CN114175374A - 用于容纳电气存储装置的壳体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于容纳用于可电气驱动的机动车辆的电气存储装置的壳体装置，包括：框架(5)，其包括由金属材料制成的多个框架元件(31、32、33、34)，其中这些框架元件(31、32、33、34)中的至少一者具有在最长长度上可变的板厚度；底部(4)，其与框架(5)连接，使得构建了密封槽；以及顶盖(6)，其与框架(5)可拆卸地连接，其中底部(4)、框架(5)和顶盖(6)包围用于电气存储装置的容纳空间，其中底部(4)具有集成的冷却结构，冷却剂可以流过该冷却结构。

Description

用于容纳电气存储装置的壳体装置
本发明涉及一种用于容纳用于可电机驱动的机动车辆的电气存储装置的壳体装置，以及一种用于制造这种壳体装置的方法。
电动车辆尤其包括作为驱动源的电机，其与电气存储装置电气连接。在驱动模式中，电机将电能转换为机械能以驱动机动车辆。电气存储装置(其也被称为电池或蓄电池)通常容纳在电池盒中，该电池盒在车辆下侧与车身固定。
从通用的DE 10 2016 120 826A 1已知一种用于电机驱动的车辆的电池壳体。电池壳体包括具有底部以及形成在其上的侧壁的槽部，和在外侧包围槽部的框架结构，该框架结构形成中空腔室。
从DE 10 2018 106 399 A1已知一种用于容纳用于可电气驱动的机动车辆的电气存储装置的壳体装置。壳体装置包括槽装置和盖装置。槽装置和/或盖装置具有第一模制件和第二模制件，它们由柔性轧制金属材料制成并且彼此连接，使得它们在相应模制件的纵向方向上具有可变的板厚度。
从DE 10 2016 108 849 B3已知一种用于机动车辆的电池座，其具有底板、横向围绕的框架和顶盖。底板和框架一体成型，并且由三层复合钢作为钣金成型构件来槽形地制造。内层由耐酸钢合金构建，并且外层由不锈钢合金构建。
从DE 10 2016 115 037 A1已知一种具有侧向加强件的电池盒。电池盒包括具有用于将电池盒连接到机动车辆的连接型材的侧壁结构。
从DE 10 2014 226 566 B3中已知一种用于电气驱动的车辆的电动车电池的电池盒。电池盒包括由支柱结构构成的侧壁。
从EP 3 026 753 A1已知一种用于机动车辆的电池冷却装置。电池冷却装置包括第一金属板和第二金属板，它们借助滚压接合彼此连接。在此，两个金属板在子区域中彼此连接并且在其他子区域中在构建空腔的条件下彼此间隔开以构建冷却通道。
因此，本发明的任务在于，提出一种用于容纳用于可电机驱动的机动车辆的电气存储装置的壳体装置，该机动车辆能够承受高负载并且同时具有低重量。此外，应当提供一种对应的用于制造这种壳体装置的方法。
根据本发明，提出了一种用于容纳用于驱动可电气驱动的机动车辆的电气存储装置的壳体装置，包括：框架，其包括由金属材料制成的多个框架元件，其中框架元件中的至少一者具有在最长长度上可变的板厚度；底部，其与框架连接，使得构建了紧密的槽；以及顶盖，其与框架可拆卸地连接，其中底部、框架和顶盖包围用于电气存储装置的容纳空间。底部尤其可以具有集成的冷却结构，冷却剂可以流过该冷却结构。
优点在于，壳体装置的各个部分、至少是框架元件在各个部分的材料厚度方面可以单独地与强度和刚度方面的要求匹配。框架元件的各个部段以及必要时底部和/或顶盖元件的尺寸确定可以依据预期的负载来单独进行。通过在负载较小的区域中有意识地减小框架部分的厚度，可以节省材料，从而使壳体装置最终具有轻的重量而不在机械性能方面有所牺牲并且因此可以低成本地制造。通过在负载较高的区域中，特别是在与碰撞相关的区域中有意地增加框架部分的厚度，可以实现更大的强度，从而壳体装置可以承受高负载而不被破坏。底部、框架和顶盖可以至少彼此连接，由此在本公开的上下文中应当包括：所提到的元件中的一些或者其部段彼此固定地连接，和/或所提到的元件中的一些或者其部段彼此可拆卸地连接。
框架元件可以与底部和/或顶盖分开制造或与底部和/或顶盖一体制造。在分开实施的情况下，框架元件可以首先单独制造，并且然后彼此连接，以形成周向封闭的框架。在此，框架元件可以直接或可选地经由角元件彼此连接。各个框架元件也可以分别单独地与底部的相应连接边缘连接。具有分开的框架元件的实施也可以被称为组合式壳体装置。在集成实施的情况下，框架元件中的至少一些与底部和/或与顶盖一体设计。这包括作为一种选择，所有框架元件与底部或顶盖的部分之一单件式地实施，并与其一起形成集成的槽模制件或底部模制件。作为另外的选择，可以将两个彼此对置的框架元件与底部单件式地设计，而为此横向延伸的框架元件与顶盖单件式地设计。在底部和顶盖的组装状态下，模制在底部上的底部框架元件和模制在顶盖上的顶盖框架元件交替地一起在周围形成围绕的框架。
对于所描述的可能性中的所有可能性，框架元件中的一者、多者或全部又可以由单独的子元件组成。该框架包括彼此对置的第一框架元件和第二框架元件，以及彼此对置并横向于第一和第二框架元件延伸的第三框架元件和第四框架元件。对于特别稳定的结构，一个或多个加强元件可以可选地从外部和/或内部附接(例如借助焊接或螺纹连接)到至少部分数量的框架元件上。加强元件可以与相关框架元件的壁形成一个或多个中空腔室。加强元件可以具有与相关框架元件的可变板厚度走向相似的板厚度走向，或者也可以具有恒定的板厚度。此外，框架元件可以具有用于连接顶盖的凸缘部段，其同样具有稳定作用。加强元件的宽度、即从框架元件到加强元件的与其最大间隔的壁部段的延伸，以及框架元件的凸缘部段的宽度可以至少基本上彼此近似。以此方式，两个元件(即加强元件和凸缘部段)都可以在侧向作用的碰撞的情况下吸收对应的力。例如，凸缘部段的宽度可以是加强元件宽度的至少一半，特别是加强元件宽度的至少三分之二。在具体的实施方式中，凸缘部段的宽度可以位于加强元件宽度的0.8倍至1.2倍之间。
第三和第四框架元件可以比第一和第二框架元件更短。优选地，第一和第二框架元件的平均厚度偏离第三和第四框架元件的平均厚度，其中该偏差可以向上或向下。
在本公开的上下文中，具有可变厚度的构件的“平均厚度”例如可以是在相应构件的长度上累积的平均厚度，或者构件的最大绝对厚度与最小绝对厚度之间的平均厚度。对于在长度上具有恒定厚度的构件，平均厚度等于标称厚度。
在一个实施方式中，第一和第二框架元件的平均厚度分别可以小于第三和第四框架元件的平均厚度。由此，在装置的第三和第四侧上提供了比在第一和第二侧上更高的承载能力。当第三和第四侧在机动车辆的纵向方向上位于前面或后面，使得第三和第四框架元件可以在正面碰撞的情况下吸收对应的高负载时，该设计方案非常适合。然而，也可以构想其中第一和第二框架元件的平均厚度大于第三和第四框架元件的平均厚度的实施方式。
根据可能的设计方案，第一和第二框架元件的端部部段可以具有比位于端部部段之间的至少一个中间部段更小的板厚度。替换地或附加地，第三和第四框架元件的端部部段可以具有比位于其间的第三和第四框架元件的至少一个中间部段更小的厚度。这在不牺牲强度以减轻重量的情况下是可能的，因为端部部段位于框架的已经非常坚硬的角区域处。此外，第三和第四框架元件可以在至少0.5倍的元件长度、优选地至少0.75倍的元件长度上分别具有保持不变的板厚度。
框架的板元件由金属材料制成，特别是由钢材或轻金属(例如铝或铝合金)制成。可硬化钢优选用于高强度，特别是锰硼合金调质钢，例如17MnB3、22MnB5、26MnB5或34MnB5，其中其他钢种同样是可能的。框架的制造例如可以如下进行：首先分开地制造各个板元件，并且随后例如借助焊接彼此材料结合地连接。只要框架元件应当由可硬化的钢材制成并且应当进行成型操作，则这就可以在热成型的情况下进行。为此，首先将相应的构件加热到奥氏体化温度，然后在热状态下置于热成型工具中，在其中变形并快速冷却，从而形成马氏体结构。
起始材料，即用于框架的未固化的板元件可以具有至少500MPa的抗拉强度。完成制造的、即经硬化的构件可以具有至少900MPa、优选至少1300MPa的最终抗拉强度。替换地，还可以将铝或铝合金等轻金属用于框架元件。这也适用于底部和/或顶盖，其中在此原则上也可以使用纤维增强的塑料。
对于特别刚性的结构，可以设有至少一个腹板元件，其在第一与第二框架部段之间延伸并且其与底部和/或与两个框架部段连接。腹板元件将两个腔室彼此分开，在这些腔室中分别可以使用电气存储装置。根据存储装置的数量和尺寸或电池盒的所期望的整体刚度，也可以设置两个、三个或更多个腹板元件。
根据可能的设计方案，第一框架元件和第二框架元件可以分别具有用于连接至少一个腹板元件的至少一个连接部段。在此，连接部段优选地比与其相邻的第一和第二框架元件的中间部段薄。
替换地或附加地，底部具有用于连接至少一个腹板元件的连接部段，该连接部段尤其比底部的与其相邻的部段更薄。连接部段横向于电池壳体的纵向延伸地延伸，特别优选地在底部的整个宽度上延伸。在使用多个腹板元件时，可以对应地设置多个彼此平行延伸的连接部段。腹板元件分别支撑在相关联的连接部段的上侧上，并且可以沿着连接部段与底部连接，例如借助焊接材料结合地连接，但不限于此。
