DE102021123003A1

DE102021123003A1 - Batterieschale aus Kunststoff aufweisend ein Einlegeteil, Werkzeug sowie Verfahren zum Herstellen einer Batterieschale, Traktionsbatterie und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102021123003A1
Application number: DE102021123003.9A
Authority: DE
Inventors: Felix Tischer; Jonatan Schdanow; Georg Enkirch; Nicolay Bergmann; Timm Heidemeyer; Fabian Siggia; Roman Bouffier
Original assignee: Kautex Textron GmbH and Co KG
Current assignee: Kautex Textron GmbH and Co KG
Priority date: 2021-09-06
Filing date: 2021-09-06
Publication date: 2023-03-09
Also published as: EP4200932A1; CN117882224A; WO2023030860A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterieschale, insbesondere eine Batterieschale einer Traktionsbatterie, wobei die Batterieschale einen Boden und zumindest vier Seitenwände aufweist, wobei die Batterieschale eine Innenseite und eine Außenseite aufweist, wobei die Batterieschale in Hybridbauweise aus einem Einlegeteil und einer Formmasse ausgeformt ist.Die Erfindung betrifft weiterhin eine Traktionsbatterie aufweisend selbige Batterieschale und ein Kraftfahrzeug aufweisend selbige Batterieschale.Weiterhin betrifft die Erfindung ein Werkzeug zum Herstellen ebendieser Batterieschale und ein Verfahren zum Herstellen der Batterieschale.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterieschale aus Kunststoff aufweisend ein Einlegeteil, ein Werkzeug sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Batterieschale, eine Traktionsbatterie und ein Kraftfahrzeug.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Batterieschale, insbesondere eine Batterieschale einer Traktionsbatterie, wobei die Batterieschale einen Boden und zumindest vier Seitenwände aufweist, wobei die Batterieschale eine Innenseite und eine Außenseite aufweist, wobei die Batterieschale in Hybridbauweise aus einem Einlegeteil und einer Formmasse ausgeformt ist.
Die Anforderungen an die geometrische Komplexität und die strukturmechanischen Eigenschaften von Batterieschalen, insbesondere von Batterieschalen für Kraftfahrzeuge, wachsen stetig. Gleichzeitig besteht die Zielsetzung einer Kosten- und Gewichtsreduktion von Batterieschalen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Verfügung zu stellen.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe eine Batterieschale, insbesondere eine Batterieschale einer Traktionsbatterie, wobei die Batterieschale einen Boden und zumindest vier Seitenwände aufweist, wobei die Batterieschale eine Innenseite und eine Außenseite aufweist, wobei die Batterieschale in Hybridbauweise aus einem Einlegeteil und einer Formmasse ausgeformt ist, wobei die Batterieschale zumindest eine Einbuchtung aufweist, bevorzugt zwei Einbuchtungen und besonders bevorzugt mehr als zwei Einbuchtungen, wobei sich eine Einbuchtung in einem von der Formmasse ausgeformten Bereich der Batterieschale erstreckt, wobei eine Einbuchtung eine mit dem Einlegeteil korrespondierende Stelle aufweist und wobei ein Abstand von der korrespondierenden Stelle der Einbuchtung zu dem Einlegeteil kleiner oder gleich 2 mm beträgt, bevorzugt kleiner oder gleich 1 mm und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 0,5 mm.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Zunächst sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und Zahlenangaben wie „ein“, „zwei“ usw. im Regelfall als „mindestens“-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...“, „mindestens zwei ...“ usw., sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann offensichtlich oder technisch zwingend ist, dass dort nur „genau ein ...“, „genau zwei ...“ usw. gemeint sein können.

