CN113732200B - 用于制造电池托架的方法和电池托架 - Google Patents

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Abstract

为了制造包括带有冷却板(3；28)的电池托盘(2)的电池托架(1)，将托盘板(11)和冷却板(3；28)彼此接合，所述冷却板(3；28)具有至少一个预制的冷却通道(12；29)。接着将托盘板(11)与冷却板(3；28)一起通过折叠技术成形为电池托盘(2；27)。在折叠托盘板(11)和冷却板(3；28)时，冷却通道区段(18、19)围绕电池托盘(2；27)的底部边缘(20；33)弯曲。为冷却通道(12；29)设置连接元件(22、23；36)，冷却流体通过所述连接元件供应和排出。在最终加工过程中，最终成形冷却通道(12；29)的形状。冷却通道(12；29)尤其是被加载内部压力，以便逆向变形通过成形而塌陷的冷却通道(12；29)。

Description

用于制造电池托架的方法和电池托架
技术领域
本发明涉及一种用于制造包括带有冷却板的电池托盘的电池托架的方法以及这种电池托架。
背景技术
为了保持用于在电驱动车辆中提供电能的电池模块，通常使用电池托架，其设置在车辆的车轴之间。电池托架必须满足防撞和密封性要求并且还必须集成冷却装置。
通过DE 102018105526 A1，现有技术包括一种用于制造电池托架的方法，该电池托架用于保持电池模块。电池托架具有电池托盘，该电池托盘通过机械成形材料板坯制成。这可通过折叠或深拉来完成。电池托盘包括双壁底部，在双壁底部中设有中空通道。
DE 102018121727 A1也公开了一种用于电动车辆的、具有电池托盘的电池托架，该电池托盘由板坯一体并且材料一致地制成为折叠构件。
在电池托架中困难或麻烦的是冷却剂供应，其要么在电池托盘内部从上方要么在电池托盘外部从下方或从侧面进行。接口在电池托架内部的定位基于泄漏风险和与此相关的短路风险是非常关键的。向下的接口出于安装空间的原因是不利的。侧面接口在结构上很复杂。为此在通道板或冷却板和电池托盘的底板之间插入管接头，其随后必须被工艺可靠地密封连接。
发明内容
基于现有技术，本发明的任务是提供一种用于制造具有折叠的电池托盘的电池托架的方法，该折叠的电池托盘具有能够有利地且工艺可靠地和通过标准化连接元件实现的冷却剂供应，并且本发明的任务还在于提供一种在制造方面有利的电池托架。
根据本发明，所述任务通过根据本发明的方法来解决。
根据本发明的一种用于制造电池托架的方法，该电池托架包括带有冷却板的电池托盘，其特征在于下述步骤：
提供托盘板；
提供冷却板，其具有至少一个预制的冷却通道；
接合托盘板和冷却板；
将托盘板与冷却板一起成形为电池托盘，其中，将所述托盘板通过折叠技术成形为电池托盘并且在成形托盘板和冷却板时将冷却通道区段围绕电池托盘的底部边缘或侧边缘弯曲，所述冷却板具有材料储存量，该材料储存量在成形时成形为冷却通道的弯曲部；
最终加工电池托架，其中，为冷却通道设置连接元件，并且在最终加工时最终成形冷却板中的冷却通道，其中为了最终成形，给所述冷却通道加载内部压力，并且在最终加工时将电池托盘的相互对接的壁区段接合，并且将电池托盘的折叠角接合并密封。
替代地根据本发明提供一种用于制造电池托架的方法，该电池托架包括带有冷却板的电池托盘，其特征在于下述步骤：
提供托盘板；
提供冷却板，其具有至少一个预制的冷却通道；
接合托盘板和冷却板；
