DE102019206893A1 - Battery tray for a traction battery and traction battery for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Batteriewanne (110) für eine Traktionsbatterie (100), mit einem Wannenboden (120) und einer den Wannenboden (120) umgebenden Seitenwandung, wobei die Seitenwandung als einstückiger Leichtmetall-Druckgussrahmen (130) ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Traktionsbatterie (100) für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit einem Batteriegehäuse, welches eine solche Batteriewanne (110) und einen damit verbundenen Deckel (190) aufweist.The invention relates to a battery tray (110) for a traction battery (100), with a tray bottom (120) and a side wall surrounding the tray bottom (120), the side wall being designed as a one-piece light metal die-cast frame (130). The invention also relates to a traction battery (100) for an at least partially electrically powered motor vehicle, with a battery housing which has such a battery tray (110) and a cover (190) connected to it.
Description
Die Erfindung betrifft eine Batteriewanne für eine Traktionsbatterie. Die Erfindung betrifft ferner eine Traktionsbatterie für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug.The invention relates to a battery tray for a traction battery. The invention also relates to a traction battery for an at least partially electrically driven motor vehicle.
Eine Batteriewanne betreffender Art ist ein wannenartiges Batteriegehäuseteil, welches einen Wannenboden und eine den Wannenboden umgebende Seitenwandung aufweist. Eine solche Batteriewanne (auch als Unterschale oder Unterkasten bezeichnet) bildet zusammen mit einem Deckel (auch als Oberschale bezeichnet) ein Batteriegehäuse zur Aufnahme von Batteriemodulen. Das Batteriegehäuse und die Batteriemodule bilden eine Traktionsbatterie (auch als Fahrbatterie bezeichnet) für den Fahrantrieb eines zumindest teilweise elektrische angetriebenen Kraftfahrzeugs, wie insbesondere ein Elektroauto oder ein Hybridelektrokraftfahrzeug.A battery tray of the type in question is a tray-like battery housing part which has a tray base and a side wall surrounding the tray base. Such a battery tray (also referred to as a lower shell or lower case), together with a cover (also referred to as an upper shell), forms a battery housing for holding battery modules. The battery housing and the battery modules form a traction battery (also referred to as a drive battery) for driving an at least partially electrically powered motor vehicle, such as in particular an electric car or a hybrid electric vehicle.
Batteriewannen betreffender Art sind bspw. aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Batteriewanne anzugeben, die insbesondere leicht, stabil und einfach herzustellen ist.The invention is based on the object of specifying a further battery tray which is particularly light, stable and simple to manufacture.
Die Aufgabe wird gelöst durch die erfindungsgemäße Batteriewanne des Patentanspruchs 1. Mit dem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf eine erfindungsgemäße Traktionsbatterie, die eine erfindungsgemäße Batteriewanne aufweist. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung und der Zeichnung.The object is achieved by the battery tray according to the invention of claim 1. With the independent claim, the invention also extends to a traction battery according to the invention which has a battery tray according to the invention. Further developments and refinements of the invention result analogously for both subjects of the invention from the dependent patent claims, the following description of the invention and the drawing.
Die erfindungsgemäße Batteriewanne (Unterschale) für eine Traktionsbatterie weist einen Wannenboden und eine den Wannenboden umgebenden Seitenwandung auf, wobei die Seitenwandung als einstückiger Leichtmetall-Druckgussrahmen ausgebildet ist. Mit anderen Worten: die Seitenwandung ist als umlaufender Rahmen (Batterierahmen) gebildet, der aus einem Leichtmetall, insbesondere aus einer Aluminium- oder Magnesiumdruckgusslegierung, gefertigt und monolithisch bzw. einstückig in einem Druckgussverfahren hergestellt wurde.The battery tray according to the invention (lower shell) for a traction battery has a tray bottom and a side wall surrounding the tray bottom, the side wall being designed as a one-piece light metal die-cast frame. In other words: the side wall is formed as a circumferential frame (battery frame) which was made from a light metal, in particular from an aluminum or magnesium die-cast alloy, and was produced monolithically or in one piece in a die-casting process.