根据一个实施方式，底部可以由多个板元件组成。板元件可以分别在相应板元件的长度上具有均匀或可变的板厚度。板元件优选地由金属材料制成并且可以特别是借助焊接彼此材料结合地连接。可以在一个平面中设置多个板元件，例如一个、两个或三个板元件，其彼此相邻布置并且沿着板元件的相邻纵向边缘彼此结合并形成板元件组。替换地或附加地，两个板元件可以堆叠地布置，其可以借助轧制工艺、特别是借助滚压接合彼此连接。底部的端部部段可以具有比位于其间的至少一个中间部段更大的厚度。因此形成框架状的厚结构，使得壳体装置的底部具有高的刚度。
按照优选的实施方式，底部具有集成的冷却结构，冷却剂可以流过该冷却结构。为此，底部优选地由多个铝板制成，这些铝板借助滚压接合彼此连接。铝板通过轧制在连接区域中彼此连接，其中随后对位于连接区域之外的区域施加压力，从而构建对应的空腔或冷却通道。由中空区域形成的总冷却面积至少是底部总面积的0.2倍，特别是至少是底部总面积的0.3倍，必要时也是底部总面积的至少0.5倍。在此，例如可以在上下板元件之间的接合平面中确定总冷却面积。例如，底部的总面积可以与俯视图中的投影面积或者与可放置电气存储装置的净接触面积有关。由于相对于底部的总面积的高的总冷却面积，实现了特别高的冷却能力，这对存储装置的寿命具有有益的影响。按照可能的扩展方案，铝板可以在第二中空区域中彼此间隔地设计，该第二中空区域形成加强结构。在此规定，第一中空区域和第二中空区域分开构建，即彼此不流体连接。在该情形中，对于两个中空区域，规定只有第一中空区域被冷却剂流过，而第二中空区域不被冷却剂流过并且在碰撞性能、抗压强度以及噪声和振动特性(NVH特性)方面带来结构机械上的改进。底部的中空区域优选地仅形成在两个堆叠的板元件或板元件组中的一者中，即，一个板元件保持平坦，而另一个板元件变形。在此，平坦的板元件可以具有比变形的板元件更大的厚度和/或更大的强度和/或更大的屈服极限。优选地，变形的板的厚度小于平坦的板的厚度的0.9倍。在此，平坦的板元件的板厚度例如可以在0.5mm与2.5mm之间，而变形的板元件的板厚度例如可以在0.3mm与2.0mm之间。
由于作用在材料上的轧制力和鼓风压力，轧制和鼓风的处理步骤限制了待加工材料的品质。在此，底部的抗拉强度例如可以高于60MPa和/或低于900MPa。替换地或附加地，底部的单个、多个或所有铝板可以具有至少30MPa且至多400Mpa的屈服极限(Rp0.2)。对应地，有利的是，针对框架的材料选择被采取为使得该框架具有对应高的、例如可以超过900MPa的抗拉强度。因此，具有较高强度的框架结构可以补偿具有较低强度的底部，使得电池壳体整体即使在碰撞情况下也能承受应力。
为了高冷却能力，特别地规定，待彼此连接的两个或更多个底部元件具有特别是大于100W/mK的高导热率。例如，材料的热膨胀系数可以超过20(10-6/K)。与由钢材制成的框架相结合，在温度变化的情况下，由于不同的热膨胀系数，在底部和框架之间的连接点处可能出现剪切荷载。在混合连接技术的充分的尺寸设计中可以考虑该荷载。为此，可以用密封剂充分保护这两个构件以防止水分进入，并且同时在机械上解耦。
滚压接合作为用于生产底部的制造工艺具有多种优点。根据应用，可以使用从软到高强度的不同铝合金。品质越高，强度就有利地越高，这对碰撞行为有积极影响。用于冷却剂的连接可以被特定于应用地构建，特别是还可以与冷却板水平地构建。此外，根据材料、厚度变化和几何形状，滚压接合可实现超过10巴(bar)和/或高达20bar的非常高的断裂压力。另外的优点在于，滚压接合的冷却底部的强度与温度无关。此外，在底部的设计中得到高灵活性，底部可以单件式地(仅具有上下板元件)或多件式地(由一组上下板元件构成)实施。在此，可以在一侧或两侧引入通道结构。在连接技术中也可以使用混合钢结构，例如通过使用摩擦焊接元件和/或粘合剂。与焊接板相比，滚压接合具有强度优势，其可实现更小的板厚度，这导致重量减轻。此外，与焊接连接相比，通过滚压接合制造的冷却通道具有更清洁的通道内侧，这对冷却系统的寿命有积极影响。
在框架与底部的连接状态下形成槽，该槽优选地是密封的。电池液体从槽中泄漏或污垢进入壳体被有效防止。由于上述形式的底部和框架的设计方案，槽具有带有高刚度和强度的自支撑结构。
优选地，至少在用于容纳电池模块的区域中，底部的面向顶盖的表面优选是平坦的，即，底部元件或冷却通道结构的厚度变化在此向外定向。由此，为电池模块提供了平坦的支撑表面。
顶盖可以被单件地或多件地设计，其分别可选地具有可变或均匀的材料厚度。
对于底部和/或框架和/或顶盖的所有上述元件，适用的是，其可以由柔性轧制的带材制成。
下面根据附图阐释优选实施形式。附图中示出：
图1A以立体图、部分以剖面图示出了根据本发明的用于容纳电气存储装置的壳体装置；