Im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung sei der Ausdruck „insbesondere“ immer so zu verstehen, dass mit diesem Ausdruck ein optionales, bevorzugtes Merkmal eingeleitet wird. Der Ausdruck ist nicht als „und zwar“ und nicht als „nämlich“ zu verstehen.
Unter einer „Batterieschale“ wird ein Gehäusebestandteil einer Batterie, insbesondere einer Traktionsbatterie, verstanden.
Insbesondere ist eine Batterieschale zur Aufnahme von Komponenten einer Batterie eingerichtet und weist dementsprechend einen Aufnahmeraum zur Aufnahme von Komponenten auf, sodass diese durch die Batterieschale vor äußeren Einflüssen geschützt und/oder zumindest mittelbar in der Batterieschale befestigt werden können.
Vorzugsweise wird unter einer Batterieschale eine Batterieunterschale oder eine Batterieoberschale verstanden, wobei Batterieunterschale und Batterieoberschale vorzugsweise gemeinsam die wesentlichen Komponenten des Gehäuses einer Traktionsbatterie ergeben.
Insbesondere weist eine Batterieschale einen „Boden“ und im vorzugsweisen Fall einer Traktionsbatterie mit einem im Wesentlichen rechteckigen Grundriss zumindest vier „Seitenwände“ auf.
Boden und Seitenwände der Batterieschale formen das Aufnahmevolumen einer Batterieschale aus, wobei das Aufnahmevolumen der Batterieschale die „Innenseite“ der Batterieschale beschreibt.
Ausgehend von dem Aufnahmevolumen der Batterieschale befindet sich die „Außenseite“ der Batterieschale auf der von dem Aufnahmevolumen abgewendeten Seite des Bodens sowie der Seitenwände.
Unter einer „Hybridbauweise“ wird eine Bauweise von Batterieschalen verstanden, bei welcher unterschiedliche Komponenten mit teilweise unterschiedlichen Eigenschaften zu einer Batterieschale kombiniert werden.
Unter anderem sei daran gedacht, dass ein Einlegeteil als Festkörper, aufweisend eine im Vergleich zu einer Formmasse höheren Zugfestigkeit, mit der Formmasse zu einer Batterieschale in Hybridbauweise verbunden wird. Die Formmasse kann dabei durch ihr hohes Maß an geometrischer Variabilität das Erreichen einer nahezu unbegrenzten geometrischen Komplexität der Batterieschale ermöglichen. Gleichermaßen kann durch das im Vergleich zur Formmasse hochfeste Einlegeteil eine Batterieschale mit hervorragenden strukturmechanischen Eigenschaften erreicht werden.
Durch Hybridbauweise einer Batterieschale können im Vergleich zur alleinigen Verwendung einer Formmasse Ausprägungen von Eigenschaften der Batterieschale verbessert werden.
Unter einem „Einlegeteil“ wird ein Festkörper verstanden, welches zur Versteifung der Batterieschale in eine Batterieschale eingebracht werden kann, insbesondere zur lokalen Versteifung. Mit anderen Worten kann unter einem Einlegeteil ein Versteifungselement und/oder ein lokales Versteifungsmittel verstanden werden.
Vorzugsweise weist ein Einlegeteil eine höhere Zugfestigkeit auf, als eine konsolidierte Formmasse.
Vorzugsweise ist ein Einlegeteil ein Halbzeug, insbesondere ein Halbzeug, welches sich zumindest bereichsweise mit einem gleichbleibenden Querschnitt in Haupterstreckungsrichtung erstreckt.
Vorzugsweise ist ein Einlegeteil aus einem metallischen Werkstoff ausgeformt. Alternativ ist ein Einlegeteil aus Kunststoff ausgeformt, insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff oder einem duroplastischen Kunststoff, wobei ein aus einem Kunststoff ausgeformtes Einlegeteil zusätzlich einen Faservolumengehalt aufweisen kann, wodurch eine zusätzliche Versteifung des Einlegeteils erreicht werden kann.
Unter einem „Einlegeteil“ wird ein Einlegeteil verstanden, welches unter Einwirkung des Schmelzedrucks und/oder der Temperatur der Formmasse beim Ausformen der Batterieschale starr und dimensionsstabil bleiben kann, sich also vorzugsweise nicht plastisch verformt. Insbesondere kann ein Einlegeteil während dem Handling des Einlegeteils dimensionsstabil sein, vorzugsweise beim Einlegen des Einlegeteils in das Werkzeug. Das Einlegeteil kann sich während dem Ausformen der Batterieschale verformen, insbesondere durch den Schmelzedruck beim Überströmen des Einlegeteils mit Formmasse, sofern es sich um ein Einlegeteil mit einer thermoplastischen Matrix handelt.
Vorzugsweise ist ein Einlegeteil dimensionsstabil, insbesondere ist vorzugsweise ein Einlegeteil bestehend aus einem Metall oder ein Einlegeteil aufweisend einen Duroplast dimensionsstabil. Unter einem dimensionsstabilen Einlegeteil kann ein formstabiles Einlegeteil verstanden werden.
Vorzugsweise weist ein Einlegeteil in einer Batterieschale eine Ebenheitstoleranz gemäß DIN ISO 1101 mit einem Toleranzrahmen von kleiner oder gleich 4 mm auf, bevorzugt mit einem Toleranzrahmen von kleiner oder gleich 2 mm und besonders bevorzugt mit einem Toleranzrahmen von kleiner oder gleich 1 mm.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass ein Einlegeteil aufweisend einen thermoplastischen Werkstoff nur bis zum Erreichen seiner Schmelztemperatur in seinem Kern dimensionsstabil sein kann, sodass im Fall eines einen thermoplastischen Werkstoff aufweisenden Einlegeteils vorgesehen sein kann, diesen im Kern vor oder während dem Ausformen der Batterieschale nicht bis zur Schmelztemperatur zu erwärmen.
Damit unterscheidet sich die Verwendung eines einen thermoplastischen Werkstoff aufweisenden Einlegeteils nicht grundlegend von der Verwendung eines duroplastischen oder eines metallischen Einlegeteils, insbesondere da ein Einlegeteil auch beim Einlegen in das Werkzeug dimensionsstabil bleiben kann und hierdurch unter anderem auch aufrecht hingestellt werden kann. Vorzugsweise bleibt ein Einlegeteil auch unter dem Einwirken des Schmelzedrucks sowie der Temperatur der Formmasse dimensionsstabil.
Die Verwendung eines Einlegeteils für die hier vorgeschlagene Batterieschale kann im Schliffbild eines das Einlegeteil schneidenden Querschnitts der Batterieschale nachgewiesen werden. Vorzugsweise ist ein Einlegeteil nicht plastisch verformt. Im Fall eines einen thermoplastischen Werkstoff aufweisenden Einlegeteils und einer einen thermoplastischen Werkstoff aufweisenden Formmasse kann jedoch gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Einlegeteil und Formmasse erreicht werden. Es wird hier ausdrücklich darauf hingewiesen, dass eine stoffschlüssige Verbindung kein Anzeichen gegen die Verwendung eines Einlegeteils darstellt.
Dabei sei unter anderem daran gedacht, dass ein Einlegeteil mit einem thermoplastischen Grundmaterial vor dem Einbringen in die Artikelkavität aufgeheizt wird, insbesondere auf eine Temperatur die geringfügig unterhalb der Schmelztemperatur des Grundmaterials liegt, insbesondere auf eine Temperatur von mehr oder gleich 5°C unterhalb der Schmelztemperatur des thermoplastischen Grundmaterials, und die Formmasse welche ebenfalls ein für eine stoffschlüssige Verbindung geeigneten Thermoplasten als Grundmaterial aufweist das Einlegeteil an seiner Oberfläche so aufheizt, dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Einlegeteil und der Formmasse entstehen kann.
Insbesondere meint ein Einlegeteil kein oberhalb der Schmelztemperatur aufgeheiztes Organoblech, da ein oberhalb der Schmelztemperatur aufgeheiztes Organoblech durch die Temperaturen und Kräfte, welche beim Ausformen einer Batterieschale auf das Organoblech wirken, Falten und/oder Beulen bilden kann, wodurch ein Organoblech nicht reproduzierbar und/oder lastpfadgerecht in eine Batterieschale aufweisend eine Formmasse eingebracht werden kann, insbesondere nicht unter Verwendung eines Spritzgießverfahrens oder eines Pressverfahrens.
Bei einer „Formmasse“ sei insbesondere an einen thermoplastischen oder einen duroplastischen Werkstoff gedacht, welcher gegebenenfalls mit einem Fasermaterial, insbesondere Glasfaser, Kohlenstofffaser, Aramidfaser oder dergleichen, versetzt ist.
Vorzugsweise weist die Formmasse, insbesondere wenn die Formmasse ein Polyamid ist, Fasern mit einer Länge von kürzer oder gleich 15 mm auf, bevorzugt Fasern mit einer Länge von kürzer oder gleich 12 mm und besonders bevorzugt Fasern mit einer Länge von kürzer oder gleich 10 mm.
Zweckmäßig weist die Formmasse, insbesondere wenn die Formmasse ein Polypropylen ist, Fasern mit einer Länge von kürzer oder gleich 35 mm auf, bevorzugt Fasern mit einer Länge von kürzer oder gleich 30 mm und besonders bevorzugt Fasern mit einer Länge von kürzer oder gleich 25 mm.
Vorzugsweise weist die Formmasse, insbesondere wenn die Formmasse ein duroplastisches SMC (sheet moulding compound) ist, Fasern mit einer Länge von kürzer oder gleich 65 mm auf, bevorzugt Fasern mit einer Länge von kürzer oder gleich 57 mm und besonders bevorzugt Fasern mit einer Länge von kürzer oder gleich 50 mm. Weiterhin vorzugsweise weist die Formmasse, insbesondere wenn die Formmasse ein duroplastisches SMC ist, Fasern mit einer Länge von länger oder gleich 8 mm auf, bevorzugt Fasern mit einer Länge von länger oder gleich 10 mm und besonders bevorzugt Fasern mit einer Länge von länger oder gleich 12 mm.
Unter einer „Einbuchtung“ wird eine Hohlform im Relief der Oberfläche der Batterieschale verstanden. Vorzugsweise ist eine Einbuchtung eine konkav und/oder konvex verlaufende Senke in der Oberfläche der Batterieschale, vorzugsweise kann eine Einbuchtung eine Vielzahl von Raumkrümmungen aufweisen. Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform entspricht die Geometrie einer Einbuchtung einem Segment einer Kugel.
Im Bereich der Einbuchtung nimmt die Materialstärke der Formmasse zwischen der Oberfläche der Batterieschale und dem Einlegeteil ab, insbesondere kann die Materialstärke der Formmasse lokal auch auf 0 mm abfallen.
Mit anderen Worten kann unter einer Einbuchtung eine lokale Verjüngung der Materialstärke der Formmasse im Bezug zu dem Einlegeteil verstanden werden.
Vorzugsweise weist eine Einbuchtung eine Längserstreckung auf, welche zumindest dem dreifachen einer Quererstreckung derselben Einbuchtung entspricht und vorzugsweise quer zur Vorzugsrichtung designierter Endlosfasern in einem designierten Einlegeteil verläuft.
Eine Einbuchtung in der Batterieschale korrespondiert mit einer Erhebung in der Artikelkavität des Werkzeugs zum Ausformen der Batterieschale. Eine Einbuchtung kann in diesem Zusammenhang als Auflager sowie als Mittel zur reproduzierbaren Positionierung des Einlegeteils innerhalb der Batterieschale dienen, welches dafür sorgen kann, dass das Einlegeteil beim Überfließen mit der Pressmasse an Ort und Stelle bleibt.
Unter anderem dient eine Einbuchtung der Qualitätskontrolle einer hergestellten Batterieschale, da mittels einer oder mehrerer Einbuchtungen die Positionierung des Einlegeteils in der Batterieschale kontrolliert werden kann.
Unter einem „Abstand“ wird eine Distanz zwischen dem Einlegeteil und der Oberfläche der Batterieschale verstanden, insbesondere im Bereich einer Einbuchtung. Vorzugsweise ist der Abstand von der korrespondierenden Stelle der Einbuchtung zu dem Einlegeteil kleiner oder gleich 0,1 mm und besonders bevorzugt gleich 0 mm.
Forderungen nach einer ressourcenoptimierten Batterieschale führen zu hohen Anforderungen an die geometrische Komplexität und die strukturmechanischen Eigenschaften der Batterieschale.
Hier wird konkret eine Batterieschale vorgeschlagen, welche eine formschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen zumindest einem Einlegeteil und der Formmasse aufweist. Das Einlegeteil ermöglicht vorteilhaft eine lokale Versteifung der Batterieschale während die Formmasse die Herstellung einer geometrisch komplexen Form ermöglicht.
Die Verwendung eines Einlegeteils ermöglicht weiterhin eine reproduzierbare Positionierung des Einlegeteils innerhalb der Batterieschale, da ein Einlegeteil auch reproduzierbar in einem Werkzeug zum Herstellen einer Batterieschale positioniert werden kann, insbesondere auch gegenüber der während dem Ausformen der Batterieschale fließenden Formmasse. Damit kann auch eine reproduzierbare lokale Versteifung der Batterieschale erreicht werden, vorzugsweise eine lastpfadgerechte reproduzierbare Versteifung der Batterieschale.
Damit wird hier unter anderem vorgeschlagen, zur Versteifung ein Einlegeteil anstatt oder zusätzlich zu einem oberhalb der Schmelztemperatur aufgeheizten Organoblech in eine Batterieschale einzubringen, da dieses dazu neigt, sich unter Einwirkung der Temperatur der Formmasse und des Schmelzedrucks der Formmasse in dem Werkzeug zu verformen, wobei Falten und/oder Beulen gebildet werden können, wodurch die lokale Steifigkeit der Batterieschale signifikant beeinflusst werden kann. Mit anderen Worten beugt ein Einlegeteil einer Faltenbildung und/oder einer Beulenbildung einer lokalen Versteifungsmaßnahme und damit einer Reduzierung der Gesamtbauteilsteifigkeit vor. Zusätzlich kann so in einigen Fällen auch die Oberflächengüte der Batterieschale verbessert werden, weil keine zur Versteifung eingebrachten Endlosfasern von der überfließenden Formmasse an die Oberfläche der Batterieschale gedrückt werden.
Durch die Verwendung eines Einlegeteils kann weiterhin eine thermisch bedingte Expansion des lokalen Versteifungsmittels reduziert oder verhindert werden.
Mit anderen Worten kann durch die Verwendung eines Einlegeteils eine Positionsänderung einer lokalen Versteifungsmaßnahme im Werkzeug, insbesondere während dem Ausformen der Batterieschale und/oder durch geeignete Gestaltung des Werkzeugs, durch überfließende Formmasse reduziert oder verhindert werden.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass eine Batterieschale auch eine Mehrzahl von Einlegeteilen aufweisen kann, insbesondere zwei Einlegeteile, drei Einlegeteile, vier Einlegeteile, fünf Einlegeteile, sechs Einlegeteile, sieben Einlegeteile, acht Einlegeteile, neun Einlegeteile und so weiter.
Vorzugsweise weist eine Batterieschale eine Mehrzahl von Einbuchtungen auf, insbesondere eine Mehrzahl von miteinander korrespondierend angeordneten Einbuchtungen, vorzugsweise eine Mehrzahl von symmetrisch zu dem Einlegeteil angeordneten Einbuchtungen.
Vorteilhaft kann durch eine Einbuchtung eine reproduzierbare und lastpfadgerechte Positionierung eines die Batterieschale lokal versteifenden Einlegeteils erreicht werden. Weiterhin kann eine Einbuchtung zur Qualitätskontrolle der Batterieschale verwendet werden.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Werte für den Abstand nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe des hier vorgeschlagenen Bereichs des Abstands liefern.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Einlegeteil endlosfaserverstärkt.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter einem „endlosfaserverstärkten“ Einlegeteil wird ein Einlegeteil aufweisend einen thermoplastischen und oder einen duroplastischen Werkstoff verstanden, wobei das Einlegeteil Endlosfasern in Form von Geweben und/oder in Form von unidirektionalen Bändern und/oder in Form von Gelegen aufweist.

