本发明涉及一种用于由电动机驱动的车辆的电池壳体，所述电池壳体包括具有底壁和一体形成于其上的侧壁的托盘部件，并且还包括围绕所述托盘部件的外侧的框架结构，其中间隙保持在所述侧壁和布置在其外侧的所述框架结构之间。
背景技术：
例如乘用车、工业用货车等由电动机驱动的车辆使用电池模块作为能量储存装置。这样的电池模块典型地由多个单独的电池组成。这些电池就是所谓的高压电池。操作这样的车辆所需的这样的电池模块的容纳受到某些要求的限制。必须在电池壳体中保护一个或多个电池模块以免受外部条件的影响。特别地，在暴露于碰撞引起的施加负荷时，这些必须满足必要的安全要求。
DE 20 2016 102 223 U1公开了一种电池壳体，其包括托盘部件和可拆卸地连接到托盘部件的盖部件。这两个部件包括在其相互面对的侧上围绕圆周延伸向外突出的安装凸缘。
例如，可以通过深拉钢坯成本效益高地生产用于电池壳体的托盘部件。这使一体形成于托盘部件的底部上的侧壁一体地形成于底部上，形成拔模角。这意味着侧壁与底部所成的角比90°大几度。通常，拔模角约为3°。当存在侧壁的这样的构造时，这些包括与底部成93°的角。在模制过程之后能够将模制工具从模制电池体积拉出是必要的。
为了对电池壳体提供机械保护，特别是对其中容纳的一个或多个电池模块提供机械保护，一个或多个托盘部件由框架结构围绕，所述框架结构相对于侧壁布置在外侧上。这样的框架结构由组装形成框架型材的单独的型材部段形成。包括这样的托盘部件的电池壳体从US2011/0143179A1获知。为了减轻重量而挤出的轻金属空腔型材(典型地是挤压铝型材)用作型材部段。在其侧壁的上端部区域中的托盘部件的外部轮廓和这样的框架部件的内部宽度彼此匹配。出于成本的原因，使用空腔型材部段是标准的程序，特别使得具有矩形的横截面几何形状。框架型材的内侧支撑在其上端部段中的托盘部件的侧壁的外侧上，并且更特别地在侧壁进入从其向外突出的安装凸缘的过渡部正下方。然后安装凸缘靠置在框架型材的型材部段的上侧上。结果，由于侧壁的倾斜布置，在侧壁的外侧和提供的框架结构的外侧之间存在间隙。
例如，提供框架结构以吸收例如在碰撞期间发生的冲击。框架结构因此旨在至少在一定程度上保护存在于托盘部件中的电池体积免受损坏。有时，纵向和横向撑杆为了增强的目的布置在托盘体积中，这些撑杆的端面支撑在相互面对的侧壁的表面上。由于侧壁的倾斜取向，这样的撑杆的端部必须以与拔模角互补的角斜接，使得其端部表面抵靠整个表面的侧壁。提供这些撑杆以加强托盘部件。在碰撞的情况下侧向作用于这样的框架型材的型材部段上的冲击能量将经由在冲击方向上延伸的一个或多个撑杆传递到背离冲击的一侧。这典型地作用于邻接部。精整所使用的撑杆的端部是该构思的复杂方面。而且，已表明只有当受到冲击的框架部件的型材部段已经变形到一定程度时才发生力在整个表面施加到撑杆中。
而且，将撑杆附接在托盘部件中是相当成问题的。期望撑杆的端部焊接到侧壁。然而，由于焊接期间的高热输入，这导致托盘部件的显著翘曲。尽管在随后的矫直过程中可以再次消除这样的翘曲，但这是生产期间所需的附加过程步骤。
从描述的现有技术出发，因此本发明的目的是以这样的方式改进在开头所述类型的电池壳体，使得托盘部件不仅生产成本效益高，而且考虑对其稳定性的要求，也改善了碰撞性能。
技术实现要素：
根据本发明，该目的通过所述类型并且在开头描述的电池壳体实现，其中所述托盘部件的至少两个侧壁相对于托盘体积彼此相对地定位，每个侧壁包括至少一个凸起，所述至少一个凸起设计成远离托盘体积指向并且支撑在所述框架结构上，并且其中布置在所述托盘部件中的撑杆以其端面端部支撑在相互相对的凸起中。
