CN117882224A - 具有嵌件的塑料电池外壳、用于制造电池外壳的模具和方法、牵引电池以及机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池外壳、尤其是牵引电池的电池外壳，其中电池外壳具有底部和至少四个侧壁，其中电池外壳具有内侧和外侧，其中电池外壳由嵌件和模塑料以混合结构方式构成。本发明进一步涉及一种具有该电池外壳的牵引电池以及一种具有该电池外壳的机动车。本发明进一步涉及一种用于制造该电池外壳的模具以及一种用于制造该电池外壳的方法。

Description

具有嵌件的塑料电池外壳、用于制造电池外壳的模具和方法、 牵引电池以及机动车
本专利申请案主张的是德国专利申请案10 2021 123 003.9的优先权，该案所披露的内容在此被明确引用。
本发明涉及一种具有嵌件的塑料电池外壳、一种用于制造电池外壳的模具和方法、一种牵引电池以及一种机动车。
尤其地，本发明涉及一种电池外壳、尤其是牵引电池的电池外壳，其中电池外壳具有底部和至少四个侧壁，其中电池外壳具有内侧和外侧，其中电池外壳由嵌件和模塑料以混合结构方式构成。
人们对电池外壳，尤其是机动车电池外壳的几何复杂性和结构机械性能的要求不断提高。同时，还希望降低电池外壳的成本和重量。
本发明的目的是针对现有技术提出一种改进方案或替代方案。
根据本发明的第一方面，该目的通过一种电池外壳、尤其是牵引电池的电池外壳得以实现，其中电池外壳具有底部和至少四个侧壁，其中电池外壳具有内侧和外侧，其中电池外壳由嵌件和模塑料以混合结构方式构成，其中电池外壳具有至少一个凹槽、优选地两个凹槽、特别优选地多于两个凹槽，其中凹槽在电池外壳的由模塑料形成的区域中延伸，其中凹槽具有与嵌件对应的位置，并且从凹槽的对应位置到嵌件的距离小于或等于2mm、优选地小于或等于1mm、特别优选地小于或等于0.5mm。
对相关术语的说明如下：
首先，需要明确指出的是，在本专利申请范围内，如果对应的上下文中并未明确说明、或者对于本领域技术人员而言显而易见、或者技术上强制要求该处为“刚好一个……”、“刚好两个……”等情况，那么如“一”、“二”等不定冠词和数值数据在通常情况下应理解为“至少”数据，即“至少一个……”、“至少两个……”等。
在本专利申请范围内，“特别是”这个表述始终是指，通过这个表述来引入可选的、优选的特征。该表述不应被理解为“确切而言”或“亦即”。
“电池外壳”理解为电池(特别是牵引电池)的壳体组成部分。
特别地，电池外壳被设置为用于容纳电池的组件，并且因此具有容纳组件的容纳空间，从而使这些组件可以由电池外壳来保护而免受外部因素影响和/或至少间接地被固定在电池外壳中。
优选地，电池外壳是指电池下外壳或电池上外壳，其中电池下外壳和电池上外壳优选地一起构成牵引电池壳体的基本组成部分。
特别地，电池外壳具有“底部”，并且在具有基本上矩形的水平面上垂直投影的牵引电池的优选情况下，具有至少四个“侧壁”。
电池外壳的底部和侧壁成型电池外壳的容纳体积，其中电池外壳的容纳体积环绕电池外壳的“内侧”。
由电池外壳的容纳体积起始，电池外壳的“外侧”位于远离容纳体积的底部和侧壁的一侧。
“混合结构方式”是指将具有部分不同特性的不同部件组合在一起形成电池外壳的电池外壳结构方式。
此外，可以想到的是，具有比模塑料更大的抗拉强度的固体嵌件以混合结构的方式与模塑料结合起来，形成电池外壳。由于模塑料具有高度的几何可变性，电池外壳几乎可以实现无限的几何复杂性。同时，与模塑料相比，高强度的嵌件使电池外壳具有出色的结构机械性能。
与单独使用模塑料相比，电池外壳的混合结构可提高电池外壳的性能。
“嵌件”是指可插入电池外壳以加固、尤其是局部加固电池外壳的固体。换句话说，嵌件可以理解为加固元件和/或局部加固件。
优选地，嵌件的抗拉强度高于被加固的模塑料。
优选地，嵌件是半成品、尤其是在主要延伸方向上至少部分具有恒定横截面的半成品。
优选地，嵌件由金属材料构成。替代性地，嵌件由塑料、尤其是热塑性塑料或热固性塑料构成，其中由塑料构成的嵌件还可以具有纤维体积含量，从而可以额外提高嵌件的刚性。
“嵌件”是指在电池外壳成型过程中，在熔化压力和/或模塑料温度的作用下可以保持刚性和尺寸稳定，即优选地不会发生塑性变形的嵌件。尤其地，在处理嵌件时，优选地在将嵌件插入模具时，嵌件的尺寸可以保持稳定。只要嵌件具有热塑性基质，嵌件在电池外壳成型过程中，尤其由于模塑料流过嵌件时的熔化压力就会发生变形。
优选地，嵌件尺寸稳定，尤其优选地，由金属构成的嵌件或含热固性材料的嵌件尺寸稳定。尺寸稳定的嵌件可以理解为形状稳定的嵌件。
优选地，根据DIN ISO 1101标准，电池外壳中嵌件的平整度公差小于或等于4mm、优选地小于或等于2mm、特别优选地小于或等于1mm。
需要明确指出的是，含热塑性材料的嵌件仅在其芯部达到熔化温度之前可以保持尺寸稳定，因此，对于含热塑性材料的嵌件，可以设置如下：在电池外壳成型之前或成型过程中，可以不将嵌件的芯部加热到熔化温度。
