ES2936339T3 - Caja de batería - Google Patents
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Abstract
Una carcasa de batería y un método para fabricar la misma a partir de materiales de láminas orgánicas. El recinto de la batería incluye una cubierta superior con vigas transversales integradas en ella por sobremoldeo que se fija a un panel inferior para encerrar un espacio para contener los componentes de una batería. El panel inferior incluye nervaduras estructurales sobremoldeadas para brindar resistencia y rigidez al panel inferior. Una cubierta exterior asegura de manera removible la cubierta superior al panel inferior e incluye una estructura de panal para aplastar en caso de impacto y proteger los componentes de la batería. El método comprende formar cada uno de los componentes de la carcasa de la batería a partir de una mezcla de láminas orgánicas, miembros de refuerzo y elementos sobremoldeados para reducir el peso y la complejidad de la fabricación de la carcasa de la batería. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Caja de batería
Antecedentes
Los vehículos eléctricos e híbridos suelen emplear baterías para el almacenamiento de energía eléctrica. La energía almacenada en la batería puede aplicarse a un motor eléctrico, a un motor de tracción o a otro motor para propulsar el vehículo. Dichas baterías están destinadas a propulsar el vehículo una distancia apreciable y, por lo general, constan de múltiples celdas conectadas en serie y en paralelo para cumplir con los requisitos de almacenamiento de energía y tensión del vehículo.
Incluso con las mejoras en la tecnología de las baterías y del almacenamiento de energía, las baterías pueden constituir una masa significativa del vehículo. Se añade a la masa una caja que normalmente tiene una bandeja o estructura de soporte y una cubierta para el cerramiento y fijación de la batería del vehículo. La caja debe ser rígida y robusta para soportar las diferentes cargas estáticas y dinámicas que sufre la batería durante el funcionamiento del vehículo. Además, la caja de batería requiere un refuerzo significativo para evitar la entrada de objetos en la batería durante una posible colisión.
Las cajas de batería se han hecho normalmente de acero o aluminio. Las cajas de acero introducen una masa adicional al vehículo que debe ser propulsada. Las cajas de aluminio, que tienen menor densidad que las de acero, generalmente constan de múltiples partes que se unen entre sí y se sueldan en su posición. El tiempo y los gastos de fabricación de las cajas de aluminio dan como resultado un aumento general en los costes a cambio del ahorro en el peso. El documento de patente de EE.UU. n° US201937720 describe una caja de batería para su uso en el armazón de un vehículo que tiene múltiples elementos de soporte.
El uso de materiales compuestos reforzados con fibras está ganando popularidad en aplicaciones de transporte, bienes de consumo, energía eólica e infraestructura. Algunas de las muchas razones para la elección de materiales compuestos en lugar de materiales tradicionales, tales como metales o plásticos no reforzados, incluyen el peso reducido, la resistencia a la corrosión y una resistencia mecánica mejorada, así como unos costes de fabricación reducidos.
Breve compendio
Este compendio es una descripción general de alto nivel de diferentes aspectos de la invención e introduce algunos de los conceptos que se describen con más detalle en la sección de descripción detallada que sigue. Este compendio no pretende identificar las características clave o esenciales del objeto reivindicado, ni pretende ser utilizado de forma aislada para determinar el alcance del objeto reivindicado. El objeto debe comprenderse por referencia a las partes apropiadas de la descripción completa de esta patente, a cualquiera o a todos los dibujos y a cada reivindicación.
