蓄电池壳体的制作方法

在电动驱动的交通工具、例如在客车、陆地运输车等等中将蓄电池模块用作蓄电器。这种蓄电池模块通常由多个单个的蓄电池组成。这些蓄电池是所谓的高压蓄电池。对这种对于这样的交通工具的运行所需的蓄电池模块的安置有一定的要求。重要的是，一个或者多个蓄电池模块在其蓄电池壳体中被保护不受外部影响。此外一个或者多个蓄电池模块需要以防止湿气侵入的密封方式安置在蓄电池模块中，以便防止在蓄电池壳体内部的冷凝水形成。侵入蓄电池壳体的蓄电池腔中的潮气会导致短路和导致因此触发的蓄电池模块燃烧。

文献de202016102223u1公开了一种具有池状件和可拆卸地与池状件相连的盖部的蓄电池壳体。两个部件在它们相互面对的侧面上具有环绕的、向外突伸的安装凸缘。在池状件和盖部之间布置有环绕的密封件。两个部件利用螺纹固定件相互连接，使得蓄电池壳体的内部被密封。

为了满足在交通工具中使用这种蓄电池壳体时对其提出的安全要求，这种蓄电池壳体由框架结构包围。在很多情况中，框架结构由多个挤压加工的轻金属空腔型材部段组成。轻金属挤压型材部段通常由铝合金构成并且在其重量很小的背景下很适用于此目的。此外，在选择相应的合金的情况下型材部段也可以具有减震的特性。相反地，上述种类的蓄电池壳体出于成本和稳定性原因优选由板坯通过深冲过程制造。由型材部段构成的框架结构被布置为与安装凸缘和池状件的相邻的侧壁相邻接。由于材料不同，所以为了框架结构与池状件通过焊接的接合必须特别小心。焊接是优选的，因为使用额外的固定器件又会增加蓄电池壳体的重量。

为了构造框架结构，使用矩形的空腔型材。池状件的侧壁由于其必要的用于脱模的设计而是略微倾斜的。因此，构成框架结构的型材部段仅在安装凸缘和侧壁的直接过渡中才贴靠在侧壁上。在冲撞到框架结构上的情况中，冲击力传导至池状件的侧壁的上部部段中，因此存在侧壁在其上部区域中被压凹的危险。期望的是避免这种危险。这种蓄电池壳体由文献us2011/0143179a1已知。

由专利文献us2012/0164500a1已知一种蓄电池壳体。这种已知的、由可固化的树脂制成的池状件的侧壁具有向外伸出的凸缘。盖部件被相应地设计。这两个利用它们的凸缘顶侧相互邻接地布置的部件(池状件和盖部件)通过由两个部件构成的固定夹固持在一起，一个部件支承在盖部的向上指向的凸缘侧面上，另一个部件支承在池状件的底部上。该夹子在周围包围池状件。然而这并不是按照本专利申请的内容的框架结构，因为夹子部件仅与池状件和盖部件通过夹紧连接相对彼此固持。最后，夹子用于将盖部件以预紧力压到池状件上。在拉力作用到该夹式框架上的情况下这种夹紧连接也应保持。盖部件的凸出部用于此目的。所述凸出部阻止夹式框架从依照规定的夹紧位置拉脱。

文献us2010/0307848a1公开了一种蓄电池壳体的池状件。池状件在侧壁的上部的终端处具有向外卷边的安装凸缘。盖子借助包围夹持该安装凸缘的固定夹子固定到安装凸缘上。包围式的加固框架连接到池状件的侧壁的外侧面上。加固框架用于加固蓄电池壳体，如在[0050]段中所述。该框架通过非对称地设计的u形地成形的板件构成，板件具有较长的边段，该边段从下包围池状件的底部，板件还具有向外卷边的较短的边段，该边段连接到池状件的侧壁的外侧面上。侧壁的下半部分以这种方式结合到框架型材的构造中，由此提供框架结构。

文献us2015/0357606a1公开了一种蓄电池壳体，该蓄电池壳体的池状件在内侧利用相应地弯曲的强化件固持泡沫芯。通过强化件和池状件的内壁提供空腔，泡沫件布置在该空腔中。这种布置方式构成的不是所要求保护的蓄电池壳体的内容要求的那样相对于池状件布置在外侧的框架结构。