图1B以透视分解图示出了来自图1A的壳体装置的框架和底部，该透视分解图具有材料厚度在第一和第二框架元件的长度上的所绘制的走向；
图2A以示意性提供的厚度轮廓详细示出了来自图1A的壳体装置的第一框架元件；
图2B详细示出了来自图1A或图2A的第一框架元件的厚度轮廓；
图3A以示意性提供的厚度轮廓详细示出了来自图1A的壳体装置的第三框架元件；
图3B详细示出了来自图1A或图3A的第三框架元件的厚度轮廓；
图4A以示意性提供的顶盖元件的厚度轮廓详细示出了来自图1A的壳体装置的顶盖；
图4B示出了来自图1A和图4A的第一或第二顶盖元件的厚度轮廓；
图4C示出了来自图1A或图4A的第三顶盖元件的厚度轮廓；
图5以透视分解图在具有增强元件的变型实施方式中示出了根据本发明的用于容纳电气存储装置的壳体装置；
图6A示意性地示出了在第一实施方式中的以绘制的可变厚度轮廓的定向通过框架部段的横截面；
图6B示意性地示出了在第二实施方式中的以绘制的可变厚度轮廓的定向通过框架部段的横截面；
图6C示意性地示出了在第三实施方式中的以绘制的可变厚度轮廓的定向通过框架部段的横截面；
图7A以透视分解图从斜上方示出了在另外的实施方式中的根据本发明的用于容纳电气存储装置的壳体装置；
图7B以透视分解图从斜下方(没有顶盖)示出了按照图7A的壳体装置；
图8A详细地从斜下方示出了按照图7A的壳体装置的底部；
图8B详细地从斜上方示出了按照图7A的壳体装置的底部；
图9示出了在一种实施方式中根据本发明的用于制造用于根据本发明的壳体装置的框架元件和/或顶盖元件的方法；
图10A详细地从下方示出了在变型实施方式中用于按照图7A的壳体装置的底部；
图10B根据剖面线X-X示出了来自图10A的底部的细节；
图11A示出了在变型的第一实施方式中用于底部的连接件；
图11B示出了在变型的第二实施方式中用于底部的连接件；
图12A详细地从下方示出了在另外的实施方式中用于按照图7A的壳体装置的底部；以及
图12B详细地从下方示出了在另外的实施方式中用于按照图7A的壳体装置的底部。
以下共同描述的图1A至4C示出了根据本发明的壳体装置2，在第一实施方式中，电气存储装置3、3'可以容纳在该壳体装置中。这种壳体装置2可以与机动车辆的车身连接。电气存储装置3、3'用于存储电能，利用该电能可以为可电气驱动的机动车辆的电动机供应电流；电气存储装置也可以被称为电池模块。
壳体装置2具有底部4、框架5和顶盖6。在当前的实施方式中，底部4和框架5例如借助焊接或借助螺纹连接彼此密封连接，并且在接合状态下共同形成用于容纳存储装置3的槽。顶盖6可以可拆卸地与框架5连接，例如借助螺纹连接(未示出)。在两个对置的框架部段之间，可选地设置腹板元件8、8'，其例如借助焊接或螺纹连接(未示出)牢固地与底部4和/或框架部段31、32连接。
下面给出了组件底部、框架和顶盖的进一步的细节。
底部4可以由一个或多个元件组成。当前，底板具有三个底板元件9、10、11，其横向于电池盒的纵向延伸而延伸。一个或多个底板元件可以在相应的长度上具有可变的厚度。应理解，依据电池盒的相应的结构框架条件，也可以采用一体式的底部或者由两个、四个或更多个底板元件组成的底部。只要底部元件9、10、11中的一个或多个具有可变厚度，则这优选地通过柔性轧制来生产。
框架5包括四个单独的框架元件，其可以分开制造，并且然后可以彼此连接或与底部4连接。以此方式形成了组合式的槽装置。各个框架元件优选地分别由柔性轧制的钢板制成，使得其在相应元件的长度上具有可变的板厚度。框架元件也可以称为框架部段。
具体规定，框架5具有彼此对置的第一框架元件31和第二框架元件32，以及彼此对置并横向于第一和第二框架元件延伸的第三框架元件33和第四框架元件34。在此，框架5与底部4连接，使得第一框架元件31附接到底部4的第一边缘区域35，而对置的第二框架元件32对应地附接到底部的第二边缘区域36。第三框架元件33附接到底部4的第三边缘区域37。对应地，与此对置的第四框架元件34附接到底部4的第四边缘区域38。
第一和第二框架元件31、32在长度L31上具有可变的厚度D31，并且特别地，被彼此相同地设计，即，在长度上具有相同的板厚度走向。第三和第四框架元件33、34还在长度L33上具有可变的厚度D33，其中板厚度走向可以相同或不同。
在当前实施方式中规定，第一和第二框架元件31，32的平均厚度D31m分别小于第三和第四框架元件33，34的平均厚度D33。由此，在壳体的第一和第二侧35、36上提供了比在第三和第四侧37、38上更高的承载能力。