因此，使用热塑性材料的嵌件与使用热固性或金属的嵌件并无本质区别，尤其是因为嵌件在插入模具时也能保持尺寸稳定，由此也可以直立放置。优选地，即使在熔化压力和模塑料温度的作用下，嵌件也能保持尺寸稳定。
这里提出的电池外壳嵌件的使用，可以从电池外壳与嵌件相交的横截面显微切片中得到证明。优选地，嵌件不发生塑性变形。然而，对于含热塑性材料的嵌件和含热塑性材料的模塑料，根据特别优选的实施方式，嵌件与模塑料之间可以实现材料配合的连接。在此需要明确指出的是，材料配合的连接并不表示不能使用嵌件。
此外，可以想到的是，含热塑性基本材料的嵌件在插入制品腔体之前被加热，尤其是加热到略低于基本材料熔化温度的温度，尤其是加热到比热塑性基本材料熔化温度低5℃或低5℃以上的温度，并且模塑料也包含适合于材料配合连接的热塑性塑料作为基本材料，嵌件表面被加热，从而使嵌件与模塑料之间形成材料配合的连接。
尤其地，嵌件不是指加热到熔化温度以上的有机片材，因为加热到熔化温度以上的有机片材会在电池外壳成型过程中由于温度和作用力而形成褶皱和/或凹痕，因此，有机片材不能以可重复和/或符合负载路径的方式(特别是不能使用注塑成型法或压制法)引入到包含模塑料的电池外壳中。
本文中的“模塑料”尤指热塑性或热固性的材料，其视情况与纤维材料，特别是玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维或类似材料混合。
优选地，尤其当模塑料为聚酰胺时，模塑料具有长度小于或等于15mm、优选地长度小于或等于12mm、特别优选地长度小于或等于10mm的纤维。
适用地，尤其当模塑料为聚丙烯时，模塑料具有长度小于或等于35mm、优选地长度小于或等于30mm、特别优选地长度小于或等于25mm的纤维。
优选地，尤其当模塑料为热固性SMC(片状模塑料)时，模塑料具有长度小于或等于65mm、优选地长度小于或等于57mm、特别优选地长度小于或等于50mm的纤维。进一步优选地，尤其当模塑料为热固性SMC时，模塑料具有长度大于或等于8mm、优选地长度大于或等于10mm、特别优选地长度大于或等于12mm的纤维。
“凹槽”是指电池外壳表面形状起伏的中空形状。优选地，凹槽是在电池外壳表面的凹下和/或凸起的凹部，优选地可以具有多个空间曲率。根据优选的实施方式，凹槽的几何形状与球体的一部分相对应。
在凹槽区域内，电池外壳表面和与嵌件之间的材料厚度会减小，尤其地，模塑料的材料厚度也会局部减小到0mm。
换句话说，凹槽可以理解为模塑料的材料厚度相对于嵌件的局部减薄。
优选地，凹槽的纵向延伸至少是同一凹槽横向延伸的三倍，并且优选地，横向相对于指定嵌件中指定连续纤维的优选方向。
电池外壳上的凹槽相当于电池外壳成型模具的制品腔体中的凸起。在这种情况下，凹槽可以作为支撑件和用于在电池外壳中可重复定位嵌件的装置，这可以确保嵌件在模塑料流过时保持在原位。
此外，凹槽还可用于所制造的电池外壳的质量控制，因为可以利用一个或多个凹槽控制嵌件在电池外壳中的定位。
“距离”是指嵌件与电池外壳表面之间的距离，尤其是在凹槽区域内的距离。优选地，从凹槽相应点到嵌件的距离小于或等于0.1mm、特别优选地等于0mm。
资源优化型电池外壳的要求对电池外壳的几何复杂性和结构机械性能提出了很高的要求。
这里具体提出了一种电池外壳，该电池外壳至少在嵌件与模塑料之间具有形状配合和/或材料配合的连接。嵌件的优点是可以实现电池外壳的局部加固，而模塑料则可以制造出几何形状复杂的电池外壳。
此外，使用嵌件还能使嵌件在电池外壳中的定位具有可重复性，因为嵌件也能在用于制造电池外壳的模具中进行可重复性定位，尤其是相对于在电池外壳成型过程中流动的模塑料而言。由此还能实现电池外壳的可重复局部加固，优选地可重复的符合负载路径的加固。
因此，这里还提出了，在电池外壳中引入嵌件，以代替方式或补充方式加热到熔化温度以上的有机片材，因为有机片材在模塑料的温度和模塑料在模具中的熔化压力的影响下容易变形，从而形成褶皱和/或凹痕，这会严重影响电池外壳的局部刚度。换句话说，嵌件可以防止局部加固措施起皱和/或弯曲，从而降低整个部件的刚度。此外，在某些情况下，电池外壳的表面质量也会得到提高，因为溢出的模塑料不会将用于加固的连续纤维压在电池外壳的表面上。
使用嵌件还可以减少或防止局部加固件的热膨胀。
换句话说，使用嵌件可以减少或防止局部加固措施在模具中位置的变化，尤其是在电池外壳成型过程中和/或通过模具的适当设计，减少或防止由于模塑料溢出造成的局部加固措施位置的变化。
需要明确指出的是，电池外壳也可以具有多个嵌件、尤其是两个嵌件、三个嵌件、四个嵌件、五个嵌件、六个嵌件、七个嵌件、八个嵌件、九个嵌件等。
优选地，电池外壳具有多个凹槽、尤其是多个相互对应的凹槽、优选地多个与嵌件分对称的凹槽。
有利地，凹槽可用于对电池外壳局部加固的嵌件进行可重复且符合负载路径的定位。此外，凹槽还可用于电池外壳的质量控制。
应明确指出的是，不应将针对距离的上述值理解成严格的限制，确切言之，在不脱离本发明所描述的方面的情况下，可在工程尺度上超出或者低于这些值。简而言之，这些值用于为在此提出的距离的范围大小提供依据。