将托盘板与冷却板一起成形为电池托盘，其中，将所述托盘板通过深拉技术成形为电池托盘，并且在成形托盘板和冷却板时将冷却通道区段围绕电池托盘的底部边缘或侧边缘弯曲，所述冷却板具有材料储存量，该材料储存量在成形时成形为冷却通道的弯曲部；
最终加工电池托架，其中，为冷却通道设置连接元件，并且在最终加工时最终成形冷却板中的冷却通道，其中为了最终成形，给所述冷却通道加载内部压力。
根据本发明的电池托架包括带有冷却板的电池托盘，在所述冷却板中形成至少一个冷却通道，所述电池托盘由托盘板制成为折叠构件，并且所述冷却板与电池托盘的托盘底部接合，并且冷却通道在托盘底部上延伸以及冷却通道围绕电池托盘的底部边缘弯曲地延伸并且从托盘底部出发在电池托盘的侧壁上向上延伸，并且在冷却通道的开始区段和结束区段上分别接合连接元件。
替代地，根据本发明的电池托架包括带有冷却板的电池托盘，在所述冷却板中形成至少一个冷却通道，所述电池托盘由托盘板制成为深拉构件，并且所述冷却板与电池托盘的侧壁接合，并且冷却通道在侧壁上延伸以及冷却通道围绕电池托盘的侧边缘弯曲地延伸并且从第一侧壁出发沿电池托盘的第二侧壁延伸，并且在冷却通道的开始区段和结束区段上分别接合连接元件。
根据本发明的用于制造包括带有冷却板的电池托盘的电池托架的方法包括以下步骤：
-提供托盘板；
-提供冷却板，其具有至少一个预制的冷却通道；
-接合托盘板和冷却板；
-将托盘板与冷却板一起成形为电池托盘，在成形托盘板和冷却板时将冷却通道区段围绕电池托盘的底部边缘或侧边缘弯曲；
-最终加工电池托架，其中，为冷却通道设置连接元件。
为了制造电池托盘，将托盘板和冷却板彼此接合。冷却板最初是平板，在其中形成至少一个冷却通道。将冷却板和托盘板彼此接合。这优选材料锁合地、尤其是通过钎焊技术进行。托盘板和冷却板的接合也可通过压力接合、尤其是通过辊压接合、即通过大压力的辊压进行。托盘板和冷却板这样接合，使得冷却通道在其长度延伸上压力密封且流体密封地与托盘板连接。
本发明的一个有利方面规定，托盘板和冷却板在压力机中通过压力钎焊或在钎焊炉中彼此接合。
然后将彼此连接的托盘板与冷却板一起成形并且形成电池托盘的主体。在成形托盘板和冷却板时，冷却通道区段围绕电池托盘的底部边缘或侧边缘弯曲。相应地，冷却板的壁区段也围绕电池托盘的底部边缘或侧边缘弯曲。因此，在成形电池托盘时，在冷却装置的连接区域中，预制的通道一同弯曲。冷却通道或冷却通道区段因此从托盘底部向上在电池托盘的侧壁上延伸。冷却通道在连接区域中延伸至靠近上托盘边缘。以此方式提供用于工艺可靠地连接连接元件、尤其是管接头的连接区域，其确保侧面的冷却剂供应。可插入或使用标准化连接元件。
冷却通道也可从一个侧壁经由侧边缘延伸到电池托盘的下一个侧壁。
在最终加工电池托架时，为冷却通道设置连接元件。这也可材料锁合地、优选通过焊接进行。
在电池托盘的侧壁或端壁上很容易接近连接区域。为了连接连接元件，冷却通道设有连接孔。连接元件在其连接区段上或以其连接区段插入连接孔中并且与冷却通道材料锁合地接合。
根据本发明的方法是经济的并且尤其是为折叠的电池托盘提供有利的冷却剂供应，其可通过标准化连接元件以工艺可靠的方式实现。
本发明的一个方面规定，提供托盘板，其几何形状相应于电池托盘的展开。
在将托盘板和冷却板成形为电池托盘时，冷却通道可能塌陷，即直径减小。因此，在最终加工期间最终成形冷却板中的冷却通道。在最终成形冷却通道时，冷却通道获得其最终内部横截面。为了最终成形，冷却通道可被加载内部压力。这可液压或气动地进行。如果在成形电池托盘后冷却通道直径过小，则可在成形之后尤其是再次将冷却通道直径吹胀到希望的半径。冷却通道也可为了最终成形被加载外部拉力，以便逆向变形冷却通道并赋予冷却通道所需的内径。