文献us2012/0103714a1公开了一种具有被构型的槽板材的蓄电池壳体。该槽板材被用第二构件补充。这两个构件通过连接片相连并且构成箱形的底部。对于构件，池状件的加厚的侧壁因此构成外部的环绕的腔室，该腔室被用泡沫铺衬内表面，以便吸收冲撞。这两个池状件由固化的塑料制成。这种已知的蓄电池壳体的框架结构设计显著地不同于要求保护的框架结构。侧壁不承载安装凸缘，并且除了侧壁也没有至少两个另外的框架部件参与框架结构的构造。

文献jp2011-023230a描述了一种蓄电池壳体，其中，侧壁不具有安装凸缘。

文献wo2015/151866a1示出一种载体结构，可再充电的蓄电池能连接到该载体结构上。这种处于壳体中的支架不具有框架结构。

从按照文献us2011/0143179a1的现有技术出发，本发明要解决的技术问题是，改进开始所述种类的蓄电池壳体，使得不仅在吸收冲撞的情况中改善力传导，而且即使用钢构件实现框架结构，该蓄电池壳体还是具有更小的重量。

上述技术问题按照本发明通过开始所述的一种蓄电池壳体解决，其中，具有安装凸缘的侧壁是框架结构的一部分，并且其中，框架结构具有至少两个另外的、连接在池状件上的框架部件用于使得框架结构完整，其中的第一框架部件具有与池状件的侧壁对置的边段以及用于与池状件连接的上部的终端边段，并且其中的第二框架部件是将第一框架部件从底侧与池状件连接的封板。

在该蓄电池壳体中，池状件的侧壁同时构成框架结构的一部分。若池状件配备有向外突伸的安装凸缘，则该安装凸缘也构成框架结构的一部分。因为至少池状件的侧壁已经是框架结构的一部分，所以为了使得框架结构完整不需要在外侧面上使用本身闭合的空腔型材并且连接到池状件上。相反，框架结构仅需要借助壁或者壁部段补充完整，该壁或者壁部段在使用由池状件提供的份额的情况下对构成空腔型材是需要的。为此，框架结构除了侧壁和池状件的安装凸缘之外还包括至少两个另外的与池状件刚性连接的框架部件。因此，池状件的侧壁一方面用于限定池内部并且因而限定池状件容积。另一方面，侧壁用于限定由框架结构提供的空腔。因此，侧壁用于前述容积的隔离。通常池状件在其侧壁上在顶侧成形有突伸的安装凸缘，为了在这种池状件的情况下构造框架结构，所述另外的框架部件基本上可以是l形地构型的框架部件，该l形地构型的框架部件的一个边段与安装凸缘固定，l形地构型的框架部件的另一个边段在池状件的下部的终端的区域中、例如在其底部的下方固定。因此，有别于传统设计方案，这种框架部件仅具有两个壁或者边段。若规定框架结构的宽度更大，则这种框架结构可以u形地构造。在池状件上存在安装边段的情况下，这种u形地构型的框架部件的待与其连接的边段就明显比待与池状件的下部终端连接的更短。因此，在这种设计方案中，空腔的轮廓的一半可以通过本来就存在的池状件的外侧面提供。这构成不可忽视的重量减小，这可以利用该方案实现。

在这种蓄电池壳体中特别的优点还在于，框架结构由至少两个框架部件构成，其中，这些框架部件中的一个框架部件通过池状件提供。这实现了框架结构的空腔的利用，以便在其中安置功能元件、装入件等等。在挤压加工的型材部段的情况下这是不可行的。这些装入件例如可以是减震元件，它们的减震的方向横向于框架结构的纵向延伸部延伸。作为功能元件也可以在空腔中装入加固元件。此外，框架结构的空腔可以被用于在其中安置流体管路，该流体管路用于一个或者多个布置在池内部中的蓄电池模块的冷却。在不同的部段中或者在平行于不同的侧壁延伸的框架结构部段中，也可以安置不同的功能元件、例如前述那些功能元件。