根据特别优选的实施方案，嵌件是由连续纤维加固的。
对相关术语的说明如下：
“由连续纤维加固的”嵌件是指含热塑性塑料和/或热固性材料的嵌件，其中该嵌件具有织物形式和/或单向条带形式和/或鳞片形式的连续纤维。
优选地，由连续纤维加固的嵌件主要具有沿嵌件纵向定向的单向连续纤维。
由于由连续纤维加固的嵌件，可以使用具有相对较高刚度的嵌件，从而使电池外壳也具有较高的局部刚度。
特别优选地，嵌件与模塑料之间的接触面大于或等于嵌件表面的50％、优选地大于或等于嵌件表面的55％、特别优选地大于或等于嵌件表面的60％。
对相关术语的说明如下：
嵌件与模塑料之间的“接触面”是指被模塑料浸润的嵌件表面。
优选地，被模塑料浸润的嵌件表面是指模塑料厚度大于或等于0.5mm、优选地大于或等于1.0mm、特别优选地大于或等于1.5mm的嵌件表面。
优选地，“嵌件表面”是指嵌件侧面的表面。
进一步优选地，嵌件与模塑料之间的接触面大于或等于嵌件表面的65％、优选地大于或等于嵌件表面的70％、特别优选地大于或等于嵌件表面的80％。进一步优选地，嵌件与模塑料之间的接触面大于或等于嵌件表面的85％、优选地大于或等于嵌件表面的90％、特别优选地大于或等于嵌件表面的95％。
对于几何形状复杂的嵌件、尤其是几何形状不为矩形截面的嵌件，建议如下：嵌件与模塑料之间的接触面大于或等于嵌件表面的25％、优选地大于或等于嵌件表面的35％、特别优选地大于或等于嵌件表面的45％。
这里提出了模塑料与嵌件之间的几何边界条件，从而改进了模塑料与嵌件之间的连接。
根据这里提出的接触面值，至少在部分区域可以实现嵌件与模塑料之间形状配合的连接。这样，作用在模塑料上的力就能与嵌件产生有利的相互作用，从而更好地利用嵌件对电池外壳的局部加固作用。因此，更高的机械负荷、尤其是拉伸负荷和/或弯曲负荷，可以转移到嵌件上，从而更好地利用嵌件的结构机械潜力，并且可以使电池外壳的设计实现更大的资源优化。
优选地，接触面值也可以确保嵌件的部分表面完全被模塑料浸润。进一步优选地，还可以实现，嵌件的至少部分区域在两侧都能被模塑料包围，从而实现特别有利的形状配合的连接。
有利地，还可以实现将嵌件切实可行地和/或方便地引入到用于使电池外壳成型的模具中，因为嵌件在模塑料的指定流动之前，至少在指定嵌件部分区域的两侧与模具腔体边缘保持一定距离，这样，一方面可以很好地处理嵌件，尤其是在两侧处理嵌件，另一方面，在预回火嵌件的情况下，由于可以在很大程度上减少或避免模壁与嵌件的直接接触，嵌件不会很快失去与模壁的理想温差。
此外，此处提出的接触面积值可用于减少由于嵌件和模塑料之间至少部分的形状配合，特别是两侧的形状配合而造成的任何部件变形，因为由模塑料和嵌件组成的部件(在某些情况下收缩不均匀)可以相互对称地布置。
有利地，接触面值也可以用来确保嵌件至少在某些区域，至少在部分区域，可以完全被模塑料包围。
需要明确指出的是，形状配合所产生的效果也可以与嵌件和模塑料之间的材料配合的连接和粘合连接相结合。
应明确指出的是，不应将针对接触面的上述值理解成严格的限制，确切言之，在不脱离本发明所描述的方面的情况下，可在工程尺度上超出或者低于这些值。简而言之，这些值用于为在此提出的接触面的范围大小提供依据。
进一步优选地，嵌件与模塑料之间的接触面小于或等于嵌件表面的99.5％、优选地小于或等于嵌件表面的99％、特别优选地小于或等于嵌件表面的97.5％。
有利地，嵌件与模塑料之间的接触面小于或等于嵌件表面的95％、优选地小于或等于嵌件表面的92.5％、特别优选地小于或等于嵌件表面的90％。
这里提出的接触面值可用来实现嵌件在用于使电池外壳成型的指定模具内的可重复固定，从而实现嵌件在电池外壳内的可重复定位。尤其地，用于在模具中可重复定位嵌件的装置，优选地与接触面相对应，这样可以防止在电池外壳成型过程中，由于模塑料溢出而导致嵌件在模具中的位置发生变化，以至于嵌件在相应的用于可重复定位的装置之间的区域到达制品腔壁。
应明确指出的是，不应将针对接触面的上述值理解成严格的限制，确切言之，在不脱离本发明所描述的方面的情况下，可在工程尺度上超出或者低于这些值。简而言之，这些值用于为在此提出的接触面的范围大小提供依据。
优选地，嵌件采用拉挤成型法制造。
对相关术语的说明如下：
“拉挤成型法”是指一种用于制造嵌件、尤其是由连续纤维加固的嵌件的自动化或自动化连续的方法，这种方法优选地适用于大规模生产。
有利地，可以以适合大规模生产的可重复方式制造出几何和结构机械设计自由度非常高的嵌件。换句话说，嵌件的特性可以根据电池外壳的要求进行最佳调整。
使用拉挤成型法生产的嵌件可以具有复杂的几何形状，优选地是由连续纤维组成的均匀结构。这些特性可以在电池外壳的剖面上得到验证，因此使用拉挤成型法制造的嵌件也可以通过剖面进行验证。
可选地，电池外壳借助注射成型法或压制法成型。
对相关术语的说明如下：
“注射成型法”指的是某种成型法，其中待加工材料，特别是塑料，借助注射成型机被液化并且在压力下被注射成型工具注入模具。在注射成型模具中，该材料由于冷却和/或交联反应而重新过渡至固态，并且可以在注射成型模具打开后作为构件取出。
