CN115720693A - 高压蓄能器壳体的壳体下部件及产品系列 - Google Patents

高压蓄能器壳体的壳体下部件及产品系列 Download PDF

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CN115720693A CN202180045817.9A CN202180045817A CN115720693A CN 115720693 A CN115720693 A CN 115720693A CN 202180045817 A CN202180045817 A CN 202180045817A CN 115720693 A CN115720693 A CN 115720693A
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Abstract

本发明涉及一种蓄能器壳体的壳体下部件，所述壳体下部件包括盆形元件，其中，所述盆形元件具有沿纵轴线延伸的侧面的壁元件，并且在所述壁元件上在外侧布置有槛梁元件，所述槛梁元件沿纵轴线分别以纵向区段伸出壁元件，在盆形元件上在端侧分别布置有横向于纵轴线延伸的横向元件，并且槛梁元件借助于纵向区段在端侧固定在横向元件上。

Description

高压蓄能器壳体的壳体下部件及产品系列
技术领域
本发明涉及一种蓄能器壳体的或用于蓄能器壳体的壳体下部件，以及一种蓄能器壳体的产品系列。
背景技术
所述类型的蓄能器壳体例如用于部分电气化和完全电气化的机动车中。电池或电池模块安装在这样的壳体中。为了达到所需的作用范围，它们的存储器通常非常大，就经济的批量生产来说这不是没有问题的。在这方面的一个挑战特别是确保蓄能器壳体或壳体下部件所需的气密性。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于蓄能器壳体的壳体下部件和一种蓄能器壳体的产品系列，其能够在达到最高质量要求的同时实现高效生产。
所述目的通过一种根据权利要求1的壳体下部件以及一种根据权利要求12的产品系列来实现。其他优点和特征在从属权利要求和说明书以及附图中给出。
根据本发明，蓄能器壳体的或用于蓄能器壳体的壳体下部件、例如特别是高压蓄能器壳体的壳体下部件包括盆形元件，其中，所述盆形元件具有沿纵轴线延伸的侧面的壁元件，并且在所述壁元件上在外侧布置或固定有槛梁元件，所述槛梁元件沿纵轴线分别以纵向区段伸出壁元件，在盆形元件上在端侧分别布置有横向于纵轴线延伸的横向元件，并且槛梁元件借助于纵向区段在端侧固定在横向元件上。这种设计方案有利地使得能仅基于少的部件来提供蓄能器壳体的完整的壳体下部件。在此，盆形元件具有确定底部平面的底部元件。在壳体下部件的安装状态下，所述底部平面基本上平行于车道平面定向。壁元件基本上垂直地(关于车道平面或底部平面向上)背离该底部平面延伸。与分别布置在端侧的横向元件相结合而产生环绕的闭合的布置空间以用于布置例如蓄能器单体、蓄能器模块等，所述横向元件的高度符合目的地与壁元件的高度相匹配。上述纵轴线在壳体下部件的安装状态中例如沿着相应机动车的行驶方向延伸。有利地，横向元件与槛梁元件结合形成环绕的框架，所述框架可以有利地设计为满足可能的碰撞要求。在此，横向元件有利地设计和构造成，使得不仅形成框架，而且延续盆形元件从而形成(闭合的)布置空间。在这方面应该强调的是，通过这种构型可以将接合部位的数量降低到最小。特别是，与已知的焊接结构相比，连接点或密封点的长度可以减少多倍。这不仅减少了制造和装配费用，而且也解决了开头提到的密封性问题，因为这样制造的壳体下部件由于其构造而已经在很大程度上是密封的。因此，包括布置或构造在侧部的壁元件的盆形元件特别是一件式的元件。根据一种实施方式，通过底部元件的区域性的变型来构造壁元件，所述底部元件按照一种实施方式实施为金属板件。沿纵轴线伸出盆形元件的纵向区段关键地有助于高效地构建壳体下部件。通过纵向区段可以有利地固定横向元件。横向元件特别是在端侧附接到纵向区段上，由此能获得大并且宽的附接面。在此特别有利的是，在布置空间之外进行附接。这能在所采用的附接技术方面实现大的自由度，因为在这个部位上不要求气密性。
根据优选实施方式，所述槛梁元件与所述横向元件形锁合地和/或力锁合地连接、特别是螺纹连接和/或铆接。优选地，在纵向区段上——并且类似地在横向元件上——构造有固定区段、例如以孔或洞的形式的固定区段。根据一种实施方式，在纵向区段的区域中布置有多个分散布置的固定元件、例如螺钉。根据一种实施方式，(每个纵向区段或固定区段)使用三个或四个M8螺钉以用于附接横向元件。因此，由横向元件和槛梁元件形成的框架实现很高的强度和刚度或者说稳定性。
根据一种实施方式，所述壁元件材料与所述槛梁元件锁合地连接、特别是焊接。优选的焊接工艺例如选自熔焊工艺。根据一种实施方式，槛梁元件借助于金属惰性气体焊接(MIG焊接)连接到壁元件上。焊缝可以沿着纵轴线连续地亦或针脚状地(gesteppt)或点状地构造。也可以设想备选的焊接工艺、如接触摩擦焊接。已经表明，即使是最高的碰撞要求也可以通过借助焊接的材料锁合附接得到满足。