Las realizaciones analizadas a continuación incluyen una caja de batería de organolámina y se describe en la presente memoria un método para la fabricación de la misma. La caja de batería de organolámina proporciona simplicidad y una reducción del número de piezas y de la dificultad, así como del tiempo requerido para la conformación y el ensamblaje. La caja de batería de organolámina permite ahorrar masa con respecto a los sistemas típicos y es además reciclable sin pérdida de rendimiento de la caja de batería. Un aspecto general incluye una caja de batería para una batería de un sistema de vehículo, incluyendo la caja de batería un panel inferior. El panel inferior incluye una primera lámina de material compuesto termoplástico reforzado y una o más nervaduras estructurales formadas integralmente y hechas de material termoplástico para distribuir el peso y alinear las placas de enfriamiento y celdas de la batería. El panel inferior incluye además un primer miembro de fijación dispuesto en un perímetro del panel inferior. La caja de batería incluye además un panel superior para encerrar las celdas de la batería cuando se acopla con el panel inferior. El panel superior incluye una cubierta superior interior formada por una segunda lámina de material compuesto termoplástico reforzado que se moldea para definir una cavidad. El panel superior incluye además una o más vigas transversales que incluyen una tercera lámina de material compuesto termoplástico reforzado y unas nervaduras de soporte termoplásticas formadas integralmente, la una o más vigas transversales acopladas a una superficie interior de la cubierta superior interior. La caja de batería incluye además una o más cubiertas exteriores que incluyen un reborde exterior que tiene un segundo miembro de fijación incluido en el mismo para acoplarse de forma liberable al primer miembro de fijación, así como una estructura de panal y un reborde interior para retener el panel superior en su posición cuando la una o más cubiertas exteriores se fijan al panel inferior.
Las implementaciones de la caja de batería pueden incluir una o más de las siguientes características. La caja de batería puede incluir además una viga longitudinal acoplada al panel inferior, definiendo la viga longitudinal y la una o más vigas transversales una pluralidad de posiciones para recibir las celdas de la batería. La viga longitudinal puede estar formada a partir de un material compuesto termoplástico reforzado. La viga longitudinal puede incluir unos puntos de fijación formados integralmente para los componentes de la batería. La primera lámina de material compuesto termoplástico reforzado puede estar reforzada con al menos uno de entre fibras de vidrio o fibras de carbono. La primera lámina de material compuesto termoplástico reforzado, la segunda lámina de material compuesto termoplástico reforzado y la tercera lámina de material compuesto termoplástico reforzado pueden incluir el mismo material termoplástico. Las nervaduras estructurales y el primer miembro de fijación pueden ser formados integralmente en la primera lámina de material compuesto termoplástico reforzado. La cubierta superior interior puede
incluir además una capa de protección contra interferencias electromagnéticas y una capa resistente al fuego. La una o más vigas transversales pueden acoplarse a la cubierta superior interior por medio de al menos uno de entre soldadura por placa caliente, soldadura por infrarrojos, soldadura por ultrasonidos, soldadura por vibración, soldadura por fricción, pegado o elementos de fijación estructurales. La una o más cubiertas exteriores pueden acoplarse a la cubierta superior interior en un perímetro de la cubierta superior interior. La estructura de panal puede estar hecha de un termoplástico y dispuesta alrededor del perímetro de la cubierta superior interior para proteger un compartimento interno de la caja de batería frente a impactos. El panel inferior puede incluir una junta de sellado integrada alrededor del perímetro del panel inferior que sella un espacio interno de la caja de batería cuando el panel inferior, el panel superior y una o más cubiertas exteriores están acoplados entre sí. La una o más cubiertas exteriores pueden estar integradas con la cubierta superior interior.
Otro aspecto general incluye un método de fabricación de una caja de batería para un sistema de vehículo, incluyendo el método formar un panel superior moldeando una cubierta superior interior a partir de una primera lámina de material compuesto termoplástico. El método incluye además formar una viga transversal por moldeo por inyección de unas nervaduras de soporte sobre una segunda lámina de material compuesto termoplástico. El método incluye además formar una cubierta exterior que incluye una estructura de panal integrada y unos primeros miembros de fijación. El método incluye además acoplar la viga transversal y la cubierta exterior a la cubierta superior interior. El método incluye además formar un panel inferior moldeando al menos una lámina inferior a partir de una tercera lámina de material compuesto termoplástico y formar integralmente unas nervaduras de soporte y unos segundos miembros de fijación sobre la lámina inferior. El método incluye además acoplar una viga longitudinal al panel inferior y fijar el panel superior al panel inferior acoplando los primeros miembros de fijación y los segundos miembros de fijación.