这种框架结构的多体式设计也实现了，单个组成部分能用不同的制造过程制造。池状件通常是可低成本制造的、深冲制成的钢板件。一个或者多个用于使得框架结构完整的框架部件可以是板部段或者卷边的板坯料。这包括的可行方案在于，这些板材本身又可以来自于不同的制造过程，例如那些可以用于在这种框架部件部段的长度上设置不同的壁厚度的制造过程。同样，这包括的可行方案在于，在这种另外的框架部件上连接有其他组件，然后框架结构由多个框架部件组合。在此使得这种其他组件的连接更容易。例如，一个或者多个所述另外的框架部件也可以具有凹槽(sicken)，所述凹槽用于在减震的情况中的加固和/或折叠初始化。

由于相对于传统的蓄电池壳体的前述减重，所述用于使得框架结构完整的一个或者多个另外的框架部件同样可以是钢板件。因此，它们可以顺利地、例如通过点焊与通常同样由钢板坯深冲制成的池状件焊接。利用点焊的连接方式由于热量比较小所以是优选的，而且不用忍受池状件的和/或框架结构的翘曲或者必须随后校正。

在这种蓄电池壳体的一种设计方案中规定，在第一步骤中提供u形的并且因此仍旧打开的、但是在相对置的侧面上封闭的框架结构，然后通过另外的、承担封板作用的框架部件封闭所述结构。功能元件，甚至那些在池状件的侧壁的外侧面和框架部件的相对置的边段之间延伸的功能元件可以用简单的方式装入还未通过封板封闭的框架结构中。

对于利用多个框架部件在将池状件的侧壁和必要时在侧壁上成形的安装凸缘连接的情况下构造蓄电池壳体的框架结构，不需要的是，池状件的轮廓在其侧壁的区域中必须与框架结构的相对置的壁的轮廓一致。因此，当蓄电池壳体的侧壁例如具有向外指向的隆起部时，框架结构也可以以按照规定的方式设计。这可以以特别的方式在这种蓄电池壳体中利用，即池状件的侧壁分别通过弯曲的边棱部段相互连接，并且每个弯曲的边棱部段通过相对于该弯曲的边棱部段以相反方式弯曲的连接部段的中间连接、连接到通过该弯曲的边棱部段连接的侧壁的至少一个侧壁上。利用这种角部构造，通过池状件提供的用于布置一个或者多个蓄电池模块的可用容积相对于传统的、例如文献de202016102223u1中所示的角部构造增大了约10％。这对于待安置的蓄电池容积是显著的。优选的是一种设计方案，其中，两个通过边棱部段连接的侧壁通过相对于该边棱部段以相反方式弯曲的连接壁部段的中间连接、而连接在边棱部段上。由此实现的是，安装凸缘在角部构造的区域中的规定的宽度不变得太窄并且在安装凸缘上还可以布置环绕的密封件。

当多个相邻的池状件为了构成蓄电池壳体组件而分组和相互连接时，具有其特别的框架结构的蓄电池壳体的构造也是有利的。在这种设计方案中，相邻的池状件的侧壁和在侧壁上通常成形的安装凸缘用作用于使得框架结构完整的另外的框架部件。两个相邻布置的池状件因此利用它们的相互面对的侧壁和在侧壁上成形的安装凸缘构成u形的腔，该u形的腔构成框架结构的空腔。两个安装凸缘相互连接，例如通过布置在安装凸缘下方的连接板连接。在这种设计方案中，封板通常在相邻的池状件的底部之间延伸并且构成另外的框架部件。在此位置构造框架结构在减重方面有特别的优点，因为为了构造框架结构除了相邻的池状件的本来就存在的壁基本上只额外需要一个封板。在这种设计方案中，相邻池状件的相互邻接的安装凸缘相互焊接。这种设计方案与按照现有技术的设计方案相反，在按照现有技术的设计方案中，在两个相邻的池状件之间布置完全是挤压制造的空腔型材。