Da die Seitenwandung als einstückiges Leichtmetall-Druckgussbauteil gefertigt ist, kann die Gesamtanzahl der zur Herstellung der Batteriewanne erforderlichen Fertigungs- bzw. Montageschritte reduziert werden. Ferner werden die Abdichtung und gegebenenfalls auch der Korrosionsschutz vereinfacht, da weniger Füge- und Dichtstellen vorhanden sind (in Umfangsrichtung existiert keine Bauteiltrennung.) Außerdem kann die Stabilität der Batteriewanne erhöht und zugleich Gewicht eingespart werden. Zudem ergibt sich eine verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit (EMV).Since the side wall is manufactured as a one-piece, light metal die-cast component, the total number of manufacturing or assembly steps required to manufacture the battery tray can be reduced. Furthermore, the sealing and possibly also the corrosion protection are simplified because there are fewer joints and sealing points (there is no component separation in the circumferential direction.) In addition, the stability of the battery tray can be increased and weight can be saved at the same time. In addition, there is an improved electromagnetic compatibility (EMC).
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Wannenboden in etwa einen rechteckförmigen Grundriss aufweist und der Leichtmetall-Druckgussrahmen als Rechteckrahmen ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Batteriewanne ist somit quasi eine Rechteckwanne.It is preferably provided that the tub bottom has an approximately rectangular outline and the light metal die-cast frame is designed as a rectangular frame. The battery tray according to the invention is thus quasi a rectangular tray.
Der Leichtmetall-Druckgussrahmen kann im Querschnitt ein Z-förmiges Profil aufweisen, mit einem umlaufenden unteren Z-Schenkel, der einen Befestigungsflansch für den Wannenboden bildet, und mit einem umlaufenden oberen Z-Schenkel, der einen Befestigungsflansch für einen Deckel (Oberschale) bildet. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der untere Z-Schenkel nach innen (d. h. in das Rahmeninnere hinein) weist bzw. abragt und der obere Z-Schenkel nach außen weist bzw. abragt. Insbesondere ist vorgesehen, dass der untere Z-Schenkel durch eine innenliegende Verrippung abgestützt ist und/oder dass der obere Z-Schenkel durch eine außenliegende Verrippung abgestützt ist. Um die Raumausnutzung zu verbessern, ist bevorzugt nur eine außenliegende Verrippung vorgesehen. Eine Verrippung erhöht auch insgesamt die Stabilität und Steifigkeit der Batteriewanne. Sowohl die Z-Schenkel als auch die Verrippung(en) sind bevorzugt einstückig mit dem Leichtmetall-Druckgussrahmen ausgebildet.The light metal die-cast frame can have a Z-shaped profile in cross section, with a circumferential lower Z-leg that forms a fastening flange for the tub bottom, and with a circumferential upper Z-leg that forms a fastening flange for a cover (upper shell). It is preferably provided that the lower Z-leg points or projects inward (i.e. into the interior of the frame) and the upper Z-leg points or projects outward. In particular, it is provided that the lower Z-leg is supported by an internal ribbing and / or that the upper Z-leg is supported by an external ribbing. In order to improve the utilization of space, only an external rib is preferably provided. Ribs also increase the overall stability and rigidity of the battery tray. Both the Z-legs and the rib (s) are preferably formed in one piece with the light metal die-cast frame.
Im unteren Z-Schenkel und/oder im oberen Z-Schenkel kann wenigstens eine umlaufende Nut zur Anordnung bzw. Aufnahme einer Dichtung, bspw. einer Dichtungsschnur, die zur Abdichtung des Wannebodens oder eines Deckels vorgesehen ist, ausgebildet sein. Bevorzugt wird diese Nut bereits beim Druckgießen des Rahmens miterzeugt, d. h. die Nut bzw. Nuten sind quasi mit eingegossen. Zur Abdichtung des Wannenbodens und/oder Deckels können auch zwei parallel verlaufende Nuten vorgesehen sein (doppelte Abdichtung), insbesondere derart, dass eine Verschraubung (s. u.) zwischen diesen Nuten bzw. zwischen den darin angeordneten Dichtungen erfolgt.In the lower Z-leg and / or in the upper Z-leg, at least one circumferential groove for the arrangement or reception of a seal, for example a sealing cord, which is provided for sealing the tub base or a lid, can be formed. This groove is preferably also produced during the die-casting of the frame, i. H. the groove or grooves are, as it were, cast in. To seal the tub bottom and / or cover, two parallel grooves can also be provided (double seal), in particular such that a screw connection (see below) takes place between these grooves or between the seals arranged therein.