Vorzugsweise weist ein endlosfaserverstärktes Einlegeteil vorwiegend in Längsrichtung des Einlegeteils orientierte unidirektionale Endlosfasern auf.
Durch ein endlosfaserverstärktes Einlegeteil kann ein Einlegeteil mit einer vergleichsweise hohen Steifigkeit verwendet werden, wodurch auch die Batterieschale eine hohe lokale Steifigkeit aufweisen kann.
Besonders bevorzugt ist eine Kontaktfläche zwischen dem Einlegeteil und der Formmasse größer oder gleich 50 % der Oberfläche des Einlegeteils, bevorzugt größer oder gleich 55 % der Oberfläche des Einlegeteils und besonders bevorzugt größer oder gleich 60 % der Oberfläche des Einlegeteils.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter einer „Kontaktfläche“ zwischen einem Einlegeteil und der Formmasse wird die von der Formmasse benetzte Oberfläche des Einlegeteils verstanden.

Vorzugsweise wird unter der von der Formmasse benetzten Oberfläche des Einlegeteils die Oberfläche des Einlegeteils verstanden, an welcher die Formmasse eine Dicke von größer oder gleich 0,5 mm aufweist, bevorzugt eine Dicke von größer oder gleich 1,0 mm und besonders bevorzugt eine Dicke von größer oder gleich 1,5 mm.
Vorzugsweise wird unter der „Oberfläche des Einlegeteils“ die Oberfläche der Mantelfläche des Einlegeteils verstanden.
Weiterhin vorzugsweise ist eine Kontaktfläche zwischen dem Einlegeteil und der Formmasse größer oder gleich 65 % der Oberfläche des Einlegeteils, bevorzugt größer oder gleich 70 % der Oberfläche des Einlegeteils und besonders bevorzugt größer oder gleich 80 % der Oberfläche des Einlegeteils. Weiterhin vorzugsweise ist eine Kontaktfläche zwischen dem Einlegeteil und der Formmasse größer oder gleich 85 % der Oberfläche des Einlegeteils, bevorzugt größer oder gleich 90 % der Oberfläche des Einlegeteils und besonders bevorzugt größer oder gleich 95 % der Oberfläche des Einlegeteils.
Für ein Einlegeteil mit einer komplexen Geometrie, insbesondere einer Geometrie die von einem rechteckigen Querschnitt abweicht, wird vorgeschlagen, dass eine Kontaktfläche zwischen dem Einlegeteil und der Formmasse größer oder gleich 25 % der Oberfläche des Einlegeteils ist, bevorzugt größer oder gleich 35 % der Oberfläche des Einlegeteils und besonders bevorzugt größer oder gleich 45 % der Oberfläche des Einlegeteils.
Hier wird eine geometrische Randbedingung zwischen der Formmasse und dem Einlegeteil vorgeschlagen, welche eine verbesserte Verbindung zwischen der Formmasse und dem Einlegeteil ermöglicht.
Mit dem hier vorgeschlagenen Wert der Kontaktfläche kann erreicht werden, dass eine zumindest bereichsweise formschlüssige Verbindung zwischen dem Einlegeteil und der Formmasse besteht. Hierdurch können auf die Formmasse wirkende Kräfte vorteilhaft mit dem Einlegeteil interagieren, sodass die von dem Einlegeteil ausgehende lokale Versteifung der Batterieschale besser ausgenutzt werden kann. Hierdurch können höhere mechanische Lasten, insbesondere Zugbelastungen und/oder Biegebelastungen, auf das Einlegeteil übertragen werden, wodurch das strukturmechanische Potential des Einlegeteils besser ausgeschöpft werden kann und die Batterieschale ressourcenoptimaler gestaltet werden kann.
Vorzugsweise kann mit dem Wert für die Kontaktfläche auch erreicht werden, dass eine Teilfläche des Einlegeteils vollständig mit der Formmasse benetzt ist. Weiterhin kann vorzugsweise erreicht werden, dass zumindest ein Teilbereich des Einlegeteils beidseitig von der Formmasse umschlossen werden kann, wodurch eine besonders vorteilhafte formschlüssige Verbindung erzielt werden kann.
Vorteilhaft kann ebenfalls erreicht werden, dass das Einlegeteil praktikabel und/oder komfortabel in ein Werkzeug zum Ausformen der Batterieschale eingebracht werden kann, da das Einlegeteil in dem Werkzeug vor dem designierten Umfließen mit der Formmasse zumindest bereichsweise zweiseitig eines Teilbereichs des designierten Einlegeteils von der Umrandung der Werkzeugkavität beabstandet angeordnet wird, wodurch es einerseits gut gehandhabt werden kann, insbesondere beidseitig, und es andererseits im Fall eines vortemperierten Einlegeteils seinen gewünschten Temperaturunterschied zu der Werkzeugwand nicht so schnell verliert, da ein unmittelbarer Kontakt zwischen der Werkzeugwand und dem Einlegeteil reduziert oder weiträumig vermieden werden kann.
Weiterhin kann durch den Wert der hier vorgeschlagenen Kontaktfläche erreicht werden, dass ein etwaiger Bauteilverzug durch den zumindest partiellen Formschluss, insbesondere den beidseitigen Formschluss, zwischen dem Einlegeteil und der Formmasse reduziert werden kann, da die in einigen Fällen ungleich schwindenden Komponenten bestehend aus der Formmasse und dem Einlegeteil symmetrisch zueinander angeordnet sein können.
Vorteilhaft kann mit dem Wert für die Kontaktfläche auch erreicht werden, dass das Einlegeteil jedenfalls bezogen auf seine Mantelfläche zumindest bereichsweise vollumfänglich von der Formmasse eingeschlossen sein kann.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die von dem Formschluss ausgehenden Effekte auch mit einer stoffschlüssigen Verbindung und einer adhäsiven Verbindung zwischen dem Einlegeteil und der Formmasse kombiniert werden können.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Werte für die Kontaktfläche nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe des hier vorgeschlagenen Bereichs der Kontaktfläche liefern.
Weiterhin bevorzugt ist eine Kontaktfläche zwischen dem Einlegeteil und der Formmasse kleiner oder gleich 99,5 % der Oberfläche des Einlegeteils, bevorzugt kleiner oder gleich 99 % der Oberfläche des Einlegeteils und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 97,5 % der Oberfläche des Einlegeteils.
Vorteilhaft ist eine Kontaktfläche zwischen dem Einlegeteil und der Formmasse kleiner oder gleich 95 % der Oberfläche des Einlegeteils, bevorzugt kleiner oder gleich 92,5 % der Oberfläche des Einlegeteils und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 90 % der Oberfläche des Einlegeteils.
Durch den hier vorgeschlagenen Wert der Kontaktfläche kann eine reproduzierbare Fixierung des Einlegeteils innerhalb des designierten Werkzeugs zum Ausformen der Batterieschale und damit auch eine reproduzierbare Positionierung des Einlegeteils innerhalb der Batterieschale erreicht werden. Insbesondere kann so durch die zu der Kontaktfläche vorzugsweise korrespondierenden Mittel zum reproduzierbaren Positionieren des Einlegeteils in dem Werkzeug verhindert werden, dass während dem Ausformen der Batterieschale eine Positionsänderung des Einlegeteils im Werkzeug durch überfließende Formmasse so stark ausgeprägt wird, dass das Einlegeteil im Bereich zwischen korrespondierenden Mitteln zum reproduzierbaren Positionieren die Wand der Artikelkavität erreicht.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Werte für die Kontaktfläche nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe des hier vorgeschlagenen Bereichs der Kontaktfläche liefern.
Bevorzugt ist das Einlegeteil mit einem Pultrusionsverfahren hergestellt.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter einem „Pultrusionsverfahren“ wird ein automatisierbares oder automatisiertes kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Einlegeteilen verstanden, insbesondere von endlosfaserverstärkten Einlegeteilen, welches vorzugsweise großserientauglich ist.

