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Die Erfindung betrifft einen Batteriekasten zur Aufnahme eines oder mehrerer Batterieelemente für ein Kraftfahrzeug.
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Gattungsgemäße Batteriekästen für Fahrzeugbatterien sind in verschiedenen Ausführungen allgemein bekannt. An derartige Batteriekästen bestehen vielfältige Anforderungen. So müssen sie primär das Gewicht der Batterieelemente (üblicherweise in Modulen zusammengefassten Batteriezellen) tragen. Hierzu ist in der Regel eine Art Seitenwand oder Rahmen vorgesehen, welcher der Anbindung vieler Bauteile des Batteriegehäuses selber und auch zur direkten oder indirekten Anbindung des Batteriekastens an eine Fahrzeugkarosserie des Kraftfahrzeugs dient. Dabei ist zu berücksichtigen, dass gegenüber weiteren anzubindenden Bauteilen eine Zugänglichkeit für Fügeverbindungen ermöglicht werden muss.
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Zudem sollen die Batterieelemente im Falle eines Unfalls oder sonstigen Fahrzeugschäden vor Beschädigungen geschützt werden. Dabei dient der Batteriekasten insbesondere als Barriere für von der Seite und unten wirkende Crashlasten. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Rahmen die Crashlasten in Trägerstrukturen, welche sich innerhalb oder unter dem Batterieraum befinden, weiterleitet. Dabei soll jedoch bei einem seitlichen Crash eine möglichst geringe Intrusion des Rahmens in das Innere des Batteriekastens erzielt werden, um die Batterieelemente nicht zu beschädigen. Die Bereiche etwa mittig zwischen inneren Trägerstrukturen sind dabei besonders kritisch bezüglich potentiell auftretender Intrusionen.
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Darüber hinaus müssen derartige Batteriekästen wasserdicht sein. Insbesondere an den Ecken des Batteriekastens und im Bereich des Bodens muss prozesssicher eine Wasserdichtigkeit erreicht werden können. Dabei sollen aber gleichzeitig Anbindungen für elektrische Anschlüsse sowie eine Heizung und/oder Kühlung der Batterieelemente ermöglicht werden. Auch muss ermöglicht werden, dass Gase gegebenenfalls über ein Überdruckventil aus dem Gehäuse geleitet werden können. Der Batteriekasten soll dabei während der Lebensdauer der Batterie möglichst wartungsfrei sein, aber im potentiellen Reparaturfall trotzdem eine Demontage der Batterie und Kühl-/Heizeinheit ermöglichen.
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Es ist abzusehen, dass zukünftig Elektrofahrzeuge mit einer Reichweite über 200 km gefordert werden, was jedoch Batterien mit mehr Bauraumbedarf und Gewicht erfordert. Somit soll der Batteriekasten bzw. dessen Rahmen möglichst wenig Bauraum beanspruchen und im Gehäuseinneren sollten möglichst wenig innere Trägerstrukturen angeordnet sein, was ein Zielkonflikt mit der Crashanforderung darstellt. Daher wird eine weiterhin gewichtsoptimierte und wirtschaftliche Lösung für Batteriekästen gefordert.
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Vor diesem Hintergrund stellt sich der Erfindung die Aufgabe, einen gattungsgemäßen Batteriekasten anzugeben, welcher möglichst viele der an Batteriekästen für Kraftfahrzeuge gestellten Anforderungen erfüllt und zudem eine verbesserte Crashperformance bei geringem Bauraum erreichen kann.
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Die Aufgabe wird durch einen Batteriekasten zur Aufnahme eines oder mehrerer Batterieelemente für ein Kraftfahrzeug gelöst, mit einer Seitenwandkonstruktion umfassend ein einen Innenbereich bildendes Kastenprofil, welches zumindest teilweise äußere Seitenwände des Batteriekastens bereitstellt, mit einem Deckel, mit einem Boden, und mit einem Anbindungsprofil zur Anbindung des Batteriekastens an das Kraftfahrzeug, wobei die Seitenwandkonstruktion einen weiter innen als die äußeren Seitenwände liegenden Anbindungsbereich zur Verbindung der Seitenwandkonstruktion mit dem Deckel bereitstellt.
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Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Seitenwandkonstruktion, den Deckel und den Boden kann zunächst die erforderliche Dichtheit gewährleistet werden. Dadurch, dass die Seitenwandkonstruktion zusätzlich einen weiter innen als die äußeren Seitenwände liegenden Anbindungsbereich zur Verbindung der Seitenwandkonstruktion mit dem Deckel bereitstellt, wird erreicht, dass der erforderliche Bauraum äußerst gering gehalten werden kann, jedoch gleichzeitig die erforderliche Dichtigkeit zwischen Deckel und Seitenwandkonstruktion erreicht wird und zudem eine vorteilhafte seitliche Crashperformance auf geringem Raum erzielt werden kann.
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Darunter, dass der Anbindungsbereich weiter innen liegt als die äußeren Seitenwände, wird insbesondere verstanden, dass das Kastenprofil äußere Seitenwände bereitstellt, welche zumindest abschnittsweise weiter außen liegen als der Anbindungsbereich.
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Der Anbindungsbereich dient insbesondere der dichten Verbindung zwischen dem Deckel und der Seitenwandkonstruktion. Der Deckel ist vorzugsweise ein flächig geschlossener Deckel. Dabei wird der durch das Kastenprofil gebildete Innenbereich von einem Außenbereich abgedichtet. Der Innenbereich kann somit insbesondere einen Trockenbereich bilden.
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Das Kastenprofil ist bevorzugt um den Batteriekasten umlaufend ausgebildet. Vorzugsweise weist das Kastenprofil im an den Boden angrenzenden Bereich und/oder im an den Beckel angrenzenden Bereich einen (zum Beispiel nach innen oder außen weisenden) Flansch auf.
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Die Seitenwandkonstruktion und das Kastenprofil und die dadurch gebildeten (beispielsweise vier) Seitenwände verlaufen bevorzugt zumindest abschnittsweise im Wesentlichen vertikal (bezogen auf die Einbauposition des Batteriekastens im Fahrzeug), also vom Boden zum Deckel des Batteriekastens. Der Deckel und der Boden umfassen bevorzugt jeweils ein im Wesentlichen plattenförmig ausgebildetes Blech, welches bevorzugt im Wesentlichen horizontal (bezogen auf die Einbauposition des Batteriekastens) verläuft. Vorzugsweise sind der Deckel, der Boden und die Seitenwandkonstruktion aus Metallblech, insbesondere Stahlblech gefertigt. Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass einzelne Komponenten, insbesondere der Deckel, aus einem Kunststoff oder Hybridwerkstoffen gebildet sind.
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Das Anbindungsprofil ermöglicht vorteilhaft dabei nicht nur die Montage oder Anbindung des Batteriekastens (etwa unterhalb eines Fahrzeugs), sondern bildet zudem eine erste Barriere im Crashfall und ermöglicht es, dass eine Last in die Seitenwandkonstruktion, den Boden, möglicherweise vorhandene Querversteifungselemente oder Längsversteifungselement und/oder weitere Crashstrukturen eingeleitet wird und dabei selbst eine möglichst geringe Intrusion hat. Hierzu ist das Anbindungsprofil bevorzugt aus einem Stahl mit einer Zugfestigkeit von mindestens 750 MPa ausgebildet. Beispielsweise erstreckt sich das Anbindungsprofil umlaufend um den Batteriekasten. Beispielsweise weist das Anbindungsprofil eine Mehrzahl von Öffnungen, beispielsweise für Schrauben oder Bolzen, auf. Bevorzugt weist das Anbindungsprofil im Querschnitt eine im Wesentlichen rechteckige, trapezförmige oder dreieckige Geometrie auf. Beispielsweise verfügt das Anbindungsprofil über einen ggf. mehrteiligen Aufbau mit inneren Versteifungen zur Erhöhung der Crashperformance.
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Der Begriff Profil (beispielsweise das Kastenprofil oder das Anbindungsprofil) soll vorliegend so verstanden werden, dass das Profil ein sowohl einteiliges als auch bevorzugt mehrteiliges Profil sein kann, beispielsweise einen oder mehrere Abschnitte pro Batteriekastenseite aufweisen kann.
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Unter einem Batterieelement, welches von dem Batteriekasten aufgenommen werden kann, wird insbesondere ein (wiederaufladbarer) Speicher für elektrische Energie auf elektrochemischer Basis verstanden. Dabei kann ein Batterieelement beispielsweise eine oder mehrere (zusammengeschaltete) Primärzellen oder eine oder mehrere (zusammengeschaltete) Sekundärzellen umfassen. Unter einem Batterieelement wird also insbesondere auch ein Akkupack oder eine Akkumulatorzelle verstanden. Zusätzlich kann der Batteriekasten auch Elektronikkomponenten oder Kühlungs-/Heizungskomponenten aufnehmen.
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Der Batteriekasten ist insbesondere zum Einbau oder Anbau in bzw. an ein Kraftfahrzeug, beispielsweise einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen, insbesondere im Bodenbereich, vorgesehen.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriekastens ist das Kastenprofil im Querschnitt gesehen zumindest abschnittsweise im Wesentlichen C-förmig, S-förmig, U-förmig oder Z-förmig ausgebildet. Ein im Querschnitt C-förmiges Kastenprofil weist bevorzugt mit der Öffnung in Richtung des Innenbereichs. Ein im Querschnitt S-förmiges Kastenprofil weist bevorzugt mit der Öffnung im Bereich des Deckels nach außen und im Bereich des Bodens mit der Öffnung in Richtung des Innenbereichs. Ein im Querschnitt U-förmiges Kastenprofil ist ein beispielsweise in Richtung des Bodens, das heißt nach unten bezogen auf die Einbauposition des Batteriekastens, geöffnetes Profil. Ein im Querschnitt Z-förmiges Kastenprofil weist bevorzugt mit einem Flansch an seinem dem Deckel zugewandten Ende in Richtung des Innenbereichs, mit einem Flansch an seinem dem Boden zugewandten Ende nach außen. Die beschriebenen Profilquerschnitte ermöglichen einen weiter innen als die äußeren Seitenwände liegenden Anbindungsbereich und zudem den Einbau eines wie im Folgenden beschriebenen Verstärkungsprofils in die Seitenwandkonstruktion, wobei die Beanspruchung von zusätzlichem Bauraum minimal gehalten werden kann.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriekastens wird der Anbindungsbereich durch einen nach innen oder außen weisenden Flansch bereitgestellt. Vorzugsweise verläuft der Flansch im Wesentlichen horizontal (in Bezug auf die Einbauposition des Batteriekastens). Ein nach innen weisender Flansch ermöglicht eine äußerst bauraumsparende Anordnung von Kastenprofil und Verstärkungsstruktur, während ein nach außen weisender Flansch die Verwendung von Durchgangslöchern zur Anbindung von Deckel und Seitenwandkonstruktion ermöglichen, da diese nicht im Innenbereich bzw. Trockenbereich liegen.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriekastens erfolgt der Deckel mit der Seitenwandkonstruktion über im Anbindungsbereich vorgesehene Muttern oder Bolzen. Beispielsweise sind Schweißmuttern, Einpressmuttern oder Schweißbolzen vorgesehen und diese an die Seitenwandkonstruktion insbesondere das Kastenprofil angeschweißt oder eingepresst. Der Deckel kann dann im entsprechenden Bereich Durchgangsöffnungen aufweisen. Schweißbolzen haben dabei den Vorteil, dass hierdurch an der Seitenwandkonstruktion bzw. dem Kastenprofil kein Durchbruch in den Innenbereich des Batteriekastens entsteht, welcher nur sehr aufwendig wieder abgedichtet und wasserdicht ausgeführt werden könnte.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriekastens umfasst die Seitenwandkonstruktion zumindest abschnittsweise eine Verstärkungsstruktur zur seitlichen Verstärkung des Batteriekastens, welche integral mit dem Kastenprofil oder als separate Verstärkungsstruktur ausgebildet ist. Durch eine integrale Ausbildung von Verstärkungsstruktur und Kastenprofil kann der Montageaufwand verringert werden, da keine separate Montage von Kastenprofil und Verstärkungsstruktur notwendig ist. Das Kastenprofil stellt somit die Verstärkungsstruktur dar und übernimmt die Funktion der Verstärkungsstruktur. Vorzugsweise ist jedoch die Verstärkungsstruktur separat zu dem Kastenprofil ausgebildet. Dies ermöglicht eine zusätzliche Verstärkung und verbesserte seitliche Crashperformance. Die Verstärkungsstruktur der Seitenwandkonstruktion ist beispielsweise mit dem Kastenprofil gefügt, beispielsweise verschweißt. Auch die Verstärkungsstruktur der Seitenwandkonstruktion kann einteilig oder bevorzugt mehrteilig ausgebildet sein, vorzugsweise ein oder mehrere Abschnitte pro Batteriekastenseite aufweisen. Vorzugsweise ist die Verstärkungsstruktur der Seitenwandkonstruktion zumindest abschnittsweise umlaufend um das Kastenprofil ausgebildet.
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Vorzugsweise verläuft der Anbindungsbereich dabei (bezogen auf die Einbauposition des Batteriekastens in dem Kraftfahrzeug) zumindest abschnittsweise über der Verstärkungsstruktur. Das heißt insbesondere, dass der Anbindungsbereich zumindest abschnittsweise direkt, also vertikal über der Verstärkungsstruktur verläuft und nicht seitlich versetzt hierzu. Im Querschnitt gesehen befindet sich der Anbindungsbereich also im Bereich der vertikalen Verlängerung der Seitenwandkonstruktion.
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Sind das Kastenprofil und die Verstärkungsstruktur beispielsweise separat ausgebildet, können zunächst Profilabschnitte des Kastenprofils auf Gehrung gefügt (insbesondere verschweißt) werden. Die Verstärkungsstruktur kann dann, insbesondere nach dem Fügen des Kastenprofils mit dem Boden, mit dem Batteriekasten, insbesondere dem Kastenprofil, gefügt (insbesondere verschweißt) werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriekastens bildet die Verstärkungsstruktur der Seitenwandkonstruktion im Querschnitt gesehen ein zumindest abschnittsweise offenes und/oder zumindest abschnittsweise geschlossenes Profil.
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Unter dem Querschnitt wird dabei der Schnitt quer zur länglichen Erstreckung der Seitenwand des Batteriekastens verstanden. Durch ein zumindest abschnittsweise geschlossenes Profil kann eine hohe Stabilität der Verstärkungsstruktur erreicht werden. Ein zumindest abschnittsweise offenes Profil kann insbesondere einfach hergestellt werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriekastens bildet die Verstärkungsstruktur der Seitenwandkonstruktion im Querschnitt gesehen zumindest abschnittsweise ein oder mehrere Rechteckprofile. Die Rechteckprofile können beispielsweise (teilweise) offene oder geschlossene Rechteckprofile sein. Beispielsweise bildet die Verstärkungsstruktur im Querschnitt gesehen ein, zwei, drei oder mehr Rechteckprofile. Die Rechteckprofile ermöglichen eine hohe Stabilität insbesondere im Hinblick auf die seitliche Crashperformance. Beispielsweise sind die Rechteckprofile mittels Schweißen (beispielsweise mittels Laserschweißen oder Laserhybridschweißen) aneinander gefügt. Beispielsweise bildet die Verstärkungsstruktur im Querschnitt gesehen eine Mäanderstruktur mit offenen Rechteckprofilen. Beispielsweise bildet die Verstärkungsstruktur im Querschnitt gesehen mehrere (beispielsweise zwei oder drei) in vertikaler Richtung (bezogen auf die Einbauposition des Batteriekastens) gestapelte Rechteckprofile. Beispielsweise bildet die Verstärkungsstruktur im Querschnitt gesehen ein Zweikammerprofil oder ein Brillenprofil. Die Rechteckprofile können beispielsweise gleiche oder unterschiedliche Querschnitte aufweisen.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriekastens ist die Verstärkungsstruktur der Seitenwandkonstruktion zumindest teilweise in einer durch das Kastenprofil gebildeten Aufnahme angeordnet. Hierdurch wird eine besonders bauraumsparende Seitenwandkonstruktion bereitgestellt, welche gleichzeitig den Crashanforderungen gerecht werden kann. Dies kann insbesondere durch ein wie zuvor beschriebenes im Querschnitt gesehen C-förmiges, S-förmiges oder U-förmiges Kastenprofil erreicht werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriekastens ist die Verstärkungsstruktur der Seitenwandkonstruktion in dem durch das Kastenprofil gebildeten Innenbereich angeordnet. Die Verstärkungsstruktur ist zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig in dem Innenbereich angeordnet. Auf diese Weise kann die Verstärkungsstruktur der Seitenwandkonstruktion im Trockenbereich des Batteriekastens angeordnet werden und vor äußeren potentiell korrosionsfördernden Einflüssen geschützt werden. Dadurch kann eine besonders hohe Festigkeit erreicht werden, da auch Stahlgüten, die nicht mit kathodischem Korrosionsschutz verfügbar sind, zum Einsatz kommen können.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriekastens ist die Verstärkungsstruktur der Seitenwandkonstruktion aus einem Stahlwerkstoff mit einer Streckgrenze von mehr als 950 MPa, vorzugsweise mehr als 1350 MPa, gefertigt. Der Stahlwerkstoff ist beispielsweise ein kaltumformbarer oder ein warmumformbarer Stahl. Bei Streckgrenzen von mehr als 950 MPa können bevorzugt noch kaltumformbare Stähle eingesetzt werden. Streckgrenzen von mehr als 1350 MPa werden bevorzugt durch ein Härten nach dem Umformen erreicht. Hierzu kann beispielsweise ein Mangan-Bor-Stahl eingesetzt werden. Wie bereits ausgeführt, sind Stahlgüten mit derartigen Streckgrenzen auch ohne kathodischen Korrosionsschutz insbesondere dann wirtschaftlich erreichbar, wenn die Verstärkungsstruktur im Innenbereich angeordnet ist.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriekastens erstreckt sich die Verstärkungsstruktur der Seitenwandkonstruktion in den Bereich der zwischen Seitenwänden des Kastenprofils gebildeten Kanten. Dies ermöglicht eine weiterhin verbesserte Crashperformance. Hierzu erstreckt sich beispielsweise nur einer von zwei im Kantenbereich aufeinandertreffenden Verstärkungsstrukturabschnitten in den Kantenbereich, während der andere Verstärkungsstrukturabschnitt entsprechend kürzer ausgebildet ist. Beispielsweise erstrecken sich nur die in Längsrichtung oder die in Querrichtung (bezogen auf die Einbauposition des Batteriekastens) verlaufenden Verstärkungsstrukturabschnitte in den Bereich der zwischen Seitenwänden des Kastenprofils gebildeten Kanten. Die jeweils anderen Verstärkungsstrukturabschnitte sind entsprechend kürzer ausgebildet. Im Crashfall kann sich dann die betroffene Längs- oder Querverstärkung an den Quer- oder Längsverstärkungen abstützen.