Der Leichtmetall-Druckgussrahmen kann mit einer Korrosionsschutzbeschichtung versehen sein. Für einen aus einer Aluminiumdruckgusslegierung gefertigten Rahmen eignet sich bspw. eine KTL-Beschichtung, die einschichtig oder mehrschichtig (bspw. mit einer Haftvermittlerschicht bzw. Passivierung) ausgebildet sein kann. Für einen aus einer Magnesiumdruckgusslegierung gefertigten Rahmen eignet sich bspw. ein 3-Schicht-Aufbau mit einer Konversionsschicht (z. B. eine PEO-Schicht), einer KTL-Schicht und einer Pulverlackschicht.The light metal die-cast frame can be provided with an anti-corrosion coating. For a frame made from an aluminum die-cast alloy, for example, a KTL coating is suitable, which can be single-layer or multi-layered (for example with an adhesion promoter layer or passivation). A 3-layer structure with a conversion layer (e.g. a PEO layer), a KTL layer and a powder coating layer is suitable for a frame made from a magnesium die-cast alloy.
Die erfindungsgemäße Traktionsbatterie umfasst ein Batteriegehäuse und mehrere Batteriemodule, die im Gehäuse angeordnet sind und in geeigneter Weise befestigt sein können. Das Batteriegehäuse weist eine erfindungsgemäße Batteriewanne (Unterkasten, Unterschale) und einen damit verbundenen Deckel (Oberschale) auf. Auch der Wannenboden und der Deckel können aus Leichtmetall, z. B. einer Aluminium- oder Magnesiumlegierung, gefertigt und analog wie oben beschrieben mit einer Korrosionsschutzbeschichtung versehen sein. Der Wannenboden und/oder der Deckel können aus einer im Wesentlichen ebenen Platte, z. B. einem Blechzuschnitt, gebildet sein. Die Abdichtung zwischen der Unterschale bzw. deren Leichtmetall-Druckgussrahmen und dem Wanneboden und/oder Deckel erfolgt bevorzugt mittels Dichtungen, wie bspw. Formdichtungen, Klebedichtungen (z. B. eine Heißbutyl-Dichtschnur) oder Flüssigdichtungen, welche insbesondere in umlaufenden Nuten (wie oben beschrieben) angeordnet sind. Optional kann im Flanschbereich auch von außen ein Dichtband (z. B. aus PVC, Wachs oder dergleichen) aufgebracht werden.The traction battery according to the invention comprises a battery housing and a plurality of battery modules which are arranged in the housing and can be fastened in a suitable manner. The battery housing has a battery tray according to the invention (lower case, lower shell) and a cover (upper shell) connected to it. The bottom of the tub and the lid can also be made of light metal, e.g. B. an aluminum or magnesium alloy, and be provided with an anti-corrosion coating in the same way as described above. The tub bottom and / or the lid can consist of a substantially flat plate, e.g. B. a sheet metal blank. The seal between the lower shell or its light metal die-cast frame and the tub base and / or cover is preferably carried out by means of seals, such as, for example, molded seals, adhesive seals (e.g. a hot butyl sealing cord) or liquid seals, which are in particular in circumferential grooves (as above described) are arranged. Optionally, a sealing tape (e.g. made of PVC, wax or the like) can also be applied from the outside in the flange area.