Vorteilhaft können hierdurch Einlegeteile mit einem sehr hohen Maß an geometrischer und strukturmechanischer Gestaltungsfreiheit großserientauglich reproduzierbar hergestellt werden. Mit anderen Worten kann ein Einlegeteil hinsichtlich seiner Eigenschaften optimal auf die Bedürfnisse der Batterieschale angepasst werden.
Durch die Verwendung von einem im Pultrusionsverfahren hergestellten Einlegeteil kann ein Einlegeteil eine komplexe Geometrie und vorzugsweise einen homogenen Aufbau von Endlosfasern aufweisen. Diese Eigenschaften lassen sich in einem Profilschnitt der Batterieschale nachweisen, sodass mittels einem Profilschnitt auch ein im Pultrusionsverfahren hergestellter Einlegeteil nachgewiesen werden kann.
Optional ist die Batterieschale mit einem Spritzgießverfahren oder einem Pressverfahren ausgeformt.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter einem „Spritzgießverfahren“ wird ein Urformverfahren verstanden, wobei der zu verarbeitende Werkstoff, insbesondere Kunststoff, mittels einer Spritzgießmaschine verflüssigt und in eine Form, dem Spritzgießwerkzeug, unter Druck eingespritzt wird. In dem Spritzgusswerkzeug geht der Werkstoff durch Abkühlung und/oder eine Vernetzungsreaktion wieder in den festen Zustand über und kann nach dem Öffnen des Spritzgießwerkzeugs als Bauteil entnommen werden.

Unter einem „Pressverfahren“ wird ein Urformverfahren verstanden, bei welchem die Formmasse in einem ersten Schritt in die Kavität eines zugehörigen Presswerkzeugs eingebracht wird, wobei das Presswerkzeug in einem zweiten Schritt geschlossen wird, insbesondere unter Einsatz eines Druckkolbens. Durch das Schlie-ßen des Presswerkzeugs erlangt die Formmasse die von dem Presswerkzeug vorgegebene Form. Vorzugsweise wird das Presswerkzeug temperiert.
Insbesondere kann unter einem Pressverfahren auch ein Direkt-Compoundier-Verfahren (D-LFT) verstanden werden, bei dem ein Fasermaterial in einen Extruder eingezogen wird, dort mit dem bereits aufgeschmolzenen Matrixpolymer, insbesondere einem Thermoplast, imprägniert sowie in einen Spritzkolben überführt wird und anschließend als Formmasse in das Presswerkzeug eingebracht wird.
Vorteilhaft kann so erreicht werden, dass ein etabliertes Herstellverfahren für die hier vorgeschlagen Batterieschale eingesetzt werden kann, wodurch Kosten eingespart und das Prozessrisiko des Herstellprozesses minimiert werden können.
Zweckmäßig weist eine Einbuchtung an einer mit dem Einlegeteil korrespondierenden Stelle zumindest bereichsweise einen geradlinigen Verlauf auf.
Dabei sei unter anderem an eine Einbuchtung gedacht, welche zumindest bereichsweise die Form einer Rille aufweist. Besonders bevorzugt sei daran gedacht, dass eine Einbuchtung mit der Form einer Rille mit einem Führungsbereich innerhalb der Artikelkavität des Werkzeugs zur Herstellung der Batterieschale korrespondiert, wobei eine Einbuchtung innerhalb der Batterieschale eine linienförmige Auflage des Einlegeteils auf dem Führungsbereich in der Artikelkavität ermöglicht.
Vorzugsweise sei daran gedacht, dass der zumindest bereichsweise geradlinige Verlauf der tiefsten Stell der Einbuchtung zumindest einseitig in die Ebene der durchgezogenen Oberfläche der Batterieschale ausläuft. Hierdurch können Kerbspannung in diesem Bereich vermieden oder reduziert werden.
Ebenfalls zweckmäßig weist eine Einbuchtung die Form einer Rille auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist eine Einbuchtung an einer mit dem Einlegeteil korrespondierenden Stelle zumindest bereichsweise eine Ebene auf, welche parallel zu einer Ebene des Einlegeteils verläuft.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter dem Begriff „parallel zu einer Ebene“ wird verstanden, dass die Ebene der Einbuchtung zu der Ebene des korrespondierenden Einlegeteils im Wesentlichen parallel verläuft, wobei die Normalenvektoren der jeweiligen Ebenen entsprechend der zugehörigen Fertigungstoleranzen und Positionierungstoleranzen einen Differenzwinkel von weniger oder gleich 5° aufweisen, vorzugsweise einen Differenzwinkel von weniger oder gleich 2°, bevorzugt einen Differenzwinkel von weniger oder gleich 1° und besonders bevorzugt einen Differenzwinkel von weniger oder gleich 0,5°. Vorzugsweise fallen die Ebenen sogar zusammen.

Unter anderem sei hier an eine Einbuchtung gedacht, welche mit einem Anschlag in einer Artikelkavität in einem designierten Werkzeug zum Herstellen der Batterieschale korrespondiert, wobei der Anschlag zur reproduzierbaren Positionierung des Einlegeteils in der Batterieschale eingerichtet ist.
Optional verläuft eine Einbuchtung gegenüber Boden der Batterieschale zumindest bereichsweise horizontal und/oder vertikal.
Zweckmäßig weist eine Einbuchtung eine Quererstreckung auf, wobei die Quererstreckung an ihrer breitesten Stelle eine Breite von größer oder gleich 1 mm aufweist und/oder wobei die Quererstreckung an ihrer breitesten Stelle eine Breite von kleiner oder gleich 20 mm aufweist.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter einer „Quererstreckung“ der Einbuchtung wird die Erstreckung der Einbuchtung verstanden, welche die Einbuchtung querab einer Symmetrierichtung der Einbuchtung aufweist.