在该电池壳体上，凸起设在至少两个相互相对的侧壁上。凸起设计成远离托盘体积指向并且延伸穿越某个侧壁部段。整合在凸起中的侧壁部段可以延伸穿越侧壁的整个高度，或者与待支撑在这样的凸起中的撑杆的端面的高度匹配。在侧壁的纵向延伸部中，凸起适应于支撑在其中的撑杆的端面的相应延伸部，并且因此具有比端部处的撑杆的端面的相应延伸部稍大的尺寸。撑杆的端部侧端面可以由撑杆的横截面轮廓提供。当然也可以将这样的撑杆的相互相对的侧壁朝着外侧弯曲以便形成安装或支撑凸缘。在这样的实施例中，具有其张开凸缘的撑杆的轮廓在端部处形成端面。
取决于撑杆的端部侧端面到这样的凸起的期望连接，托盘部件的侧壁和底部之间的弯曲过渡区域可以保持不受凸起的影响。在另一实施例中，凸起延伸到底部，使得凸起的底部与托盘部件的底部成直角，仅具有小过渡半径。
凸起支撑于在外侧围绕其的框架结构上，并因此形成相对于特定侧壁的支撑延伸部，所述特定侧壁以另外方式不支撑在框架结构上。凸起支撑在框架结构上(支撑适应于支撑在其上的撑杆相对于特定侧壁的纵向延伸部的特定延伸)的事实积极地影响将端部侧端面联结在凸起的侧壁部段上。在外侧抵靠在凸起上的外侧上的周围框架结构形成散热器，由此避免由撑杆的端部侧端面与侧壁的焊接导致的托盘部件的翘曲。随后的矫直因此不再是必要的。支撑在周围框架结构上的这些凸起也积极地影响碰撞性能。作用于框架结构的冲击最初由支撑在凸起中的撑杆吸收。在框架结构和托盘部件的侧壁之间存在的间隙闭合并且未凸起的侧壁部段中的侧壁变形之前，这些必须首先变形到一定程度。在这方面，支撑在周围框架结构上的凸起产生能量吸收碰撞结构，由此仅当由于凸起和支撑在其中的撑杆的变形已经耗散一定程度的能量时才可能损坏容纳在托盘部件中的电池模块。特别有利的实施例是这样的实施例，其中连接凸起的底部和邻接的未凸起的侧壁部段的侧壁材料与邻接的侧壁部段成钝角，典型地为120°或更大的角。这在碰撞框架结构的外侧的情况下能够实现凸起的能量吸收再变形，而不会导致朝着托盘内部定向的凹陷。结果，该措施也保护容纳在托盘体积中的电池模块。
当两个部件由不同的材料制成(例如，托盘部件是钢板部件并且框架结构由铝型材组装)时在托盘部件的侧壁和周围框架结构之间留有间隙也是有利的。这两个部件之间的接触表面被最小化，由此不存在由于材料差异导致的与材料有关的腐蚀的风险，或者可以更容易地抵消该风险。
根据本发明的电池壳体的一个实施例，凸起设计成使得凸起的侧壁部段相比于未凸起的侧壁部段相对于托盘部件的底部成直角布置。因此，在凸起的侧壁部段中不存在拔模角。这样的凸起可以在通过深拉成形托盘部件之后的步骤中形成。然而，作为托盘部件的成形过程的一部分，凸起已经由金属片毛坯一体形成的实施例是优选的。即使由凸起定界的侧壁部段没有拔模角，该侧壁部段也足够短以允许模制工具容易地从模制的托盘部件拉出。以该方式，不需要在侧壁中引入凸起的附加步骤。而且，可以在凸起内实现更窄的公差。与没有凸起的实施例相比，由于更硬的表面区域，情况就是这样。
当框架结构通过由单独的型材部段组装的框架型材具体实施时，凸起的侧壁部段然后抵靠指向托盘部件的侧壁的外侧的表面。结果，可能将负荷传递到托盘部件的底部中，而没有预先吸收冲击的型材部段和靠置在其上的侧壁，仅其上端部已经变形。假定托盘部件的高度为150mm并且拔模角为3度，没有本发明的构思，将不可能将冲击消散到托盘部件的底部中，直到侧壁已变形8mm之后。特别值得一提的是，不同的汽车制造商只能承受达到5mm的穿透深度。由于该原因，与常规的托盘部件相比，这样的托盘部件具有显著改善的碰撞性能。然而也可想到在托盘部件的侧壁的外侧和该区域中的框架型材之间提供大致均匀的小距离。实质上，重要的是在碰撞的情况下力引入可以在该部段中的整个横截面区域上均匀地发生。在该情况下甚至已发现由焊接期间的热输入导致的翘曲已经通过凸起的形式的加强局部接合表面而减小。这意味着单独的凸起已经很大程度上防止了翘曲，并且散热不是必需的。不言而喻，由焊接期间的热输入导致的翘曲可以通过将热消散到安装凸缘侧上的框架结构中而被额外地抵消。结果，凸起提供了两个优点。一方面，不需要在相应的撑杆端部上引入斜接的形式的另外的工作步骤，另一方面，引入的热不具有任何翘曲增强效果。
