一种电动汽车铝材电池箱体及其制造方法与流程

本发明涉及一种电动汽车电池箱体，尤其涉及一种电动汽车铝材电池箱体及其制造方法。

背景技术：

动力电池系统是纯电动汽车的关键零部件，它的安全性、可靠性和耐久性至关重要，决定着整车的性能。纯电动汽车动力电池系统多布置在车身底板下方，有着较为残酷的安装环境，电池箱体作为动力电池的载体，除了要容纳所有电芯及管理系统，还要承受电池箱本身的自重及汽车高速运动状态下的振动和砂石等异物的撞击，同时替代了传统电动汽车的底盘，需要电池箱密封防水性能好。如何在保证强度及密封性的情况下减轻重量进而提高汽车的续航能力成为电池箱综合性能的发展方向。

新能源汽车的轻量化与新材料密不可分。权威专家指出，新能源汽车轻量化未来主要涉及5大材料：铝合金、镁合金、高强度钢、碳纤维加强的热塑性材料、碳纤维加强的热固性材料。对这些材料的使用，相关汽车企业会从成本、与材料的加工和连接、车体修复及材料回收等方面进行综合考量来确定用量。

但从目前的市场接受情况来看，在众多的轻质材料中，铝合金的比较优势却为明显。在2014-2015年欧洲汽车车身大会上，铝合金以诸多的优良性能和成熟的应用技术被新能源汽车材料工程师们评为汽车轻量化首选材料。

现有技术上，铝材电池箱体主要采用整体铸造及焊接两种方式制造。

其中整体铸造工艺方面：由于电池箱体板材通常较薄，铸造成型过程不可避免会出现气孔、针孔、裂纹、缩孔、疏松、变形、冷隔、未浇足等缺陷，导致产品质量合格率低，同时对纯电动汽 车的安全性能造成隐患。

其中整体焊接工艺方面：铝合金在焊接中，焊缝及其附近的温度很高，冷却后，焊缝就产生了不同程度的收缩和内应力，使焊接构件产生各种变形，导致焊接后变形的电池箱体无法安装电池。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种电动汽车铝材电池箱体及其制造工艺。

一种电动汽车铝材电池箱体包括电池箱壳、电池箱盖、悬挂卷框、托架、内支架及加强筋板；电池箱壳、电池箱盖、悬挂卷框、托架、内支架及加强筋板均采用铝合金材料，其中电池箱壳、电池箱盖、悬挂卷框及托架均采用冲压一体成型结构，电池箱壳在Y轴方向的一侧档边设有散热孔及管线孔，底部设有四条平行X轴方向的凸起环形块，悬挂卷框为闭环框，包括垂直边框及水平边框，垂直边框内表面与电池箱壳四侧档边最高边缘处配合焊接固定，电池箱盖上表面为X轴方向前后对称的三级渐进阶梯型面，阶梯型线与X轴方向平行，三级渐进阶梯型面X轴方向靠左端的中间位置为隆起的控制器储存室，电池箱盖第一级梯形水平面为法兰面，与悬挂卷框的水平边框配合连接，托架由三条X轴方向筋板与四条Y轴方向筋板组成，筋板与电池箱壳底面贴合，其中位于外侧的两条X方向筋板包括翻边结构，其翻边与电池箱壳侧档边贴合，X轴方向靠左端的两条Y轴方向筋板包括翻边卷平结构，其翻边与电池箱壳侧档边贴合，卷平均设有连接孔，X轴方向靠右端的Y轴方向筋板包括两段翻边卷平结构，其第一段翻边与电池箱壳侧档边贴合，最后一段卷平设有连接孔，内支架设有五组，分别固定在平行的凸起环形块之间的间隔区及电池箱壳两侧边缘区，加强筋板用于加强固定设有连接孔的Y轴方向筋板卷平段。

作为优选，所述的电池箱壳、电池箱盖、悬挂卷框、托架、内支架及加强筋板采用的铝合金为轻质高强度型改良铝合金，其材料成分按质量分为：Si含量为5.00-6.00%、Mg含量为0.25-0.35%、Ti含量为0.10-0.20%、Sc含量为0.10-0.15%，其他由Al及不可避免的杂质构成。