Vorzugsweise weist eine Einbuchtung eine Breite von größer oder gleich 2 mm auf, bevorzugt von größer oder gleich 3 mm und besonders bevorzugt von größer oder gleich 5 mm.
Weiterhin vorzugsweise weist eine Einbuchtung eine Breite von kleiner oder gleich 25 mm auf, bevorzugt eine Breite von kleiner oder gleich 15 mm und besonders bevorzugt eine Breite von kleiner oder gleich 10 mm
Vorzugsweise sei daran gedacht, dass eine Einbuchtung stetig und/oder stetig und differenzierbar in die unmittelbar angrenzende und zumindest partiell ebene Oberfläche der Batterieschale übergeht.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass die vorstehenden Werte für die Quererstreckung nicht als scharfe Grenzen zu verstehen sein sollen, sondern vielmehr in ingenieurmäßigem Maßstab über- oder unterschritten werden können sollen, ohne den beschriebenen Aspekt der Erfindung zu verlassen. Mit einfachen Worten sollen die Werte einen Anhalt für die Größe des hier vorgeschlagenen Bereichs der Quererstreckung liefern.
Bevorzugt umschließt eine Einbuchtung eine Kante des Einlegeteils zumindest bereichsweise, bevorzugt zwei Kanten des Einlegeteils zumindest bereichsweise.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter einer „Kante“ wird ein stetig jedoch nicht differenzierbarer Übergang zwischen zwei Flächen des Einlegeteils verstanden.

Hier wird unter anderem eine Einbuchtung vorgeschlagen, welche für die Positionierung des Einlegeteils als Anschlag und/oder als Auflager und/oder als Führung vorgesehen ist, wobei die Einbuchtung mit zwei, insbesondere mit zumindest zwei und/oder drei Flächen des Einlegeteils korrespondiert.
Bevorzugt weist eine Einbuchtung auf der dem Einlegeteil gegenüberliegenden Seite des das Einlegeteil aufnehmenden Bereichs der Batterieschale eine korrespondierende gegenüberliegende Einbuchtung auf, vorzugsweise sind die gegenüberliegenden Einbuchtungen symmetrisch zueinander angeordnet.
Unter anderem wird hier eine Geometrie der Batterieschale vorgeschlagen, welche mit einem Mittel zum reproduzierbaren Positionieren des Einlegeteils innerhalb der Artikelkavität und/oder innerhalb der Batterieschale korrespondiert. Vorzugsweise sei hier an eine Geometrie gedacht, welche mit einem Führungsbereich innerhalb der Artikelkavität korrespondiert.
Vorzugsweise sei daran gedacht, dass die gegenüberliegende Einbuchtung bezogen auf zumindest eine Symmetrieachse, vorzugsweise zwei Symmetrieachsen, gegenüberliegend angeordnet ist.
Weiterhin kann eine gegenüberliegende Einbuchtung auch mit der korrespondierenden Einbuchtung zusammenhängend verbunden sein, wobei vorzugsweise zumindest zwei Kanten des Einlegeteils von der zusammenhängenden Einbuchtung umschlossen sind.
Optional weist eine erste Einbuchtung auf der dem Einlegeteil gegenüberliegenden Seite des das Einlegeteil aufnehmenden Bereichs der Batterieschale eine zweite Einbuchtung auf, welche versetzt zu einer der ersten Einbuchtung gegenüberliegenden Position angeordnet ist.
Unter anderem wird hier eine alternierende Anordnung mehrerer Einbuchtungen vorgeschlagen.
Zweckmäßig ist ein Einlegeteil in einem inneren Versteifungsmittel der Batterieschale angeordnet, insbesondere in einem Spant.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter einem „inneren Versteifungsmittel“ wird eine geometrische Ausgestaltung der Batterieschale auf der Innenseite der Batterieschale verstanden, welche dazu eingerichtet ist, die Batterieschale zu versteifen.

Vorzugsweise handelt es sich bei einem inneren Versteifungsmittel um einen Spant. Unter einem Spant wird eine im Innenraum der Batterieschale aufgewiesene Geometrie verstanden, die zur Versteifung der Batterieschale eingerichtet ist.
Vorzugsweise ist ein Spant ein Längsspant, wobei ein Längsspant sich in Längsrichtung der Batterieschale erstreckt und dazu eingerichtet ist zumindest ein Flächenträgheitsmoment, besonders bevorzugt zwei Flächenträgheitsmomente, eines normal zur Längsrichtung verlaufenden Querschnitts der Batterieschale zu erhöhen, sodass die Batterieschale versteift wird.
Vorzugsweise ist ein Spant ein Querspant, wobei ein Querspant sich in Querrichtung der Batterieschale erstreckt und dazu eingerichtet ist zumindest ein Flächenträgheitsmoment, besonders bevorzugt zwei Flächenträgheitsmomente, eines normal zur Querrichtung verlaufenden Querschnitts der Batterieschale zu erhöhen, sodass die Batterieschale versteift wird.
Vorzugsweise ist ein Spant so angeordnet, dass er als räumliche Trennung zwischen zwei designiert benachbarten Batteriezellen und/oder Batteriemodulen eingerichtet ist. Besonders bevorzugt kann ein Batteriemodul an einem inneren Versteifungsmittel befestigt werden, Weiterhin bevorzugt wird ein Batteriemodul von einem inneren Versteifungsmittel getragen.
Vorzugsweise weist ein inneres Versteifungsmittel zumindest einen Längsspant und zumindest einen Querspant auf. Vorzugsweise sind der zumindest eine Längsspant und der zumindest eine Querspant miteinander verbunden.
Hierdurch kann erreicht werden, dass das Einlegeteil lastpfadgerecht besonders vorteilhaft in die Batterieschale eingebracht werden kann, wobei gleichzeitig auch der zur Verfügung stehende Bauraum, etwa in einem zwischen den designierten Batteriemodulen angeordneten Trennspant, genutzt werden kann.
Ebenfalls zweckmäßig ist ein Einlegeteil in einem äußeren Versteifungsmittel der Batterieschale angeordnet.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter einem „äußeren Versteifungsmittel“ wird eine geometrische Ausgestaltung der Batterieschale auf der Außenseite der Batterieschale und/oder eine stoffliche Veränderung der Batterieschale verstanden, welche dazu eingerichtet ist, die Batterieschale zu versteifen.

Vorzugsweise ist ein äußeres Versteifungsmittel dazu eingerichtet, den Boden der Batterieschale und/oder zumindest eine Seitenwand der Batterieschale zu versteifen.
Vorzugsweise sei bei einem äußeren Versteifungsmittel an eine Profilierung zumindest einer Seitenwand der Batterieschale gedacht, wobei die Profilierung der zumindest einen profilierten Seitenwand der Batterieschale zumindest ein Flächenträgheitsmoment der zumindest einen profilierten Seitenwand der Batterieschale, besonders bevorzugt zwei Flächenträgheitsmomente der zumindest einen profilierten Seitenwand der Batterieschale, gegenüber einer Seitenwand einer Batterieschale ohne Profilierung und mit vergleichbarer Wandstärke sowie vergleichbarer stofflicher Zusammensetzung erhöht.
Bei einer Profilierung sei vorzugsweise an ein I-Profil, ein U-Profil, ein T-Profil, ein Z-Profil, ein L-Profil, ein Hohlprofil, ein aus den vorherig genannten Profilen kumulativ zusammengesetztes Profil oder eine abweichende Profilierung gedacht.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass unter einer Profilierung jede geometrische Änderung gegenüber einer ebenen Erstreckung zumindest einer Seitenwand und/oder des Bodens der Batterieschale verstanden werden kann.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass sich der hier vorgestellte Aspekt eines äußeren Versteifungsmittels nicht auf eine Versteifung einer Seitenwand der Batterieschale beschränkt, sondern auch zwei oder mehr Seitenwände der Batterieschale, vorzugsweise alle Seitenwände der Batterieschale, eine äußere Versteifung aufweisen können.
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass eine Seitenwand ein Bestandteil eines äußeren Versteifungsmittels darstellen kann.
Vorteilhaft kann hierdurch ein Einlegeteil als lokale Versteifungsmaßnahme in einem hierfür besonders vorteilhaften Bereich der Batterieschale angeordnet werden. Das äußere Versteifungsmittel wird in den meisten Anwendungsfällen zur Befestigung der Batterieschale an dem designierten Kraftfahrzeug verwendet, sodass hier alleine deswegen größere Lasten auf die Batterieschale einwirken. Außerdem kann auf diese Weise ein Bereich der Batterieschale versteift werden, welcher bei einem Seitenpfahlaufprall großen von außen einwirkenden Lasten ausgesetzt ist.
Optional weist das Einlegeteil ein thermoplastisches, ein duroplastisches oder ein metallisches Grundmaterial auf.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Ein Einlegeteil kann vollständig aus einem homogenen „Grundmaterial“ bestehen oder zusätzlich zu dem Grundmaterial eine Armierung aufweisen, insbesondere in Form von Glasfasern, Carbonfasern, Aramidfasern und/oder Basaltfasern.

