用于电驱动车辆的电池载体及这种电池载体的制造方法技术

技术编号：41500536 阅读：12 留言：0更新日期：2024-05-30 14:43

本发明专利技术涉及一种电池载体，其设置用于固定在电驱动机动车的支承结构的底部区域中，其中电池载体(B)通过底部区段(9)和围绕底部区段(9)的侧壁(12)限定用于至少一个在该处待定位的电池元件的容纳空间(AR)，并且其中侧壁(12)包括至少两个侧壁区段(13、14、20‑25)，其以大于0°的角度(β)相对于底部区段(9)成角度地定向并且在角区域(11a‑11d)中彼此相会。根据本发明专利技术在这种电池载体(B)中，底部区段(9)由第一铝材料一件式成形，并且侧壁(12)的至少分别在所述角区域(11a‑11d)中的一个角区域中彼此相会的侧壁区段(20‑23、24、25)、连同相应的角区域(11a‑11d)由第二铝材料一件式成形，第二铝材料具有相比于第一铝材料更高的断裂伸长率A。本发明专利技术还涉及一种用于制造本发明专利技术类型的电池载体(B)的方法。

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【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本专利技术涉及一种电池载体，其设置用于固定在电驱动的机动车的支承结构的底部区域中，其中，电池载体利用底部区段和围绕底部区段的侧壁区段限定出用于在该处待定位的电池元件的容纳空间。本专利技术同样涉及一种用于制造这样的电池载体的方法。

技术介绍

1、在专业术语中也称为“battery tray(电池托盘)”的在此所述类型的电池载体容纳存储器，在该存储器中存储驱动机动车所需的电能。这些通常可再充电的能量存储器在一般的语言应用中同义地被称为“电池”或“蓄电池”。因此，在本文中为了简单起见，对于相关能量存储器的名称一贯使用术语“电池”。在此，这种类型的电池通常由多个单格式的电池元件组成。

2、与在具有内燃机的机动车中使用的、通常以12v或24v的电压运行的电池不同，在其中储存用于驱动电动车的电能的电池中存在高压，其通常在300-1000v的范围中。现有技术是锂离子电池，其能够实现高的能量密度并且同时特征在于相对长的使用寿命。然而，这种锂离子电池对机械和热负载敏感。电池元件的损坏可能导致火灾并且导致有毒成分的逸出。如果这些有毒成分不受控制地到达自由的周围环境中，那么它们可能构成巨大危险。例如，如果锂离子电池的高反应性锂金属与水接触，则水分子分解成其组成部分氢气和氧气，它们形成高爆炸危险的气体混合物。

3、出于这些原因，这里所讨论类型的电池载体必须如此设计，即，不仅在正常的行驶运行中以及在发生事故时，布置在电池载体中的电池元件能够被保护以免受到机械损坏，而且也能够可靠地防止在泄漏时电池元件的成分进入周围环境中。

<p>4、ep 2 468 609 a2描述了一种应满足这些要求的电池载体的示例。在那里提出的用于电动车辆的支承结构包括底部件，该底部件具有以导体的方式构造的矩形框架并且该框架在支承结构的纵向方向上延伸。可以分别将板形的电池置入到框架格层中。框架在其窄侧上具有各一个耦联区段，通过该耦联区段，电池壳体连接至支承结构的其他部件，例如用于连接至车轴总成或车辆外蒙皮的型材。为了保护电池免受由于碎石撞击等造成的损坏，框架在其下侧上用板覆盖。同样地，在框架上放置盖子，以便在电池故障的情况下保护车辆乘客免受从电池逸出的蒸汽等。

5、在de 10 2019 101 637 a1中描述的用于电动车的电池载体的构造能够实现相对于该现有技术简化的制造。具有该专利技术的形成类属的特征的电池载体按照盆的形式利用其底部以及围绕底部的侧壁限定出容纳空间，在该容纳空间中为了使用而布置有电池元件。在此，盆的至少一个部段、优选整个盆作为折叠部件一件式地并且材料统一地由板坯制造。同时，在盆的底部中构造有至少一个在宽度或长度上成型的凹槽，使得该凹槽用作成型的横梁或纵梁并且用作加固部或用于装配电池元件的连接面。为了制造如此设计的电池载体，提供平坦的、适当成形的板裁切件，其中，在待产生的凹槽的区域中，将切口切入到之后形成电池载体的侧壁区段的区段中。由这样准备的裁切件通过不同的折叠操作沿着电池载体的预设棱边线成形，使得所述凹槽构造在底部中并且所述侧壁区段垂直地从底部突出。在接合部位上，各两个侧壁区段或一个侧壁区段和所述凹槽之一的一个端部彼此相会，这些接合部位最后彼此接合，其中，在彼此接合的部件之间的连接优选实施为材料配合的连接、尤其实施为焊接。