Las implementaciones pueden incluir una o más de las siguientes características. Moldear la lámina inferior puede incluir disponer la segunda lámina de material compuesto termoplástico, disponer una cinta unidireccional sobre al menos un lado de la segunda lámina de material compuesto termoplástico, y aplicar calor y presión a la cinta unidireccional y a la segunda lámina de material compuesto termoplástico para moldear la cinta unidireccional en el al menos un lado de la segunda lámina de material compuesto termoplástico. La cinta unidireccional puede incluir cintas unidireccionales de fibra de carbono y/o de fibra de vidrio. Acoplar la viga transversal y la cubierta exterior a la cubierta superior interior puede incluir al menos uno de entre soldadura por placa caliente, soldadura por infrarrojos, soldadura por ultrasonidos, soldadura por vibración, soldadura por fricción, pegado o elementos de fijación estructurales. Formar la viga transversal puede incluir cortar la segunda lámina de material compuesto termoplástico según una forma de pre-moldeado, aplicar cinta unidireccional a la forma de pre-moldeado, y aplicar calor y presión a la segunda lámina de material compuesto termoplástico y a la cinta unidireccional para formar una pieza en bruto. El método puede incluir además cargar la pieza en bruto en un molde abierto y moldear por inyección las nervaduras de soporte sobre la pieza en bruto. Acoplar la viga longitudinal al panel inferior puede incluir formar integralmente la viga longitudinal con el panel inferior o fijar la viga longitudinal al panel inferior. La viga transversal y la cubierta exterior pueden estar hechas de termoplástico reforzado con fibra de vidrio o fibra de carbono. Moldear la cubierta superior interior puede incluir acoplar la primera lámina de material compuesto termoplástico con una capa de protección electromagnética y una capa resistente al fuego.
Breve descripción de los dibujos
Puede obtenerse una mayor comprensión de la naturaleza y las ventajas de las diferentes realizaciones haciendo referencia a las siguientes figuras. En las figuras adjuntas, los componentes o características similares pueden tener el mismo número de referencia. Además, diferentes componentes del mismo tipo se pueden distinguir poniendo a continuación del número de referencia un guion y un segundo número que distingue entre componentes similares. Si sólo se usa el primer número de referencia en la memoria, la descripción es aplicable a cualquiera de los componentes similares que tengan el mismo primer número de referencia, con independencia del segundo número de referencia. La presente invención se describe en conjunto con las figuras adjuntas:
La figura 1 es una vista en perspectiva de una caja de batería de organolámina que presenta una vista en corte parcial del interior, según algunas realizaciones.
La figura 2 es una vista en despiece de la caja de batería de organolámina de la figura 1, según algunas realizaciones.
La figura 3 es una vista en perspectiva de una caja de batería de organolámina con la cubierta superior retirada, según algunas realizaciones.
La figura 4 es una vista en perspectiva de la cubierta superior de la caja de batería de la figura 1, según algunas realizaciones.
La figura 5 es un diagrama simplificado que muestra un proceso para formar componentes sobremoldeados de una caja de batería de organolámina, según algunas realizaciones.
La figura 6 es un diagrama simplificado que muestra un proceso para ensamblar componentes de una caja de batería de polímero termoplástico, según algunas realizaciones.
La figura 7 es un diagrama de flujo que representa un proceso simplificado para formar una caja de batería de polímero termoplástico, según algunas realizaciones.
Descripción detallada de la invención
El objeto de las realizaciones de la presente invención se describe de forma específica para cumplir con los requisitos legales, pero esta descripción no pretende necesariamente limitar el alcance de las reivindicaciones. El objeto reivindicado se puede llevar a cabo de otras formas, puede incluir diferentes elementos o etapas, y puede usarse junto con otras tecnologías existentes o futuras. Esta descripción no debe interpretarse en el sentido de que implique ningún orden o disposición particular entre los diferentes elementos o etapas, excepto cuando se describe explícitamente el orden de las etapas individuales o la disposición de los elementos.
Las realizaciones descritas en la presente memoria se refieren a cajas de batería de material compuesto de polímero termoplástico estructural y a métodos para fabricarlas. La caja de batería está formada por productos laminares termoplásticos completamente impregnados, a los que se hace referencia en la presente memoria como organoláminas. Las organoláminas están completamente impregnadas con materiales termoplásticos que permiten que el producto de organoláminas sea recalentado y se moldee según una forma determinada. Las cajas de batería están formadas específicamente como productos de múltiples materiales que incluyen láminas de organoláminas reforzadas, así como materiales de refuerzo que incluyen materiales termoplásticos. La caja de batería se forma de productos de múltiples materiales por medio de sobremoldeo, para integrar los componentes reforzados estructurales con las organoláminas reforzadas con fibras. El proceso de sobremoldeo puede incluirse como parte de un procedimiento de moldeo o puede ser un procedimiento posterior, por ejemplo con un componente estructural inicialmente moldeado y posteriormente sobremoldeado para formar los componentes finales de la caja de batería.
Los materiales termoplásticos, incluidas las organoláminas, permiten la formación de geometrías complejas por medio de sobremoldeo sin necesidad de operaciones de mecanizado complejas o de la creación de numerosos componentes para conformar una sola geometría compleja. Los materiales termoplásticos se pueden incorporar con insertos metálicos, como casquillos, insertos roscados y otros objetos similares para proporcionar además flexibilidad en la fabricación. El material termoplástico se puede conformar en láminas, tales como productos preimpregnados reforzados con fibra, también denominados organoláminas, que posteriormente se pueden moldear o reconformar después del calentamiento, haciendo posible que el proceso de sobremoldeo dé como resultado elementos estructurales complejos que no se consiguen fácilmente con otros métodos de fabricación.
La caja de batería analizada en la presente memoria proporciona una serie de ventajas sobre las cajas de batería típicas para baterías de sistemas de vehículo. La caja de batería está formada principalmente por organoláminas que proporcionan resistencia y rigidez para el cerramiento y protección de la batería a la vez que introducen menos masa en el sistema de vehículo que los cerramientos metálicos típicos. Los componentes integrados de la caja de batería descrita en la presente memoria sirven para encerrar y proteger los componentes de la batería de posibles daños. Además, el uso de organoláminas hace posible el empleo de métodos de fabricación, tal como el sobremoldeo, que reducen el número de piezas distintas que componen la caja. La reducción del número de piezas y el uso de métodos de fabricación como el moldeo por inyección reducen el tiempo necesario para conformar la caja de batería, así como el número de componentes que se deben conformar individualmente. El uso de menos piezas componentes aumenta la velocidad de montaje, así como la facilidad de mantenimiento. Aún más, los compuestos de polímero termoplástico hacen posible el reciclaje de las cajas de batería, o al menos de la mayoría de los componentes de las cajas de batería.
Las realizaciones descritas en la presente memoria se refieren a organoláminas reforzadas con fibras. Las organoláminas se forman a partir de resinas termoplásticas (que pueden incluir resinas termoplásticas típicas así como resinas reactivas), activadores y catalizadores. Tal y como se utiliza en la presente memoria, el término resina reactiva se refiere a monómeros u oligómeros que son capaces de polimerizarse para formar polímeros termoplásticos. Ejemplos de resinas reactivas incluyen lactamas tales como caprolactama y laurolactama, así como lactonas, tereftalato de butileno cíclico (CBT), metacrilato de metilo, precursores de poliuretano termoplástico o mezclas de los mismos. Se pueden usar otros monómeros, incluidos los que se usan para formar polímeros que incluyen poliamida 6 (nylon 6), poliamida 12 (nylon 12), tereftalato de polibutileno (PBT), tereftalato de etileno cíclico (CET), tereftalato de polietileno (PET) y poli(metil metacrilato) (PMMA). También se pueden usar monómeros adicionales o materiales adecuados conocidos por los expertos en la técnica, y están destinados a ser cubiertos por esta descripción. En una realización específica, la resina reactiva comprende o consiste en caprolactama. En algunas realizaciones, se pueden usar mezclas de monómeros y/u oligómeros, tal como mezclas de caprolactama y laurolactama, que se copolimerizarán en el horno de curado para formar copolímeros con propiedades adaptadas.