也可在成形时通过内部支撑元件支撑冷却通道。支撑元件尤其是可移除的间隔件，其保护冷却通道免于塌陷或折入。这种支撑元件例如可通过蜡芯实现，该蜡芯在成形之后从冷却通道移除。
此外，冷却板可具有材料储存量(Materialbevorratung)，其在成形时成形为冷却通道的弯曲部。以此方式在成形过程中对冷却通道的拉伸在弯曲部外侧上被均衡。这样设计材料储存量，使得冷却通道在成形之后在弯曲部中具有符合规定的弯曲半径。
本发明的一个有利方面规定，所述托盘板通过折叠技术成形为电池托盘。在接合托盘板和冷却板之后，将托盘板与冷却板一起折叠成电池托盘，在折叠托盘板和冷却板时冷却通道区段围绕电池托盘的底部边缘或侧边缘弯曲。尤其是冷却通道区段围绕电池托盘的底部边缘弯曲。
一种替代方案规定，所述托盘板通过深拉(deep drawing)技术成形为电池托盘。为此接合托盘板和冷却板。然后将托盘板和冷却板一起深拉并且在此使冷却通道的冷却通道区段围绕电池托盘的底部边缘或侧边缘弯曲。
一种实施方式规定，冷却板在托盘底部和电池托盘的至少一个侧壁上延伸。在该实施方式中，冷却板优选围绕电池托盘的端面的底部边缘和纵向侧面的底部边缘弯曲。冷却剂在此尤其是通过电池托盘端面上的冷却通道区段来供应。
此外，在最终加工时将电池托盘的相互对接的壁区段彼此接合。这也材料锁合地、优选通过焊接进行。尤其是在最终加工时将电池托盘的折叠角接合并密封。
另一个有利方面规定，冷却板被接合到托盘板的一侧上，该侧在成形之后形成电池托盘的外侧。
根据本发明的电池托架包括带有冷却板的电池托盘。在所述冷却板中设置有至少一个冷却通道。冷却通道沿托盘底部延伸并且在电池托盘的底部边缘上延伸。冷却通道因此围绕底部边缘延伸。冷却通道从电池底部在电池托盘的侧壁上向上延伸至靠近上托盘边缘下方。在该区段中冷却通道设有连接元件，通过所述连接元件对流体密封地供应和排出冷却流体。
尤其是冷却板安装在电池托盘的下侧上。冷却板以弯折的壁区段在电池托盘的侧壁上、尤其是在端壁上延伸。冷却通道通过冷却板的弯曲的壁区段继续延伸，即从托盘底部出发在侧壁或端壁上向上延伸。冷却板在电池托盘的底部下方延伸。在此冷却板几乎完全覆盖底部。冷却板的前壁区段形成用于冷却剂供应或冷却剂排出的连接区域。前壁区段围绕电池托盘的底部边缘弯曲并平行于端壁延伸。在前壁区段中，两个冷却通道区段并排平行延伸，通过所述冷却通道区段实现用于冷却剂的入口和出口。
在一种替代的根据本发明的电池托架中，冷却板也设置在侧壁上。冷却板与电池托盘的侧壁接合，在此冷却通道围绕电池托盘的侧边缘弯曲地延伸。冷却通道从第一侧壁出发沿电池托盘的第二侧壁延伸。在冷却通道的开始区段和结束区段上分别接合一个连接元件。
如上所述，冷却板可设置在托盘底部和至少一个侧壁上(尤其是纵向侧面和端面上的侧壁)上。
尤其是冷却板与电池托盘焊接。所述一个或多个冷却通道在托盘底部上延伸。一个或两个冷却通道区段围绕电池托盘的底部边缘在Z方向上向上延伸。冷却通道的所述冷却通道区段形成用于冷却介质的供应管路和排出管路。冷却剂在电池托盘外部从上方或从侧面供应到冷却板中。以此方式可排除泄漏风险和因此短路风险。
可围绕电池托盘在外部设置防撞框架。防撞框架环绕地延伸并且优选由高强度钢制成。防撞框架通常包括多个连接的型材构件。
电池托架或电池托盘和冷却板可构造成钢板或铝板结构方式。
