DE19852589A1

DE19852589A1 - Structuring housing wall of metal cell housing for electrochemical storage cell involves forming ribs in housing walls at least over part of surface by hydrostatic stretch shaping

Info

Publication number: DE19852589A1
Application number: DE1998152589
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Grothe
Original assignee: Deutsche Automobil GmbH
Current assignee: Hoppecke Batterie Systeme GmbH
Priority date: 1998-11-14
Filing date: 1998-11-14
Publication date: 2000-05-18
Anticipated expiration: 2018-11-15
Also published as: DE19852589B4

Abstract

The method involves forming one or more ribs (3,4) in at least one housing wall (1a-1d) at least over a part of its surface by hydrostatic stretch shaping. The rib(s) can be formed in the front and rear walls of a cubic cell housing. Independent claims are also included for a cell housing and for a storage cell.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Struktu rieren der Gehäusewand von metallischen Zellengehäusen elektro chemischer Speicherzellen sowie ein derartiges Zellengehäuse mit einer oder mehreren Gehäusewänden.The present invention relates to a method for structure the housing wall of metallic cell housings electro chemical storage cells and such a cell housing with one or more housing walls.

Eine Zelle zur elektrochemischen Speicherung von Energie mit einem gattungsgemäßen Zellengehäuse ist beispielsweise aus der DE 44 07 156 C1 bekannt. Im Allgemeinen werden einzelne Zellen zu einer Zellengruppe zusammengefaßt und in einem Batterieka sten angeordnet. Je nach Ladezustand der Zellen verändert sich ihr Innendruck, so daß die Gehäusewände des Zellengehäuses ei ner wechselnden Belastung ausgesetzt sind. Je nach Batteriesy stem tritt in den Zellengehäusen ein Vakuum bzw. ein Überdruck auf.A cell for the electrochemical storage of energy with a generic cell housing is for example from the DE 44 07 156 C1 known. Generally, single cells combined into a cell group and in a battery box arranged. Depending on the state of charge of the cells changes their internal pressure, so that the housing walls of the cell housing ei are exposed to changing loads. Depending on the battery system stem enters a vacuum or an overpressure in the cell housing on.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Zellengehäuse der oben genannten Art bereitzustellen, welches besonders sta bil und den wechselnden Belastungen beim Betrieb der Batterie gewachsen ist. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ferner in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines derartigen Zellengehäuses.The object of the present invention is a cell housing of the type mentioned above, which is particularly sta bil and the changing loads when operating the battery has grown. The object of the present invention is also in the provision of a method of manufacture of such a cell housing.

Die Lösung besteht in einem Verfahren mit den Merkmalen des An spruchs 1 bzw. in einem Zellengehäuse mit den Merkmalen des An spruchs 7.The solution is a procedure with the characteristics of the contractor say 1 or in a cell housing with the features of the An Proverbs 7

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, daß in mindestens einer Gehäusewand des Zellengehäuses eine oder mehrere Rippen einge formt sind, wobei diese Rippen mittels hydrostatischer Streckumformung hergestellt werden.According to the invention it is therefore provided that in at least one Housing wall of the cell housing one or more ribs inserted are formed, these ribs by means of hydrostatic Stretch forming can be produced.

Bei der hydrostatischen Streckumformung, die als solche bekannt ist, wird das Werkstück in eine Form gelegt. Über eine Wasser säule wird Druck ausgeübt, so daß das Werkstück sich den Kontu ren der Form anpasst und die gewünschte Struktur erhält. Die Wassersäule wirkt dabei wie ein Stempel. Diese hydrostatische Formgebung ist eine reine Streckumformung. Die Faserverläufe im Werkstoffgefüge bleiben ununterbrochen. Gefügestruktur und un unterbrochene Faserverläufe folgen der erzeugten Form. Dies er gibt eine hohe Stabilität und Verwindungssteifigkeit des ferti gen Werkstücks. Die Streckumformung bewirkt ferner eine hohe Kaltverfestigung, welche zu einer starken Zunahme der Zug- und Schwingfestigkeit führt. Mit diesem Fertigungsverfahren entste hen rückfederungsfreie, abgestreckte, stabile und identische Formen. In der Serienfertigung sind die Werkstücke mit einer hohen Genauigkeit reproduzierbar.In hydrostatic stretch forming, known as such the workpiece is placed in a mold. Over a water pressure is exerted on the column so that the workpiece is in cont adapts to the shape and maintains the desired structure. The The water column acts like a stamp. This hydrostatic Forming is a pure stretch forming. The fiber courses in Material structures remain uninterrupted. Structure and un Interrupted fiber courses follow the shape created. This he gives the ferti a high level of stability and torsional rigidity against workpiece. The stretch forming also causes a high Strain hardening, which leads to a sharp increase in tensile and Vibration resistance leads. With this manufacturing process arises spring-free, stretched, stable and identical To form. In series production, the workpieces are with one reproducible with high accuracy.