为了能够改善从所有方向的冲击引入，在一个示例性实施例中提供了所有相互相对的侧壁包括至少一个这样的凸起。相互相对的侧壁当然也可以包括多个相互间隔的凸起。当托盘部件的侧壁的长度较大时这是有用的。然后这将根据期望的加强被选择。相对的侧壁的凸起典型地关于位于这些侧壁之间的托盘部件横向平面是镜像对称的。在这样的情况下，凸起特别适合于确保横向撑杆的端面支撑在其中。这在碰撞事件中额外地改善了电池模块的保护。在碰撞的情况下，与设计成没有凸起和其上的邻接部的托盘部件的侧壁的区域相比，横向撑杆然后具有额外可用的变形路径。换句话说，与常规设计相比，在穿透的情况下，一个或多个电池模块也由该额外可用的变形路径保护更长的时间段以免损坏。由于凸起的侧壁部段与底部成直角，因此不必斜接这样的撑杆的端面。从框架型材的邻接的型材部段接收的任何冲击然后在整个表面上直接耦合到撑杆的端面中，并且被传递，而没有托盘部件的侧壁的变形。在这方面，侧壁的相互相对的凸起同时提供了将布置在托盘部件中的撑杆的有效和改善的锚固，并且更特别地，不管这些是横向的还是纵向的撑杆。
凸起不仅适合于支撑凸起的侧壁部段上的撑杆的端部表面，而且允许将这些焊接到凸起中的侧壁，而不必承受任何显著的翘曲。考虑到常规托盘部件的经验，这是令人惊讶的。在显著加强的局部接合表面上不需要承受的热引起的翘曲以凸起或者由于与框架结构的潜在接触而显著改善的散热的形式被解决。
附图说明
以下参照附图基于示例性实施例描述本发明。在附图中：
图1示出了包括围绕其的框架结构的电池壳体的托盘部件的俯视图；
图2示出了沿着线A-B通过图1的托盘部件的详细纵向截面图；
图3示出了沿着线C-D通过图1的托盘部件的详细纵向截面图；
图4a、4b示出了在凸起的设计中根据另一示例性实施例的透视详图，所述凸起引入电池壳体的侧壁中并且包括撑杆，该撑杆以其端面端部(图4a)并且在通过撑杆的纵向截面图中以在横截面图(图4b)中示出的框架结构支撑在凸起中；
图5a、5b示出了在凸起的设计中根据又一个示例性实施例的透视详图，所述凸起引入电池壳体的侧壁中并且包括撑杆，该撑杆以其端面端部(图5a)并且在通过撑杆的纵向截面图中以在横截面图(图5b)中示出的框架结构支撑在凸起中；以及
图6a、6b示出了在凸起的设计中根据再一个示例性实施例的透视详图，所述凸起引入电池壳体的侧壁中并且包括撑杆，该撑杆以其端面端部(图6a)并且在通过撑杆的纵向截面图中以在横截面图(图6b)中示出的框架结构支撑在凸起中。
具体实施方式
未详细示出的电池壳体的托盘部件1是从图1中的钢坯深拉的部件。尽管这未示出，但是在这里也可想到通过弯曲部件和随后的焊接生产的托盘部件。这里所示的托盘部件包括底部2和一体形成于其上的侧壁3、4，其中侧壁3是纵向侧壁并且侧壁4是横向侧壁。侧壁3、4一体地形成在底部2上，形成拔模角。在侧壁3、4的上端部上一体地形成有安装凸缘5，所述安装凸缘5布置成向外并且因此远离托盘体积指向。安装凸缘5用于将托盘部件1联结到盖部件(未示出)，其中圆周密封件布置在托盘部件1的安装凸缘5和盖部件的安装凸缘之间。两个部件相对于彼此支撑，以便以防潮的方式闭合容纳在托盘部件1中的电池模块。