根据一种实施方式，壁元件具有凸缘区段或形成凸缘区段，所述凸缘区段优选平行于底部平面定向并且沿纵轴线延伸，并且槛梁元件固定在凸缘区段上。由此，在槛梁元件与盆形元件之间的接合部位有利地远离布置空间移置。接合部位因此有利地在布置空间之外。
如前所述，纵向区段实现了相同的优点。通过借助于纵向区段在端侧固定横向元件，接合部位有利地远离布置空间移置。由此可以例如使用形锁合和/或力锁合的连接、例如螺钉和/或铆钉等，否则这由于要实现的气密性而是有问题的。
根据一种实施方式，横向元件材料锁合地固定在盆形元件上。根据优选的实施方式，使用接触摩擦焊接作为连接技术。横向元件可以例如相叠地或对接地布置在盆形元件上。根据特别优选的实施方式，横向元件通过熔焊工艺、特别是借助于MIG焊接固定在盆形元件上。这种工艺是能过程可靠地实现并且成本有益的。在这种部位上或沿着焊缝优选后续地通过施加到连接部位或接合部位上的密封材料来建立密封性、特别是气密性。例如以串珠形式沿焊缝施加在一侧或两侧。
根据优选实施方式，将连接部位或接合部位或接合区域(在需要的位置)后续地密封，为此使用密封材料。根据一种优选的实施方式，密封材料选自以下材料之一：硅烷改性聚合物、2K(双组分)聚脲和/或聚氯乙烯。已经发现，上述材料、特别是与在(优选裸露的)铝材料上的使用相结合，提供了优化的流体密封性、特别是气密性。特别优选使用由硅烷改性聚合物或多种硅烷改性聚合物制成的或基于一种硅烷改性聚合物或多种硅烷改性聚合物制成的密封材料。
根据优选的实施方式，横向元件构造为，使得所述横向元件延续或继续盆形元件的几何结构。横向元件符合目的地分别包括底部区段、壁区段以及——根据盆形元件的构型——包括凸缘区段。有利地，由此能在横向元件与盆形元件之间提供平坦的或平面的接合区域。换句话说，接合区域描述了如下平面，该平面垂直于盆形元件的底部平面以及垂直于纵轴线。这种简单的几何结构允许在所使用的连接技术方面的自由度并且简化对接合部位的后续密封、特别是例如由于良好的可接近性而简化。此外，整个壳体下部件在布置空间的区域中仅具有两个分别连续的接合区域或密封区域。
根据一种实施方式，沿着纵轴线布置有多个横向于所述纵轴线定向的横梁。所述横梁例如用于加固壳体下部件。根据一种实施方式，所述附接借助于材料锁合连接技术、例如借助于粘接实现。
根据一种特别优选的实施方式，所述横向元件是铸件。特别是涉及金属铸件、特别是压铸件。根据优选的实施方式，所述横向元件包括用于相应机动车的结构部件或底盘部件的接触部位和/或附接部位。所述接触部位和/或附接部位可以在铸件的制造期间一体地制造和/或也可以后续引入。根据优选的实施方式，槛梁元件是型材元件、特别是挤压型材。这种构型的特点是简单。根据一种实施方式，所述横向元件也构造为挤压型材。
用于槛梁元件以及横向元件的优选的材料是铝材料或铝合金。
根据优选的实施方式，所述盆形元件是铝板件、特别是倒角的铝板。特别是Al5或Al6被用作优选的材料。壁元件通过成型、特别是倒角来呈现或实现。根据一种实施方式，盆形元件包括用于加强或提高稳定性的几何特征、例如卷边、棱边等。优选的壁厚在约2至4mm的范围内、特别是在2.5至3.5mm的范围内并且特别优选地为3mm或约为3mm。
根据一种实施方式，所述蓄能器壳体包括相应地构造的盖元件，所述盖元件优选地由铝和/或钢和/或塑料、特别是复合材料制成。上述布置空间可被所述盖元件封闭。根据一种实施方式，所述盖元件通过置入的或粘接的密封件与壳体下部件优选力锁合地和/或形状锁合地连接、例如通过相应的螺纹连接。备选地，也可以不设置单独的盖。则所述盖例如通过车辆、例如通过相应构造的底部组件一同整体地构造。
最后应该提及的是，所述蓄能器壳体不限于用于布置电蓄能器(蓄能器单体)。蓄能器壳体还可以用于布置其他能量载体、例如氢。根据一种实施方式，蓄能器可以相应地包括一个或多个氢气贮箱或者其本身构造为氢气贮箱。
本发明还涉及一种蓄能器壳体的产品系列，所述产品系列包括多个蓄能器壳体，并且每个蓄能器壳体都具有根据本发明的壳体下部件，槛梁元件是型材元件，各所述型材元件优选被定长切割以构成不同尺寸的蓄能器壳体，并且横向元件具有相同的长度。有利地，槛梁元件例如是按米计量的产品(Meterware)，其可根据需要缩短至所期望的尺寸。
优选地，横向元件具有相同的长度。相应地，壳体下部件或蓄能器壳体具有相同的宽度。根据优选的实施方式，在所述产品系列内的横向元件是相同的。这例如适用于沿行进方向相应在前的横向元件彼此之间，并且适用于沿行进方向观察在后的横向元件彼此之间。根据另一种优选的实施方式，在前的和在后的横向元件也分别设计成相同的，因此可以有利地进一步减少变体数量。
这不影响横向元件可以包括车辆特定的、必要时后续引入的不同连接点以用于将蓄能器壳体集成到相应的车辆中。这在必要时后续地引入或在横向元件的生产过程中已经提供。