Der Wannenboden kann an mehreren Befestigungs- bzw. Verschraubungspunkten mit dem Leichtmetall-Druckgussrahmen, insbesondere mit dem unteren Z-Schenkel, verschraubt sein, wobei für die Verschraubung vorzugsweise selbstschneidende oder selbstfurchende Schrauben, insbesondere fließlochformende Schrauben (FDS-Schrauben), vorgesehen sind. Selbiges gilt für den Deckel, der an mehreren Befestigungs- bzw. Verschraubungspunkten mit dem Leichtmetall-Druckgussrahmen, insbesondere mit dem oberen Z-Schenkel, verschraubt sein kann, wobei für die Verschraubung vorzugsweise selbstschneidende oder selbstfurchende Schrauben, insbesondere fließlochformende Schrauben (FDS-Schrauben), vorgesehen sind. Selbstschneidende oder selbstfurchende Schrauben können ohne vorhergehende Gewindeerzeugung eingebracht werden. Die Schraublöcher, insbesondere Sacklöcher, können bereits beim Druckgießen des Rahmens miterzeugt werden. Fließlochformende Schrauben können ohne Schraublöcher eingebracht werden. Durch die Verwendung von Gewindeeinsätzen können auch konventionelle Schrauben verwendet werden. Die Schrauben können mit einer Unterkopfbeschichtung ausgebildet sein, um an den Einschraubstellen die Abdichtung zu verbessern und/oder durch galvanische Trennung Kontaktkorrosion zu verhindern. Somit können zur Verschraubung eines Aluminiumbodens und/oder Aluminiumdeckels mit einem Aluminiumrahmen nicht nur Aluminiumschrauben, sondern auch Stahlschrauben verwendet werden. The tub bottom can be screwed to the light metal die-cast frame, in particular to the lower Z-leg, at several fastening or screwing points, with self-tapping or self-tapping screws, in particular flow-hole-forming screws (FDS screws), preferably being provided for the screwing. The same applies to the cover, which can be screwed to the light metal die-cast frame, in particular to the upper Z-leg, at several fastening or screwing points, with self-tapping or self-tapping screws, in particular flow-hole-forming screws (FDS screws), preferably being used for the screwing. , are provided. Self-tapping or self-tapping screws can be inserted without prior thread creation. The screw holes, in particular blind holes, can already be created when the frame is die-cast. Flow-forming screws can be inserted without screw holes. By using threaded inserts, conventional screws can also be used. The screws can be designed with an under-head coating in order to improve the sealing at the screw-in points and / or to prevent contact corrosion through galvanic separation. Thus, not only aluminum screws, but also steel screws can be used for screwing an aluminum base and / or aluminum cover to an aluminum frame.
Die erfindungsgemäße Traktionsbatterie kann ferner einen Unterschutz (Unterfahrschutz) umfassen, der die Traktionsbatterie von unten schützt. Bevorzugt ist der Unterschutz an mehreren Befestigungs- bzw. Verschraubungspunkten mit dem Leichtmetall-Druckgussrahmen verschraubt. Die vorausgehenden Erläuterungen zur Verschraubung des Wannenbodens und/oder Deckels gelten analog für die Verschraubung des Unterschutzes.The traction battery according to the invention can furthermore comprise an underguard (underrun protection) which protects the traction battery from below. The underguard is preferably screwed to the light metal die-cast frame at several fastening or screwing points. The preceding explanations for screwing the tub bottom and / or cover apply analogously to screwing the underguard.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die in den Figuren der Zeichnung gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von bestimmten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.
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1 zeigt schematisch in einer perspektivischen Darstellung eine erfindungsgemäße Batteriewanne (Unterschale) für eine Traktionsbatterie. -
2 zeigt einen Schnitt durch die Batteriewanne der1 gemäß dem angegebenen Schnittverlauf (A-A).
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1 shows schematically in a perspective representation a battery tray according to the invention (lower shell) for a traction battery. -
2 shows a section through the battery tray of1 according to the specified cutting line (AA).
Die Batteriewanne
Der Leichtmetall-Druckgussrahmen
Sowohl der Wannenboden
Die Abdichtung zwischen dem Wannenboden
Die Traktionsbatterie
Der Wanneboden
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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