技术实现思路

1、在上述现有技术的背景下，本专利技术的目的在于，提供一种电池载体，其满足对气体及液体密封的屏蔽及防止电池受到机械损伤的最严格的要求，同时可简单地制造。

2、同样应当提出一种用于制造这样的电池载体的方法。

3、本专利技术通过一种电池载体实现该目的，该电池载体至少具有在权利要求1中给出的特征。

4、本专利技术还通过权利要求8中所述的方法实现了该目的。

5、本专利技术的有利的设计方案在从属权利要求中给出，并且如一般的专利技术构思那样在下面详细地阐述。

6、因此，根据本专利技术的设置用于固定在电驱动的机动车的支承结构的底部区域中的电池载体利用底部区段和围绕底部区段的侧壁限定用于至少一个在该处待定位的电池元件的容纳空间。在此，侧壁包括至少两个侧壁区段，所述侧壁区段以大于0°的角度相对于底部区段成角度地取向并且在角区域中彼此相会。

7、根据本专利技术，现在在这种电池载体中，电池载体的底部区段由第一铝材料一件式形成。同时，侧壁的至少分别在角区域之一中彼此相会的侧壁区段、连同相应的角区域一件式地由第二铝材料成形，该第二铝材料具有比第一铝材料更高的断裂伸长率a。

8、典型地，根据本专利技术用于底部区段的第一铝材料具有至少170mpa的抗拉强度rm(rm≥170mpa)、例如至少220mpa的抗拉强度rm(rm≥220mpa)、尤其至少240mpa的抗拉强度rm(rm≥240mpa)，和最高10％的断裂伸长率a(a≤10％)、尤其最高8％的断裂伸长率a(a≤8％)。具有这种特性范围的铝材料在本领域中以及在本文中被称为“高强度的铝材料”。

9、相反，一件式成形在角区域内彼此相会的侧壁区段和相关角区域本身的第二铝材料的断裂伸长率a典型地为至少10％(a≥10)，特别是至少15％(a≥15％)。具有这样高的断裂伸长率a的铝材料在专业术语中以及在本文中被称为“延展性的铝材料”。

10、因此，在这个意义上，根据本专利技术的电池载体的底部区段由高强度的铝材制成，而至少在角区域中彼此相会的侧壁区段和相关的与该侧壁区段一件式成形的角区域由延展性的铝材料制成。

11、因此，根据本专利技术的电池载体的特征在于，其完全由铝材料制成。这使得其相对于传统的钢板结构具有明显更小的重量。

12、在此，本专利技术从如下考虑出发，即，对于在使用中承受由于碎石撞击等造成的最大负荷并且此外必须支承电池元件重量的底部区段，使用具有高强度的铝材料，并且作为这样的铝材料可以可靠地承受作用到其上的机械负荷。与此相反，额外的复杂成形的或在变形技术上难以产生的形状元素移置到电池载体的这样的侧壁区段的区域中，所述侧壁区段由具有比底部区段材料更高的延展特性以及相应优化的可变形性的铝材料制成。以这种方式成功实现了，尽管由高强度铝材料制成的底部区段对于复杂造型来说不具有足够的可变形性，仍旧通过变形而由适当成形的板裁切件一件式地成形根据本专利技术的电池载体。

13、该做法的特别的优点在于，为了制造电池载体不再需要在单独的工作步骤中彼此分开地预成型电池载体的特定区段并且之后将其后续地彼此接合、尤其焊接或粘接。取而代之，为了制造按照本专利技术的电池载体可以使用板坯，其由不同铝材料构成的区段利用对此已证实可靠的接合技术、尤其焊接或粘接技术相互连接，使得即使在板坯变形成电池载体之后也确保这些区段的牢固且紧密的结合。

14、本专利技术在这方面利用基于使用所谓的拼焊板、在实践中证明可靠的构件制造原理，对该构件具有局部不同的要求(例如参见de 102011 101 586b4)。在此，利用本专利技术不仅成功地提供一种重量轻的电池载体，该电池载体可靠地满足对其负荷能力提出的要本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种电池载体，其设置用于固定在电驱动机动车的支承结构的底部区域中，其中，所述电池载体(B)通过底部区段(9)和围绕所述底部区段(9)的侧壁(12)限定用于至少一个在该处待定位的电池元件的容纳空间(AR)，并且其中，所述侧壁(12)包括至少两个侧壁区段(13、14、20-25)，这些侧壁区段以大于0°的角度(β)相对于所述底部区段(9)成角度地定向并且在角区域(11a-11d)中彼此相会，

