电池壳体及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种用于容纳一个或多个电池模块的电池壳体(1)，尤其是用于电动车辆或具有混合驱动的车辆，该电池壳体包括具有框架(2.1)和底部(2.2)的箱体(2)，其提供用于容纳该一个或多个电池模块的内部空间；还包括至少一个至少区段性地在该框架(2.1)背离内部空间的一侧上连接至箱体(2)的框架(2.1)的安装支架(3)，其用于将电池壳体(1)可释放地连接到车辆上；以及包括用于封闭箱体(2)的盖，其中电池壳体(1)的框架(2.1)、底部(2.2)、安装支架(3)或盖由钢板制成，该钢板具有包括铁素体和马氏体的组织结构并且在一侧或两侧设有锌基覆层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池壳体及其应用
本专利技术涉及一种用于容纳一个或多个电池模块的电池壳体，尤其是用于电动车辆或具有混合驱动的车辆，该电池壳体包括具有框架和底部的箱体，其提供用于容纳该一个或多个电池模块的内部空间；还包括至少一个至少区段性地在该框架背离内部空间的一侧上连接至箱体的框架的安装支架，其用于将电池壳体可释放地连接到车辆上；以及包括用于封闭箱体的盖。
技术介绍
车辆，尤其是汽车的日益电气化或持续电气化，以及同时消费者对此类车辆的长续航里程的期望，需要开发高性能的电池设计。尤其是容纳电池模块或内部容纳有电池模块的电池壳体通常在车辆纵向和横向方向上具有相当大的延伸范围并且通常在中央，尤其在乘客舱下方安装在车辆(底板)下方。电池壳体尤其用于保护电池模块免受损坏并用于散发在车辆行驶时由电池模块产生的热量。这导致对安装空间、碰撞性能、重量、密封性等因素的复杂要求。电池壳体必须保护电池模块免受水的影响，因此必须是防水的。该要求需要通常可达1m水深的密封性。在车辆(底板)下方，电池壳体暴露于喷溅水，喷溅水也可能带有融雪盐。为此，必须防止电池壳体锈穿。为了能够经济地制造具有高碰撞安全性的电池壳体，所述壳体优选由超高强度钢制成。例如，DE102016110330A1公开了由多个钢部件构成的这种电池壳体，以及使用可拆卸的连接装置，优选使用螺钉将电池壳体安装或固定到车辆上。所使用的钢材应该是可涂层和可焊接的。所使用的、优选经覆层的钢或由其制造的部件尤其通过焊缝相互连接以形成用于容纳电池模块的电池壳体的内部空间，其中需确保，焊缝封闭内部空间，并由此是密封的。这里存在目标的冲突，因为在焊接或焊接连接中，具有高保护作用的腐蚀保护覆层会降低工艺可靠性。此外，所用钢材还应具有一定的抗变形能力，以满足发生碰撞时的必要需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电池壳体，尤其用于电动车辆或具有混合驱动的车辆，该电池壳体设计为防水和耐腐蚀的并且尤其具有高的抗变形性。该目的通过具有权利要求1的特征的电池壳体来实现。电池壳体的组件，例如电池壳体的框架、底部、安装支架或盖，由金属制成。根据本专利技术，组件(框架、底部、安装支架、盖)中的至少一个由钢板制成，该钢板具有包括铁素体和马氏体的组织结构并且在一侧或两侧设有锌基覆层。铁素体和马氏体的组合赋予相应组件高的变形抗性，同时具有非常好的涂层适用性。具有相应组织结构或性能的钢板的生产在现有技术和本
中是已知的。根据本专利技术，钢板具有包括至少65％的铁素体和马氏体的组织结构，在此至少有20％的铁素体和至少5％的马氏体，其中可存在最多35％的贝氏体、珠光体、渗碳体和/或残余奥氏体。通过调整马氏体，很明显，用于制造相应组件的钢板仅经受冷成型操作或温控成型操作，在此期间不发生组织结构转变，以便也能够在随后制造的部件中有利地利用已经在钢板中设定的有利特性。根据本专利技术，在制造和组装组成部件以形成电池壳体之前，钢板在一侧或两侧设有锌基覆层，其提供优异的防腐蚀保护，并且由此防止快速锈穿。组织结构可以尤其包括至少70％的铁素体和马氏体，优选至少80％的铁素体和马氏体，优选至少85％的铁素体和马氏体，其中可以存在尤其最多30％，优选最多20％，优选最多15％的贝氏体、珠光体、渗碳体和/或残余奥氏体。本专利技术的有利设计方案和变型从从属权利要求和随后的说明中得出。根据一种设计方案，电池壳体还包括底盘保护装置，其布置在箱体的底部下方，尤其是与底部相距一定距离，其中底盘保护装置由钢板制成，该钢板具有包括铁素体和马氏体的组织结构并且在一侧或两侧具有锌基覆层。如果箱体的底部尺寸不够大或不能形成得足够大，底盘保护装置尤其可以确保额外地保护电池模块免受从下方侵入的异物的影响。底盘保护装置尤其布置在与箱体的底部相距一定距离处，从而首先可以充分利用可用空间来容纳例如用于冷却和/或加热电池模块的温度控制装置，和/或其他用于运行电池模块/向电池模块供电的装置，其次，该间距使得可以将侵入的异物在它们到达并因此损坏敏感电池模块之前从下方减速，否则这可能导致严重短路，最坏的情况是火灾。根据优选的设计方案，为了在损坏时能够更换并且为了确保从下方进行一定维护的可能性，底盘保护装置应该可拆卸地连接到电池壳体。可拆卸地这一概念被理解为是指例如机械连接方法，例如通过夹持和/或螺纹连接，和/或通过粘合结合。如果没有(额外的)底盘保护装置，则箱体底部承担底盘保护装置的功能。