Durch die hohe Formstabilität des erfindungsgemäßen Zellenge häuses kann die Dicke der Gehäusewand bzw. der Gehäusewände stark reduziert werden. Dies ergibt eine Material- bzw. Ge wichtsersparnis von mindestens 50%.Due to the high dimensional stability of the amount of cells according to the invention can the thickness of the housing wall or the housing walls be greatly reduced. This results in a material or ge weight saving of at least 50%.

Durch die Rippen wird ferner die Oberfläche des Zellengehäuses erheblich vergrößert. Dadurch entsteht eine größere Kühlfläche, welche eine höhere Kühlleistung an den Gehäusewänden bewirkt. Daher müssen die fertigen Batterien nur noch mit weniger lei stungsstarken, d. h. leichteren und kostengünstigeren Kühlag gregaten, als sie bisher üblich waren, versehen werden.The ribs also make the surface of the cell housing significantly enlarged. This creates a larger cooling surface, which causes a higher cooling capacity on the housing walls. Therefore, the finished batteries only have to use less lei strong, d. H. lighter and cheaper cooling day gregates than were previously common.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprü chen. Das Zellengehäuse kann ein kubisch oder zylindrisch oder ähnlich geformter metallischer Hohlkörper, vorzugsweise Edel stahl sein. Mindestens über einen Teil der Fläche der Gehäuse wand sind ein oder mehrere Rippen eingeformt. Bei kubisch ge formten Zellengehäusen können die Rippen in die Vorderwand und/oder in die Rückwand, bzw. in eine oder beide Seitenwände eingeformt sein. Die Rippen können horizontal und parallel zu einander verlaufen. Sie können beispielsweise aber auch diago nal verlaufen. Die diagonal verlaufenden Rippen könne sich auch überkreuzen.Advantageous further developments result from the dependent claims chen. The cell housing can be a cubic or cylindrical or similarly shaped hollow metal body, preferably noble be steel. At least over part of the area of the housing one or more ribs are molded into the wall. With cubic ge Shaped cell housings can rib the front wall and / or in the rear wall, or in one or both side walls be molded. The ribs can be horizontal and parallel to get lost. For example, you can also use diago nal run. The diagonal ribs can also be cross over.

Die Dicke der Gehäusewand bzw. der Gehäusewände, beträgt vor zugsweise etwa 0,1 bis 0,2 mm anstelle der sonst üblichen etwa 0,4 mm. Dies ergibt eine Material- bzw. Gewichtsersparnis von mindestens 50%.The thickness of the housing wall or the housing walls is before preferably about 0.1 to 0.2 mm instead of the usual about 0.4 mm. This results in a material or weight saving of at least 50%.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Er findung anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:In the following, embodiments of the present Er Finding described in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:

Fig. 1 eine schematische, nicht maßstabsgetreue Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Zellengehäuses in Hauptansicht; Figure 1 is a schematic, not to scale representation of a first embodiment of a cell housing according to the invention in the main view.

Fig. 2 einen Schnitt durch das Zellengehäuse aus Fig. 1 ent lang der Linie II-II; Fig. 2 shows a section through the cell housing of Figure 1 ent along the line II-II.

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Zellengehäuse aus Fig. 1 ent lang dem Pfeil A, Fig. 3 is a plan view of the cell casing of Fig. 1 long ent to the arrow A,

Fig. 4 eine Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels ei nes erfindungsgemäßen Zellengehäuses in Hauptansicht; Fig. 4 is an illustration of a second embodiment of a cell housing according to the invention in a main view;

Fig. 5 einen Schnitt durch das Zellengehäuse aus Fig. 4 ent lang der Linie V-V; . Fig. 5 is a section through the cell housing of Figure 4 ent long the line VV;

Fig. 6 eine Draufsicht auf das Zellengehäuse aus Fig. 4 ent lang dem Pfeil B; FIG. 6 shows a plan view of the cell housing from FIG. 4 along arrow B;

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung des Zellengehäuses aus Fig. 4; FIG. 7 shows a perspective illustration of the cell housing from FIG. 4;

Fig. 8 eine Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels ei nes erfindungsgemäßen Zellengehäuses in Hauptansicht; Fig. 8 is an illustration of a third embodiment of a cell housing according to the invention in a main view;

Fig. 9 das Zellengehäuse aus Fig. 8 in einer Seitenansicht entlang dem Pfeil C. Fig. 9, the cell case of FIG. 8 in a side view along the arrow C.

Ein aus den Fig. 1 bis 3 ersichtliches erstes Ausführungs beispiel eines erfindungsgemäßen Zellengehäuses 1 in Form eines kubischen Hohlkörpers weist eine Vorderwand 1a, eine Rückwand 1b und zwei Seitenwände 1c und 1d auf. Auf dem Deckel 7 des Zellengehäuses 1 sitzen zwei Pole 2. Auf der Vorderwand 1a und der Rückwand 1b sind horizontale, parallel zueinander verlau fende Rippen 3 eingeformt. Diese Rippen sind mittels hydrosta tischer Streckumformung hergestellt. Diese hydrostatische Form gebung ist eine reine Streckumformung. Gefügestruktur und unun terbrochene Faserverläufe folgen der erzeugten Form und ergeben eine hohe Stabilität und Verwindungssteifigkeit. Die Streckum formung bewirkt eine hohe Kaltverfestigung, die zu einer star ken Zunahme der Zug- und Schwingfestigkeit führt. Die Vorteile dieses Fertigungsverfahrens sind rückfederungsfreie, abge streckte, stabile und identische Formen. In der Serie sind die Zellengehäuse 1 bzw. die Gehäusewände mit einer hohen Genauig keit reproduzierbar. Durch die hohe Formstabilität des Zellen gehäuses 1 beträgt die Dicke der Gehäusewände 1a und 1b nur noch 0,1 mm bis 0,2 mm anstatt den üblichen 0,4 mm. Die Rippen 3 vergrößern ferner die Oberfläche der Gehäusewände 1a und 1b und damit die Kühlfläche für die Kühlung der Zellen innerhalb der Batterie während des Betriebs.A in FIGS. 1 to 3 ersichtliches first execution example of a cell case 1 of the invention in the form of a cubic hollow body has a front wall 1a, a rear wall 1 b and two side walls 1 c and 1 d. Two poles 2 sit on the cover 7 of the cell housing 1 . On the front wall 1 a and the rear wall 1 b, horizontal ribs 3 are formed, parallel to each other. These ribs are made by means of hydrostatic stretch forming. This hydrostatic shaping is a pure stretch forming. Structural structure and uninterrupted fiber courses follow the shape created and result in high stability and torsional rigidity. The stretch forming causes a high strain hardening, which leads to a strong increase in tensile and vibration strength. The advantages of this manufacturing process are springback-free, stretched, stable and identical shapes. In the series, the cell housing 1 or the housing walls are reproducible with high accuracy. Due to the high dimensional stability of the cell housing 1 , the thickness of the housing walls 1 a and 1 b is only 0.1 mm to 0.2 mm instead of the usual 0.4 mm. The ribs 3 also enlarge the surface of the housing walls 1 a and 1 b and thus the cooling surface for cooling the cells within the battery during operation.

Aus den Fig. 4 bis 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel ei nes erfindungsgemäßen Zellengehäuses 10 ersichtlich, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Das Zellengehäuse 10 ist ebenfalls ein kubischer metallischer Hohl körper mit einer Vorderwand 1a, einer Rückwand 1b und zwei Sei tenwänden 1c und 1d. In die Vorderwand 1a und die Rückwand 1b sind mittels hydrostatischer Streckumformung horizontale, parallel zueinander verlaufende Rippen 3 eingeformt. Der einzige Unterschied zum Zellengehäuse 1 besteht darin, daß nun auch die schmalen Seitenwände 1c und 1d mittels hydrostatischer Streck umformung eingeformte Rippen 4 aufweisen. Die Rippen 4 verlau fen ebenfalls horizontal und parallel zueinander. In Fig. 7 ist nochmals eine perspektivische Ansicht dieses Ausführungs beispiels zu sehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist bedingt durch die größere Anzahl der in die Gehäusewände eingeformten Rippen 3, 4 die Kühlfläche des Zellengehäuses 1 noch weiter vergrößert.From FIGS. 4 to 6 a second embodiment ei nes cell housing 10 according to the invention is shown, wherein like parts are provided with the same reference numerals. The cell housing 10 is also a cubic metallic hollow body with a front wall 1 a, a rear wall 1 b and two side walls 1 c and 1 d. In the front wall 1a and the rear wall 1 are formed by hydrostatic horizontal stretch forming, mutually parallel ribs 3 b. The only difference to the cell housing 1 is that the narrow side walls 1 c and 1 d now have ribs 4 formed by means of hydrostatic stretch forming. The ribs 4 also run horizontally and parallel to one another. In Fig. 7 is a perspective view of this embodiment example can be seen again. In this embodiment, the cooling surface of the cell housing 1 is further increased due to the larger number of ribs 3 , 4 molded into the housing walls.