第一或第二框架元件31、32详细地在图2A和2B中以侧表面或在长度上的板厚度走向的投影而示出。只要两个框架元件31、32被设计成相同，则针对这些元件中的一个元件所描述的细节也适用于各个另外的元件。可以看出，第一或第二框架元件31、32具有带有减小的厚度D41的端部部段41、41'。端部部段41、41'的厚度D41例如可以在1.0mm与2.0mm之间，并且长度L41例如可以在20mm与200mm之间。
交替布置的较厚部段42、42'、43与较薄部段44、44'形成在端部部段41、41'之间。在薄端部部段41、41'和与其相邻的较厚部段42、42'之间，以及在较厚部段42、42'和与其相邻的较薄部段44、44'之间，以及在较薄部段44、44和位于其间的中央厚部段43之间，分别形成具有连续可变的板厚度的过渡部段45、45'、46、46'、47、47'。当前，第一和第二框架元件31、32被设计为具有朝外的平坦表面48，即板厚度D31的变化向内定向。然而，应理解，可变的板厚度走向也可以向外或向两侧定向。较厚的加强部段42、42'、43布置在与插入到各个腔室中的电池模块的重叠区域中。这些加强部段具有比端部部段41、41'和部段44、44'更大的厚度D42。较薄部段44、44'布置在隔板8、8'的区域中，这些隔板在组装状态下固定在此处。具体地，较薄部段44、44'可具有特别是0.5mm至1.5mm的板厚度。加强部段42、42'、43例如可具有1.0mm至3.5mm的厚度D42。
第三或第四框架元件33、34详细地在图3A和3B中以侧表面或在长度上的板厚度走向的投影而示出。可以看出，第三和第四框架元件33、34的端部部段51、51'具有比位于其间的中间部段52更小的厚度D51。这在不牺牲强度以减轻重量的情况下是可能的，因为端部部段51、51'位于框架4的已经非常坚硬的角区域处。中间部段52比端部部段51、51'长很多倍、特别是多于10倍。在端部区段51、51'与具有恒定厚度的中间部段之间分别形成具有连续可变厚度的过渡区段53、53'。较薄的端部部段51、51'可具有0.5mm至1.5mm的板厚度。位于其间的加强部段52例如可具有1.0mm至3.5mm的厚度D52。
在图4A至4C中可以看到顶盖6的细节。在当前实施方式中，顶盖6具有第一侧向顶盖元件61、第二侧向顶盖元件62以及位于其间的顶盖元件63。
三个顶盖元件分别在其长度上具有可变的厚度。
规定，侧向顶盖元件61、62具有大于第三顶盖元件63的平均厚度D63m的平均厚度D61m。此外，中间顶盖元件63具有比侧向元件61、62的宽度B61、B62大许多倍的宽度B63。
第一和第二顶盖元件61、62分别具有薄的端部部段64、64'和更大厚度D65的位于其间的加强部段65。在加强部段65与端部部段64、64'之间分别形成具有可变厚度的过渡部段66、66'。此外，在顶盖6中可以看到连接区域60、60'，其平行于腹板8、8'延伸并且其可以经由合适的连接装置(例如，螺纹)来与腹板可拆卸地连接。
中央顶盖元件63具有相反的板厚度走向，其具有厚的端部部段67、67'和位于其间的较小厚度D68的薄部段68。在薄部段68与端部部段67、67'之间，分别形成具有可变厚度的过渡部段69、69'。
图5示出了在变型实施方式中根据本发明的外壳装置2。这在很大程度上对应于根据图1A至4C的实施方式，因此关于共同点参考以上的描述。在此，相同的或彼此对应的构件设有与以上图1A至4C中相同的附图标记。
唯一的区别在于，在该实施方式中，加强件71、72、73、74从外部放置在框架部段31、32、33、34上并且以合适的方式与这些框架部段连接。例如，该连接可以材料配合地借助焊接和/或力配合地借助螺钉来实现。
在图6A、6B和6C中示出了如何设计至少部分数量的框架元件31、32、33、34和加强元件71、72、73、74的厚度变化的不同可能性。箭头指示板厚度走向在哪个方向上是可变的。代表多个框架元件或加强元件，在此仅示出和描述每种一个。
在图6A中，框架元件32具有C形轮廓，即，上凸缘部段55和下凸缘部段56两者都从壁部段57沿相同方向弯曲，即相对于外壳向内定向。可以看出，框架元件32具有面向外的平坦表面58，即，板厚度D31的变化向内定向。由于这种设计构造，顶盖6或底部4可以按简单的方式与框架元件32的平坦接合表面58连接。加强元件72具有U形轮廓，其中连接凸缘75、76在腿端弯曲。可以看出，连接凸缘75、76具有向外变化的板厚度或内部平坦连接表面，该内部平坦连接表面可以相应地与框架元件32的平坦外表面58连接。在腿部区域中，可变板厚度走向的方向由向外定向朝向内定向改变，这由曲线S示意性地示出。由板厚度走向的改变得出腿部的平坦外表面77，使得在该区域中实现了与车身的简单连接。