一种电动汽车铝材电池箱体的制造方法，包括以下步骤：

1）电池箱壳冲压成型：原材料铝板通过冲床依次经拉伸、翻边、整形、侧冲孔工序后成型；

2）电池箱盖冲压成型：原材料铝板通过冲床依次经一次拉伸、二次拉伸、三次拉伸、修边、冲孔、整型工序后成型；

3）悬挂卷框冲压成型：原材料铝板通过冲床依次经落料、拉伸、修边、冲孔工序后成型；

4）托架冲压成型：原材料铝板通过冲床依次经落料、拉伸、修边、冲孔工序后成型；

5）电池箱壳与悬挂卷框焊接：将完成步骤1）的电池箱壳套入完成步骤3）的悬挂卷框内，使悬挂卷框的垂直边框内表面与电池箱壳四侧档边最高边缘处贴紧配合，并焊接固定于一体；

6）组合装配：将完成步骤5）的焊接固定于一体的电池箱壳放入完成步骤4）的托架内；将五组内支架分别固定在平行的凸起环形块之间的间隔区及与电池箱壳两侧边缘区；将加强筋板用于加强固定设有连接孔的Y轴方向筋板卷平段；将完成步骤2）的电池箱盖安装于电池箱壳上，使电池箱盖的法兰面与悬挂卷框的水平边框上表面贴合连接。

作为优选，所述的原材料铝板均通过铸造、均匀化处理、轧制变形、热处理及时效处理工艺制作而成，均匀化处理工艺为：180℃/12h，水冷；轧制变形工艺为460℃/1h热挤压，时间处理为24小时。

作为优选，所述的电池箱盖冲压成型的一次拉伸为控制器储存室初次成型、二次拉伸为控制器储存室二次成型、三次拉伸为三级渐进阶梯型面成型。

作为优选，所述的电池箱盖冲压成型的一次拉伸的最深高度与二次拉伸的最深高度为1:2。

本发明电池箱体结构上采用分体拼装组合设计，包括电池箱壳、电池箱盖、悬挂卷框、托架、内支架及加强筋板，通过电池箱壳的凸起环形块、侧板的散热孔及内支架设置，提高了电池箱体内部散热效果，通过筋板结构的托架设计，提高了电池箱体承载重量及可靠性；材料上采用轻质高强度型改良铝合金，通过优化铝合金成分，降低产品重量的同时，提高其板件强度及冲压性能；其中电池箱壳、电池箱盖、悬挂卷框及托架均采用冲压一体成型结构，解决了现有技术中铝质电池箱体铸造缺陷多、质量差，焊接成本高、变形控制难等问题，本发明具有产品重量轻，整体强度高、散热效果好、焊接工序少、使用寿命高、成品制作周期短等特点。

附图说明

图1为本发明电动汽车铝材电池箱体——整体结构示意图；

图2为本发明电动汽车铝材电池箱体——整体结构示意图（除了电池箱盖）；

图3为本发明电动汽车铝材电池箱体——电池箱壳与悬挂卷框焊接固定于一体的结构示意图；

图4为本发明电动汽车铝材电池箱体——电池箱盖结构示意图；

图5为本发明电动汽车铝材电池箱体——托架结构示意图；

图6为本发明电动汽车铝材电池箱体——电池箱壳冲压成型工艺流程图；

图7为本发明电动汽车铝材电池箱体——电池箱盖冲压成型工艺流程图；

图8为本发明电动汽车铝材电池箱体——悬挂卷框冲压成型工艺流程图；

图9为本发明电动汽车铝材电池箱体——托架冲压成型工艺流程图；

图中，电池箱壳1、电池箱盖2、悬挂卷框3、托架4、内支架5、加强筋板6、散热孔11、管线孔12、凸起环形块13、阶梯型面21、控制器储存室22、X轴方向筋板41、Y轴方向筋板42。

