, da die Endabschnitte an den ohnehin recht steifen Eckbereichen des Rahmens liegen.Furthermore, in one embodiment, end sections of the third and fourth frame elements can have a smaller thickness than at least one intermediate section of the third and fourth frame elements lying therebetween. This is possible without sacrificing strength in order to reduce the weight, since the end sections lie on the corner areas of the frame, which are already quite stiff.
Für eine besonders steife Struktur kann zumindest ein Stegelement vorgesehen sein, das sich zwischen dem ersten und zweiten Rahmenabschnitt erstreckt und das mit dem Boden und/oder mit den beiden Rahmenabschnitten verbunden ist. Das Stegelement trennt zwei Kammern voneinander, in denen jeweils ein elektrisches Speichermittel einsetzbar ist. Je nach Anzahl und Größe der Speichermittel beziehungsweise gewünschter Gesamtsteifigkeit des Batteriekastens können auch zwei, drei oder mehr Stegelemente vorgesehen sein. Die Dicke der Stegelemente kann beispielsweise zwischen dem 0.8-fachen und 1,2-fachen der Dicke des Bodens im Anbindungsbereich sein.For a particularly rigid structure, at least one web element can be provided which extends between the first and second frame sections and which is connected to the floor and / or to the two frame sections. The web element separates two chambers from one another, in each of which an electrical storage means can be used. Depending on the number and size of the storage means or the desired overall rigidity of the battery box, two, three or more web elements can also be provided. The thickness of the web elements can, for example, be between 0.8 times and 1.2 times the thickness of the base in the connection area.
Nach einer Ausführungsform können das erste und zweite Bodenblechelement jeweils einen Verbindungsabschnitt zum Anbinden des zumindest einen Stegelements aufweisen, der insbesondere dünner ist, als die hierzu benachbarte Zwischenabschnitte des ersten und zweiten Bodenblechelements. Alternativ oder ergänzend kann auch das dritte Bodenblechelement einen Verbindungsabschnitt zum Anbinden des zumindest einen Stegelements aufweisen, der insbesondere dicker ist, als die hierzu benachbarten Zwischenabschnitte des dritten Bodenblechelements. Die Verbindungsabschnitte verlaufen quer zur Längserstreckung des jeweiligen Bodenblechelements, und zwar vorzugsweise über die gesamte Breite des jeweiligen Bodenblechelements. Bei Verwendung von mehreren Stegelementen können entsprechend mehrere Verbindungsabschnitte vorgesehen sein, die parallel zueinander verlaufen. Auf der Oberseite eines Verbindungsabschnitts stützt sich jeweils ein zugehöriges Stegelement ab und ist entlang des Verbindungsabschnitts mit dem Boden verbunden, beispielsweise stoffschlüssig mittels Schweißen, ohne hierauf eingeschränkt zu sein. Sofern vorgesehen, verlaufen die Verbindungsabschnitte des ersten, zweiten und dritten Bodenblechelements in einer Flucht, so dass sie für ein zugehöriges Stegelement eine einheitliche Abstützung über die gesamte Breite des Batteriekastens bieten. Dabei ist es für eine gute Anbindung der Stegelemente günstig, wenn die Dicke der Verbindungsabschnitte des ersten und zweiten Bodenblechelements einerseits und die Dicke der Verbindungsabschnitte des dritten Bodenblechelements andererseits gleich sind.According to one embodiment, the first and second floor panel elements can each have a connecting section for connecting the at least one web element, which is in particular thinner than the intermediate sections of the first and second floor panel elements adjacent thereto. As an alternative or in addition, the third floor panel element can also have a connecting section for connecting the at least one web element, which is in particular thicker than the intermediate sections of the third floor panel element adjacent thereto. The connecting sections run transversely to the longitudinal extension of the respective floor panel element, specifically preferably over the entire width of the respective floor panel element. When using a plurality of web elements, a plurality of connecting sections can accordingly be provided which run parallel to one another. An associated web element is supported on the upper side of a connecting section and is connected to the floor along the connecting section, for example, materially by means of welding, without being restricted to this. If provided, the connecting sections of the first, second and third floor panel elements run in alignment so that they offer uniform support for an associated web element over the entire width of the battery box. For a good connection of the web elements, it is favorable if the thickness of the connecting sections of the first and second floor panel element on the one hand and the thickness of the connecting sections of the third floor panel element on the other hand are the same.
Nach einer Ausführungsform können der erste und zweite Rahmenabschnitt jeweils einen Verbindungsabschnitt zum Anbinden des zumindest einen Stegelements aufweisen, wobei der Verbindungsabschnitt insbesondere dünner ist, als die hierzu benachbarten Zwischenabschnitte des ersten und zweiten Rahmenelements.According to one embodiment, the first and second frame sections each have a connecting section for connecting the at least one web element, wherein the Connecting section is in particular thinner than the intermediate sections of the first and second frame elements adjacent thereto.
