CN107112445B - 用于电动或混合动力车辆牵引电池的电池壳体件和电池壳体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电动或混合动力车辆的牵引电池的电池壳体件(1)。电池壳体件(1)的第一部分区域由塑料构造并且至少一个第二部分区域由与该塑料不同的材料构造。以此方式能够在减小重量的同时达到电池壳体件(1)的高刚度。由另一种材料构成的第二部分区域可以有针对性地设置于在电池壳体件(1)刚度方面能实现最大优点的位置处。为电池壳体件(1)的其它部分区域使用塑料使得能够保持小的重量。

Description

用于电动或混合动力车辆牵引电池的电池壳体件和电池壳体

本发明涉及一种用于电动或混合动力车辆的牵引电池的电池壳体件以及一种电池壳体。

DE 10 2013 112 413 A1涉及一种用于电动车辆牵引电池的电池壳体件，牵引电池可别接受在该电池壳体件中，其中，电池壳体件由热塑性或热固性塑料材质构成。

如果这种电池壳体件由塑料制成，那么尤其对于保持和承载牵引电池的电池壳体件存在这样的挑战：产生电池壳体件的足够的刚度并且在碰撞情况下保护电池不损坏。

在该背景下，本发明的任务在于，构造一种用于电动或混合动力车辆牵引电池的电池壳体件以及一种电池壳体，其具有高的刚度并且在碰撞情况下保护电池不损坏。

根据本发明，该任务的解决方案是，电池壳体件在第一部分区域中由塑料构成并且在至少一个第二部分区域中由与该塑料不同的材料构成。因此它是所谓的混合构件。

以此方式能够在减小重量的同时达到电池壳体件的高刚度。通过电池壳体件的高刚度，具有多个电池模块和多个电池单元的电池，例如高压电池–也被称为HV电池，在碰撞情况下也能被有效保护不损坏。由另一种材料构成的第二部分区域可以有针对性地设置于在电池壳体件刚度方面能实现最大优点的位置处。为电池壳体件的部分区域使用塑料使得尽管获得了稳定性而仍保持小的重量。

有利地将这样的电池壳体件使用作电动或混合动力车辆牵引电池的电池壳体的组成部分，该电池壳体例如还具有壳体盖或类似物作为另外的组成部分。

为了例如在碰撞情况下提高电池壳体件的刚度并且尤其提高其稳定性，有利的是，至少在电池壳体件的周边的一个区段上设置至少一个加强构件，该加强构件由与电池壳体件不同的材料构成。

在此，对于提高电池壳体件刚度特别有利的是，加强构件为框架形构造并且框架式围绕电池壳体件周边的至少一个区段。

为了简单并且成本有利地制造该加强构件，有利的是，加强构件由挤出型材构造。例如为此可以使用铝挤出型材，铝挤出型材原则上是市场常见的并且必要时在其横截面方面相应适配。

为了将加强元件简单可靠地保持并固定在电池壳体件上，有利的是，加强构件借助机械连接和/或通过注塑包封保持在电池壳体件上。

替换框架式加强元件，必要时除了框架式加强元件之外附加地，电池壳体件可以具有至少一个基本平坦的板元件，该板元件由与电池壳体件不同的材料构成。例如放置并固定有HV电池或各个电池模块的面可以通过这种基本平坦的、呈内置板形式的板元件形成。

在此，对于电池壳体件的高刚度有利的是，所述至少一个加强构件和/或所述至少一个板元件由金属材料和/或纤维增强塑料和/或有机金属板材构成。

也有利的是，在电池壳体件中集成有纺织的平面半成品，该平面半成品优选具有玻璃纤维和/或碳纤维和/或金属纤维和/或金属蒸镀的纤维。

本发明的有利实施例在附图中简化示出并且在下面的说明书中详细解释。

附图示出：

图1本发明电池壳体件的第一实施例，具有两个框架形加强构件，

图2本发明第一实施例的第二图，具有两个框架形加强构件，在该图中，电池壳体件部分剖切地示出，

图3框架形加强构件的剖面图，

图4框架形加强构件的不同视图，

图5两个框架形加强构件在俯视图中，

图6接合到本发明电池壳体件中的框架形加强构件的剖面图，

图7至9用于将加强构件固定在电池壳体件上的不同布置，

图10本发明电池壳体件的第二实施例在部分剖切的视图中，具有两个基本平坦的板元件，

图11本发明第二实施例的剖面图，具有电池壳体件和板元件的接合连接，

图12和图13板元件在俯视图中的示例图，

图14本发明电池壳体件的第三实施例在部分剖切的视图中，具有集成的、纺织的平面半成品，

图15纺织的平面半成品和

图16已成型为成型体的纺织平面半成品。

在图1至16中示出的实施例涉及电池壳体件1，该电池壳体件在实施例中构造为向上敞开的电池盒或电池盆的形式，具有壳体底3和作为边缘的、环绕的法兰式壳体壁5。该电池盒或电池盆也可以被称为电池窝或电池箱。为了减小电池壳体件1的重量，大部分使用热塑性塑料或热固性塑料作为用于电池壳体件1的材料。为了形成闭合的电池壳体，盆形或盒形的电池壳体件1可以设置有盖，该盖例如呈必要时拉深的铝板的形式，为了这些构件之间的密封还可以设置液体密封装置。