在替代的设计方案中，底部可以实施为深拉的槽。根据优选的设计方案，钢板具有包含至少60％的铁素体和至少5％的马氏体的组织结构，其中可存在最多35％，尤其最多30％，优选最多25％的贝氏体、珠光体、渗碳体和/或残余奥氏体。特别优选地，钢板具有包括70至90％的铁素体和10至30％的马氏体的组织结构，其中可存在最多20％的残余奥氏体。钢板中调整得到的组织结构的这种组合允许高变形抗性，同时具有高涂层适用性。由于组织结构中马氏体的比例为最大30％，因此仍然可以使用传统的技术设备对钢板进行冷成型。根据替代的设计方案，钢板具有包含至少65％的铁素体和马氏体的组织结构，在此存在20％到95％的铁素体和5％到80％的马氏体，尤其是40％到80％的铁素体和20％到60％的马氏体，其中可存在最多35％，尤其最多30％，优选最多25％的贝氏体、珠光体、渗碳体和/或残余奥氏体。此处给出的％为单位的组织结构比例，除通常由X射线衍射确定并且因此以体积％给出的(残余)奥氏体含量的数字外，其余这些数字均基于在磨片中观察到的面积。根据进一步优选的设计方案，钢板在一侧或两侧具有锌基覆层，该覆层除了锌和不可避免的杂质之外，还有来自铝和镁的组中的至少一种元素。特别优选地，锌基覆层组成为0.5至4重量％的铝和/或0.5至4重量％的镁，其余为锌和不可避免的杂质，该覆层与由纯锌组成的覆层相比具有改进的防腐蚀保护。如果覆层中同时存在铝和镁，则腐蚀保护得到进一步改进，从而根据进一步优选的设计方案，锌基覆层组成为1至2.5重量％的铝和1至2.5重量％的镁，其余为锌和不可避免的杂质。改进的防腐蚀保护具有显著的优势，即在腐蚀保护仍然足够的情况下，可以采用比传统(热浸镀)锌覆层更薄的覆层，由此在优选进行焊接的情况下可以提高工艺可靠性，这对于确保大批量制造中接缝/焊接连接的密封性至关重要。为了实现足够的腐蚀保护，根据一个设计方案，用于制造至少一个组件(框架、底部、安装支架、盖)的钢板的锌基覆层具有在钢板上单侧或两侧每侧至少为30g/m2的涂覆量，涂覆量尤其是单侧或两侧每侧40g/m2至90g/m2。在使用底盘保护装置的情况下，根据一种设计方案，用于制造底盘保护装置的钢板的锌基覆层具有在钢板上单侧或两侧每侧至少为30g/m2，尤其至少60g/m2，优选至少90g/m2的涂覆量，涂覆量优选是单侧或两侧每侧120g/m2至300g/m2。根据一个设计方案，至少框架和箱体的底部设有附加的阴极浸漆覆层，涂覆量为一侧或两侧每侧至少10μm。阴极浸漆覆层形成屏障并减缓锌基覆层的降解，并可提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电池壳体(1)，用于容纳一个或多个电池模块，尤其是用于电动车辆或具有混合驱动的车辆，所述电池壳体包括/n-具有框架(2.1)和底部(2.2)的箱体(2)，其提供用于容纳该一个或多个电池模块的内部空间；/n-至少区段性地在所述框架(2.1)背离内部空间的一侧上连接至箱体(2)的框架(2.1)的至少一个安装支架(3)，所述安装支架用于将电池壳体(1)可释放地连接到车辆上；/n-用于封闭箱体(2)的盖，/n其特征在于，所述电池壳体(1)的框架(2.1)、底部(2.2)、安装支架(3)或盖由钢板制成，所述钢板具有包括铁素体和马氏体的组织结构，其中所述钢板具有包括至少65％的铁素体和马氏体的组织结构，在此至少有20％的铁素体和至少5％的马氏体，其中能够存在最多35％的贝氏体、珠光体、渗碳体和/或残余奥氏体，并且在一侧或两侧设有锌基覆层。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181213 DE 102018132171.61.电池壳体(1)，用于容纳一个或多个电池模块，尤其是用于电动车辆或具有混合驱动的车辆，所述电池壳体包括
-具有框架(2.1)和底部(2.2)的箱体(2)，其提供用于容纳该一个或多个电池模块的内部空间；
-至少区段性地在所述框架(2.1)背离内部空间的一侧上连接至箱体(2)的框架(2.1)的至少一个安装支架(3)，所述安装支架用于将电池壳体(1)可释放地连接到车辆上；
-用于封闭箱体(2)的盖，
其特征在于，所述电池壳体(1)的框架(2.1)、底部(2.2)、安装支架(3)或盖由钢板制成，所述钢板具有包括铁素体和马氏体的组织结构，其中所述钢板具有包括至少65％的铁素体和马氏体的组织结构，在此至少有20％的铁素体和至少5％的马氏体，其中能够存在最多35％的贝氏体、珠光体、渗碳体和/或残余奥氏体，并且在一侧或两侧设有锌基覆层。


2.根据权利要求1所述的电池壳体，其中所述电池壳体(1)还包括底盘保护装置(2.3)，所述底盘保护装置布置在箱体(2)的底部(2.2)下方，其中所述底盘保护装置(2.3)由钢板制成，所述钢板具有包括铁素体和马氏体的组织结构并且在一侧或两侧具有锌基覆层。


3.根据权利要求2所述的电池壳体，其中所述底盘保护装置(2.3)可拆卸地连接到电池壳体(2)。


4.根据前述权利要求中任意一项所述的电池壳体，其中所述钢板具有包含至少60％...

【专利技术属性】
技术研发人员：珍妮弗·舒尔茨，埃里克·希尔弗里奇，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE