具有框架增强元件的电池箱的制作方法

1.本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于电动车辆的具有框架增强元件的电池箱。


背景技术：

2.已知的电动车辆具有用作电存储器的单元，在下文中称为电池。在模块化构造中，这些单元通常被划分为单个的独立的单池，以下称为电池单池。例如，这种电池单池能够由可重复充电的次级单池构成，所述可重复充电的次级单池通常被称为蓄电池。
3.为了大批量生产，设置有电池箱，在所述电池箱中接收单个的电池单池。每个单个的电池单池与电池箱机械连接，以防止在运行期间的滑脱。该电池箱尤其设置用于装入到机动车中或附装到机动车上，所述机动车例如是载客车或载重车，尤其是在底部区域中装入或者附装。一方面，电池箱用作模块化结构组，所述模块化结构组简化车辆的批量生产。另一方面，电池箱保护电池单池免受环境影响以及免受由机械作用引起的损坏，例如在事故中会出现的损坏。
4.例如，能够将电池箱内的电池单池与电池箱拧接。为此，能够将连接元件与电池箱的底板连接，所述连接元件尤其称为螺旋结点、螺旋点、螺旋圆头或者螺旋块。然后将单个的电池单池与连接元件拧接。
5.电池箱的底板也用于在该电池箱的下侧密封该电池箱。底板通常闭合地实施，并且上述连接元件接合到底板的内侧上。
6.由de 10 2016 115 037 a1已知这类的用于车辆电池的电池箱。对于这种类型的电池箱存在多种要求。因此，它们首要地必须承载电池元件的重量，所述电池元件即通常组装在模块中的电池单池。为此，通常设置一种类型的侧壁或框架，该侧壁或者框架用于附接电池壳体本身的多个构件并且还用于将电池箱直接或者间接地附接在机动车的车身上。
7.这种类型的电池元件在发生事故或者其他的车辆损伤的情况下应被保护以免损坏。在此，电池箱尤其用作从侧面和下方起作用的碰撞载荷的屏障。在此，框架能够将碰撞载荷传递到位于电池空间内或者下方的载体结构中。然而，在侧面碰撞的情况下，应尽可能少地使框架侵入到电池箱的内部中，使得不损坏电池元件。
8.由de 10 2016 115 037 a1已知具有侧面增强部的电池箱。该侧壁结构具有比外部侧壁更靠内的附接区域，该附接区域用于将侧壁结构与盖连接。
9.总之，电池箱或者说该电池箱的框架应要求尽可能少的安装空间，并且在壳体内部中应布置尽可能少的内部载体结构，这与碰撞要求产生目标冲突。


技术实现要素：

10.在此背景下，本发明所基于的任务在于，提供一种用于电动车辆的电池箱，该电池箱具有简单的结构构造并且同时具有改进的在发生碰撞的情况下的能量吸收能力。
11.该任务通过根据权利要求1的、具有框架增强元件的、用于电动车辆的电池箱来解
决。本发明的有利的扩展方案由从属权利要求得出。
12.本发明涉及一种用于接收用于电动车辆的至少一个电池的电池箱，所述电池箱具有在外部环绕的框架并且具有底部。
13.根据本发明，在框架的下方布置有用于增强框架的环绕的框架增强元件，其中，框架增强元件的材料厚度相当于其横截面高度。换言之，框架增强元件至少部分地具有实心横截面。
14.框架增强部确保碰撞载荷的分布，以避免鼓起、尤其是壳体底部的一个或者多个板材的鼓起。
15.框架和框架增强元件位于所谓的变形区中并且接收由碰撞引起的力。这些力分布在框架内，而不将由碰撞引起的力传递给被框架包围的电池或者说蓄电池。因此，电池以在最大程度上防碰撞的方式布置在车辆内，并且能够被接收在现有的车辆程序或者现有的车辆中。
16.根据本发明的有利的第一构型，底部通过多个彼此间隔开地布置的底部层构型，其中，框架增强元件布置在通过底部层构成的底部空腔内。
17.这涉及所谓的混合底部电池箱(hybridboden batteriekasten)或者说高压存储器(hvs)，其中，电池箱的底部能够由盖板或者说底部板(底部层)构成。即，底部能够由多个层构造为“三明治结构”。电池底部平放在底部的内底部层上，即该底部层在装入位态中是上层，该上层也被称为中间底部。电池布置在上方的底部层、即中间底部上。在该中间底部下方以间隔开的方式布置有外部的或者说下方的底部层(所谓的车底保护部，unterfahrschutz)。