在根据图6B的实施方式中，框架元件32'具有S形轮廓，即，上凸缘部段55'和下凸缘部段56'两者都从壁部段57'沿相反方向弯曲。在此，下凸缘部段56'向内弯曲以连接底部4，而上凸缘部段55'向外弯曲以连接顶盖6。框架元件32'可具有面向内的平坦表面58'，即，板厚度D31的变化向外定向(实线箭头P)。在该情形中，可任选地设计为集成式冷却底部的底部4可具有与下凸缘部段56'的板厚度走向相对应地设计的引入的浮凸。替换地，框架元件32'还可具有面向外的平坦表面，即，板厚度D31的变化向内定向(虚线箭头P')。在该情形中，底部4可具有用于与下凸缘部段56'连接的光滑连接表面。
加强元件72具有U形轮廓，其中连接凸缘75、76在腿端弯曲。根据框架元件的可变加厚的定向，加强元件72的连接凸缘75、76的板厚度的变化相应地设计。即，在框架元件32'的平坦外表面的情况下，凸缘部段75、76的连接表面也是平坦的，反之亦然，在框架元件32'的外表面的可变厚度走向的情况下，凸缘部段75、76的连接表面也是可变的。在腿部的区域中，加强元件72具有平坦的外表面77或可变的内表面。
在本发明的实施方式中，加强元件72的宽度B72(即，从框架元件32'的壁部段58'到与其最大间隔的加强元件的壁部段的延伸)与凸缘部段55'的宽度B55'的比例略小于2(B72/B55'<2.0)。
根据图6C的实施方式在很大程度上对应于根据图6B的实施方式，就这方面而言参考对它们的描述。相同或彼此对应的细节具有相同的附图标记。唯一的区别在于，加强元件72的宽度B72匹配凸缘部段55'的宽度B55'，以使得加强元件72的外壁与凸缘部段32'的外边缘大致位于一平面内。然而，可理解，其他实施方式也是可以构想的。例如，加强元件72的宽度B72可以设计在凸缘部段32'的宽度B55'的0.8倍至1.2倍之间。
图7A、7B和8A、8B示出了另一实施方式中根据本发明的壳体装置2。这在很大程度上对应于根据图5或图1A至4C的实施方式，因此关于共同点参考以上的描述。在此，相同的或彼此对应的构件设有与以上图1A至6C中相同的附图标记。例如，可以根据图6A或6B来设计框架元件和加强元件的可变板厚度的定向。
该实施方式的特点在于底部4的设计，该底部具有集成的冷却结构12，冷却剂可以流过该冷却结构。具体地，底部可由多个铝板制成，这些铝板借助滚压接合彼此连接。上下铝板9、9'；10、10'；11、11'在连接区域13中借助轧制工艺彼此连接。随后，对位于连接区域13之外的区域14施加压力，使得构建对应的空腔或冷却通道。
底部4或底部元件9、9'；10、10'；11、11'的抗拉强度例如可以低于900MPa。框架5或框架元件31、32、33、34可具有超过900MPa的抗拉强度。因此，具有较高强度的框架结构5可以补偿具有较低强度的底部4，以使得上述特征共同导致具有良好冷却特性的稳定的电池盒2。
为了高冷却能力，待彼此连接的两个或更多个底部元件9、9'；10、10'；11、11'具有特别是大于100W/mK的高导热率。例如，材料的热膨胀系数可以超过20(10-6/K)。与由钢材制成的框架5相结合，在温度变化的情况下，由于不同的热膨胀系数，在底部4和框架5之间的连接点处可能出现剪切荷载。借助合适的连接，可以用密封剂充分保护这两个构件以防止水分进入，并且同时在机械上解耦。
尤其从图8A和8B可以看出，底部具有三个冷却部段15、16、17，这些冷却部段由腹板部段18彼此分开。这里一般适用的是，优选地，冷却部段15、16、17的数量与存储元件3的数量一致。在各存储元件3之间，腹板元件8、8'与底部的腹板部段18、18'连接。此外，还可以看到用于使冷却剂循环通过中空区域14的接头19、19'。
底部元件9、9'；10、10'；11、11'可具有可任选的第二中空区域20、20'、20”，在这些中空区域中，彼此接合的底板分别被设计为彼此隔开。这些第二中空区域20、20'、20”与第一中空区域14分开并且用于增加底部4的刚度或改善碰撞性能、抗压强度以及噪声和振动特性(NVH特性)。
在图9中示例性地示出了在可能的实施方式中用于制造用于根据本发明的壳体装置2的框架元件31的根据本发明的方法。