如在图1至6中所示，按照第一实施例，为了在碰撞情况下提高刚度并保护电池壳体件1，使用框架形的加强构件7。这些加强构件7例如由金属挤出型材、优选由轻金属如铝构成，通过成型、例如弯曲而形成环绕的或者说闭合的框架，接着在端部处焊接。这样的框架形加强构件7对于电池壳体件1的刚度提高有显著作用。替换地，加强构件7也可以由单个的部分件形成，这些部分件在端部处通过焊接或中间元件相互连接。也可以设想，以框架形式构造的加强构件7分成两体，使得挤出型材成U形弯曲。但也可以是，使用杆形的、直的加强元件7。

为了提高电池壳体件1的机械刚度，在所示出的实施例中，两个框架形加强构件7与电池壳体件1优选固定地连接。出于该原因并且为了使框架形加强构件7良好地集成到电池壳体件1中并提供高的刚度，如在图3，4和6中可看出的那样，加强构件7具有带斜面11的三角形区段9以及衔接于该区段上的接片区段13。三角形区段9的造型以在侧面碰撞情况下避免电池壳体件1损坏为目的。如图6所示，框架形加强构件7的三角形区段9对于电池壳体件1形成棱边保护。该加强构件以其接片区段13保持在电池壳体件1的相应的环绕槽道15中。

图4示出例如由挤出型材构造的加强构件7的部分视图，具有空隙部17，这些空隙部在最简单情况下例如通过在接片区段13中冲压贯通开口来构造。空隙部17用于在加强构件7和电池壳体件1的塑料材质之间建立形状锁合。如果电池壳体件1例如以压铸方法制成，则在用塑料注塑包封加强构件7时塑料材质流入空隙部17中并且在硬化时产生形状锁合。

相对于接片区段13上的空隙部17或贯通开口替换地或附加地，也可以将加强构件7借助夹式连接装置19事后固定于在其它方面已经完成的电池壳体件1上。在图7至9中示出加强构件7和电池壳体件1之间的这种夹式连接装置19的实施例，呈按钮式压力卡锁装置或其它卡锁突块形式，其中，也可想到其它构型。也可能的是，加强构件7例如通过热楔紧来固定在电池壳体件上。

也可能的是，取代将加强构件7置入或注塑包封，首先制造电池壳体件1并且在电池壳体件1中设置用于加强构件7的接片区段13的槽道15。框架形弯曲的加强构件7则可以事后以接片区段13推入到槽道15中并通过粘接而材料锁合地或通过螺钉、铆钉等形状锁合地固定。

在图10至13中示出本发明电池壳体件1的第二实施例，具有两个基本平坦的板元件21和23。为了减小重量，电池壳体件1又基本由热塑性塑料构造。为了在碰撞情况下提高刚度并且保护电池壳体件1，为加强而使用面式的板元件21和23作为壳体底3的一部分，这些板元件例如分别具有基本环绕的接片25或27并且由此也具有盆形状。例如可以使用以拉深工艺成型的板材作为板元件21和23。板元件21和23的在图10和12中设置的穿孔用于，在电池壳体件1用塑料制造并且板元件21和23被注塑包封的情况下在电池壳体件1与板元件21和23之间产生形状锁合。

也可能的是，将板元件21和23事后与电池壳体件1连接。为此可能的是，板元件21和23从上面置入电池壳体件1中或者如在图11中所示从下面与电池壳体件1连接。在图11中通过箭头表示出可能的装配方向。为此在电池壳体件1的壳体底3的区域中例如设置横截面为槽道形的、优选环形地环绕到电池壳体件1上的空隙部29。在这种情况下，板元件21和23与电池壳体件1的连接可以例如材料锁合地通过粘接或形状锁合地例如通过销钉、铆钉、螺钉和其它固定器件进行。

出于密封原因有利的是，在电池壳体件1内部设置闭合的塑料面。此外，为了加固电池壳体件1，在所有示出的本发明实施例中可以在壳体底3上符合目的地一起注塑上卷边、筋或其它加固措施。如在图13中所示，板元件21和23可以替换地由有机金属板材或另一种平面的纺织半成品制成。它们能够以和所说明的相同的方式集成到电池壳体件1的壳体底3中。