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Alternativ ist jedoch ebenfalls denkbar, dass der Bereich der zwischen Seitenwänden des Kastenprofils gebildeten Kanten frei von der Verstärkungsstruktur der Seitenwandkonstruktion ist. Dies kann insbesondere die Montage der Verstärkungsstruktur der Seitenwandkonstruktion vereinfachen. Die Verstärkungen stützen sich dann an der Innenstruktur der Batteriefächer ab.
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Gemäß einer weiteren Alternative ist der Bereich der zwischen Seitenwänden des Kastenprofils gebildeten Kanten frei von der Verstärkungsstruktur der Seitenwandkonstruktion, aber jeweils durch ein Zusatzprofil, wie beispielsweise ein im Wesentlichen vertikal verlaufendes Profil, beispielsweise ein L-förmiges Profil oder Rechteckprofil, verstärkt.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriekastens umfasst der Boden ein Bodenblech, welches vorzugsweise mit der Seitenwandkonstruktion, insbesondere dem Kastenprofil verbunden, vorzugsweise verschweißt ist. Das Bodenblech begrenzt vorzugsweise den Innenbereich des Batteriekastens. Das Bodenblech kann bevorzugt als separates Bauteil ausgebildet sein. Jedoch ist es ebenfalls möglich, dass das Bodenblech beispielsweise mit dem Anbindungsprofil integral, das heißt einstückig, ausgebildet ist.
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Vorzugsweise ist unterhalb des Bodens zudem ein Unterbodenschutz vorgesehen. Der Unterbodenschutz ist bevorzugt im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet und verläuft bevorzugt im Wesentlichen horizontal (bezogen auf die Einbauposition des Batteriekastens). Vorzugsweise ist der Unterbodenschutz mit dem Kastenprofil verbunden (beispielsweise verschraubt). Alternativ oder zusätzlich kann der Unterbodenschutz mit dem Anbindungsflansch verbunden sein. Weiterhin kann ein Übergangsblech zwischen dem Unterbodenschutz und Anbindungsflansch vorgesehen werden. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein Teil der Verstärkungsstruktur der Seitenwandkonstruktion im Bereich zwischen dem Bodenblech und dem Unterbodenschutz vorgesehen.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriekastens ist das Anbindungsprofil als Hohlprofil ausgebildet und weist zumindest abschnittsweise eine innerhalb des Anbindungsprofils liegende Verstärkungsstruktur auf. Die Verstärkungsstruktur des Anbindungsprofils kann alternativ oder zusätzlich zu der Verstärkungsstruktur der Seitenwandkonstruktion vorgesehen sein. Die Verstärkungsstruktur des Anbindungsprofils ist zumindest abschnittsweise um den Batteriekasten umlaufend ausgebildet. Auch die Verstärkungsstruktur des Anbindungsprofils kann einteilig oder bevorzugt mehrteilig ausgebildet sein, vorzugsweise ein oder mehrere Abschnitte pro Batteriekastenseite aufweisen. Vorzugsweise ist die Verstärkungsstruktur des Anbindungsprofils separat von dem Anbindungsprofil ausgebildet, jedoch mit diesem verbunden, insbesondere verschweigt. Alternativ oder zusätzlich kann die Verstärkungsstruktur des Anbindungsprofils auch mit dem Kastenprofil gefügt sein.
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Bevorzugt ist die Verstärkungsstruktur des Anbindungsprofils aus Stahl, insbesondere Stahlblech gefertigt. Vorzugsweise weist der Stahl eine Streckgrenze von mehr als 580 MPa auf, was weiterhin vergleichsweise komplexe Geometrien der Verstärkungsstruktur des Anbindungsprofils erlaubt. Sind jedoch keine komplexen Geometrien notwendig, kann der Stahl auch eine Streckgrenze von vorzugsweise mehr als 750 MPa aufweisen.
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Wie bereits ausgeführt, weist das Anbindungsprofil vorzugsweise einen oder mehrere Öffnungen, welche als Anschraubpunkte dienen können, zur Anbindung des Batteriekastens an das Kraftfahrzeug auf. An diesen Stellen weist die Verstärkungsstruktur des Anbindungsprofils dann vorzugsweise Aussparungen auf oder ist unterbrochen, um die Verbindung des Anbindungsprofils an das Kraftfahrzeug nicht zu beeinträchtigen.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriekastens ist die Verstärkungsstruktur des Anbindungsprofils im Querschnitt gesehen zumindest abschnittsweise im Wesentlichen Z-förmig ausgebildet oder bildet zumindest abschnittsweise ein oder mehrere Rechteckprofile. Beispielsweise bildet die Verstärkungsstruktur des Anbindungsprofils ein, zwei oder drei Rechteckprofile. Es hat sich gezeigt, dass eine derartige innerhalb des Anbindungsprofils liegende Verstärkungsstruktur die Crashperformance bei geringem zusätzlichen Gewicht oder sogar insgesamt reduziertem Gewicht und ohne zusätzlichen Bauraumbedarf vorteilhaft erhöhen kann.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriekastens beinhaltet das Anbindungsprofil ein oder mehrere sich zumindest teilweise quer zur Erstreckung des Anbindungsprofils erstreckende Verstärkungselemente und ist mit diesem oder diesen verbunden, vorzugsweise verschweißt. Durch die quer vorgesehenen Verstärkungselemente kann die durch einen seitlichen Aufprall erzeugt Last besonders effektiv aufgenommen werden. Dabei sind die Verstärkungselemente vorzugsweise derart angeordnet, dass eine aufgenommene Kraft an im Innenbereich angeordnete Längsträger und/oder Querträger (sofern vorgesehen) des Batteriekastens zumindest teilweise weitergeleitet werden kann.
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In einer Ausgestaltung sind die Verstärkungselemente des Anbindungsprofils im Wesentlichen U-förmig oder hutförmig ausgebildet. Die Verstärkungselemente sind mit dem Anbindungsprofil vorzugsweise an mehreren Flächen (beispielsweise an drei Flächen) gefügt. Die Geometrie der Verstärkungselemente ist dabei vorzugsweise an das Anbindungsprofil angepasst.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriekastens umfasst die Verstärkungsstruktur des Anbindungsprofils ein oder mehrere Tiefziehteile. Die Tiefziehteile können die Funktion einer Kantenverstärkung erfüllen. In einer Ausgestaltung können die Tiefziehteile auch mit dem Kastenprofil gefügt, beispielsweise verschweißt sein.