根据本发明的方法以及根据本发明的电池托架的一种有利实施方式规定，电池托盘是折叠构件。托盘板与冷却板一起被折叠成电池托盘，在折叠托盘板和冷却板时冷却通道区段围绕电池托盘的底部边缘或侧边缘弯曲。通过折叠可最佳地利用电池托盘的安装空间。在底部和角部中形成小的弯曲半径。折叠结构还减少了具有密封性要求的接头和接缝长度。为了将电池或电池模块固定在电池托盘中，提供不同的可能性。例如扣锁或夹紧系统是实用的。
托盘板和冷却板可具有彼此不同的厚度。托盘板或由其折叠成的电池托盘以及冷却板也可具有壁厚互不相同的区段。
附图说明
下面参考附图详细阐述本发明。附图如下：
图1至10以不同视图示出根据本发明的方法制造的电池托架及其构件；
图11示出展开且具有冷却板的托盘板；
图12以透视图示出具有分解状被拉出的电池模块的电池托架；并且
图13至15从不同的视角示出根据本发明的电池托架的另一种实施方式。
具体实施方式
图1至10和图12示出根据本发明的电池托架1及其构件。
电池托架1包括带有冷却板3的电池托盘2。电池托盘2在横截面中构造成矩形的并具有托盘底部4和侧壁，即两个纵向壁5、6和两个端壁7、8，它们彼此补充形成环绕的壁。在上托盘边缘9上沿纵向壁5、6和端壁7、8延伸有向外定向的法兰区段10，这些法兰区段也闭合环绕地彼此补充形成上法兰。
电池托盘2由托盘板11制成为折叠构件。为此提供托盘板11，其几何形状相应于电池托盘2的展开(为此参见图11)。还提供冷却板3。冷却板3具有至少一个预制的冷却通道12。托盘板11和冷却板3彼此接合。由托盘板11和冷却板3形成两层体。托盘板11和冷却板3尤其是彼此焊接。冷却板3在托盘底部4下方延伸并且几乎完全覆盖托盘底部。
冷却通道12在横截面中构造成大致矩形的并且其宽度大于其深度。冷却通道12沿冷却板3以U形形状延伸。冷却板3的前壁区段13在托盘板11的壁区域上延伸，该壁区域在折叠的电池托盘2上形成端壁7。冷却通道12具有第一支腿14和第二支腿15，它们通过弓形区段16过渡到彼此中。支腿14和15分别通过过渡区段17继续延伸到端侧的冷却通道区段18、19中，所述冷却通道区段在壁区段13上延伸。
彼此接合的托盘板11和冷却板3形成夹层结构或两层体，由其通过折叠技术形成电池托盘2。折叠线在图11中以虚线示出。在折叠过程中，托盘板11和冷却板3的前壁区段13一起被折叠。在该折叠过程中，冷却通道12或冷却通道区段18、19围绕电池托盘2的一个底部边缘20弯曲。冷却通道12通过弯曲部21围绕底部边缘20延伸并且以在Z方向上延伸的冷却通道区段18、19继续。
图6以从侧下方观察的视图示出电池托架1。图7示出没有电池托盘的弯曲的冷却板3。
在托盘板11被折叠成电池托盘2之后，相互对接的纵向壁5或6和端壁7或8以及法兰区段10分别在其对接区域中材料锁合地彼此接合、尤其是流体密封地接合。这优选通过焊接进行。
在最终加工的过程中，冷却通道12分别在两个从托盘底部4向上定向的冷却通道区段18、19中被设置管接头22、23形式的连接元件。以此方式实现通向冷却通道12的、用于冷却流体的供应管路和排出管路。
在冷却通道12围绕底部边缘20弯曲时，冷却通道12可能塌陷，由此内部横截面减小。在最终加工时，最终成形冷却板3中的冷却通道12。也就是说，冷却通道获得其最终内部轮廓。冷却通道12尤其是为了最终成形被加载内部压力。由此，在弯曲部21的区域中冷却通道12的在折叠或弯曲过程中减小的横截面区域重新逆向变形。
作为替代方案，也可通过外部拉力使冷却通道12逆向变形或在弯曲过程中通过可移除的内部支撑元件保护其免于塌陷。
此外，冷却板3可在冷却通道12的弯曲部21的区域中具有材料储存量，其在折叠时在底部边缘20上成形为弯曲部21。