下面根据实施方式参照附图说明本发明。附图中：

图1：作为其余部分未详细示出的蓄电池壳体的部件的池状件连同框架结构的立体视图，

图2：以分解视图的形式示出在图1所示的蓄电池壳体部件，

图3：剖切图1的蓄电池壳体部的框架结构的横截面，

图4：图1的蓄电池壳体的局部的透视图用于容纳在框架架构中的安装件的可视化，

图5：示出多个具有框架结构的池状件的布局的立体视图,

图6：剖切两个相邻接的池状件的框架结构的横截面，

图7：两个相邻接的池状件的连接部的备选的设计方案，

图8：蓄电池壳体的另外的池状件连同框架结构的相应于图1的视图的立体视图，

图9：按照现有技术的具有框架结构的池状件的分解视图方式的立体视图。

用于容纳一个或者多个用于电机驱动的交通工具的蓄电池模块的蓄电池壳体包括池状件1。在图中未示出的盖部用于封闭池状件1，盖部通常像池状件1那样构造。为了封闭池状件也可以使用平面式的盖子。所示实施例的池状件1是由钢板坯通过深冲过程制造的部件。池状件具有底部2，通过底部2提供用于一个或者多个待容纳在其中的蓄电池模块的支承面。

在底部2上成形有侧壁3。侧壁3的上部的终端通过从池容积向外指向地布置的安装凸缘4构造。安装凸缘4用于将池状件1与盖部在中间连接环绕的密封件的情况下连接。在附图中为了简洁并未示出用于安置固定件、例如螺纹固定件的开口。

在图1中示出的蓄电池壳体件除了具有池状件1之外还具有相对于池状件1在外侧环绕的框架结构5。通过框架结构5围成空腔。框架结构5用于池状件1的机械稳定性并且用于保护池状件或者一个或者多个容纳在池状件中的蓄电池模块不受来自外部的损伤、例如撞击引起的冲撞。

图1的蓄电池壳体件在图2中按照分解视图的方式示出。所示实施例的池状件1是一种传统上使用的池状件。对这种蓄电池壳体件来说的特别之处在于框架结构5的构造。侧壁3和池状件1的安装凸缘4参与框架结构5的构造。框架结构5沿池状件1的每个侧面都通过第一框架部件6和第二框架部件8补充完整，第一框架部件6利用连接边段7连接到安装凸缘4的底侧面上，第二框架部件8具有封板的作用并且将框架部件6的底侧的、向外折边的边段9与池状件1的底部2的外侧面连接。框架部件6、8通过角连接件10相互连接。这种角连接件10像笔直地设计的第一框架部件6那样构建，然而相应于角部构造在所示实施例情况下弯曲过90°。

框架结构5的构造可以从图3的横截面视图看到。通过侧壁3、安装凸缘4和框架部件6、8围成空腔11。因此，池状件1的侧壁3和安装凸缘4参与了围成池状件1的期望的空腔型材的构造。在所示实施例中，这两个另外的框架部件6、8同样是钢板件，这些钢板件通过点焊相互连接或者与池状件1连接。

尽管在附图中框架结构5除了池状件1外还需要两个框架部件6、8用于将框架结构5补充完整，依然可行的是使用组合的、尤其一体式构成的框架部件，该框架部件然后与池状件1一同构成期望的框架结构。

通过连接至少两个部件构成环绕的空腔11实现了将空腔11用于装入件等等，通常是功能元件。在附图中所示的实施例中，减震的元件装入空腔11中，确切而言安装在遵循池状件1的纵向延伸的部段中并且在其中固定在至少一个壁上(见图4)。在所示实施例的情况中，减震元件12设计为u形的型材部段，该型材部段的边段端部相互远离地用于连接到第一框架部件6的将连接边段7与边段9连接的壁6.1的内侧面上。在所示实施例中，元件12同样是钢板件。也可以将铝型材部段装入空腔11中替代这种钢板件。这些元件12的减震方向指向池状件1的底部2的平面中。