Ein „thermoplastisches Grundmaterial“ ist in einem stoffabhängigen Temperaturbereich verformbar, wobei dieser Prozess reversibel ist und durch Abkühlung und Wiedererwärmung bis in den schmelzflüssigen Zustand beliebig oft wiederholt werden kann.
Ein „duroplastisches Grundmaterial“ kann nach seiner Aushärtung durch Erwärmung oder andere Maßnahmen nicht mehr verformt werden.
Bevorzugt weist die Formmasse ein thermoplastisches oder ein duroplastisches Grundmaterial auf.
Vorzugsweise sei hier an ein Polyamid gedacht, insbesondere an ein Polyamid 6, ein Polyamid 6.6 oder ein Polyamid 12. Weiterhin vorzugsweise kann die Formmasse Polypropylen oder Polycarbonat aufweisen.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Werkzeug zum Herstellen einer Batterieschale nach dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei das Werkzeug eine Artikelkavität bildet, wobei das Werkzeug ein Mittel zum reproduzierbaren Positionieren eines Einlegeteils innerhalb der Artikelkavität aufweist, wobei das Werkzeug ein Mittel zum Einbringen einer Formmasse in die Artikelkavität aufweist.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter einem „Werkzeug“ wird eine Vorrichtung zum Urformen verstanden, insbesondere zum Urformen einer Batterieschale nach dem ersten Aspekt der Erfindung aus einer schmelzflüssigen Formmasse.

Vorzugsweise wird unter einem Werkzeug ein Spritzgießwerkzeug verstanden.
Vorzugsweise wird unter einem Werkzeug ein Presswerkzeug verstanden.
Vorzugsweise wird unter einem Werkzeug ein Tauchkantenwerkzeug verstanden.
Unter einer „Artikelkavität“ wird der Hohlraum verstanden, der von einem Werkzeug zum bereichsweisen Ausformen des designiert mit dem Werkzeug herzustellenden Bauteils, insbesondere einer Batterieschale, ausgeformt wird.
Unter einem „Mittel zum Einbringen der Formmasse in die Artikelkavität“ wird eine dem Werkzeug mittelbar oder unmittelbar zugeordnete Vorrichtung verstanden, welche dazu eingerichtet ist, eine schmelzflüssige Formmasse in das Werkzeug einzubringen.
Vorzugsweise wird unter einem Mittel zum Einbringen der Formmasse in die Artikelkavität eine Vorrichtung verstanden, welche dazu eingerichtet ist, die Artikelkavität des Werkzeugs und/oder den Formhohlraum des Werkzeugs mit einer schmelzflüssigen Formmasse aufzufüllen, insbesondere im Zusammenhang mit einem Spritzgießwerkzeug und/oder einer Spritzgießvorrichtung.
Vorzugsweise wird unter einem Mittel zum Einbringen der Formmasse in die Artikelkavität eine Vorrichtung verstanden, mit welcher eine schmelzflüssige Formmasse in ein zuvor geöffnetes Werkzeug eingebracht werden kann, insbesondere eingelegt werden kann, insbesondere im Zusammenhang mit einem Presswerkzeug und/oder einer Pressvorrichtung.
Unter einem „Mittel zum reproduzierbaren Positionieren“ wird ein Haltemittel und/oder ein Verbindungsmittel verstanden, welches dazu eingerichtet ist, das Einlegeteil in einer reproduzierbaren Position innerhalb des Werkzeugs und damit auch innerhalb der designierten Batterieschale zu positionieren. Vorzugsweise entspricht ein Mittel zum reproduzierbaren Positionieren einem Mittel für eine reproduzierbare statisch bestimmte Positionierung oder eine reproduzierbare statisch überbestimmte Positionierung. Vorzugsweise weist ein Mittel zum reproduzierbaren Positionieren einen Anschlag, vorzugsweise eine Mehrzahl von Anschlägen, und/oder einen Führungsbereich, vorzugsweise eine Mehrzahl von Führungsbereichen, und/oder ein federbelastetes Klemmmittel, vorzugsweise eine Mehrzahl von Klemmmittel, auf und/oder besteht aus einer beliebigen Kombination dieser unterschiedlichen Mittel.
Hier wird ein Werkzeug zur Herstellung einer Batterieschale nach dem ersten Aspekt der Erfindung vorgeschlagen.
Es versteht sich, dass sich die zuvor erläuterten Vorteile einer Batterieschale nach dem ersten Aspekt der Erfindung auf ein Werkzeug zur Herstellung einer Batterieschale nach dem ersten Aspekt der Erfindung erstrecken.
Zweckmäßig weist das Werkzeug zumindest einen Anschlag, bevorzugt zumindest zwei Anschläge, auf, wobei der Anschlag zumindest ein Teil des Mittels zum reproduzierbaren Positionieren des Einlegeteils ist.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter einem „Anschlag“ wird eine zumindest einseitige Begrenzung verstanden, an welche ein Einlegeteil beim designierten Einlegen in das Werkzeug angelegt werden kann und wodurch die Position des Einlegeteils innerhalb der Artikelkavität reproduzierbar gestaltet werden kann.

Zweckmäßig weist das Werkzeug zumindest einen Führungsbereich auf, bevorzugt zumindest zwei Führungsbereiche, wobei ein Führungsbereich dazu eingerichtet ist, das Einlegeteil zumindest einseitig zu führen, bevorzugt das Einlegeteil an zwei miteinander über das Einlegeteil korrespondierenden Seiten des Einlegeteils zweiseitig zu führen, wobei ein Führungsbereich zumindest ein Teil des Mittels zum reproduzierbaren Positionieren des Einlegeteils ist.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter einem „Führungsbereich“ wird ein Bereich in der Begrenzung der Artikelkavität verstanden, welche dazu eingerichtet ist, ein Einlegeteil beim designierten Einbringen in die Artikelkavität und/oder beim Ausformen der Batterieschale und/oder beim Entformen der Batterieschale zu führen. Hierdurch kann ein Führungsbereich bezogen auf eine oder mehrere Oberflächen des Einlegeteils wechselwirken und dazu beitragen, das Einlegeteil reproduzierbar innerhalb der Artikelkavität zu positionieren und/oder auszurichten.

Vorteilhaft kann mittels einem Führungsbereich erreicht werden, dass sich das Einlegeteil beim designierten Einbringen in die Artikelkavität selbstständig zentriert.
Vorzugsweise ist ein Führungsbereich korrespondierend zu einer Einbuchtung in der Batterieschale gestaltet.
Zweckmäßig ist das Mittel zum reproduzierbaren Positionieren des Einlegeteils federbelastet.
Unter anderem sei hier an ein federbelastetes Klemmmittel gedacht, welches dazu eingerichtet ist, dem Einlegeteil zumindest einen Grad einer statischen Bestimmtheit zu verleihen und welches vorzugsweise nach dem Einbringen des Einlegeteils in die Artikelkavität erst beim Entformen der Batterieschale wieder eine Relativbewegung zwischen Artikelkavität und Einlegeteil ermöglicht.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des zweiten Aspekts mit dem Gegenstand des vorstehenden Aspekts der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Verfahren zum Herstellen einer Batterieschale nach dem ersten Aspekt der Erfindung, mittels einer Spritzgießvorrichtung oder einer Pressvorrichtung mit einem eine Artikelkavität bildenden Werkzeug nach dem zweiten Aspekt der Erfindung aufweisend ein Mittel zum reproduzierbaren Positionieren eines Einlegeteils innerhalb der Artikelkavität und ein Mittel zum Einbringen einer Formmasse in die Artikelkavität, wobei das Verfahren zum Herstellen der Batterieschale die nachfolgenden Schritte umfasst:

a) Einlegen des Einlegeteils in die Artikelkavität;
b) Einbringen der Formmasse in die Artikelkavität;
c) Ausformen der Batterieschale;
d) Entformen der Batterieschale.