图12示出电池托架1，其具有分解状被拉出的电池模块24。在电池托盘2中定位安装元件25，通过这些安装元件可将电池固定在电池托盘2中(为此也参见图2)。
在图13至15中从不同的角度示出根据本发明的电池托架26的一种替代实施方式。
电池托架26包括带有冷却板28的电池托盘27。为了制造电池托架26，也提供托盘板和冷却板28。冷却板28具有至少一个预制的冷却通道29。该冷却通道仅在图13至15中象征性地示出。冷却通道29在此由冷却板28中的冲压部30形成或在冲压部30之间形成。原则上冷却通道29可构造成如图5、7或9所示。
托盘板和冷却板28彼此接合，优选通过在压力机中借助压力钎焊或在钎焊炉中焊接。然后，将由托盘板和冷却板28形成的平面两层体设置在深拉模具中。然后，将托盘板与冷却板28一起深拉以形成电池托盘27。在深拉托盘板和冷却板28时，冷却通道区段31、32围绕电池托盘27的一个底部边缘33弯曲。冷却通道29或冷却通道区段31、32围绕底部边缘33弯曲并在前端壁34上向上延伸。
接下来是电池托架26的最终加工，其中，为冷却通道29或冷却通道区段31、32分别设置连接孔35和连接元件36。在图15中象征性地示出连接元件36。不言而喻，所有冷却通道29均设有相应的连接元件36。
在如图13至15所示，在电池托架26中，在电池托盘27下方在托盘底部37上设置有两个单独的冷却板28。当然，可设置一个冷却板28，其几乎全表面地覆盖托盘底部37并且设有所述一个或多个冷却通道29的相应延伸。
此外，具有冷却通道29的冷却板28可附加于托盘底部37延伸或替代地沿侧壁、尤其是纵向侧壁38延伸，但也可在前端壁34和后端壁39上延伸。
在托盘板和冷却板28一起被深拉的电池托架26的情况下，也可在深拉过程之后最终成形冷却通道29。在最终成形时，冷却通道29获得其横截面或其内部轮廓。为此冷却通道29可被加载内部压力。此外，可通过外部拉力对冷却通道29进行最终成形。此外，可在深拉过程中通过可移除的内部支撑元件来保护冷却通道29以防横截面减小。最后，在此也可已经在最初平坦的冷却板28上在后来的弯曲部区域中设置材料储存量，该材料储存量在折叠或弯曲冷却通道29时在底部边缘33上成形为弯曲部40。
附图标记列表
1 电池托架
2 电池托盘
3 冷却板
4 托盘底部
5 纵向壁
6 纵向壁
7 端壁
8 端壁
9 上托盘边缘
10 法兰区段
11 托盘板
12 冷却通道
13 3的前壁区段
14 第一支腿
15 第二支腿
16 弓形区段
17 过渡区段
18 冷却通道区段
19 冷却通道区段
20 底部边缘
21 弯曲部
22 管接头
23 管接头
24 电池模块
25 安装元件
26 电池托架
27 电池托盘
28 冷却板
29 冷却通道
30 冲压部
31 冷却通道区段
32 冷却通道区段
33 底部边缘
34 端壁
35 连接孔
36 连接元件
37 托盘底部
38 纵向侧壁
39 端壁
40 弯曲部

Claims (9)

1.一种用于制造电池托架(1)的方法，该电池托架包括带有冷却板(3)的电池托盘(2)，其特征在于下述步骤：
-提供托盘板(11)；
-提供冷却板(3)，其具有至少一个预制的冷却通道(12)；
-接合托盘板(11)和冷却板(3)；
-将托盘板(11)与冷却板(3)一起成形为电池托盘(2)，其中，将所述托盘板(11)通过折叠技术成形为电池托盘(2)并且在成形托盘板(11)和冷却板(3)时将冷却通道区段(18、19)围绕电池托盘(2)的底部边缘(20)或侧边缘弯曲，所述冷却板(3)具有材料储存量，该材料储存量在成形时成形为冷却通道(12)的弯曲部(21)；