在方法步骤V1中，在初始状态下缠绕在卷材81上的带材80通过轧制来加工，更确切地说借助柔性轧制来加工。为此，在柔性轧制之前在长度上具有很大程度上恒定的板厚度的带材80借助轧辊82来轧制，使得其沿轧制方向获得可变的板厚度。带材80可以可任选地预涂有特别是防止生锈的涂层(例如，包含铝或锌的涂层)。在轧制期间，对过程进行监视和控制，其中将由板厚度测量确定的数据用作控制轧辊82的输入信号。在柔性轧制之后，带材80具有横向于轧制方向延伸的带有不同厚度的区域。在柔性轧制之后，带材再次被卷绕成卷材，使得可以送入下一方法步骤。在方法步骤V2中，柔性轧制的钢带被分成板坯件83、83'。在随后的可任选方法步骤V3中，两个或更多个板坯件83、83'可以彼此连接、特别是焊接，以形成坯件复合结构84。在随后的方法步骤V4中，板坯件83、83'或坯件复合结构借助热成型变形。热成型包括以下子步骤：在炉86中加热；转移到热成型工具87中，在该热成型工具87中，板坯件83变形为框架元件31并且被硬化。
以下共同描述的图10A和10B示出了在改变的实施方式中用于根据图7A的壳体装置的底部4。这在很大程度上对应于根据图8A和8B的实施方式，关于共同点参考图8A和8B的描述。相同的或彼此对应的细节在此设有与以上附图中相同的附图标记。
根据图10A、10B的实施方式的特点在于，底部4仅由通过滚压接合彼此连接的两个铝板9、9'构成。可以清楚地看到冷却结构12，该冷却结构12是通过对位于连接区域13外部的下铝板9'的区域14施加压力而产生的，在该区域中构建对应的空腔或冷却通道。此外，还可以看到用于使冷却剂循环通过中空区域14的接头19、19'。在此，一个连接件19用于进给，而另一连接件19'用于回送。用于进给的连接件19可以在图10B中看到细节，其中应理解，用于回送的连接件19'可以类似地设计。一个特点在于，连接件19与其连接的冷却通道14的端部与冷却结构位于一平面中。冷却通道14的端部部段或连接件19的替换实施方式在图11A中示出。在此，通道端部向上穿透底部4。冷却通道14的端部部段或连接件19的另一替换实施方式在图11B中示出。在此，通道端部位于下方，以使得连接件19也布置在底部4下方。
图12A和12B示意性地示出了用于壳体装置的底部4的另一替换实施方式。这在很大程度上对应于根据图10A和10B的实施方式，就此而言参照对于图10A和10B的描述。相同的或彼此对应的细节在此设有与以上附图中相同的附图标记。根据图12A的实施方式的特点在于，冷却结构12由平行连接区域13形成，该平行连接区域13具有位于其间的线形通道14。在根据图12B的实施方式中，连接区域13由点形成，以使得产生格栅状冷却结构12。
附图标记列表：
2 壳体装置
3 存储装置
4 底部
5 框架
6 顶盖
8 腹板元件
9 第一底部元件
10 第二底部元件
11 第三底部元件
12‘ 冷却结构
13 连接区域
14 中空区域
15 冷却部段
16 支撑部段
17 支撑部段
18 腹板部段
19 接头
20 中空区域
31 第一框架元件
32 第二框架元件
33 第三框架元件
34 第四框架元件
35 边缘区域
36 边缘区域
37 边缘区域
38 边缘区域
39-39“‘ 角边缘
41,41‘ 端部部段
42,42‘ 较厚部段
43 较厚部段
44,44‘ 较薄部段
45,45‘ 过渡部段
46,46‘ 过渡部段
47,47‘ 过渡部段
51,51‘ 端部部段
52 中间部段
53,53‘ 过渡部段
55 凸缘部段
56 凸缘部段
57 壁部段
58 外表面
61 第一顶盖元件
62 第二顶盖元件
63 第三顶盖元件
64,64‘ 端部
65 加强部段
66,66‘ 过渡部段
67,67‘ 端部
68 较薄部段
69,69‘ 过渡部段
71 加强件
72 加强件
73 加强件
74 加强件
75 凸缘部段
76 凸缘部段
77 外表面
80 带材
81 卷材
82 轧辊
83,83‘ 板坯件
84 坯件复合结构
86 炉
87 热成型工具
B 宽度
D 厚度
L 长度
P 箭头
V 方法步骤

Claims (15)

1.一种用于容纳用于可电气驱动的机动车辆的电驱动器的电气存储装置的壳体装置，包括：
框架(5)，所述框架(5)包括由金属材料制成的多个框架元件(31、32、33、34)，其中所述框架元件(31、32、33、34)中的至少一者具有在最长长度上可变的板厚度，
底部(4)，所述底部(4)与所述框架(5)连接，使得构建了密封槽，以及
顶盖(6)，所述顶盖(6)与所述框架(5)可拆卸地连接，其中所述底部(4)、所述框架(5)和所述顶盖(6)包围用于电气存储装置(3)的容纳空间，
其特征在于，