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Die wie beschriebene Verstärkungsstruktur des Anbindungsprofils kann vorteilhaft die Crashperformance erhöhen und das Anbindungsprofil gezielt an kritischen Stellen verstärken, wobei jedoch nur ein geringes Gewicht eingebracht wird. Es hat sich gezeigt, dass das Anbindungsprofil durch die darin vorgesehene Verstärkungsstruktur auch ausgedünnt werden kann, sodass das Gewicht in Summe sogar reduziert werden kann. Auch wird trotz der weiteren Verstärkungsstruktur des Anbindungsprofils kein zusätzlicher Bauraum beansprucht.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriekastens verläuft die Verstärkungsstruktur zur seitlichen Verstärkung des Batteriekastens in Längsrichtung und/oder in Querrichtung nur bis zu der durch das Kastenprofil gebildeten inneren Kante. Alternativ können die Verstärkungsstrukturen in einer Richtung (Längsrichtung oder Querrichtung) die innere Abmessung des Batteriekastens im Wesentlichen komplett ausnutzt.
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Zur Steigerung der Crashperformance kann gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriekastens die Verstärkungsstruktur (Verstärkungsprofile) im Eckbereich des Batteriekastens eine Blockecke ausbilden. Die Überstände der Verstärkungsstruktur können abwechselnd übereinandergelegt (gestapelt) werden und vorzugsweise miteinander bzw. untereinander gefügt werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Batteriekastens kann die Verstärkungsstruktur zur seitlichen Verstärkung des Batteriekastens vorne und/oder hinten und links und/oder rechts an den Ecken des Batteriekastens unmittelbar oder mittelbar über ein zusätzliches Bauteil, insbesondere einem Verstärkungsbauteil verbunden, vorzugsweise verschweißt sein.
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Im Weiteren soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in
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1 einen schematischen Teilquerschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Batteriekastens;
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2 unterschiedliche Verstärkungsstrukturen der Seitenwandkonstruktion im Querschnitt;
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3 unterschiedliche Anordnungen der Verstärkungsstruktur der Seitenwandkonstruktion im Bereich der zwischen Seitenwänden des Kastenprofils gebildeten Kanten in einer schematischen Draufsicht;
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4–7 schematische Teilquerschnitte weiterer Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Batteriekästen;
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8, 9 schematische Teilquerschnitte weiterer Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Batteriekästen mit einer weiteren Verstärkungsstruktur im Anbindungsprofil;
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10 mögliche Anordnungen der Verstärkungsstruktur des Anbindungsprofils in einer schematischen Draufsicht; und
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11, 12 unterschiedliche Ausgestaltungen eines Verstärkungselements der Verstärkungsstruktur des Anbindungsprofils in schematischer Darstellung.
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Im Folgenden werden für gleiche Bauteile unterschiedlicher Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt einen schematischen Teilquerschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Batteriekastens 1a. Der Batteriekasten 1a ist zur Aufnahme eines oder mehrerer Batterieelemente für ein Kraftfahrzeug (nicht dargestellt) eingerichtet. Der Batteriekasten 1a weist eine Seitenwandkonstruktion 2 mit einem einen Innenbereich 3 bildenden Kastenprofil 4, welches zumindest teilweise Seitenwände des Batteriekastens 1a bereitstellt, und einer separaten Verstärkungsstruktur 6 zur seitlichen Verstärkung des Batteriekastens 1a auf. Der Batteriekasten 1a weist weiterhin einen Deckel 8, einen Boden 10 und ein Anbindungsprofil 12 zur Anbindung des Batteriekastens 1a an das Kraftfahrzeug auf. Die Seitenwandkonstruktion 2 stelle einen weiter innen als die äußeren Seitenwände des Kastenprofils 4 liegenden Anbindungsbereich 14 zur Verbindung der Seitenwandkonstruktion 2 mit dem Deckel 8 bereit. Der Anbindungsbereich verläuft zudem zumindest abschnittsweise über einer Verstärkungsstruktur 6 der Seitenwandkonstruktion 2.
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In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Kastenprofil 4 im Querschnitt gesehen etwa C-förmig ausgebildet. Dabei weisen sowohl der dem Deckel 8 als auch der dem Boden 10 zugewandte Flansch nach innen. Der dem Deckel 8 zugewandte Flansch bildet den Anbindungsbereich 14. Der dem Boden 10 zugewandte Flansch des Kastenprofils 4 kann je nach Konstellation der unten zusammenkommenden Bauteile vorteilhaft mit einem Absatz ausgestattet sein. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass innerhalb des C-förmigen Kastenprofils 4, die Verstärkungsstruktur 6 besonders bauraumoptimiert positioniert werden kann. Denn die Verstärkungsstruktur 6 ist in einer der durch das Kastenprofil 4 gebildeten Aufnahme angeordnet. Die Ausdehnung beider Bauteile (Kastenprofil 4 und Verstärkungsstruktur 6 der Seitenwandkonstruktion 2) zusammen beträgt hier in horizontaler Richtung lediglich etwa 20 bis 30 mm. Die Verstärkungsstruktur 6 ist hier als mäanderförmige Struktur aus offenen Rechteckprofilen ausgeführt, es sind jedoch auch andere Geometrien denkbar, vgl. auch 2.
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Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Verstärkungsstruktur 6 der Seitenwandkonstruktion 2 im Innenbereich 3 und damit im Trockenbereich angeordnet ist. Sie kann dadurch aus Stahlgüten mit extrem hoher Festigkeit ausgeführt sein, die teilweise nicht mit kathodischem Korrosionsschutz verfügbar sind, so zum Beispiel aus einem kaltumformbaren Stahl mit einer Streckgrenze größer als 950 MPa oder einem Mangan-Bor legierter Stahl, der nach dem Umformen gehärtet wird, mit einer Streckgrenze größer 1350 MPa.
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Falls eine Verschraubung des Deckels 8 gefordert ist, wird typischerweise eine Schweißmutter in der Seitenwandkonstruktion 2 vorgesehen. In dieser Anordnung würde dann ein Durchbruch in den Innenbereich 3 vorliegen, der nur sehr aufwendig wasserdicht ausgeführt werden könnte. Deshalb ist in dem Ausführungsbeispiel des Batteriekastens 1a vorgesehen, Schweißbolzen 16 aufzubringen. Der Deckel 8 kann dann mit Muttern verschraubt werden, ohne dass ein Durchbruch in den Innenbereich 3 entsteht.