“压制法”指的是某种成型法，其中在第一步骤中将模塑料送入对应压制工具的模腔，其中在第二步骤中特别是使用压力活塞将压制模具闭合。通过闭合压制工具，模塑料获得压制工具所规定的形状。优选地对压制工具进行调温。
压制法尤指直接混炼法(D-LFT)，其中将纤维材料拉入挤出机，用已熔化的基质聚合物，特别是热塑性塑料对其进行浸渍以及移至注射活塞，随后作为模塑料而被送入压制模具。
有利之处在于，可以使用既有的制造方法来制造本文提出的电池外壳，这样就能节约成本并将制造过程中的制程风险降至最低。
适用地，凹槽在与嵌件相对应的位置上、至少在某些区域具有直线走向。
此外，还可以想到的是，至少在某些区域具有切口形状的凹槽。特别优选地，具有切口形状的凹槽与用于制造电池外壳的模具制品腔体内的引导区域域相对应，这样，电池外壳内的凹槽就能使嵌件线性地支撑在制品腔体内的引导区域内。
优选地，可以想到的是，凹槽最深位置的至少部分直线走向至少有一侧延伸到电池外壳连续表面的平面内。这样可以避免或减少该区域的缺口应力。
同样适用的是，凹槽具有切口的形状。
根据优选的实施方式，在与嵌件对应的位置上的凹槽至少部分地具有平面，该平面与嵌件的平面平行。
对相关术语的说明如下：
术语“与平面平行”是指凹槽的平面基本上与相应嵌件的平面平行，根据相关的制造公差和定位公差，各平面的法向量的差角小于或等于5°，优选地小于或等于2°，优选地小于或等于1°，特别优选地是小于或等于0.5°。优选地，平面是叠合的。
此外，这里还可以想到凹槽，该凹槽与用于制造电池外壳的指定模具中的制品腔体中的挡块相对应，挡块的设置是为了在电池外壳中可重复定位嵌件。
可以选择在水平方向和/或垂直方向(至少在某些区域)相对于电池外壳底座延伸出凹槽。
适用地，凹槽具有横向延伸，其中横向延伸在其最宽处具有大于或等于1mm的宽度，和/或横向延伸在其最宽处具有小于或等于20mm的宽度。
对相关术语的说明如下：
凹槽的“横向延伸”是指凹槽在凹槽对称方向上的横向延伸。
优选地，凹槽的宽度大于或等于2mm、优选地大于或等于3mm、特别优选地大于或等于5mm。
进一步优选地，凹槽的宽度小于或等于25mm、优选地小于或等于15mm、特别优选地小于或等于10mm。
优选地，可以想到的是，凹槽可以连续和/或连续且不可区分地与电池外壳上紧邻的至少部分平坦的表面相融合。
应明确指出的是，不应将针对横向延伸的上述值理解成严格的限制，确切言之，在不脱离本发明所描述的方面的情况下，可在工程尺度上超出或者低于这些值。简而言之，这些值用于为在此提出的横向延伸的范围大小提供依据。
优选地，凹槽至少部分地包围嵌件的边缘，优选地至少部分地包围嵌件的两条边缘。
对相关术语的说明如下：
“边缘”是指嵌件两个表面之间连续但不可区分的过渡部分。
此外，这里还提出了凹槽，凹槽被设置为挡块和/或支撑件和/或引导件用于嵌件的定位，其中凹槽与嵌件的两个、尤其是至少两个和/或三个表面相对应。
优选地，在电池外壳的容纳嵌件的区域中与嵌件相对的一侧具有对应的相对凹槽，优选地相对凹槽彼此对称布置。
此外，这里还提出了电池外壳的几何形状，该几何形状与在制品腔体和/或电池外壳内用于可重复定位嵌件的装置相对应。优选地，这里可以想到的是几何形状，该几何形状与制品腔体内的引导区域域相对应。
优选地，可以想到的是，相对凹槽至少与一条对称轴相对，优选地是两条对称轴。
此外，相对的凹槽也可以以连续的方式与相应的凹槽相连，这样，嵌件的至少两个边缘优选地被连续的凹槽所包围。
另外，在电池外壳的容纳嵌件的区域中，与嵌件相对的一侧具有第一凹槽，该凹槽与第一凹槽相对的位置具有偏移的第二凹槽。
此外，这里还提出交替布置多个凹槽。
适用地，嵌件可布置在电池外壳的内加固件中，尤其是在隔板中。
对相关术语的说明如下：
“内加固件”理解为适配用于加固电池外壳的、电池外壳内侧上的电池外壳几何构造。
优选地，内加固件是隔板。隔板理解为适配用于加固电池外壳的、电池外壳的内部空间中的几何结构。
优选地，隔板是纵向隔板，其中纵向隔板在电池外壳的纵向方向上延伸，而且被配置为使电池外壳的在纵向方向上延伸的横截面的至少一个平面转动惯量、特别优选地是两个平面转动惯量增加，从而加固电池外壳。
优选地，隔板是横向隔板，其中横向隔板在电池外壳的横向方向上延伸，而且适配用于使电池外壳的在横向方向上延伸的横截面的至少一个平面转动惯量、特别优选地是两个平面转动惯量增加，从而使得加固电池外壳。
优选地，隔板设置如下：隔板被配置作为两个指定相邻的单体电池和/或电池模块之间的空间分隔件。特别优选地，电池模块可以固定到内加固件上，进一步优选地，电池模块受内加固件支撑。
优选地，内部加固装置包括至少一个纵向隔板和至少一个横向隔板。优选地，至少一个纵向隔板和至少一个横向隔板是相互连接的。
这意味着，嵌件可以以特别有利的方式符合负载路径地插入电池外壳中，同时还可以利用可用的安装空间，例如在指定电池模块之间的隔板中。
同样适用的是，在电池外壳的外部加固装置中设置有嵌件。
对相关术语的说明如下：