-最终加工电池托架(1)，其中，为冷却通道(12)设置连接元件(22、23)，并且在最终加工时最终成形冷却板(3)中的冷却通道(12)，其中为了最终成形，给所述冷却通道(12)加载内部压力，并且在最终加工时将电池托盘(2)的相互对接的壁区段接合，并且将电池托盘(2)的折叠角接合并密封。
2.一种用于制造电池托架(26)的方法，该电池托架包括带有冷却板(28)的电池托盘(27)，其特征在于下述步骤：
-提供托盘板；
-提供冷却板(28)，其具有至少一个预制的冷却通道(29)；
-接合托盘板和冷却板(28)；
-将托盘板与冷却板(28)一起成形为电池托盘(27)，其中，将所述托盘板通过深拉技术成形为电池托盘(27)，并且在成形托盘板和冷却板(28)时将冷却通道区段(31、32)围绕电池托盘(27)的底部边缘(33)或侧边缘弯曲，所述冷却板(28)具有材料储存量，该材料储存量在成形时成形为冷却通道(29)的弯曲部；
-最终加工电池托架(26)，其中，为冷却通道(29)设置连接元件(36)，并且在最终加工时最终成形冷却板(28)中的冷却通道(29)，其中为了最终成形，给所述冷却通道(29)加载内部压力。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，提供这样的托盘板(11)，其几何形状相应于电池托盘(2；27)的展开。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了最终成形，给所述冷却通道(12；29)加载外部拉力。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在成形时通过内部支撑元件支撑冷却通道(12；29)。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述冷却板(3；28)被接合到托盘板(11)的一侧上，该侧在成形之后形成电池托盘(2；27)的外侧。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述托盘板(11)和冷却板(3；28)在压力机中通过压力钎焊或在钎焊炉中相互接合。
8.一种电池托架，其包括带有冷却板(3)的电池托盘(2)，在所述冷却板(3)中形成至少一个冷却通道(12)，其特征在于，所述电池托盘(2)由托盘板(11)制成为折叠构件，并且所述冷却板(3)与电池托盘(2)的托盘底部(4)接合，并且冷却通道(12)在托盘底部(4)上延伸以及冷却通道(12)围绕电池托盘(2)的底部边缘(20)弯曲地延伸并且从托盘底部(4)出发在电池托盘(2)的侧壁上向上延伸，并且在冷却通道(12)的开始区段和结束区段上分别接合连接元件(22、23)。
9.一种电池托架，其包括带有冷却板(28)的电池托盘(27)，在所述冷却板(28)中形成至少一个冷却通道(29)，其特征在于，所述电池托盘(27)由托盘板制成为深拉构件，并且所述冷却板(28)与电池托盘(27)的侧壁接合，并且冷却通道(29)在侧壁上延伸以及冷却通道(29)围绕电池托盘(27)的侧边缘弯曲地延伸并且从第一侧壁出发沿电池托盘(27)的第二侧壁延伸，并且在冷却通道(29)的开始区段和结束区段上分别接合连接元件(36)。
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