托盘部件1由形成框架结构的框架型材6围绕。框架型材6本身由四个单独的空腔型材部段组成。型材部段是挤压铝型材。这些型材部段在其端部处斜接并且焊接在一起以形成框架型材6。
在其端部处支撑在侧壁4上的纵向撑杆7以及在其端部处支撑在侧壁3上并且通过引入的凹陷(未示出)延伸通过纵向撑杆7的横向撑杆8插入托盘部件1中。这里可以想到撑杆7和8中的仅仅一个或两者在其联结区域中适当地凹入并且例如通过插塞连接彼此联结。示出的示例性实施例的纵向撑杆7和横向撑杆8具有U形轮廓，其中撑杆7、8的背部指向上。由于两个撑杆7和8的连续延伸，可以连续地传递在从该侧壁穿透到相应的相对侧壁期间引入到侧壁中的力。
另外在此没有示出一个实施例，其中分离撑杆插入托盘部件1中，分离撑杆在其端部处支撑在侧壁上，以及两个撑杆横向于其延伸并且通过该分离撑杆彼此分离。相互分离的撑杆均被支撑，其端部侧端面在侧表面的内侧上，并且其另外的端部在其间延伸的分离撑杆的外侧上。然而，在两个相互分离的撑杆的过渡区域中，然后必须将一个或多个联结或加强元件引入分离撑杆中，这确保了从托盘部件的一个侧壁到相应的相对侧壁中的连续力传递。这是很重要的，原因是在碰撞的情况下，这是确保从一个侧壁到另一侧壁的连续力传递并且因此确保支撑的唯一方法。否则，如果将负荷传递到两个独立撑杆中的一个中，则该撑杆将仅支撑在分离撑杆的外侧上并使其变形。因此，在电池壳体内部的变形区域和电池模块在碰撞的情况下将不被提供足够的保护。
同样未示出的一个示例性实施例是这样的实施例，其中所有的撑杆不从一个侧壁连续地延伸到另一侧壁，而是以这样的方式通过联结元件(例如栓系元件)彼此联结，使得当在碰撞的情况下施加力时，提供从一个侧壁到另一侧壁的连续负荷传递，并且因此提供支撑。
在相互相对的侧壁3或4中，延伸穿越相应的侧壁3、4的特定部段的凸起9相对于在每种情况下位于侧壁3和4之间的托盘部件横向平面处于相对位置。在所示的示例性实施例中，凸起9的这样的侧壁部段10的长度大致对应于撑杆7或8的宽度，如果需要加上从图1可见的焊缝宽度。凸起9设计成增加托盘体积，并且更特别地使得凸起的壁部段与托盘部件1的底部2成90°的角。由于形成拔模角，因此未凸起的侧壁部段与底部2成93°的角。凸起典型地设计成具有小于10mm的半径。在所示的示例性实施例中，半径约为5mm。
此外应当在此指出，由于引入的凸起，拔模角甚至可以设计成大于3度，并且甚至可以补偿更大的距离，而不会观察到碰撞性质的任何受损。相反，这可以实现多方面的设计选择。
图2的部分截面图示出了从具有用于形成拔模角的倾斜布置的侧壁3到凸起9的过渡。由于凸起9，在侧壁3的外侧和指向该壁的框架型材6的外侧之间以另外方式存在的间隙在凸起的延伸部上闭合。凸起的侧壁部段10的外侧(即凸起9的底部)横跨整个表面区域抵靠框架型材6的邻接表面。图3的部分截面图示出了凸起的侧壁部段10与在外侧上邻接的框架型材6的表面的该接触。纵向撑杆7的端部接合到凸起9中也从该图明显看出。示出了纵向撑杆7的接合的图3的图示清楚地表明，这接合在凸起9中并且以端面的整个表面区域抵靠在侧壁部段10的内侧上，并且更特别地不需要斜切。
托盘部件1的剩余凸起9以相同的方式设计。
接合在托盘部件1的凸起中的撑杆7、8的端部部段在端面处焊接在其中。图3的部分截面图示出了凸起的侧壁部段10与框架型材6的大接触表面使得可以确保特别有效的散热。在这方面，具有比托盘部件1的壁厚大的壁厚的框架型材6形成有效的散热器。由于框架型材6上的凸起的侧壁部段10的外侧的接触表面被限制到支撑在凸起9中的撑杆7的端部的尺寸，因此邻接凸起9并且由于间隙与框架型材6间隔开的未凸起的侧壁区段未被加热或仅被加热到不会有托盘部件1的翘曲的风险的程度。框架型材6为铝型材并且因此导热特别好的事实进一步有利于该散热。结果，当托架7、8被焊接时托架部件1不会变得翘曲。