“外加固件”理解为适配用于加固电池外壳的、电池外壳外侧上的电池外壳几何构造和/或电池外壳的材料改变。
优选地，外加固件适配用于加固电池外壳的底部和/或电池外壳的至少一个侧壁。
优选地，应想到的是，对于外加固件，在电池外壳的至少一个侧壁进行断面处理，其中电池外壳的至少一个侧壁的断面处理使得，与未经断面处理的、具有可比性壁厚和可比性材料组成的电池外壳的侧壁相比，电池外壳的至少一个经断面处理的侧壁的至少一个平面转动惯量、特别优选地是电池外壳的至少一个经断面处理的侧壁的两个平面转动惯量增加。
优选地，应想到的是，断面是I型断面、U型断面、T型断面、Z型断面、L型断面、空心断面、由上述断面累加复合而成的断面或不同的断面。
需要明确指出的是，断面可理解为相对于至少一个侧壁和/或电池外壳底部的平面延伸的任何几何变型。
需要明确指出的是，本文提出的外加固件的方面不限于电池外壳的侧壁的加固件，而是电池外壳的两个或更多个侧壁、优选地是电池外壳的所有侧壁也可具有外加固件。
需要明确指出的是，侧壁可以是外加固件的一部分。
由此有利地，可以在电池外壳的特别有利的区域布置嵌件，作为局部加固措施。在大多数应用中，外加固件用于将电池外壳固定在指定的机动车上，因此仅这一点就会对电池外壳造成较大的负荷。此外，可以通过这种方式加固电池外壳区域，在发生侧面撞击时，该区域暴露在较大外部负荷下。
可选地，嵌件包含热塑性、热固性或金属的基本材料。
对相关术语的说明如下：
嵌件可以完全由均匀的“基本材料”组成，也可以在基本材料之外添加增强材料，尤其是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维和/或玄武岩纤维。
“热塑性基本材料”是指在取决于材料的温度范围内可变形，在此过程是可逆的，并且可以通过冷却和再加热到熔融状态来重复任何次数。
“热固性基本材料”一旦硬化，就不能再通过加热或其他措施使其变形。
优选地，模塑料包含热塑性或热固性基本材料。
优选地，这里可以想到聚酰胺、尤其是聚酰胺6、聚酰胺6.6或聚酰胺12。进一步优选地，模塑料还可以包括聚丙烯或聚碳酸酯。
根据一个特别优选的方面，嵌件具有斜边。
“斜边”是指嵌件第一边缘上的斜面。斜边的角度可以大于或等于20°、优选地大于或等于30°、进一步优选地大于或等于40°、特别优选地大于或等于50°。斜边的角度可以小于或等于70°、优选地小于或等于60°、进一步优选地小于或等于50°、特别优选地小于或等于40°。
优选地，嵌件在指定朝向制品腔体和/或电池外壳表面的边缘具有斜边。
斜边的延伸厚度可以大于或等于嵌件厚度的20％、优选大于或等于嵌件厚度的40％，进一步优选地大于或等于嵌件厚度的60％，特别优选地大于或等于嵌件厚度的80％。
斜边的斜面可以与第二边缘叠合，第二边缘与第一边缘相邻布置。由此可以使嵌件至少在一侧形成尖边末端，尖边的开口角小于或等于70°、优选地小于或等于50°、特别优选地小于或等于30°。
当模具闭合时，模塑料的向前移动的流动前沿流过嵌件，从而可能改变嵌件的位置或损坏嵌件的结构。
斜边的设置可以在电池外壳成型时与模塑料的流动前沿相互作用，特别是通过嵌件首先与流动前沿接触的一端的特殊设计，尤其是通过嵌件边缘的斜边。例如，被模塑料的流动前沿流过的边缘可以有斜边，从而形成斜面。因此，可以减小从嵌件作用到模塑料上的流动阻力和/或从模塑料传递到嵌件的较小的力，从而减少或防止对嵌件造成任何结构性损坏。此外，这还能确保从模塑料传递到嵌件的压缩力具有与斜面法线方向一致的分量。此外，这还能使嵌件在模塑料的作用下紧贴制品腔体，从而使电池外壳中嵌件的布置具有可重复性。
根据本发明的第二方面，该目的通过根据本发明第一方面的用于制造电池外壳的模具得以实现，其中模具形成制品腔体，其中模具包括用于在制品腔体内可重复定位嵌件的装置，其中模具包括用于将模塑料引入制品腔体的装置。
对相关术语的说明如下：
“模具”是指用于模塑的设备、特别是用于由熔融的模塑料模塑根据本发明的第一方面的电池外壳的设备。
优选地，模具是指注射成型模具。
优选地，模具是指压制模具。
优选地，模具是指浸边模具。
“制品腔体”是指由模具形成的腔体，该腔体用于以设计的方式用该模具对要制造的部件，特别是电池外壳进行局部模塑。
“将模塑料引入制品腔体的装置”是指与模具间接或直接相关的装置，它被设置为用于将熔融的模塑料引入模具。
优选地，将模塑料引入制品腔体的装置是指被配置为用于将熔融的模塑料填充到模具的制品腔体和/或模具的模腔的装置，特别是与注塑模具和/或注塑装置相关联。
优选地，将模塑料引入制品腔体的装置是指可以将熔融的模塑料引入，特别是引入到先前打开的模具中的装置，特别是与压制模具和/或压制装置相关联。
“用于可重复定位的装置”是指一种固定装置和/或连接装置，其被设置为用于将嵌件定位在模具内可重复制造的位置，从而也定位在指定的电池外壳内。优选地，用于可重复定位的装置与可重复静态确定定位的装置或可重复静态过渡确定定位的装置相对应。优选地，用于可重复定位的装置包括挡块(优选地多个挡块)和/或引导区域(优选地多个引导区域)和/或受弹簧力作用的夹紧装置(优选地多个夹紧装置)，和/或这些不同装置的任意组合。