Die Fig. 8 und 9 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel ei nes erfindungsgemäßen Zellengehäuses 30, wobei gleiche Bauteile wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Das Zellen gehäuse 30 ist wiederum ein kubisch geformter Hohlkörper, bspw. aus Edelstahl, mit einer Vorderwand 1a, einer Rückwand 1b und zwei Seitenwänden 1c und 1d. In die Vorderwand 1a und/oder in die Rückwand 1b sind nun zwei diagonal zueinander verlaufende, sich einmal kreuzende Rippen 5 mittels hydrostatischer Streck umformung eingeformt. In die Seitenwand 1c und/oder die Seiten wand 1d sind ebenfalls zwei diagonal zueinander verlaufende sich einmal kreuzende Rippen 6 mittels hydrostatischer Streck umformung eingeformt. FIGS. 8 and 9 show a third embodiment ei nes cell housing 30 according to the invention, wherein like parts are again provided with identical reference numerals. The cell housing 30 is in turn a cubic hollow body, for example made of stainless steel, with a front wall 1 a, a rear wall 1 b and two side walls 1 c and 1 d. In the front wall 1 a and / or in the rear wall 1 b, two diagonally extending, crossing ribs 5 are now formed by means of hydrostatic stretch forming. In the side wall 1 c and / or the side wall 1 d, two diagonally extending, once intersecting ribs 6 are also formed by means of hydrostatic stretch forming.

Claims

1. A method for structuring the housing wall of metallic cell housings ( 1 ) electrochemical memory cells, characterized in that in at least one housing wall ( 1 a, 1 b, 1 c, 1 d) at least over a portion of its surface by means of hydrostatic stretch forming one or more Ribs ( 3 , 4 , 5 , 6 ) can be molded.

2. The method according to claim 1, characterized in that the one or more ribs ( 3 , 4 , 5 , 6 ) in the front wall ( 1 a) and / or in the rear wall ( 1 b) of a cubic Zel lengehäuses ( 1 ) be molded.

3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the one or more ribs ( 3 , 4 , 5 , 6 ) in one or in de side walls ( 1 c, 1 d) of the cell housing ( 1 ) who the.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that horizontal, parallel ribs ( 3 , 4 ) are molded.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that diagonally extending ribs ( 5 , 6 ) are molded.

6. The method according to claim 5, characterized in that the ribs ( 5 , 6 ) are molded in such a way that they run diagonally to one another and intersect at least once.

7. Cell housing ( 1 ) made of a metallic material for an electrochemical storage cell, with one or more housings ( 1 a, 1 b, 1 c, 1 d), characterized in that it is in at least one housing wall ( 1 a, 1 b , 1 c, 1 d) has one or more ribs ( 3 , 4 , 5 , 6 ) formed by means of hydrostatic stretch forming.

8. cell housing according to claim 7, characterized, that it has a cylindrically shaped cell wall into which one or more ribs over at least part of their area are molded.

9. Cell housing according to claim 7, characterized in that it has a cubic housing wall with a front wall ( 1 a), a rear wall ( 1 b) and two side walls ( 1 c, 1 d).

10. Cell housing according to claim 9, characterized in that the one or more ribs ( 3 , 4 , 5 , 6 ) in the front wall ( 1 a) and / or in the rear wall ( 1 b) are molded.

11. Cell housing according to one of claims 9 or 10, characterized in that the one or more ribs ( 3 , 4 , 5 , 6 ) in one or at the side walls ( 1 c, 1 d) are molded.

12. Cell housing according to one of claims 9 to 11, characterized in that it has horizontal, parallel ribs ( 3 , 4 ).

13. Cell housing according to one of claims 9 to 12, characterized in that it has diagonally extending ribs ( 5 , 6 ).

14. Cell housing according to claim 13, characterized in that the ribs ( 5 , 6 ) run diagonally to one another and intersect at least once.

15. Cell housing according to one of claims 7 to 14, characterized, that the thickness of the housing wall or the housing walls about 0.1 is up to 0.2 mm.

16. Cell housing according to one of claims 7 to 15, characterized, that it is made of stainless steel.

17. Electrochemical storage cell with a cell housing after one of claims 7 to 16.