由托盘部件1和框架型材6组成的包括基于倾斜侧壁3、4的撑杆7、8的所述布置也可以用具有不倾斜的侧壁的托盘部件来实现。图4a、4b示出了这样的示例性实施例。托盘部件1.1具有相对于底部2.1成直角布置的侧壁3.1。从侧壁3.1到底部2.1中的过渡以半径弯曲。从图4b的截面图明显看出，间隙11在该实施例中也存在于指向托盘部件1.1的框架型材6.1的侧之间。只有在其中引入了凸起9.1的侧壁3.1的那些部段中，这具有托盘体积增加的效果，并且因此设计成向外定向并且用其凸起的侧壁部段10.1(这是其底部)支撑在框架型材6.1上。
图4a中所示的撑杆12的端部包括在指向侧壁3.1的纵向方向的两个侧壁13上的相应的向外倾斜安装凸缘14。撑杆12用该安装凸缘支撑在凸起的侧壁部段10.1中。凸起9.1的深度设计成大于倾斜安装凸缘14的材料厚度。以该方式，这样的凸起(例如凸起9.1)也可以用于能够实现用于将撑杆13连接到托盘部件1.1的其他安装的技术，而不会由此减小托盘部件1.1的可用体积。
从侧壁3.1的未凸起部段到凸起9.1的底部的过渡以圆周倾斜的方式设计，其中在所示的示例性实施例中提供约120°的倾斜。在这方面，联结侧壁3.1的未凸起部段和凸起的侧壁部段10.1之间的过渡的侧壁材料在每种情况下与邻接的平面侧壁区域成120°的钝角。
凸起9.1的高度适应于撑杆12的高度。在竖直方向上，凸起9.1在侧壁3.1到底部2.1之间的弯曲过渡的前方终止。
图5a、5b示出了具有凸起9.1的托盘部件1.1，另一撑杆12.1插入凸起9.1中。撑杆12.1用端面切割平面抵靠凸起的侧壁部段10.1。另外，关于图4a、4b的示例性实施例所做出的相同注释适用于该实施例。
图6a、6b示出了包括凸起9.2的另一托盘部件1.2，所述凸起与凸起9.1相反地延伸到底部2.2，由此凸起9.2类似地捕获侧壁3.2和底部2.2之间的弯曲过渡区域。类似于图5a、5b的示例性实施例，撑杆12.2以其端面插入凸起9.2中并且在端面处焊接到凸起10.2。
类似于图5a、5b和6a、6b的示例性实施例，从截面图可以看出，凸起的侧壁部段10.1和10.2支撑在框架型材6.1、6.2上。
基于以上示例性实施例描述的发明也可以用于框架结构，所述框架结构不是专用的框架型材，而是具有其中包括托盘部件的侧壁和安装凸缘的框架结构。在这样的框架结构中，托盘部件的几何形状形成框架结构的一部分，并且由封闭空腔的一个或多个框架部件完成。框架结构的这样的设计也产生用于焊接在撑杆的端部中的相同、或至少相当的结果，原因是在安装凸缘侧和底侧上的热消散到框架结构的剩余框架部件中，并且由此防止由于焊接期间的热输入引起的翘曲。
类似地，通过倾斜部件和随后的焊接产生的托盘部件也具有相同或至少相当的优点，即使在那里不存在拔模角或仅仅小的拔模角。因此撑杆的端部不需要通过斜接进行随后的加工，由于一种缓冲区域，变形路径与常规设计相比类似地延伸，并且以凸起的形式加强的局部联结表面显著地减少了翘曲，尽管有由焊接引起的热输入。
基于示例性实施例描述了本发明。本领域技术人员将在不脱离本权利要求的范围的情况下导出用于实现本发明的许多实施例。
附图标记列表
1、1.1、1.2 托盘部件
2、2.1、2.2 底部
3、3.1、3.2 侧壁
4 侧壁
5 安装凸缘
6、6.1、6.2 框架型材
7 纵向撑杆
8 横向撑杆
9、9.1、9.2 凸起
10、10.1、10.2 侧壁部段
11 间隙
12 撑杆
13 侧壁
14 安装凸缘