在很多情况中，多个池状件1被组成一个池状件组件，以便提供期望的蓄电池容积。这种装置例如在图5中示出。与相对于图1至图4的实施例阐述的一样，池状件1.1同样被框架结构5.1包围。在这种池状件装置中的特别之处在于，框架结构5.1在两个相邻的池状件1.1之间构成，如图5所示。此外，池状件像所述实施例的池状件1那样构建。框架结构5.1的这种部段在图6的横截面中示出。两个彼此相邻地布置的池状件1.1，确切而言以它们的侧壁3.1和它们的安装凸缘参与框架结构5.1的该部段的构建。如图6所示，通过相邻布置的池状件1.1的侧壁3.1和安装凸缘4.1就已经围成空腔11.1的75％。将相邻池状件1.1的底部2.1的外侧面连接的封板13作为另外的框架部件用于将该框架结构部段补充完整。在所示实施例中，彼此相邻地布置的池状件1.1的两个安装凸缘4.1通过由凹槽14和边缘的卷边15、15.1加固的连接板16相互连接。连接板16通过点焊连接到安装凸缘4.1的底侧面上。该焊接过程在封板13同样通过点焊固定在底部2.1的底侧面上之前进行。

图7示出两个相邻地布置的池状件1.2的连接的设计的替选设计方案。在图7视图中池状件1.2的相邻的布置与相对于图6所述设计方案的区别仅在于，两个安装凸缘4.2在它们的相互面对的端部区域中具有卷边17，使得该卷边的部段相互贴靠。为了连接彼此相邻布置的池状件1.2的安装凸缘4.2，卷边17的接口被在端侧焊接。在此设计方案中，为了减重可以取消使用图6的实施例的连接板16。该框架结构部段的空腔11.2同样通过封板13.1封闭。

所述实施例的框架结构的构造的特别之处在于，池状件的侧壁的外侧面不必连续地笔直地设计，如在现有技术中需要的那样必须在池状件的侧壁的外侧面上、在侧壁的长度上以支承的方式连接空腔型材。这被用在图8中所示的设计方案中。图8示出另外的池状件1.3，池状件1.3原则上像上述池状件1、1.1或者1.2那样构建。池状件1.3与上述池状件的区别在于其用于连接两个彼此相邻地布置的侧壁3.3的角部构造。池状件1.3的角部构造18用于增大由池状件1.3围成的可用蓄电池模块容积。通过池状件1.3提供的蓄电池模块可用容积通过底部2.3的直至在相对于底部2.3上成形的侧壁3.3的过渡部中的半径的整个支承面提供。为此，参与角部构造18的弯曲的边棱部段19的曲率圆心向外错移并且通过相应的相对于边棱部段19的弯曲以相反方式设计的连接壁部段20、20.1的中间连接、而与相邻的侧壁3.3相连。由此实现池状件1.3内部蓄电池可用容积的增大，而不必减小边棱部段19的曲率半径。这对于通过深冲过程由钢板坯低成本地制造池状件1.3是适宜的，如图8的实施例的内容的那种情况。池状件1.3的角部构造18的隆起不削弱相对于上述实施例所述的框架结构5.2的构造。这在侧壁3.3、安装凸缘4.3参与的情况下可以用同一框架部件实现，该框架部件也被用于完成图1至图4的实施例的框架结构。

图9示出按照现有技术的池状件21的布局。框架结构22由多个相互连接的空腔型材构成。对这种本身封闭的框架结构22，将装入件集成到空腔中是不可行的。此外示出，为了构造在外部环绕的框架使用的材料比在所述发明的内容的情况下的多。特别明显的是重量减小，该重量减小在布置多个池状件的情况下利用本发明的内容得到。在按照本发明的方案的内容中，如图6中示例性所示，为了在两个相邻的池状件之间构造框架结构部段基本上仅需一个额外的封板作为另外的框架部件，而在现有技术中在两个池状件之间安装完整的空腔型材。

本发明已经根据实施例被说明。在不离开有效的保护范围的情况下，对于本领域技术人员有多个另外的可行方案，其在有效保护范围的框架内实现本发明。

附图标记列表

1.1、1.2、1.3池状件

2.1、2.2、2.3底部

3.1、3.2、3.3侧壁

4.1、4.2、4.3安装凸缘

5、5.1、5.2框架结构

6第一框架部件

6.1壁

7连接边段

8封板

9边段

10角连接件

1、11.1、11.2空腔

12减震的元件

13、13.1封板

14凹槽

15卷边

16连接板

17卷边

18角部构造

19弯曲的边棱部段

20、20.1连接壁部段

21池状件

22框架结构