Hier wird vorgeschlagen eine Batterieschale nach dem ersten Aspekt der Erfindung mittels einem Spritzgussverfahren und/oder einem Fließpressverfahren auszuformen.
Das hier vorgeschlagene Verfahren erleichtert durch die Verwendung eines Einlegeteils die reproduzierbare und/oder lastpfadgerechte Positionierung einer lokalen Versteifungsmaßnahme in der Batterieschale.
Bei dem Einlegeteil handelt es sich um ein zuvor hergestelltes Halbzeug, welches im Vergleich zu der hier verwendeten Formmasse vorzugsweise eine höhere Festigkeit aufweist und somit zur lokalen Versteifung der Batterieschale verwendet werden kann, während die im viskosen Zustand eingebrachte Formmasse ein hohes Maß an geometrischer Flexibilität für die Geometrie der Batterieschale ermöglicht.
Insbesondere ermöglicht das Einlegeteil durch seine Formstabilität ein vergleichsweise einfaches Handling vor und während dem Einlegen in die Artikelkavität. Weiterhin kann das Einlegeteil durch seine Formstabilität vorteilhaft mit einem Mittel zum reproduzierbaren Positionieren des Einlegeteils in die Artikelkavität wechselwirken, wodurch auch erreicht werden kann, dass das Einlegeteil beim Ausformen der Batterieschale eine im Wesentlichen definierte und reproduzierbare Relativposition im Verhältnis zu der Formmasse der Batterieschale einnehmen kann.
Vorzugsweise wird ein ein thermoplastisches Grundmaterial aufweisendes Einlegeteil vor dem Einlegen in die Artikelkavität aufgeheizt, wobei die maximal erreichte Temperatur des Einlegeteils vor dem Einlegen unterhalb der Schmelztemperatur des thermoplastischen Werkstoffs verbleibt, insbesondere um zumindest 5 °C unterhalb der Schmelztemperatur des thermoplastischen Werkstoffs verbleibt. Hierdurch kann einerseits erreicht werden, dass das Einlegeteil bleibt und andererseits kann bei Verwendung einer einen Thermoplasten aufweisenden Formmasse erreicht werden, dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Einlegeteil und der Formmasse entsteht. Insbesondere sei daran gedacht, dass die Formmasse beim Überfließen des aufgeheizten Einlegeteils einen Wärmestrom auf die Oberfläche des Einlegeteils überträgt, welcher eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Einlegeteil und der Formmasse ermöglicht.
Es versteht sich, dass sich die Vorteile einer Batterieschale nach dem ersten Aspekt der Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer Batterieschale nach dem ersten Aspekt der Erfindung erstrecken.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des dritten Aspekts mit den Gegenständen der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.
Nach einem vierten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe eine Traktionsbatterie, insbesondere eine Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Batterieschale nach dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder eine Batterieschale hergestellt mit einem Werkzeug nach dem zweiten Aspekt der Erfindung und/oder eine Batterieschale hergestellt mit einem Verfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung.
Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:

Unter einem „Kraftfahrzeug“ wird ein durch einen Motor angetriebenes Fahrzeug verstanden. Vorzugsweise ist ein Kraftfahrzeug nicht an eine Schiene gebunden oder zumindest nicht dauerhaft spurgebunden.

Es versteht sich, dass sich die Vorteile einer Batterieschale nach dem ersten Aspekt der Erfindung, wie vorstehend beschrieben, und/oder einer Batterieschale hergestellt mit einem Werkzeug nach dem zweiten Aspekt der Erfindung, wie vorstehend beschrieben, und/oder eine Batterieschale hergestellt mit einem Verfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung, wie vorstehend beschrieben, unmittelbar auf eine Traktionsbatterie aufweisend einer Batterieschale gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder einer Batterieschale hergestellt mit einem Werkzeug nach dem zweiten Aspekt der Erfindung und/oder eine Batterieschale hergestellt mit einem Verfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung erstrecken.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des vierten Aspekts mit den Gegenständen der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.
Nach einem fünften Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Kraftfahrzeug aufweisend eine Batterieschale nach dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder eine Batterieschale hergestellt mit einem Werkzeug nach dem zweiten Aspekt der Erfindung und/oder eine Batterieschale hergestellt mit einem Verfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung.
Es versteht sich, dass sich die Vorteile einer Batterieschale nach dem ersten Aspekt der Erfindung, wie vorstehend beschrieben, und/oder einer Batterieschale hergestellt mit einem Werkzeug nach dem zweiten Aspekt der Erfindung, wie vorstehend beschrieben, und/oder einer Batterieschale hergestellt mit einem Verfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung, wie vorstehend beschrieben, unmittelbar auf ein Kraftfahrzeug aufweisend eine Batterieschale gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder eine Batterieschale hergestellt mit einem Werkzeug nach dem zweiten Aspekt der Erfindung und/oder eine Batterieschale hergestellt mit einem Verfahren nach dem dritten Aspekt der Erfindung erstrecken.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des fünften Aspekts mit den Gegenständen der vorstehenden Aspekte der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den erläuterten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im Einzelnen:

1: schematisch einen Ausschnitt einer erste Ausführungsform einer Batterieschale in perspektivischer Darstellung;
1: schematisch einen Ausschnitt einer zweiten Ausführungsform einer Batterieschale in perspektivischer Darstellung, wobei die Batterieschale eine Schnittdarstellung aufweist; und
2: schematisch einen Ausschnitt einer dritten Ausführungsform einer Batterieschale in perspektivischer Darstellung, wobei die Batterieschale eine Schnittdarstellung aufweist.

In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile bzw. gleiche Merkmale, sodass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bauteils auch für die anderen Figuren gilt, sodass eine wiederholende Beschreibung vermieden wird. Ferner sind einzelne Merkmale, die in Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben wurden, auch separat in anderen Ausführungsformen verwendbar.
Der Ausschnitt einer Ausführungsform einer Batterieschale 100 in 1 weist eine Batterieschale 100 bestehend aus einem Boden 102 und zumindest einer Seitenwand 104 auf, wobei die Batterieschale 100 eine Innenseite 108 und eine Außenseite 106 aufweist.
Die Batterieschale 100 ist in Hybridbauweise ausgeformt und weist neben der Formmasse 140 ein Einlegeteil 120 auf.
Die Batterieschale 100 weist ein inneres Versteifungsmittel 110 auf, welches in Form eines Spants 111 ausgeformt ist. Das Einlegeteil 120 ist im Bereich des inneren Versteifungsmittels 110 in die Batterieschale 100 aufgenommen.
Die Batterieschale 100 weist eine Mehrzahl von Einbuchtungen 150 auf, welche zur Qualitätskontrolle der Positionierung des Einlegeteils 120 innerhalb der Batterieschale 100 verwendet werden können. Im Bereich der Einbuchtungen 150, welche zwei Kanten (nicht bezeichnet) des Einlegeteils 120 umschließen, beträgt die Wandstärke der Formmasse 140 teilweise 0 mm. Mit anderen Worten ist das Einlegeteil 120 in Bereichen der Einbuchtungen 150 unmittelbar von außen sichtbar.
Der Ausschnitt einer Ausführungsform einer Batterieschale 100 in 2 zeigt eine Außenseite 106 der Batterieschale 100, wobei die Batterieschale 100 derart geschnitten dargestellt ist, dass auch das äußere Versteifungsmittel 112 geschnitten ist.
Das Einlegeteil 120 ist im Bereich des äußeren Versteifungsmittels 112 angeordnet.
Die Batterieschale 100 weist in einem zu dem Einlegeteil 120 korrespondierenden Bereich eine Mehrzahl von Einbuchtungen 150 auf, durch welche die Position des Einlegeteils 120 kontrolliert werden kann. Auf der flachen Oberseite (nicht bezeichnet) des Einlegeteils 120 hat die Einbuchtung 150 die Form einer Rille.
Stirnseitig des Einlegeteils 120 weist die Einbuchtung 150 die Form eines Anschlags innerhalb der Artikelkavität (nicht dargestellt) des Werkzeugs (nicht dargestellt) auf, mit welcher die Batterieschale 100 hergestellt worden ist.
Der Ausschnitt einer Ausführungsform einer Batterieschale 100 in 3 zeigt eine Innenseite 108 der Batterieschale, wobei die Batterieschale 100 derart geschnitten dargestellt ist, dass auch das innere Versteifungsmittel 110 aufweisend zwei parallel verlaufende Spante 111 geschnitten ist.
Jeder Spant 111 weist ein separates Einlegeteil 120 auf.
Die Batterieschale 100 weist in den zu den jeweiligen Einlegeteilen 120 korrespondierenden Bereichen Einbuchtungen 150 im Bereich der Formmasse 140 auf.
Bezugszeichenliste