Der Deckel kann in einer möglichen Ausführungsform ein seitliches erstes Deckelelement mit einer ersten mittleren Dicke, ein seitliches zweites Deckelelement mit einer zweiten mittleren Dicke, und ein zentrales drittes Deckelelement mit einer dritten mittleren Dicke aufweisen. Dabei kann die mittlere Dicke des ersten und zweiten Deckelelements insbesondere größer sein, als die mittlere Dicke des dritten Deckelelements. Alternativ kann der Deckel auch einteilig, zweiteilig, oder mehrteilig, jeweils optional mit variabler oder einheitlicher Materialdicke gestaltet sein.In one possible embodiment, the cover can have a lateral first cover element with a first average thickness, a lateral second cover element with a second average thickness, and a central, third cover element with a third average thickness. The mean thickness of the first and second cover element can in particular be greater than the mean thickness of the third cover element. Alternatively, the cover can also be designed in one piece, in two pieces, or in several pieces, each optionally with a variable or uniform material thickness.
Für alle der vorstehend genannten Elemente des Bodens und/oder des Rahmens und/oder des Deckels gilt, dass diese aus flexibel gewalztem Bandmaterial hergestellt sein können.For all of the above-mentioned elements of the base and / or the frame and / or the cover, it applies that they can be made of flexibly rolled strip material.
Ferner kann zumindest eine Teilzahl der mindestens drei Bodenblechelemente und/oder der vier Rahmenelemente und/oder der mindestens drei Deckelelemente aus einem härtbaren Stahlwerkstoff, insbesondere einem mangan-bor-legierten Stahlwerkstoff, hergestellt und gehärtet sind. Die Herstellung kann vorzugsweise mittels Warmumformen erfolgen. Hierfür wird das jeweilige Bauteil zunächst auf Austenitisierungstemperatur erhitzt, dann in heißem Zustand in das Warmformwerkzeug eingelegt, darin umgeformt und schnell abgekühlt, so dass ein martensitisches Gefüge entsteht.Furthermore, at least a partial number of the at least three base plate elements and / or the four frame elements and / or the at least three cover elements can be produced and hardened from a hardenable steel material, in particular a manganese-boron-alloyed steel material. Production can preferably take place by means of hot forming. For this purpose, the respective component is first heated to austenitizing temperature, then placed in the hot form in the hot forming tool, reshaped in it and quickly cooled, so that a martensitic structure is created.
Bevorzugte Ausführungsformen werden nachstehend anhand der Zeichnungsfiguren erläutert. Hierin zeigt:
-
1A eine erfindungsgemäße Gehäuseanordnung zur Aufnahme elektrischer Speichermittel in perspektivischer Ansicht, teilweise geschnitten; -
1B die Gehäuseanordnung aus1A in Draufsicht; -
1C die Gehäuseanordnung gemäß Schnittlinie C-C aus1B ; -
1D die Gehäuseanordnung gemäß Schnittlinie D-D aus1B ; -
1E die Gehäuseanordnung gemäß1A in Explosionsdarstellung; -
2A den Boden der Gehäuseanordnung aus1A mit weiteren Details der Bodenblechelemente; -
2B das Dickenprofil des ersten beziehungsweise zweiten Bodenblechelements aus2A ; -
2C das Dickenprofil des dritten Bodenblechelements aus2A ; -
3A das erste Rahmenelement der Gehäuseanordnung aus1A als Einzelheit mit schematischem angetragenem Dickenprofil; -
3B das Dickenprofil des ersten Rahmenelements aus1A beziehungsweise3A als Einzelheit; -
4A das dritte Rahmenelement der Gehäuseanordnung aus1A als Einzelheit mit schematischem angetragenem Dickenprofil; -
4B das Dickenprofil des dritten Rahmenelements aus1A beziehungsweise4A als Einzelheit; -
5A den Deckel der Gehäuseanordnung aus1A mit schematisch angetragenem Dickenprofil der Deckelelemente; -
5B das Dickenprofil des ersten beziehungsweise zweiten Deckelelements aus1A beziehungsweise5A ; -
5C das Dickenprofil des dritten Deckelelements aus1A beziehungsweise5A ; -
6A ein mögliches Querschnittsprofil für ein Rahmenelement der Gehäuseanordnung nach1A in einer ersten Ausführungsform; -
6B ein mögliches Querschnittsprofil für ein Rahmenelement der Gehäuseanordnung nach1A in einer zweiten Ausführungsform; -
6C ein mögliches Querschnittsprofil für ein Rahmenelement der Gehäuseanordnung nach1A in einer dritten Ausführungsform; -
7 den Boden der Gehäuseanordnung nach1A mit damit verbundenen Stegelementen und in die so gebildeten Kammern eingesetzten Batteriemodulen im Längsschnitt; -
8 ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Wannenanordnung und/oder Deckelanordnung für eine erfindungsgemäße Gehäuseanordnung in einer Ausführungsform; und -
9 eine erfindungsgemäße Gehäuseanordnung zur Aufnahme elektrischer Speichermittel in perspektivischer Explosionsdarstellung in einer weiteren Ausführungsform; -
10 eine erfindungsgemäße Gehäuseanordnung zur Aufnahme elektrischer Speichermittel in perspektivischer Explosionsdarstellung in einer weiteren Ausführungsform; -
11 eine erfindungsgemäße Gehäuseanordnung zur Aufnahme elektrischer Speichermittel in perspektivischer Explosionsdarstellung in einer weiteren Ausführungsform; und -
12 eine erfindungsgemäße Gehäuseanordnung zur Aufnahme elektrischer Speichermittel in perspektivischer Explosionsdarstellung in einer weiteren Ausführungsform.