相应于槛梁元件的长度，盆形元件(所述盆形元件在此符合目的地是金属板件、特别是铝板件)有利地也被相应地定长切割。这种构造能以最少数量的零件实现不同尺寸的蓄能器壳体，其中，必要的接合部位或接合区域设计和定位成，使得特别是也能够满足气密性的最高要求并且为此所需的生产步骤可以高效且良好地实施。
所提及的类型的蓄能器壳体的长度在1.5至3.5m的范围内。横向元件优选地具有0.8至2.2m的长度。
结合壳体下部件提及的优点和特征类似且相应地适用于所述产品系列，反之亦然。
附图说明
由以下参照附图对壳体下部件的实施方式的描述得出其他优点和特征。图中：
图1示意性地示出壳体下部件的实施方式的俯视图；
图2示出壳体下部件的实施方式的侧视图；
图3示出图1的壳体下部件的细节示图；
图4示出横向元件实施方式的示意图连同两个细节示图。
具体实施方式
图1示意性地示出壳体下部件10的实施方式的俯视图。可见盆形元件20，所述盆形元件包括或形成有底部元件22。所述底部元件描述底部平面B。在壳体下部件10的安装状态中，该底部平面优选平行或基本上平行于车道平面地定向。在盆形元件20上侧向地分别布置有槛梁元件30，其中，槛梁元件大部分被盆形元件20的凸缘元件26遮盖。可以看到略微突出于凸缘元件26的加强元件34，加强元件也在外侧布置在槛梁元件30上。所述加强元件可以是用于加固或加强槛梁元件30的型材或结构。与盆形元件20一样，槛梁元件30沿纵轴线L延伸。槛梁元件30分别在端侧以纵向区段32超出盆形元件20。通过这些纵向区段布置或固定横向元件40。右侧的横向元件40隔开一定距离地示出，也就是说，其尚未固定在盆形元件20上。可见，横向元件40(尤其参见右半图)具有底部区段42、壁区段44以及凸缘区段46。这种几何结构构造成与盆形元件20在接合区域48中的几何结构一致。因此可以创建如下接合区域48，所述接合区域完全平坦或平面地构造，也参见附图标记E。(密封)平面E垂直于纵轴线L和底部平面B。横向元件4和槛梁元件30共同形成框架，该框架一方面延续了盆形元件20的几何结构，另一方面，由于盆形元件20优选是金属板件，该框架保证了必要的刚度或强度进而保证了壳体下部件10的碰撞安全性。横向于纵轴线L定向的横向元件50也有助于此。在本示意图中示例性地仅示出两个这样的横向元件50。此外还示例性地示出：盆形元件20可以通过纵梁60加强。可以看出，通过纵向区段32在布置空间A之外固定或连接横向元件40。结果，通过这种构造可以有利地与固定元件、如螺钉等一起使用，因为在布置空间A之外不需产生密封性。与此相对，位于布置空间A之内的沿接合区域48的密封部位由于其简单的几何结构而能够良好地密封。在由横向元件40和槛梁元件30或沿着槛梁元件30延伸的凸缘元件26形成的框架上形成密封面12，所述密封面与蓄能器壳体的此处未示出的盖元件配合作用。所述覆盖元件例如通过固定点14(在图1中示意性地以黑点示出)布置或可拆卸地固定。为清楚起见，仅示出部分固定点14。
图2以侧视图示出壳体下部件10的实施方式的示意图，其中可以看到槛梁元件30，所述槛梁元件在端侧分别构造有纵向区段32。在纵向区段32上(形锁合和/或力锁合地)构造有用于布置横向元件40的接合部位70。附图标记46表示此处已不可见的盆形元件20的凸缘区段。
图3示出图1的剖面A。可以看到槛梁元件30，在所述槛梁元件上在外侧布置有加强元件34。槛梁元件30在外侧布置在盆形元件20的壁元件24上。附图标记72表示(材料锁合的)接合部位、例如焊点，经由该接合部位，槛梁元件30——在此种情况下间接地通过加强元件34——附接到盆形元件20上。凸缘元件26带来的优点是接合部位72定位成远离布置空间A，参见图1。在这里描绘的示例中，在内侧在壁元件24上布置有纵梁60，所述纵梁可以用作附加加强件。横向于纵轴线L可以看到横梁50中的一根横梁。横梁50或纵梁60例如借助于材料锁合连接技术、如粘接、特别是例如借助于结构粘接来连接。
图4在下图半部(在左侧)示出横向元件40的示意图，如从图1和图2基本上已知的那样。为了更好地理解，放大显示了两个剖视图或细节示图，参见B和C。细节示图B可以说从布置空间A(参见图1)的视角示出横向元件40，由此可见底部区段22、壁区段分44以及凸缘区段46。它们形成接合区域48。几何结构符合目的地对应于盆形元件的几何结构，横向元件40连接到所述盆形元件。换句话说，横向元件40至少区域性地延续盆形元件的几何结构，由此可以产生具有特别简单的几何结构的接合区域48。剖视图C示出横向元件40在纵向区段附接的区域中的实施方式的示意图，例如参见图1。可以看出固定区段49，固定区段在此处所示的实施方式中具有四个孔或洞，以用于布置合适的固定器件、例如螺钉。
附图标记列表
10 壳体下部件
12 密封面
14 壳体上部件的固定点
20 盆形元件
22 底部元件
24 壁元件
26 凸缘元件
30 槛梁元件
32 纵向区段
34 加强元件
40 横向元件
42 底部区段
44 壁区段
46 凸缘区段
48 接合区域
49 固定区段
50 横梁
60 纵梁
70 (形锁合和/或力锁合的)接合部位
72 (材料锁合的)接合部位
L 纵轴线
E (密封)平面
B 底部平面
A 布置空间

Claims (13)

1.蓄能器壳体的壳体下部件(10)，
所述壳体下部件包括盆形元件(20)，
其中，所述盆形元件(20)具有沿纵轴线(L)延伸的侧面的壁元件(22)，并且
在所述壁元件(22)上在外侧布置有槛梁元件(30)，所述槛梁元件沿纵轴线(L)分别以纵向区段(24)伸出壁元件(22)，
在盆形元件(20)上在端侧分别布置有横向于纵轴线(L)延伸的横向元件(40)，并且
槛梁元件(30)借助于纵向区段(24)在端侧固定在横向元件(40)上。
2.根据权利要求1所述的壳体下部件(10)，其中，所述槛梁元件(30)与所述横向元件(40)形锁合地和/或力锁合地连接、特别是螺纹连接。
3.根据权利要求1或2所述的壳体下部件(10)，其中，所述壁元件(22)与所述槛梁元件(30)材料锁合地连接、特别是焊接。
4.根据前述权利要求中任一项所述的壳体下部件(10)，其中，所述壁元件(22)具有平行于底部元件(21)定向的凸缘区段(46)，槛梁元件(30)固定在所述凸缘区段(46)上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的壳体下部件(10)，其中，所述横向元件(40)材料锁合地固定在盆形元件(20)上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的壳体下部件(10)，其中，所述横向元件(40)构造为，使得所述横向元件延续盆形元件(20)的几何结构。
7.根据前述权利要求中任一项所述的壳体下部件(10)，其中，所述横向元件(40)和所述盆形元件(20)经由平坦的接合区域(48)连接。
8.根据前述权利要求中任一项所述的壳体下部件(10)，其中，沿着纵轴线(L)布置有多个横向于所述纵轴线定向的横梁(50)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的壳体下部件(10)，其中，所述横向元件(40)是铸件。
10.根据前述权利要求中任一项所述的壳体下部件(10)，其中，所述槛梁元件(30)是型材元件、特别是挤压型材。
11.根据前述权利要求中任一项所述的壳体下部件(10)，其中，所述盆形元件(20)是倒角的铝板。
12.蓄能器壳体的产品系列，
其中，每个蓄能器壳体具有根据前述权利要求中任一项所述的壳体下部件(10)，
槛梁元件(30)是型材元件，各所述型材元件被定长切割以构成不同尺寸的蓄能器壳体，并且各横向元件(40)具有相同的长度。
13.根据权利要求12所述的产品系列，其中，所述横向元件(40)在产品系列内是相同的。
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