在此，根据本发明的第一方面提出了一种用于制造电池外壳的模具。
不言而喻，根据本发明的第一方面的电池外壳的前述优点，直接适用于用于制造根据本发明第一方面的电池外壳的模具。
适用地，模具包括至少一个挡块、优选地至少两个挡块，其中挡块至少是用于可重复定位嵌件的装置的一部分。
对相关术语的说明如下：
“挡块”是指至少有一面的边界，在将嵌件插入模具时，嵌件可以靠着这一面，从而使嵌件在制品腔体内的位置具有可重复性。
适用地，模具包括至少一个引导区域、优选地至少两个引导区域，其中引导区域被设置成用于至少在一侧引导嵌件，优选地在嵌件的通过嵌件相互对应的两侧引导嵌件，其中引导区域至少是用于可重复定位嵌件的装置的一部分。
对相关术语的说明如下：
“引导区域”是指在制品腔体边界上的区域，该区域被设置为用于在指定插入制品腔体时和/或电池外壳成型过程中和/或电池外壳脱模时引导嵌件。由此，引导区域可以与嵌件的一个或多个表面相互作用，有助于嵌件在制品腔体内的重复定位和/或对齐。
有利地，引导区域可用于确保嵌件在插入制品腔体时自动居中。
引导区域优选地设计成与电池外壳上的凹槽相对应。
适用地，嵌件的用于可重复定位的装置受弹簧力作用。
此外，这里可以想到受弹簧力作用的夹紧装置，该夹紧装置被设置为用于使嵌件至少具有一定程度的静态固定性，并且优选地，在嵌件插入制品腔体后，只有在电池外壳脱模时，制品腔体与嵌件之间才能发生相对运动。
应当明确指出的是，第二方面的主题可以有利地与本发明的上述方面的主题组合，可以单独地或以任何组合累积。
根据本发明的第三方面，该目的通过用于制造根据本发明第一方面的电池外壳的方法得以实现，该方法使用包括根据本发明第二方面的形成制品腔体的模具的注塑设备或压制设备，该模具包括用于在制品腔体内可重复定位嵌件的装置和用于将模塑料引入制品腔体的装置，其中用于制造电池外壳的方法包括以下步骤：
a)将嵌件插入制品腔体；
b)将模塑料引入制品腔体；
c)使电池外壳成型；
d)对电池外壳进行脱模。
根据本发明的第一方面，这里提出一种利用注塑成型法和/或挤压成型法形成的电池外壳。
这里提出的方法通过使用嵌件，使局部加固措施在电池外壳中的定位具有可重复性和/或符合载荷路径。
嵌件是先前制造的半成品，与这里使用的模塑料相比，它优选地具有更高的强度，因此可用于电池外壳的局部加固，而在粘稠状态下引入的模塑料可使电池外壳的几何形状具有高度的几何灵活性。
尤其地，嵌件的形状稳定性使其在插入制品腔体之前和期间都比较容易处理。此外，由于其形状稳定性，嵌件可以与用于可重复定位嵌件的装置在制品腔体中进行有利地相互作用，从而在电池外壳的成型过程中，嵌件可相对于电池外壳的模塑料占据基本确定且可重复制造的相对位置。
优选地是在将由热塑性基材组成的嵌件插入制品腔体之前对其进行加热，使嵌件在插入前达到的最高温度低于热塑性材料的熔化温度，特别是至少低于热塑性材料的熔化温度5℃。一方面，这可以确保嵌件固定到位，另一方面，在使用含热塑性塑料的模塑料时，可以确保嵌件与模塑料之间形成材料配合的连接。尤其可以想到的是，当受热的嵌件流过时，模塑料会将热流传递到嵌件表面，从而使嵌件和模塑料之间形成材料配合的连接。
不言而喻，根据本发明的第一方面的电池外壳的前述优点，直接适用于，用于制造根据本发明的第一方面的电池外壳的方法。
需要指出的是，第三方面的主题可以单独或以任意组合累加地与本发明的前述方面的主题有利地相结合。
根据本发明的第四方面，该目的通过一种牵引电池、尤其是用于机动车的牵引电池得以实现，该牵引电池包括根据本发明第一方面的电池外壳和/或借助根据本发明第二方面的模具制造的电池外壳和/或通过根据本发明第三方面的方法制造的电池外壳。
对相关术语的说明如下：
“机动车”理解为由发动机驱动的车辆。优选地，机动车不被限制在轨道上，或至少不永久性地有轨迹限制。
应当理解的是，上述根据本发明第一方面的电池外壳和/或借助上述根据本发明第二方面的模具制造的电池外壳和/或通过上述根据本发明第三方面的方法制造的电池外壳的优点直接适用于包括根据本发明第一方面的电池外壳和/或借助根据本发明第二方面的模具制造的电池外壳和/或通过根据本发明第三方面的方法制造的电池外壳的牵引电池。
需要指出的是，第四方面的主题可以单独或以任意组合累加地与本发明的前述方面的主题有利地相结合。
根据本发明的第五方面，该目的通过一种机动车得以实现，该机动车包括根据本发明第一方面的电池外壳和/或借助根据本发明第二方面的模具制造的电池外壳和/或通过根据本发明第三方面的方法制造的电池外壳。
应当理解的是，上述根据本发明第一方面的电池外壳和/或借助上述根据本发明第二方面的模具制造的电池外壳和/或通过上述根据本发明第三方面的方法制造的电池外壳的优点直接适用于包括根据本发明第一方面的电池外壳和/或借助根据本发明第二方面的模具制造的电池外壳和/或通过根据本发明第三方面的方法制造的电池外壳的机动车。
需要指出的是，第五方面的主题可以单独或以任意组合累加地与本发明的前述方面的主题有利地相结合。
本发明的更多优点、细节和特征可从下文所阐述的实施例中获得。其中，具体地：
图1示出了电池外壳的第一实施方式的剖面的透视示意图；
图2示出了电池外壳的第二实施方式的剖面的透视示意图，其中电池外壳具有剖面图；并且
图3示出了电池外壳的第三实施方式的剖面的透视示意图，其中电池外壳具有剖面图。
在接下来的说明中，相同的附图标记表示相同的构件或相同的特征，因此，参照一个附图针对一个构件所做的说明也适用于其他附图，以避免重复说明。此外，结合一个实施方式所描述的各项特征也可以在其他实施方式中单独使用。
图1中电池外壳100的实施方式的剖面示出由底部102和至少一个侧壁104组成的电池外壳100，其中电池外壳100具有内侧108和外侧106。
电池外壳100以混合机构方式构成并且具有模塑料140和嵌件120。
电池外壳100具有内加固件110，内加固件以隔板111的形状构成。嵌件120容纳在电池外壳100内加固件110的区域中。
电池外壳100具有多个凹槽150，这些凹槽可以用于嵌件120在电池外壳100中定位的质量控制。在凹槽150包围嵌件120的两个边缘(未示出)的区域，模塑料140部分区域的壁厚为0mm。换句话说，在凹槽150区域从外部可以直接看到嵌件120。
嵌件120可以具有斜边。优选地，嵌件120具有斜边，斜边被设置为用于在电池外壳100的成型过程中与模塑料140的流动前沿相互作用，其中，尤其地，模塑料140的流动压力在电池外壳100的成型过程中与斜边有利地相互作用。通过这种方式，可以实现利用模塑料140的流动压力将嵌件可重复地压在模具(未示出)的制品腔体(未示出)上，从而支持电池外壳100中嵌件120的可重复布置和/或提高电池外壳100中嵌件120布置的可重复性。
图2中电池外壳100的实施方式的剖面图示出了电池外壳100的外侧106，其中电池外壳100以如下剖面方式示出，外加固件112也被剖切。
嵌件120设布置在外加固件112的区域内。
电池外壳100在与嵌件120相对应的区域内有多个凹槽150，通过这些凹槽可以控制嵌件120的位置。在嵌件120的平坦上侧(未示出)，凹槽150具有切口的形状。
在嵌件120的端面上，凹槽150在模具(未示出)的制品腔体(未示出)内具有挡块的形状，电池外壳100借助该制品腔体制造。
图3中电池外壳100的实施方式的剖面图示出了电池外壳的内侧108，其中电池外壳100以如下剖面方式示出，包括两个平行隔板111的内加固件110也被剖切。
每个隔板111都具有单独的嵌件120。
电池外壳100在模塑料140的区域内具有与各嵌件120相对应的凹槽150。
附图标号清单
100 电池外壳
102 底部
104 侧壁
106 外侧
108 内侧
110 内加固件
111 隔板
112 外加固件
120 嵌件
140 模塑料
150 凹槽

Claims (26)

1.一种电池外壳(100)、尤其是牵引电池的电池外壳(100)，其中所述电池外壳(100)具有底部(102)和至少四个侧壁(104)，其中所述电池外壳(100)具有内侧(108)和外侧(106)，
其特征在于，
所述电池外壳(100)由嵌件(120)和模塑料(140)以混合结构方式构成，
其中所述电池外壳(100)具有至少一个凹槽(150)、优选地两个凹槽(150)、特别优选地多于两个凹槽(150)，其中凹槽(150)在所述电池外壳(100)的由所述模塑料(140)形成的区域中延伸，其中凹槽(150)具有与所述嵌件(120)相应的位置，并且从所述凹槽(150)的相应位置到所述嵌件(120)的距离小于或等于2mm、优选地小于或等于1mm、特别优选地小于或等于0.5mm。
2.根据权利要求1所述的电池外壳(100)，其特征在于，所述嵌件(120)由连续纤维加固。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的电池外壳(100)，其特征在于，所述嵌件(120)与所述模塑料(140)之间的接触面大于或等于所述嵌件(120)表面的50％、优选地大于或等于所述嵌件(120)表面的55％、特别优选地大于或等于所述嵌件(120)表面的60％。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电池外壳(100)，其特征在于，所述嵌件(120)与所述模塑料(140)之间的接触面小于或等于所述嵌件(120)表面的99.5％、优选地小于或等于所述嵌件(120)表面的99％、特别优选地小于或等于所述嵌件(120)表面的97.5％。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电池外壳(100)，其特征在于，所述嵌件(120)通过拉挤成型法制造。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电池外壳(100)，其特征在于，所述电池外壳(100)利用注塑成型法或压制法成型。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电池外壳(100)，其特征在于，在与所述嵌件(120)对应的位置上的凹槽(150)至少在部分区域具有直线走向。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电池外壳(100)，其特征在于，所述凹槽(150)具有切口的形状。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电池外壳(100)，其特征在于，在与所述嵌件(120)对应的位置上的凹槽至少部分地具有平面，所述平面与所述嵌件(120)的平面平行。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电池外壳(100)，其特征在于，凹槽(150)至少部分地相对于所述电池外壳(100)的底部(102)水平和/或垂直。
11.根据前述权利要求中任一项所述的电池外壳(100)，其特征在于，凹槽(150)具有横向延伸，其中所述横向延伸在其最宽处具有大于或等于1mm的宽度，并且/或者所述横向延伸在其最宽处具有小于或等于20mm的宽度。
12.根据前述权利要求中任一项所述的电池外壳(100)，其特征在于，凹槽(150)至少部分地包围所述嵌件(120)的边缘，优选地至少部分地包围所述嵌件(120)的两条边缘。
13.根据前述权利要求中任一项所述的电池外壳(100)，其特征在于，凹槽(150)在所述电池外壳(100)容纳所述嵌件(120)的区域与所述嵌件(120)相对的一侧具有对应的相对凹槽(150)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的电池外壳(100)，其特征在于，第一凹槽(150)在所述电池外壳(100)容纳所述嵌件(120)的区域与所述嵌件(120)相对的一侧具有第二凹槽(150)，所述第二凹槽被偏离地设置在与所述第一凹槽(150)相对的位置。
15.根据前述权利要求中任一项所述的电池外壳(100)，其特征在于，所述嵌件(120)布置在所述电池外壳(100)的内加固件(110)中、尤其是布置在隔板(111)中。
16.根据前述权利要求中任一项所述的电池外壳(100)，其特征在于，所述嵌件(120)布置在所述电池外壳(100)的外加固件(112)中。
17.根据前述权利要求中任一项所述的电池外壳(100)，其特征在于，所述嵌件(120)包含热塑性、热固性或金属性基本材料。
18.根据前述权利要求中任一项所述的电池外壳(100)，其特征在于，所述模塑料(140)包含热塑性或热固性基本材料。
19.根据前述权利要求中任一项所述的电池外壳(100)，其特征在于，所述嵌件(120)具有斜边。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的用于制造电池外壳的模具，其中所述模具形成制品腔体，其中所述模具包括用于在所述制品腔体内可重复定位所述嵌件(120)的装置，其中所述模具包括用于将模塑料(140)引入所述制品腔体的装置。
21.根据权利要求20所述的模具，其特征在于，所述模具包括至少一个挡块、优选地至少两个挡块，其中所述挡块至少是用于可重复定位所述嵌件(120)的装置的一部分。
22.根据权利要求20或21中任一项所述的模具，其特征在于，所述模具包括至少一个引导区域、优选地至少两个引导区域，其中引导区域被设置成用于至少在一侧引导所述嵌件(120)，优选地在所述嵌件(120)的通过所述嵌件(120)相互对应的两侧引导所述嵌件(120)，其中引导区域至少是用于可重复定位所述嵌件(120)的装置的一部分。
23.根据权利要求20至22中任一项所述的模具，其特征在于，所述用于可重复定位所述嵌件(120)的装置受弹簧力作用。
24.根据权利要求1至19中任一项所述的用于制造电池外壳(100)的方法，所述方法使用包括根据权利要求20至23中任一项所述的形成制品腔体的模具的注塑设备或压制设备，所述模具包括用于在所述制品腔体内可重复定位嵌件(120)的装置和用于将模塑料(140)引入所述制品腔体的装置，其中用于制造所述电池外壳(100)的方法包括以下步骤：
a)将所述嵌件(120)插入所述制品腔体；
b)将所述模塑料(140)引入所述制品腔体；
c)使所述电池外壳(100)成型；
d)对电池外壳(100)进行脱模。
25.一种牵引电池，尤其是用于机动车的牵引电池，包括根据权利要求1至19中任一项所述的电池外壳(100)，和/或借助根据权利要求20至23中任一项所述的模具制造的电池外壳(100)，和/或通过根据权利要求24所述的方法制造的电池外壳(100)。
26.一种机动车，包括根据权利要求1至19中任一项所述的电池外壳(100)，和/或借助根据权利要求20至23中任一项所述的模具制造的电池外壳(100)，和/或通过根据权利要求24所述的方法制造的电池外壳(100)。
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