-
1A a housing arrangement according to the invention for accommodating electrical storage means in a perspective view, partially in section; -
1B the housing assembly1A in plan view; -
1C the housing arrangement according to section line CC1B ; -
1D the housing arrangement according to section line DD1B ; -
1E the housing arrangement according to1A in exploded view; -
2A the bottom of the housing assembly1A with further details of the floor panel elements; -
2 B the thickness profile of the first or second floor panel element2A ; -
2C the thickness profile of the third floor panel element2A ; -
3A the first frame element of the housing assembly1A as a detail with a schematic thickness profile; -
3B the thickness profile of the first frame element1A respectively3A as a detail; -
4A the third frame element of the housing assembly1A as a detail with a schematic thickness profile; -
4B the thickness profile of the third frame element1A respectively4A as a detail; -
5A the cover of the housing assembly1A with schematically plotted thickness profile of the cover elements; -
5B the thickness profile of the first or second cover element1A respectively5A ; -
5C the thickness profile of the third cover element1A respectively5A ; -
6A a possible cross-sectional profile for a frame element of the housing arrangement1A in a first embodiment; -
6B a possible cross-sectional profile for a frame element of the housing arrangement1A in a second embodiment; -
6C a possible cross-sectional profile for a frame element of the housing arrangement1A in a third embodiment; -
7th the bottom of the housing assembly1A with web elements connected therewith and battery modules inserted into the chambers thus formed in a longitudinal section; -
8th a method according to the invention for producing a tub arrangement and / or cover arrangement for a housing arrangement according to the invention in one embodiment; and -
9 a housing arrangement according to the invention for accommodating electrical storage means in a perspective exploded view in a further embodiment; -
10 a housing arrangement according to the invention for accommodating electrical storage means in a perspective exploded view in a further embodiment; -
11 a housing arrangement according to the invention for accommodating electrical storage means in a perspective exploded view in a further embodiment; and -
12 a housing arrangement according to the invention for receiving electrical storage means in a perspective exploded view in a further embodiment.
Die
Die Gehäuseanordnung
Nachstehend wird auf weitere Einzelheiten der Baugruppen Boden, Rahmen und Deckel eingegangen.Further details of the base, frame and cover assemblies are discussed below.
Der Boden
Es ist insbesondere in den
Das erste, zweite und dritte Bodenelement
Eine Projektion der Seitenfläche des ersten beziehungsweise zweiten Bodenelements
Zwischen den Endabschnitten
In
Zwischen den Endabschnitten
Durch die verdickten Endabschnitte
In verbundenem Zustand der drei Bodenelemente
Der Rahmen
Konkret ist vorgesehen, dass der Rahmen
Das erste und das zweite Rahmenelement
Es ist bei der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen, dass eine mittlere Dicke D31m des ersten und zweiten Rahmenelements
Das erste beziehungsweise zweite Rahmenelement
Zwischen den Endabschnitten
Das dritte beziehungsweise vierte Rahmenelement
In den
Es ist vorgesehen, dass die seitlichen Deckelemente
Das erste und zweite Deckelelement
Das zentrale Deckelelement
In den
In
Im Verfahrensschritt V1 wird das Bandmaterial
Im Verfahrensschritt V2 wird das flexibel gewalzte Stahlband zu Blechplatinen
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt V3 werden zwei Blechplatinen
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt V4 wird der Platinenverbund
Die
Im Unterschied zu der obigen Ausführungsform, bei welcher der Rahmen aus separaten Elementen hergestellt und mit dem Boden nachträglich zu einer Wannenform zusammengebaut wird, ist der Rahmen
Optional können Verstärkungen