所述底部(4)具有集成的冷却结构，冷却剂可以流过所述冷却结构，其中所述底部(4)由多个借助滚压接合彼此连接的铝板(9、9'；10、10'；11、11')制成，其中所述铝板(9、9'；10、10'；11、11')通过轧制在连接区域(13)中彼此连接并且在中空区域(14)中彼此间隔开，所述中空区域(14)形成所述冷却结构。
2.如权利要求1所述的壳体装置，
其特征在于，
第一框架元件(31)和第二框架元件(32)彼此相对布置并且具有长度(L31、L32)，并且
第三框架元件(33)和第四框架元件(34)彼此相对布置，并且具有比所述第一框架元件和第二框架元件(31、32)的长度(L31、L32)短的长度(L33、L34)，
其中所述第一框架元件和第二框架元件(31、32)的平均厚度(D31、D32)偏离所述第三框架元件和第四框架元件(33、34)的平均厚度(D33、D34)。
3.如权利要求2所述的壳体装置，
其特征在于，
所述第一框架元件和第二框架元件(31、32)的端部部段(41、41')具有比位于所述端部部段之间的至少一个中间部段(42、42'、43)更小的板厚度(D41)，并且/或者
所述第三框架元件和第四框架元件(33、34)的端部部段(51、51c)具有比位于所述端部部段之间的至少一个中间部段(52)更小的板厚度(D51)。
4.如权利要求3或4所述的壳体装置，
其特征在于，
所述第三框架元件和第四框架元件在至少0.5倍的长度(L33、L34)、优选地至少0.75倍的长度(L33、L34)上分别具有保持不变的板厚度。
5.如权利要求1至4中任一项所述的壳体装置，
其特征在于，
所述框架(5)与所述底部(4)特别是借助焊接来连接，使得构建了液密和气密的槽。
6.如权利要求1至5中任一项所述的壳体装置，
其特征在于，
加强元件(71、72、73、74)从外部至少附接在所述框架元件(31、32、33、34)中的一者上，所述加强元件(71、72、73、74)特别是具有与相关框架元件(31、32、33、34)的板厚度走向相似的板厚度走向。
7.如权利要求6所述的壳体装置，
其特征在于，
所述框架元件(31、32、33、34)具有用于固定顶盖(6)的向外弯曲的凸缘部段(55')，其中所述凸缘部段(55')的宽度(B55')为所述加强元件(71、72、73、74)的宽度(B72)的至少三分之一、特别是所述加强元件(71、72、73、74)的宽度(B72)的至少一半。
8.如权利要求1至7中任一项所述的壳体装置，
其特征在于，
设有至少一个腹板元件(8、8')，所述至少一个腹板元件(8、8')在所述第一框架部段与第二框架部段(31、32)之间延伸并且与所述底部(4)固定连接，其中所述至少一个腹板元件(8、8')将两个腔室彼此分开，在所述腔室中分别能插入电气存储装置(3、3')，
其中所述第一框架元件(31)和所述第二框架元件(32)分别具有用于连接所述至少一个腹板元件(8、8')的至少一个连接部段(44、44')，其中所述连接部段(44、44')比与其相邻的所述第一框架元件和第二框架元件(31、32)的中间部段(42、42'、43)薄。
9.如权利要求1至8中任一项所述的壳体装置，
其特征在于，
由所述中空区域(14)形成的总冷却面积至少是所述底部(4)的总面积的0.2倍、特别是至少是所述底部(4)的总面积的0.3倍。
10.如权利要求1至9中任一项所述的壳体装置，
其特征在于，
所述铝板(9；10；11)包括至少一个平坦的板和至少一个变形的板(9'；10'；11')，所述至少一个变形的板与所述平坦的板相连接并且形成所述中空区域(14)。
11.如权利要求10所述的壳体装置，
其特征在于，
所述平坦的板具有比所述变形的板大的厚度，其中所述变形的板的厚度特别是小于所述平坦的板的厚度的0.9倍。
12.如权利要求10或11所述的壳体装置，
其特征在于，
所述平坦的板具有比所述变形的板更大的抗拉强度(Rm)和/或更大的屈服极限(Rp0,2)。
13.如权利要求1至12中任一项所述的壳体装置，
其特征在于，
所述铝板(9、9'；10、10'；11、11')在第二中空区域(20)中彼此间隔开，所述第二中空区域(20)与所述第一中空区域(14)分开并且形成加强结构。
14.如权利要求1至13中任一项所述的壳体装置，
其特征在于，
所述底部(4)的面向所述顶盖(6)的表面至少在用于容纳电池模块的区域中是平坦的。
15.如权利要求1至14中任一项所述的壳体装置，
其特征在于，
所述框架元件(31、32、33、34)中的至少一者和所述腹板元件(8、8')中的至少一者由高强度钢或可硬化钢、特别是锰硼合金钢材制成并硬化。
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