18.电池箱的框架能够具有至少两个在端部侧彼此接合的结构构件，所述结构构件能够具有基本上矩形的横截面。型材部段能够经由紧固器件与机动车车身连接。
19.根据本发明的另一有利变型，框架增强元件的材料厚度相当于其横截面高度，其中，该材料厚度至少部分地具有所述底部层的间距。
20.换言之，框架增强元件至少部分地在底部层的整个间距上具有实心横截面。
21.尤其能够设置，框架增强元件的实心横截面的横截面宽度大于该框架增强元件的横截面高度。
[0022]“实心横截面”应理解为型材构件的连贯地、即实心地构造的区域，即实心材料。由于这种构型，水平的碰撞载荷直接导入到多件式壳体底部中。
[0023]
下方的底部层形成车底保护部，上方的底部层形成中间底部。所述下方的底部层和所述上方的底部层共同形成部分空心的底部结构的盖层。框架增强部使底部层保持间隔开。优选地，通过在底部结构中尽可能远地位于外部的环绕的框架增强部产生在横向冲击时所需的尽可能高的反应力。
[0024]
本发明的另一有利变型提出，框架衔接到至少一个底部层和/或框架与至少一个底部层构成闭合的型材，使得碰撞载荷能够更好地由电池箱接收。
[0025]
根据本发明的另一有利构型，框架增强元件至少部分地构造为空心型材、优选挤出型材。通过这种方式确保，底部结构在导入碰撞载荷时保持基本上平坦并且不鼓胀或者说弯折。此外，纵向地和/或可能横向地伸展的调温剂通道优选能够安置在面向电池壳体内部的侧上，所述调温剂通道因此提供用于引导调温剂的空腔。在此，除了尽可能高的碰撞性
能的任务外，该构件附加地能够用作用于电池壳体中的冷却或加热系统的分配器。
[0026]
能够设置，框架增强元件至少局部地完全填充底部层之间的底部空腔，以能够更好地接收由碰撞引起的力。
[0027]
在本发明的有利扩展方案中，框架通过挤出、辊压成型或者修棱制成。
[0028]
根据本发明另一有利构型，框架覆盖底部的端侧。通过这种方式确保框架的良好密封，尤其用于改进的腐蚀防护。此外，框架提供到壳体盖上的附接部。仍然确保碰撞载荷的良好导入。
[0029]
在外部环绕的框架能够由空心型材构成，尤其由多腔室空心型材构成。优选地，在框架中布置有至少一个横向载体和至少一个纵向载体。通过至少一个横向载体和至少一个纵向载体构造用于接收至少一个电池的接收空间。在此，至少一个电池尤其放入到接收空间中，使得所述电池面式地并且优选在预应力的作用下处于抵靠接片地在接收空间中耦合，尤其所述耦合通过螺钉实现。在每个电池中产生的热量能够通过这种方式经由电池底部借助热传导传递给电池箱的底部。因此，实现从电池底部到电池箱的底部的热传导。也能够设想，向电池供应热量，以提供确定的运行温度。
[0030]
此外，框架还用于布置在车辆内的电池的存放可靠的接收和运输可靠的保持。框架能够完全地或者至少部分地包围蓄电池，并且能够具有用于将蓄电池紧固在框架上的第一紧固器件和用于将框架紧固在车辆部件上的第二紧固器件。
[0031]
框架的空心型材区段具有至少一个变形区，以至少部分地吸收由碰撞引起的负载。这类的框架包括布置在车辆内的蓄电池，并且因此在最大程度上保护所述蓄电池免受由碰撞引起的损伤。这通过下述方式实现：框架、尤其变形区能够接收由碰撞引起的力并且将所述力分布在框架内，以因此保持作用到被框架包围的蓄电池上的由碰撞引起的力尽可能得小。因此，蓄电池以在最大程度上防碰撞的方式布置在车辆内，并且能够被接收在现有的车辆程序或者现有的车辆中并且能够用作蓄电池的安全支架。
[0032]