具体实施方式

如图1-5所示，一种电动汽车铝材电池箱体包括电池箱壳1、电池箱盖2、悬挂卷框3、托架4、内支架5及加强筋板6；电池箱壳1、电池箱盖2、悬挂卷框3、托架4、内支架5及加强筋板6均采用铝合金材料，其中电池箱壳1、电池箱盖2、悬挂卷框3及托架4均采用冲压一体成型结构，电池箱壳1在Y轴方向的一侧档边设有散热孔11及管线孔12，底部设有四条平行X轴方向的凸起环形块13，悬挂卷框3为闭环框，包括垂直边框及水平边框，垂直边框内表面与电池箱壳1四侧档边最高边缘处配合焊接固定，电池箱盖2上表面为X轴方向前后对称的三级渐进阶梯型面21，阶梯型线与X轴方向平行，三级渐进阶梯型面21X轴方向靠左端的中间位置为隆起的控制器储存室22，电池箱盖第一级梯形水平面为法兰面，与悬挂卷框的水平边框配合连接，托架4由三条X轴方向筋板41与四条Y轴方向筋板42组成，筋板与电池箱壳1底面贴合，其中位于外侧的两条X方向筋板41包括翻边结构，其翻边与电池箱壳1侧档边贴合，X轴方向靠左端的两条Y轴方向筋板42包括翻边卷平结构，其翻边与电池箱壳1侧档边贴合，卷平均设有连接孔，X轴方向靠右端的Y轴方向筋板42包括两段翻边卷平结构，其第一段翻边与电池箱壳1侧档边贴合，最后一段卷平设有连接孔，内支架5设有五组，分别固定在平行的凸起环形块13之间的间隔区及电池箱壳1两侧边缘区，加强筋板6用于加强固定设有连接孔的Y轴方向筋板42卷平段。

电动汽车铝材电池箱体的电池箱壳1、电池箱盖2、悬挂卷框3、托架4、内支架5及加强筋板6采用的铝合金为轻质高强度型改良铝合金，其材料成分按质量分为：Si含量为5.00-6.00%、Mg含量为0.25-0.35%、Ti含量为0.10-0.20%、Sc含量为0.10-0.15%，其他由Al及不可避免的杂质构成。

一种电动汽车铝材电池箱体的制造方法，包括以下步骤：

1）电池箱壳冲压成型：如图6所示，原材料铝板通过冲床依次经拉伸、翻边、整形、侧冲孔工序后成型；

2）电池箱盖冲压成型：如图7所示，原材料铝板通过冲床依次经一次拉伸、二次拉伸、三次拉伸、修边、冲孔、整型工序后成型；

3）悬挂卷框冲压成型：如图8所示，原材料铝板通过冲床依次经落料、拉伸、修边、冲孔工序后成型；

4）托架冲压成型：如图9所示，原材料铝板通过冲床依次经落料、拉伸、修边、冲孔工序后成型；

5）电池箱壳与悬挂卷框焊接：将完成步骤1）的电池箱壳1套入完成步骤3）的悬挂卷框3内，使悬挂卷框3的垂直边框内表面与电池箱壳1四侧档边最高边缘处贴紧配合，并焊接固定于一体；

6）组合装配：将完成步骤5）的焊接固定于一体的电池箱壳1放入完成步骤4）的托架4内；将五组内支架5分别固定在平行的凸起环形块13之间的间隔区及与电池箱壳1两侧边缘区；将加强筋板6用于加强固定设有连接孔的Y轴方向筋板42卷平段；将完成步骤2）的电池箱盖2安装于电池箱壳1上，使电池箱盖2的法兰面与悬挂卷框3的水平边框上表面贴合连接。

所述的原材料铝板均通过铸造、均匀化处理、轧制变形、热处理及时效处理工艺制作而成，均匀化处理工艺为：180℃/12h，水冷；轧制变形工艺为460℃/1h热挤压，时间处理为24小时。

所述的电池箱盖2冲压成型的一次拉伸为控制器储存室22初次成型、二次拉伸为控制器储存室22二次成型、三次拉伸为三级渐进阶梯型面21成型。

所述的电池箱盖2冲压成型的一次拉伸的最深高度与二次拉伸的最深高度为1:2。