2.根据权利要求1所述的电池载体，其特征在于，所述第一铝材料具有至少170MPa的抗拉强度Rm和小于10％的断裂伸长率A。

3.根据权利要求1或2所述的电池载体，其特征在于，所述第二铝材料具有至少10％的断裂伸长率A。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电池载体，其特征在于，所述电池载体(B)在两个彼此对置的侧(L1、L2)上分别具有侧壁区段(13、14)，所述侧壁区段与所述底部区段(9)一件式地由第一铝材料形成，并且在其之间具有所述电池载体(B)的一个角区域(11a-11d)的侧壁区段(20-23)中的各一个侧壁区段形成由所述底部区段(9)的第二铝材料制

5.根据权利要求4所述的电池载体，其特征在于，所述底部区段(9)在俯视图中观察具有矩形的基本形状，在所述底部区段(9)的彼此对置的纵向侧(L1、L2)上分别延伸有由所述第一铝材料制成的侧壁区段(13、14)，并且由所述第一铝材料制成的侧壁区段(13、14)在其对应于所述电池载体(B)的角区域(11a-11d)的侧上分别通过与其接合的由所述第二铝材料制成的侧壁区段延长。

6.根据权利要求5所述的电池载体，其特征在于，较高强度的侧壁区段(13、14)彼此平行地延伸。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电池载体，其特征在于，所述第一材料是6000、7000或8000系列的铝合金(AlMgSi)并且所述第二铝材料是3000、4000或5000系列的铝合金(AlMg)。

8.一种用于制造电池载体(B)的方法，所述电池载体设置用于固定在电驱动的机动车的支承结构的底部区域中，其中，所述电池载体(B)利用底部区段(9)和围绕所述底部区段(9)的侧壁(12)限定用于在该处待定位的电池元件的容纳空间(AR)，并且其中，所述侧壁(12)包括至少两个侧壁区段(13、14、20-23、24、25)，这些侧壁区段以大于0°的角度β相对于所述底部区段(9)成角度地定向并且在角区域(11a-11d)中彼此相会，所述方法包括以下工作步骤：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述工作步骤a)中提供的板坯(1)的中央区段(2)在板坯(1)的整个宽度(W)上延伸，但仅在板坯(1)的长度(L)的一部分上延伸，并且在所述工作步骤b)中变形时，将中央区段(2)的彼此对置的、在板坯(1)的延展性的侧区段(3、4)之间延伸的边缘区段变形为电池载体(B)的各一个更高强度的侧壁区段(13、14)。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，由第一铝材料制成的侧壁区段(13、14)彼此平行地延伸。

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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种电池载体，其设置用于固定在电驱动机动车的支承结构的底部区域中，其中，所述电池载体(b)通过底部区段(9)和围绕所述底部区段(9)的侧壁(12)限定用于至少一个在该处待定位的电池元件的容纳空间(ar)，并且其中，所述侧壁(12)包括至少两个侧壁区段(13、14、20-25)，这些侧壁区段以大于0°的角度(β)相对于所述底部区段(9)成角度地定向并且在角区域(11a-11d)中彼此相会，

2.根据权利要求1所述的电池载体，其特征在于，所述第一铝材料具有至少170mpa的抗拉强度rm和小于10％的断裂伸长率a。

3.根据权利要求1或2所述的电池载体，其特征在于，所述第二铝材料具有至少10％的断裂伸长率a。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电池载体，其特征在于，所述电池载体(b)在两个彼此对置的侧(l1、l2)上分别具有侧壁区段(13、14)，所述侧壁区段与所述底部区段(9)一件式地由第一铝材料形成，并且在其之间具有所述电池载体(b)的一个角区域(11a-11d)的侧壁区段(20-23)中的各一个侧壁区段形成由所述底部区段(9)的第二铝材料制成的侧壁区段(20-23)之一的延长部。

5.根据权利要求4所述的电池载体，其特征在于，所述底部区段(9)在俯视图中观察具有矩形的基本形状，在所述底部区段(9)的彼此对置的纵向侧(l1、l2)上分别延伸有由所述第一铝材料制成的侧壁区段(13、14)，并且由所述第一铝材料制成的侧壁区段(13、14)在其对应于所述电池载体(b)的角区域(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯文·舒德科夫，理查德·弗兰茨曼，简·沙伊尔，乌多·克鲁扎克，
申请(专利权)人：尼玛克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

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