由现有技术已知，力传导路径主要通过电池壳体的模块空间引导。出于这个原因，可能出现框架结构的内侧鼓起到或者倾斜到电池模块的结构空间中。基于本发明，在很大程度上避免必然与此相关的对所述电池模块的损坏。框架的空心型材区段具有至少一个变形区，以至少部分地吸收由碰撞引起的负载。这类的框架包括布置在车辆内的蓄电池，并且因此在最大程度上保护所述蓄电池免受由碰撞引起的损伤。
[0033]
根据本发明的一种扩展方案，电池箱的框架和至少一个底部层相互材料锁合地和/或形状锁合地接合(尤其是焊接)。焊接能够指的是具有连贯的缝的或者具有双线连锁缝(steppnaht)和缝密封部的激光焊接，以因此提供密封的内部空间。至少一个底部层，尤其是中间底部，是焊接的并且必要时是粘接的。被称为车底保护部的底部层也能够是焊接的和/或粘接的。也能够设想例如借助拧接将车底保护部与框架力锁合地耦合。
[0034]
根据本发明的另一有利构型，在底部层之间的底部空腔中或者在一个底部层上设置有至少一个横向型材构件和/或至少一个纵向型材构件，用以加固框架增强元件。所述至少一个横向型材构件和/或至少一个纵向型材构件向内支撑实心横截面框架。
[0035]
根据本发明的一种扩展方案，框架增强元件具有至少一个贯通孔和/或至少一个单侧的或者双侧的加深部。所述贯通孔和/或加深部略微降低碰撞性能，但是超比例地对低的总重量产生积极影响。
[0036]
有利地能够设置，至少一个底部层由金属材料构成，优选两个底部层都由金属材料、尤其是由钢或者钢合金构成。优选地，底部层能够由钢板制成，由此进一步提高电池箱的碰撞性能或者说抗侵入性。
[0037]
至少一个底部层能够具有最大约0.8mm至2mm、优选1.5mm的厚度。
[0038]
能够设想，框架增强元件和至少一个底部层相互材料锁合地和/或形状锁合地耦合(尤其焊接和/或粘接)。在此，尤其考虑保护气体焊接、激光焊接或者电阻焊接。
[0039]
此外，底部层能够相互材料锁合地和/或形状锁合地耦合(尤其是焊接，优选点焊或者激光焊接)。通过这种方式确保简单的制造方法和底部层的固定连接。这导致剪切强度的提高并且因此导致碰撞安全性的提高。对于点焊，能够在底部层中引入所谓的冲压部使得间隔开的底部层能够在少量部位上接触并且能够在那里接合。
[0040]
根据本发明的另一有利构型，在底部空腔中布置有调温装置，尤其是用于将至少一个电池的热量导出的冷却装置或者用于向电池供应热量的加热装置。该调温装置位于外部的或者说下方的底部层上，使得该调温装置因此布置在底部层之间。由此能够实现从电池底部经由内底部层至调温装置的特别好的热传导。
[0041]
在本发明的另一变型中，下方的底部层相对于指向电池的上方的底部层向外突出。通过这种方式提供用于将电池箱的框架简单地附接到底部上的可能性。那么用于附接到框架上的紧固器件能够安装到底部的向外突出的区段中，尤其安装到一个或者多个底部层中。替代地或者附加地能够设想，框架焊接到底部的向外突出的区段上，使得存在框架与底部之间的可靠连接用以构成电池箱，并且再次改进底部在框架上的支撑。指向电池的底部层应理解为中间底部，即电池平放在所述底部层上。调温装置位于所述上方的底部层下方，而下方的底部层(即车底保护部)位于该调温装置下方。电池箱的框架能够布置在底部层的向外突出的区段之间并且与所述区段耦合(尤其焊接)。由此又改进底部在框架上的支撑。
[0042]
框架增强元件能够具有至少3mm、优选6mm的材料厚度。
[0043]
此外能够设想，框架具有至少一个内增强型材，该内增强型材布置在框架内或者说框架型材内。如果框架是单侧敞开的或者由多个部件接合而成，则还能够将附加的内增强部引入到框架中。由此能够进一步改进碰撞性能或者能够替代地在相同的碰撞性能的情况下与未被增强的变型相比减小重量。
[0044]
本发明的其他目标、优点、特征和应用可能性由下面参照附图对实施例的说明得出。在此，所说明的和/或以图像示出的所有特征单独地或以任意有意义的组合构成本发明的主题，而与它们在权利要求中的概括或者它们的引用关系无关。
附图说明
[0045]
在此，附图部分示意性地示出：
[0046]
图1具有环绕的框架和框架增强元件的电池箱，
[0047]
图2至图11具有框架和框架增强元件的电池箱的底部在不同构型中的详细视图。
[0048]
在下面示出的附图图示中，相同的或者起相同作用的构件根据实施方式设有附图标记，以便改善可读性。
具体实施方式
[0049]
在图1中示出用于接收电动机动车的至少一个电池2的电池箱1。电池箱1能够具有根据图1示出的盖9。
[0050]
在根据图2-10的实施方式中，电池箱1的底部4构造为双层的并且具有盖板或者说底部板(所谓的底部层6、7)。图11示出具有单层的底部4的一种实施方式。
[0051]
如由图1至图11进一步得知的那样，电池箱1具有在外部环绕的框架3。电池箱1的框架3能够具有至少两个在端部侧彼此接合的结构构件16、17，所述结构构件具有基本上矩形的横截面。框架3在当前情况下由空心型材、尤其由多腔室空心型材构成。由图2至图11的详细视图得知具有至少一个横向载体16和至少一个纵向载体17的框架3。框架3能够经由紧固器件与机动车车身连接。
[0052]
通过至少一个横向载体16和/或至少一个纵向载体17构造用于接收至少一个电池2的接收空间，如图1所示。至少一个电池2尤其安装到接收空间中，使得该电池面式地并且优选在预应力的作用下处于抵靠载体16、17地在接收空间中耦合。所述耦合优选通过螺钉实现。在每个电池2中产生的热量能够通过这种方式经由电池底部借助热传导传递给电池箱1的底部4。但是也能够设想，电池箱1不具有横向载体16和/或纵向载体17，尤其是在相对小的电池箱的情况下。
[0053]
如由图1至图11进一步得知的那样，在框架3的下方布置有用于增强框架3的环绕的框架增强元件5。在此，框架增强元件5的材料厚度相当于其横截面高度h。换言之，框架增强元件5至少部分地具有实心横截面11。
[0054]
如上所述，根据图11的实施方式示出电池箱1的底部4，该底部构造为单层的，即仅具有下方的底部层6(所谓的车底保护部)。相反，根据图1至图10的实施方式示出双层的底部4。
[0055]
在具有双层的底部4的实施方式中，框架增强元件5的材料厚度相当于其横截面高度h并且至少部分地具有底部层6、7的间距d。换言之，框架增强元件50至少部分地在底部层6、7的整个间距d上具有实心横截面11。尤其能够设置，框架增强元件5的实心横截面11的横截面宽度b大于该框架增强元件的横截面高度h。
[0056]
实心横截面11应理解为型材构件5的连贯地、即实心地构造的区域，即实心材料。由于这种构型，水平的碰撞载荷直接被导入到多件式壳体底部4中。框架增强部5确保碰撞载荷的分布，以避免壳体底部4的底部层6、7鼓起。
[0057]
如由图1至图10还得知的那样，框架增强部5将底部层6、7保持在间距d上。优选地，通过在底部结构中尽可能远地位于外部的环绕的框架增强部5产生在横向冲击时所需的、尽可能高的反作用力。
[0058]
此外，由图1、图5、图6、图7、图10和图11得知，框架3衔接到至少一个底部层6、7上。根据图2至图9以及图11，具有至少一个底部层6、7的框架3形成闭合的型材。
[0059]
根据图3至图9以及图11的实施方式示出，框架3覆盖底部4的端侧18。通过这种方式确保底部4的良好密封，尤其用于改进的腐蚀防护。此外，框架3提供到壳体盖9上的附接部。
[0060]
由图10得知具有调温装置10的电池箱1的实施例。在此，电池底部平放在内底部层7上，即该底部层7在装入位态中是底部4的上层。该底部层7也被称为中间层。在该底部层下
方能够布置有调温装置10，该调温装置位于外部的或者说下方的底部层6(所谓的车底保护部)上，使得调温装置10因此布置在底部层6、7之间。通过这种方式能够实现从电池底部经由内底部层7至调温装置10的特别好的热传导。通过这种方式能够实现对电池2进行冷却或者通过向电池2供应热量来将电池2保持在确定的运行温度上。
[0061]
在当前的实施例中，两个底部层6、7由钢或者钢合金构造，由此进一步提高电池箱1的碰撞性能或者说抗侵入性。尤其是，底部层6、7能够由钢板制成并且相互焊接(优选点焊或者激光焊接)。对于点焊，在底部层6、7中能够引入有所谓的冲压部14，使得间隔开的底部层6、7能够在少量部位上接触并且能够在那里接合。至少一个底部层6、7能够具有最大约0.8mm至2mm、优选1.5mm的厚度。
[0062]
为了更好地将框架3附接到底部4上，一个底部层6、7能够相对于另一底部层7、6向外突出，使得框架能够通过简单的方式与底部层6、7的突出的区段接合。尤其能够设想，下方的底部层6相对于指向电池2的上方的底部层7向外突出，如根据图3、图4、图6、图7和图9的实施方式示出的那样。那么用于附接到电池箱1的框架3上的紧固器件能够安装到底部4的向外突出的区段中，尤其安装到一个或者多个底部层6、7中。替代地或者附加地能够考虑，框架3焊接到底部4的向外突出的区段上。
[0063]
电池箱1的框架3和至少一个底部层6、7相互材料锁合地和/或形状锁合地接合、尤其是焊接。焊接能够指的是具有连贯的缝或者带有缝密封部的双线连锁缝的激光焊接，以因此提供密封的内部空间。至少一个底部层6、7，尤其是中间底部7，是焊接的或者说粘接的。被称为车底保护部的底部层6也能够是焊接的和/或粘接的。也能够设想例如借助拧接将车底保护部6与框架3力锁合地耦合。
[0064]
根据图1，在底部层6、7之间的底部空腔8中或者在至少一个底部层6、7上设置有至少一个横向型材构件和/或至少一个纵向型材构件，用以加固框架增强元件5。所述至少一个横向型材构件和/或至少一个纵向型材构件向内支撑框架增强元件5、即实心横截面框架。
[0065]
根据图2b、图3b、图4b、图5b和图6b的实施方式与根据图2a、图3a、图4a、图5a和图6a的实施方式的不同之处在于，在型材纵向方向上取向的至少一个空腔15设置用于引导流体的热载体。
[0066]
根据图1至图11的相应的实施方式的区别在于底部4的构型，尤其在于电池箱1的框架3的和底部层6、7的构型。
[0067]
根据图10，调温装置10相对于框架增强元件5在框架3中布置得更靠内。通过这种方式，与碰撞有关的性能和液体管线以彼此分开的方式设置在电池箱1中，即框架增强部5位于框架3的外部区域中，而优选构造为矩形型材的冷却管线分布更靠内。
[0068]
框架增强元件5和至少一个底部层6、7能够相互材料锁合地和/或形状锁合地耦合(尤其焊接和/或粘接)。在此，尤其考虑保护气体焊接、激光焊接或者电阻焊接。
[0069]
此外能够设想，框架3具有至少一个内增强型材，该内增强型材布置在框架3内。该型材能够引入到单侧敞开的或者由多个部件接合的框架3中，使得由此进一步改进碰撞性能或者替代地在相同的碰撞性能的情况下与未被增强的变型相比减小重量。
[0070]
根据电池箱1的未示出的实施方式能够设想，在框架增强元件5的z方向上设置有至少一个贯通孔和/或至少一个单侧的或者双侧的加深部，该贯通孔和/或加深部超比例地
对低的总重量产生积极影响。
[0071]
根据未示出的实施方式，至少一个电池2能够以预应力面式地贴靠在底部4上、尤其是在上方的底部层7上。
[0072]
此外能够设置，为底部层6、7使用不同的板材厚度，使得例如通过减小上侧的板材的厚度能够改进到调温区域、即到电池2的热传递。
[0073]
附图标记列表
[0074]
1电池箱
[0075]
2电池
[0076]
3框架
[0077]
4底部
[0078]
5框架增强元件
[0079]
6底部层
[0080]
7底部层
[0081]
8底部空腔
[0082]
9盖
[0083]
10调温装置
[0084]
11实心横截面
[0085]
14冲压部
[0086]
15空腔
[0087]
16框架的横向载体
[0088]
17框架的纵向载体
[0089]
18底部的端侧
[0090]
d间距
[0091]
b横截面宽度
[0092]
h横截面高度