Die Blechelemente
Der Deckel
Die
Wie auch bei der obigen Ausführungsform gemäß
Optional können Verstärkungen
Die Blechelemente
Der Deckel
Die
Bei der vorliegenden Ausführungsform gemäß
Zur Herstellung des Bodenformteils werden zunächst die drei Blechelemente
Optional können Verstärkungen
Die Blechelemente
Der Deckel
Die
Der Boden
Das zentrale dritte Bodenblechelement
Das erste, zweite und dritte Bodenelement
Eine Projektion der Seitenfläche des ersten Bodenelements
Zwischen den Endabschnitten
Eine Projektion der Seitenfläche des mittleren Bodenelements
Zwischen den Endabschnitten
Es ist ferner erkennbar, dass die optionalen Stegelemente
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 22
- GehäuseanordnungHousing arrangement
- 33
- SpeichermittelStorage means
- 44th
- Bodenground
- 55
- Rahmenframe
- 66th
- Deckelcover
- 77th
- WanneTub
- 88th
- StegelementBar element
- 99
- erstes Bodenelementfirst floor element
- 1010
- zweites Bodenelementsecond floor element
- 1111
- drittes Bodenelementthird floor element
- 12, 12'12, 12 '
- EndabschnittEnd section
- 1313
- Oberflächesurface
- 14, 14'14, 14 '
- dicker Abschnittthick section
- 1515th
- dicker Abschnittthick section
- 16, 16'16, 16 '
- dünner Abschnittthin section
- 17, 17'17, 17 '
- ÜbergangsabschnittTransition section
- 18, 18'18, 18 '
- ÜbergangsabschnittTransition section
- 19, 19'19, 19 '
- Übergangsabschnitt Transition section
- 22, 22'22, 22 '
- EndabschnittEnd section
- 23, 23'23, 23 '
- dünner Abschnittthin section
- 2424
- dünner Abschnittthin section
- 25, 25'25, 25 '
- dicker Abschnittthick section
- 26, 26'26, 26 '
- ÜbergangsabschnittTransition section
- 27, 27'27, 27 '
- ÜbergangsabschnittTransition section
- 28, 28'28, 28 '
- ÜbergangsabschnittTransition section
- 2929
- Oberflächesurface
- 3131
- erstes Rahmenelementfirst frame element
- 3232
- zweites Rahmenelementsecond frame element
- 3333
- drittes Rahmenelementthird frame element
- 3434
- viertes Rahmenelementfourth frame element
- 3535
- RandbereichEdge area
- 3636
- RandbereichEdge area
- 3737
- RandbereichEdge area
- 3838
- RandbereichEdge area
- 39-39'''39-39 '' '
- Eckkanten Corner edges
- 41, 41'41, 41 '
- EndabschnittEnd section
- 42, 42'42, 42 '
- dicker Abschnittthick section
- 4343
- dicker Abschnittthick section
- 44, 44'44, 44 '
- dünner Abschnittthin section
- 45, 45'45, 45 '
- ÜbergangsabschnittTransition section
- 46, 46'46, 46 '
- ÜbergangsabschnittTransition section
- 47, 47'47, 47 '
- Übergangsabschnitt Transition section
- 51,51'51.51 '
- EndabschnittEnd section
- 5252
- ZwischenabschnittIntermediate section
- 53, 53'53, 53 '
- Übergangsabschnitt Transition section
- 60, 60'60, 60 '
- VerbindungsbereichConnection area
- 6161
- erstes Deckelelementfirst cover element
- 6262
- zweites Deckelelementsecond cover element
- 6363
- drittes Deckelelementthird cover element
- 64, 64'64, 64 '
- EndabschnittEnd section
- 6565
- VerstärkungsabschnittReinforcement section
- 66, 66'66, 66 '
- ÜbergangsabschnittTransition section
- 67, 67'67, 67 '
- EndabschnittEnd section
- 6868
- dünner Abschnittthin section
- 69, 69'69, 69 '
- Übergangsabschnitt Transition section
- 70, 70'70, 70 '
- NutGroove
- 7171
- VerstärkungReinforcement
- 7272
- VerstärkungReinforcement
- 7373
- VerstärkungReinforcement
- 7474
- VerstärkungReinforcement
- 7575
- Flanschflange
- 7676
- Flansch flange
- 8080
- BandmaterialTape material
- 8181
- CoilCoil
- 8282
- WalzenRollers
- 83,83'83.83 '
- BlechplatineSheet metal blank
- 8484
- PlatinenverbundCircuit board assembly
- 8686
- Ofenoven
- 8787
- Warmformwerkzeug Hot forming tool
- BB.
- Breitewidth
- DD.
- Dickethickness
- LL.
- Längelength
- PP
- Pfeilarrow
- VV
- VerfahrensschrittProcess step
- xx
- LängsrichtungLongitudinal direction
- yy
- QuerrichtungTransverse direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102016108849 B3 [0003]DE 102016108849 B3 [0003]
- DE 102014226566 B3 [0004]DE 102014226566 B3 [0004]
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