100: Batterieschale
102: Boden
104: Seitenwand
106: Außenseite
108: Innenseite
110: inneres Versteifungsmittel
111: Spant
112: äußeres Versteifungsmittel
120: Einlegeteil
140: Formmasse
150: Einbuchtung

Claims

Batterieschale (100), insbesondere eine Batterieschale (100) einer Traktionsbatterie, wobei die Batterieschale (100) einen Boden (102) und zumindest vier Seitenwände (104) aufweist, wobei die Batterieschale (100) eine Innenseite (108) und eine Außenseite (106) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieschale (100) in Hybridbauweise aus einem Einlegeteil (120) und einer Formmasse (140) ausgeformt ist, wobei die Batterieschale (100) zumindest eine Einbuchtung (150) aufweist, bevorzugt zwei Einbuchtungen (150) und besonders bevorzugt mehr als zwei Einbuchtungen (150), wobei sich eine Einbuchtung (150) in einem von der Formmasse (140) ausgeformten Bereich der Batterieschale (100) erstreckt, wobei eine Einbuchtung (150) eine mit dem Einlegeteil (120) korrespondierende Stelle aufweist und wobei ein Abstand von der korrespondierenden Stelle der Einbuchtung (150) zu dem Einlegeteil (120) kleiner oder gleich 2 mm beträgt, bevorzugt kleiner oder gleich 1 mm und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 0,5 mm.
Batterieschale (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (120) endlosfaserverstärkt ist.
Batterieschale (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktfläche zwischen dem Einlegeteil (120) und der Formmasse (140) größer oder gleich 50 % der Oberfläche des Einlegeteils (120) ist, bevorzugt größer oder gleich 55 % der Oberfläche des Einlegeteils (120) und besonders bevorzugt größer oder gleich 60 % der Oberfläche des Einlegeteils (120).
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktfläche zwischen dem Einlegeteil (120) und der Formmasse (140) kleiner oder gleich 99,5 % der Oberfläche des Einlegeteils (120) ist, bevorzugt kleiner oder gleich 99 % der Oberfläche des Einlegeteils (120) und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 97,5 % der Oberfläche des Einlegeteils (120).
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (120) mit einem Pultrusionsverfahren hergestellt ist.
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieschale (100) mit einem Spritzgießverfahren oder einem Pressverfahren ausgeformt ist.
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einbuchtung (150) an einer mit dem Einlegeteil (120) korrespondierenden Stelle zumindest bereichsweise einen geradlinigen Verlauf aufweist.
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einbuchtung (150) die Form einer Rille aufweist.
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einbuchtung an einer mit dem Einlegeteil (120) korrespondierenden Stelle zumindest bereichsweise eine Ebene aufweist, welche parallel zu einer Ebene des Einlegeteils (120) verläuft.
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einbuchtung (150) gegenüber Boden (102) der Batterieschale (100) zumindest bereichsweise horizontal und/oder vertikal verläuft.
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einbuchtung (150) eine Quererstreckung aufweist, wobei die Quererstreckung an ihrer breitesten Stelle eine Breite von größer oder gleich 1 mm aufweist und/oder wobei die Quererstreckung an ihrer breitesten Stelle eine Breite von kleiner oder gleich 20 mm aufweist.
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einbuchtung (150) eine Kante des Einlegeteils (120) zumindest bereichsweise umschließt, bevorzugt zwei Kanten des Einlegeteils (120) zumindest bereichsweise umschließt.
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einbuchtung (150) auf der dem Einlegeteil (120) gegenüberliegenden Seite des das Einlegeteil (120) aufnehmenden Bereichs der Batterieschale (100) eine korrespondierende gegenüberliegende Einbuchtung (150) aufweist.
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Einbuchtung (150) auf der dem Einlegeteil (120) gegenüberliegenden Seite des das Einlegeteil (120) aufnehmenden Bereichs der Batterieschale (100) eine zweite Einbuchtung (150) aufweist, welche versetzt zu einer der ersten Einbuchtung (150) gegenüberliegenden Position angeordnet ist.
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einlegeteil (120) in einem inneren Versteifungsmittel (110) der Batterieschale (100) angeordnet ist, insbesondere in einem Spant (111) angeordnet ist.
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einlegeteil (120) in einem äu-ßeren Versteifungsmittel (112) der Batterieschale (100) angeordnet ist.
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (120) ein thermoplastisches, ein duroplastisches oder ein metallisches Grundmaterial aufweist.
Batterieschale (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formmasse (140) ein thermoplastisches oder ein duroplastisches Grundmaterial aufweist.
Werkzeug zum Herstellen einer Batterieschale nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das Werkzeug eine Artikelkavität bildet, wobei das Werkzeug ein Mittel zum reproduzierbaren Positionieren eines Einlegeteils (120) innerhalb der Artikelkavität aufweist, wobei das Werkzeug ein Mittel zum Einbringen einer Formmasse (140) in die Artikelkavität aufweist.
Werkzeug nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug zumindest einen Anschlag, bevorzugt zumindest zwei Anschläge, aufweist, wobei der Anschlag zumindest ein Teil des Mittels zum reproduzierbaren Positionieren des Einlegeteils (120) ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug zumindest einen Führungsbereich aufweist, bevorzugt zumindest zwei Führungsbereiche aufweist, wobei ein Führungsbereich dazu eingerichtet ist, das Einlegeteil (120) zumindest einseitig zu führen, bevorzugt das Einlegeteil (120) an zwei miteinander über das Einlegeteil (120) korrespondierenden Seiten des Einlegeteils (120) zweiseitig zu führen, wobei ein Führungsbereich zumindest ein Teil des Mittels zum reproduzierbaren Positionieren des Einlegeteils (120) ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum reproduzierbaren Positionieren des Einlegeteils (120) federbelastet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Batterieschale (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, mittels einer Spritzgießvorrichtung oder einer Pressvorrichtung mit einem eine Artikelkavität bildenden Werkzeug nach einem der Ansprüche 19 bis 22 aufweisend ein Mittel zum reproduzierbaren Positionieren eines Einlegeteils (120) innerhalb der Artikelkavität und ein Mittel zum Einbringen einer Formmasse (140) in die Artikelkavität, wobei das Verfahren zum Herstellen der Batterieschale (100) die nachfolgenden Schritte umfasst: a) Einlegen des Einlegeteils (120) in die Artikelkavität; b) Einbringen der Formmasse (140) in die Artikelkavität; c) Ausformen der Batterieschale (100); d) Entformen der Batterieschale (100).
Traktionsbatterie, insbesondere eine Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Batterieschale (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 18 und/oder eine Batterieschale (100) hergestellt mit einem Werkzeug nach einem der Ansprüche 19 bis 22 und/oder eine Batterieschale (100) hergestellt mit einem Verfahren nach Anspruch 23.
Kraftfahrzeug aufweisend eine Batterieschale (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 18 und/oder eine Batterieschale (100) hergestellt mit einem Werkzeug nach einem der Ansprüche 19 bis 22 und/oder eine Batterieschale (100) hergestellt mit einem Verfahren nach Anspruch 23.