有机金属板材是纤维-基体半成品，所述纤维-基体半成品由埋入到热塑性塑料基体中的纤维织物或纤维衬垫(Gelege)构成。热塑性基体的优点在于半成品的热成型能力和由此引起的短的工艺时间。经常使用的纤维材料是玻璃、芳族聚酰胺和碳。在织物和衬垫中，纤维也可以相互成直角地走向，使得有机金属板材的机械性能如刚度、强度和热膨胀比在金属板材情况下更好。

特别有利的是，作为基体材料的有机金属板材由例如与以后通过压铸构造的壳体构件1相同或可比的塑料构造。以此方式在注塑包封时产生材料锁合，使得能够以简单方式满足密封性要求并且电池壳体件1的底部区域不必用另外的塑料材质填充。由于这种构思甚至能够实现，仅需将电池壳体件1的环绕的壳体壁5以及接头注塑到有机金属板材上。在省去壳体底3的面式注塑包封的情况下，可以使用具有小的闭合力的压铸机。这降低了对资源和能量的需求。

在图14至16中示出本发明电池壳体件1的第三实施例，具有集成的、纺织的平面半成品31。

如在图15中所示，该纺织的平面半成品31例如是由玻璃纤维、碳纤维、金属纤维、金属蒸镀的纤维或类似材料构成的衬垫或织物33。衬垫或织物33在所示实施例中首先经受成型过程，例如压制方法，在该方法中，如在图16中所示，成型体35可以构造有环绕的边缘37。在接着制造电池壳体件1时将成型体35放置到模具中并用塑料材质注塑包封。以此方式将由纤维衬垫或纤维织物33构成的成型体35集成到电池壳体件1中。在本发明的该实施例中特别有利的是，除了提高刚度外还改善冲击韧性以及通过使用金属纤维或金属蒸镀的纤维而实现了EMV(电磁兼容性)保护。

但原则上也可以是，壳体构件1用金属蒸镀，以确保足够的EMV保护。

但成型体35的环绕边缘37也可以在后面的工艺中例如通过原型(Urformen)来制成。

本发明包括在说明书、权利要求和附图中公开的任意特征的组合。

参考标记列表

1 电池壳体件

3 壳体底

5 壳体壁

7 框架形加强构件

9 三角形区段

11 斜面

13 接片区段

15 槽道

17 空隙部

19 夹式连接

21 板元件

23 板元件

25 接片

27 接片

29 空隙部

31 平面半成品

33 衬垫或织物

35 成型体

37 边缘

Claims (8)

1.用于电动或混合动力车辆的牵引电池的电池壳体件(1)，其中，电池壳体件(1)的第一部分区域由塑料构造并且至少一个第二部分区域由与该塑料不同的材料构造，其特征在于，至少在电池壳体件(1)的周边的一个区段上设置有作为电池壳体件(1)的棱边保护的至少一个框架形加强构件(7)，该加强构件由与电池壳体件(1)不同的材料构成，其中，加强构件(7)当沿横截面看时具有带斜面(11)的三角形区段(9)以及衔接于所述三角形区段上的接片区段(13)，其中，三角形区段(9)的造型以在侧面碰撞情况下避免电池壳体件(1)损坏为目的，并且加强构件(7)以其接片区段(13)保持在电池壳体件(1)的相应的环绕槽道(15)中。

2.根据权利要求1所述的电池壳体件(1)，其特征在于，所述加强构件(7)由挤出型材构造。

3.根据权利要求2所述的电池壳体件(1)，其特征在于，所述加强构件(7)借助机械连接和/或通过注塑包封保持在电池壳体件(1)上。

4.根据权利要求1至3之一所述的电池壳体件(1)，其特征在于，所述电池壳体件(1)具有至少一个基本平坦的板元件(21，23)，所述板元件至少部分地由与电池壳体件(1)不同的材料构成。

5.根据权利要求4所述的电池壳体件(1)，其特征在于，所述至少一个加强构件(7)和/或所述至少一个板元件(21，23)由金属材料和/或纤维增强塑料和/或有机金属板材构成。

6.根据权利要求1至3之一所述的电池壳体件(1)，其特征在于，在电池壳体件(1)中集成有纺织的平面半成品(31)。

7.根据权利要求6所述的电池壳体件(1)，其特征在于，所述纺织的平面半成品(31)具有玻璃纤维和/或碳纤维和/或金属纤维和/或金属蒸镀的纤维。

8.用于电动或混合动力车辆牵引电池的电池壳体，包括至少一个根据前述权利要求之一所述的电池壳体件(1)。

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