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Das in 1 gezeigt Ausführungsbeispiel des Batteriekastens 1a weist weiterhin ein Unterbodenschutz 18 und ein zwischen dem Unterbodenschutz 18 und dem Anbindungsprofil 12 vorgesehenes Übergangsblech 20 auf.
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2 zeigt beispielshaft unterschiedliche Verstärkungsstrukturen 6 der Seitenwandkonstruktion 2 im Querschnitt, welche in den unterschiedlichen hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen der Batteriekästen zum Einsatz kommen können. Die in 2 dargestellten Verstärkungsstrukturen 6 bilden jeweils mehrere offene und/oder geschlossene Rechteckprofile.
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2a zeigt die Verstärkungsstruktur 6 der Seitenwandkonstruktion 2 aus 1, welche im Querschnitt mäanderförmig ist. Alternativ hierzu kann die Verstärkungsstruktur 6 jedoch auch gestapelte Rechteckprofile bilden (2b), ein Brillenprofil bilden (2c) oder ein Zweikammer-Profil bilden (2d). An potentiellen Stoßstellen (2b, c, d) ist die Verstärkungsstruktur gefügt, z. B. (mittels Laserschweißen) geschweißt. Die horizontalen Stege müssen dabei jedoch nicht unbedingt konstanten Abstand voneinander haben. Es ist vorteilhaft, wenn ein horizontaler Steg mit der Lage der Anbindungsfläche des Anbindungsprofils 12 korrespondiert. Zudem können die gebildeten Rechteckprofile gleiche oder auch unterschiedliche Blechdicken aufweisen. Vorzugsweise kann die Verstärkungsstruktur 6 der Seitenwandkonstruktion 2 im eingebauten Zustand mit dem Kastenprofil 4 verschweißt sein. Insbesondere die in 2a gezeigte Verstärkungsstruktur 6 der Seitenwandkonstruktion 2 mit mäanderförmigem Querschnitt kann zusätzlich mit dem Boden 10 verschweißt sein.
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Weiterhin ist denkbar, dass die Verstärkungsstruktur 6 der Seitenwandkonstruktion 2 an unterschiedlichen Seiten des Batteriekastens eine unterschiedliche Blechdicke aufweist. Beispielsweise weist der in Bezug auf die Einbauposition im Kraftfahrzeug seitliche (in Längsrichtung verlaufende) Teil der Verstärkungsstruktur 6 eine andere Blechdicke als der in Bezug auf die Einbauposition im Kraftfahrzeug vorne und/oder hinten angeordnete (in Querrichtung verlaufende) Teil der Verstärkungsstruktur 6 der Seitenwandkonstruktion 2 auf. Ebenfalls kann dies abhängig von den Crashanforderungen bzw. der Verfügbarkeit weiterer Verstärkungsstrukturen 6 sein.
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3 zeigt unterschiedliche Anordnungen der Verstärkungsstruktur 6 der Seitenwandkonstruktion 2 im Bereich der zwischen Seitenwänden des Kastenprofils 4 gebildeten Kanten in einer schematischen Draufsicht. Im Rohbau ist vorgesehen, zunächst Abschnitte des Kastenprofils 4 (links, rechts, vorne, hinten) auf Gehrung zu verschweißen. Dazu kommt bevorzugt Laserschweißen oder Laserhybridschweißen zum Einsatz. In den oberen und unteren Flanschbereichen des Kastenprofils 4 kann die Schweißnaht, wenn notwendig, verschliffen werden, um eine ebene Fläche zu erzielen. Anschließend wird der Boden 10 eingeschweißt. Es bietet sich an, dann eine Dichtigkeitsprüfung vorzunehmen. Undichte Stellen können in diesem Stadium noch nachgearbeitet werden und die Kosten von Ausschuss sind minimiert (3a). Alternativ bietet sich auch an, den fertigen Batteriekasten der Dichtigkeitsprüfung zu unterziehen, weil dieser ggf. durch Verzug aufgrund weiterer Fügeoperationen wieder undicht werden könnte, was nach dem Zusammenbau nicht bemerkt werden würde.
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Dann wird die Verstärkungsstruktur 6 der Seitenwandkonstruktion 2 eingeschweißt. Die Abschnitte der Verstärkungsstruktur 6 der Seitenwandkonstruktion 2 können dabei nicht auf Gehrung geschnitten sein, da dann eine Montage nicht möglich ist. Vielmehr ist vorgesehen, die Abschnitte der Verstärkungsstruktur 6 der Seitenwandkonstruktion 2 gerade abzuschneiden.
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In einer Alternative sind dabei die Abschnitte der Verstärkungsstruktur 6 der Seitenwandkonstruktion 2 in der Länge knapp kürzer als die Flansche am Kastenprofil 4 an Öffnung freigeben. Der Bereich der zwischen Seitenwänden des Kastenprofils 4 gebildeten Kanten ist somit frei von der Verstärkungsstruktur 6 der Seitenwandkonstruktion 2. Dies ermöglicht eine besonders einfache Montage (vgl. 3c).
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In einer Alternative ist vorgesehen, dass sich die Verstärkungsstruktur 6 der Seitenwandkonstruktion 2 in den Bereich der zwischen Seitenwänden des Kastenprofils 4 gebildeten Kanten erstreckt. Zwei (gegenüberliegende) Abschnitte der Verstärkungsstruktur 6 nutzen die Länge innerhalb des Kastenprofiles 4 weitgehend aus, während die anderen zwei (gegenüberliegenden) Abschnitte der Verstärkungsstruktur 6 kürzer sind (vgl. 3b, 3d). Ein Vorteil dieser Ausgestaltung ist eine verbesserte Crashperformance.
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In einer weiteren Alternative erstreckt sich die Verstärkungsstruktur 6 der Seitenwandkonstruktion 2 nicht in den Bereich der zwischen Seitenwänden des Kastenprofils 4 gebildeten Kanten, wobei jedoch in diesem Bereich ein insbesondere L-förmiges oder rechteckiges zusätzliches Profil 22 zum Einsatz kommt (vgl. 3e). Das zusätzliche Profil 22 kann mit dem Verstärkungsprofil 6 der Seitenwandkonstruktion 2 und gegebenenfalls auch mit dem Kastenprofil 4 verschweißt sein.
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Die 4–7 zeigen schematische Teilquerschnitte weiterer Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Batteriekästen 1b–1f.
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In einem alternativen Ausführungsbeispiel eines Batteriekastens 1b, ist das Kastenprofil 4 im Querschnitt etwa S-förmig ausgebildet (vgl. 4). Dadurch zeigt der dem Boden 10 zugewandte Flansch zur Anbindung des Bodens 10 nach innen und der dem Deckel 8 zugewandte und den Anbindungsbereich 14 bereitstellende Flansch zur Anbindung des Deckels 8 nach außen. Allerdings liegt der Anbindungsbereich 14 weiterhin weiter innen als die durch das Kastenprofil 4 gebildete äußere Seitenwand. Der Vorteil liegt darin, dass zum Verschrauben des Deckels 8 sowohl die in 1 gezeigte Variante eines Schweißbolzens 16 (mit Mutter) als auch die in 4 gezeigte Variante einer Schweißmutter oder Einpressmutter 24 möglich ist.
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In dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Batteriekastens 1c ist das Kastenprofil 4 im Querschnitt gesehen im Wesentlichen U-förmig und in Richtung des Bodens 10 geöffnet ausgebildet. An dem U-förmigen Kastenprofil 4 ist im dem Boden 10 zuwandten Bereich ein in Richtung des Innenbereichs 3 zeigender Flansch abgestellt, der zur Anbindung an den Boden 10 dient. Ein weiterer Unterschied zu den in 1 und 4 gezeigten Beispielen besteht darin, dass die Verstärkungsstruktur 6 der Seitenwandkonstruktion 2 in diesem Fall aus mehreren, aufeinander gestapelten Rechteckprofilen besteht, welche innerhalb einer durch das Kastenprofil 4 gebildeten Aufnahme angeordnet sind. Grundsätzlich können jedoch auch die in 2 gezeigten Alternativen der Verstärkungsstruktur 6 zum Einsatz kommen.
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Bezüglich eines Verschraubens des Deckels 8 ist sowohl die Variante Schweißbolzen 16 mit Mutter (in 5 dargestellt) als auch die Variante Schraube in Schweißmutter/Einpressmutter 24 (vgl. 4) möglich. Bei Letzterem sind bevorzugt im Kastenprofil 4 nach außen Ablauflöcher vorgesehen.
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In dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Batteriekastens 1d ist ein im Querschnitt etwa Z-förmiges Kastenprofil 4 vorgesehen. Der dem Deckel 8 zugewandte Flansch des Kastenprofils 4 zeigt dabei in Richtung des Innenbereichs 3. Im Vergleich zu den Ausführungsbeispielen aus den 1, 4 und 5 ist das Kastenprofil 4 über den Boden 10 hinaus verlängert, so dass der untere, nach außen zeigende Flansch des Kastenprofils 4 etwa auf der Höhe des Unterbodenschutzes 18 liegt (und nicht wie in den Ausführungsbeispielen der 1, 4 und 5 auf der Höhe des Bodens 10). An diesem nach außen stehenden Flansch des Kastenprofils 4 ist das Anbindungsprofil 12 befestigt. Der Boden 10 hat einen abgestellten Flansch und ist (bevorzugt mittels Laserhybridschweißen) mit dem Kastenprofil 4 wasserdicht gefügt. Diese Ausführung hat insbesondere den Vorteil, dass die Weiterleitung von seitlichen Crashlasten vom Anbindungsprofil 12 in den Boden 10 und den Unterbodenschutz 18 sehr effektiv ist, besonders wenn die Anschraubebene des Anbindungsprofils 12 zur Fahrzeugkarosserie relativ weit unten liegt. Ferner ist vorteilhaft, dass zwischen dem Boden 10 und Unterbodenschutz 18 liegende zusätzliche Verstärkungsstrukturen bei Bedarf weit nach außen geführt werden können.
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Bei dem in 7a gezeigten Ausführungsbeispiel des Batteriekastens 1e besteht die Seitenwandkonstruktion 2 aus mehreren (vorzugsweise drei bis fünf) aufeinander gestapelten Rechteckprofilen. Dadurch entfällt die Aufteilung von Kastenprofil 4 und Verstärkungsstruktur 6 in separate Bauteile, da die Rechteckprofile die Funktion der Verstärkungsstruktur 6 übernehmen. Kastenprofil 4 und Verstärkungsstruktur 6 sind somit integral ausgebildet. Im Übergang zwischen dem Boden 10 und dem Unterbodenschutz 18 ist ein Teil der Verstärkungsstruktur 6 als Rechteckprofil (oder alternativ als Hutprofil) vorgesehen. Die Rechteckprofile haben hier im Wesentlichen den gleichen Querschnitt, können aber auch unterschiedliche Querschnitte und/oder Blechdicken aufweisen. Die einzelnen Rechteckprofile der Seitenwandkonstruktion 2 sind mittels Laserschweißen oder Laserhybridschweißens miteinander gefügt. Die Seitenwandkonstruktion 2 besteht hier vorzugsweise aus Stahl mit einer Streckgrenze größer 750 MPa. Der Boden 10 und das Anbindungsprofil 12 sind hier als ein integrales Bauteil ausgebildet. Alternativ ist es möglich, bei sonst gleicher Konstruktion, den Boden 10 und das Anbindungsprofil 12 als getrennte Bauteile, wie bei dem in 7b gezeigten Batteriekasten 1f, auszubilden.
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Der Unterbodenschutz 18 kann mit dem Anbindungsprofil 12 oder dem unteren Bereich des Kastenprofils 4 verschraubt sein. Die Lage des Schraubflansches kann dabei direkt unter dem Kastenprofil 4 (7a), oder knapp außerhalb des Kastenprofils 4 (7b) oder knapp innerhalb des Kastenprofils 4 (nicht dargestellt) liegen.
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In den Ecken des Batteriekastens kann die Verstärkungsstruktur beispielsweise in Form von Einzelprofilen jeweils eine Blockecke ausbilden, wobei die Profile mit wechselnden Überständen zur Steigerung der Crashperformance übereinander angeordnet und vorzugsweise miteinander bzw. untereinander gefügt werden (nicht dargestellt).
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Die 8, 9 zeigen nun schematische Teilquerschnitte weiterer Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Batteriekästen 1g, 1h, 1i mit einer zusätzlichen Verstärkungsstruktur 26 im Anbindungsprofil 12. Die Seitenwandkonstruktion 2 ist dabei jeweils lediglich beispielhaft dargestellt.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen kommt neben der Verstärkungsstruktur 6 der Seitenwandkonstruktion 2 eine weitere Verstärkungsstruktur 26 des Anbindungsprofils 12 zum Einsatz, die im als Hohlprofil ausgebildeten Anbindungsprofil 12 angeordnet ist und hier in verschiedenen Ausführungsvarianten beschrieben wird.
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In den in 8a, b gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Verstärkungsstruktur 26 des Anbindungsprofils 12 im Querschnitt gesehen etwa Z-förmig ausgebildet. Die Flansche dieser weiteren Verstärkungsstruktur 26 sind an das Anbindungsprofil 12 gefügt. Die Verstärkungsstruktur 26 des Anbindungsprofils 12 besteht vorzugsweise aus Stahl mit einer Streckgrenze von mindestens 750 MPa.
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In 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Batteriekastens 11 mit einer Verstärkungsstruktur 26 im Anbindungsprofil 12 dargestellt, wobei die weitere Verstärkungsstruktur 26 des Anbindungsprofils 12 im Querschnitt ein bis drei, vorliegend zwei Rechteckprofile bildet. Wie zuvor, besteht die Verstärkungsstruktur 26 des Anbindungsprofils 12 vorzugsweise aus Stahl mit einer Streckgrenze von mindestens 750 MPa.
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Es hat sich gezeigt, dass bei einem seitlichen Crash das Anbindungsprofil 12 einen hohen Anteil an der Crashperformance hat. Daher ist es vorteilhaft, wenn das Anbindungsprofil 12 im seitlichen Crashfall einen hohen Widerstand gegen ein Kollabieren des Profilquerschnitts erreicht. Die Steigerung der Crashperformance durch eine Erhöhung der Blechdicke im Anbindungsprofil 12 würde jedoch ein hohes Mehrgewicht bedeuten. Das Anbindungsprofil 12 mit der innerhalb des Anbindungsprofils 12 liegenden Verstärkungsstruktur 26 hat hingegen eine deutliche höhere Widerstandskraft gegen seitliche Crashlasten, während es gleichzeitig gewichtsgünstig ist und keinen zusätzlichen Bauraum benötigt. Die Steigerung der Crashperformance durch die Verstärkungsstruktur 26 des Anbindungsprofils 12 kann dabei so hoch sein, das die Verstärkungsstruktur 6 der Seitenwandkonstruktion 2 unter Umständen vereinfacht werden kann oder sogar entfallen kann, was wiederum Bauraum spart bzw. zulässigen Deformationsraum für einen Seitencrash schafft.
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Die Verstärkungsstruktur 26 des Anbindungsprofils 12, wie sie beispielhaft in den 8, 9 dargestellt ist, kann im Wesentlichen über die gesamte Länge des Kastenprofils 4 laufen, wie in 10 beispielhaft im oberen Bereich dargestellt, oder auf die im Falle eines Crashs besonders kritischen Stellen (beispielsweise auf die Bereiche zwischen im Innenbereich vorgesehene Quer- und/oder Längsträger) begrenzt sein, wie in 10 beispielshaft im unteren Bereich dargestellt. Im Bereich der Verbindungspunkte des Batteriekastens an das Fahrzeug ist die Verstärkungsstruktur 26 des Anbindungsprofils 12 gelocht.
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Die 11, 12 zeigen unterschiedliche Ausgestaltungen eines Verstärkungselements 28 einer Verstärkungsstruktur 26 des Anbindungsprofils 12 in schematischer Darstellung.
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11a zeigt das in 11c in das Anbindungsprofil 12 eingebaute Verstärkungselement 28 von unten, während 11b das Verstärkungselement 28 von außen in Richtung des Innenbereichs 3 gesehen zeigt. Das in 11 gezeigt Verstärkungselement 28 ist im Querschnitt U-förmig oder Hut-förmig ausgebildet. Das Verstärkungselement verläuft im Wesentlichen quer (von außen in Richtung des Innenbereichs 3) zur Erstreckung des Anbindungsprofils 12.
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12a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines in 12c in das Anbindungsprofil 12 eingebauten Verstärkungselements 28 von unten, während 12b das Verstärkungselement 28 von außen in Richtung des Innenbereichs 3 gesehen zeigt. Das in 12 gezeigt Verstärkungselement 28 ist als Tiefziehteil ausgebildet, welches im Wesentlichen trapezförmig ausgebildet ist und die Geometrie einer Kantenverstärkung aufweist.
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Die beispielhaft gezeigten Verstärkungselemente 28 werden mit dem Anbindungsprofil 12 zumindest an einer Fläche gefügt. Zu bevorzugen ist jedoch eine Anbindung an mehreren, beispielsweise drei Flächen, soweit dies aus fügetechnischer Sicht in der konkreten Bauteilsituation machbar ist. Vorteilhaft ist zudem eine Fügeverbindung des Verstärkungselements 28 zum Kastenprofil 4. In Bezug auf eine mögliche Fügereihenfolge wäre diese Verbindung zuerst zu erzeugen. Die Möglichkeiten für Fügestellen mit dem Anbindungsprofil 12 wären dann aus Sicht der Toleranzen eingeschränkt. Sofern das Verstärkungselement 28 im Bereich der Anschraubpunkte des Anbindungsprofils 12 zur Fahrzeugkarosserie liegt, kann es an entsprechender Stelle gelocht sein.
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Das in 11 gezeigte Verstärkungselement 28 besteht vorzugsweise aus Stahl mit einer Streckgrenze von mindestens 750 MPa. Auch das in 12 gezeigte Verstärkungselement 28 besteht vorzugsweise aus Stahl, jedoch mit einer Streckgrenze von mindestens 580 MPa. Aufgrund der höheren umformtechnischen Komplexität des Bauteils ist die Festigkeit im Vergleich zu dem in 11 gezeigten Verstärkungselement 28 reduziert.
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Ein Vorteil des Verstärkungselements 28 ist die Erhöhung der Crashperformance des Anbindungsprofils 12 gezielt an kritischen Stellen, so dass nur ein geringes Gewicht eingebracht wird. Optional kann das Anbindungsprofil 12 abgedünnt werden, so dass in Summe das Gewicht reduziert wird. Außerdem erfordert das Verstärkungselement 28 keinen zusätzlichen Bauraum. Zudem kann ein quer liegendes Verstärkungselement 28 vorteilhaft die seitlichen Crashlasten in im Innenbereich 3 angeordnete Längs- bzw. Querträger weiterleiten.
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Die verschiedenen Ausführungsbeispiele der Anbindungsprofile 12 lassen sich mit verschiedenen Verstärkungsstrukturen 26 der Anbindungsprofile 12 und auch mit verschiedenen Varianten der Seitenwandkonstruktion 2 kombinieren.