Las organoláminas están reforzadas con un hilo de fibra hecho de cualquier fibra sintética o natural adecuada para reforzar los termoplásticos producidos por moldeo por inyección o moldeo por compresión. Ejemplos de materiales de fibra incluyen celulosa, algodón, cáñamo, yute, lino, ramio, sisal, madera, seda, tendón, catgut, lana, rayón, modal, Lyocell, cualquier derivado de productos petroquímicos, vidrio, basalto, metal, carbono, poliamida, poliéster, fenolformaldehído, alcohol polivinílico, cloruro de polivinilo, polipropileno, polietileno, poliésteres acrílicos, aramida, poliuretano o cualquier otro material adecuado y diferentes combinaciones de los mismos.
Las organoláminas incluyen productos preimpregnados descritos con más detalle en el documento de solicitud de
patente de EE.UU. n° 15/944,249, presentada el 3 de abril de 2018, titulada "SYSTEM FOR PRODUCING A FULLY IMPREGNATED THERMOPLASTIC PREPEG". Se proporciona una descripción adicional en el documento de solicitud de patente de EE.UU. n° 14/088,034, presentada el 22 de noviembre de 2013, y titulada "FIBER-CONTAINING PREPEGS AND METHODS AND SYSTEMS OF MAKING ".
Yendo a la figura 1, en ella se muestra una vista en perspectiva de una caja de batería 100 formada a partir de organoláminas, con una parte de cubierta superior 120 eliminada. La caja de batería 100 define una cavidad interior para alojar celdas de una batería de alimentación de un sistema de vehículo, tal como un vehículo eléctrico. La caja de batería 100 puede disponerse dentro de un compartimento de batería del vehículo eléctrico. Aunque la caja de batería 100 se describe con respecto a una batería de alimentación para el funcionamiento de un vehículo eléctrico, los expertos en la técnica entenderán que la descripción incluida en la presente memoria es aplicable a otros tipos de dispositivos alimentados por baterías, incluyendo productos electrónicos de consumo, vehículos, juguetes, herramientas y otros dispositivos alimentados de esta forma.
La caja de batería 100 incluye un panel inferior 102 que soporta los componentes de la batería. Por ejemplo, el panel inferior 102 puede soportar unidades de enfriamiento y celdas de energía de una batería. El panel inferior 102 puede resistir la perforación de objetos externos para proteger la batería en caso de colisión. El panel inferior 102 está formado por láminas reforzadas con nailon 6, como el material de organolámina descrito anteriormente. El panel inferior 102 puede incluir además cinta unidireccional o refuerzo de fibras para proporcionar una resistencia y rigidez adicionales al panel inferior 102 que le permitan soportar y proteger la batería. El refuerzo puede ser integral dentro del material termoplástico que forma el panel inferior 102 (es decir, producto preimpregnado termoplástico reforzado con fibras u organolámina) o puede estar conectado al panel inferior 102 y formar una estructura de esqueleto que comprenda o consista en fibras de carbono o fibras de vidrio, por ejemplo.
El panel inferior 102 tiene unas nervaduras estructurales 104 formadas integralmente sobre el mismo para proporcionar rigidez al panel inferior 102, así como para definir unas ubicaciones para componentes de la batería, tales como las celdas de la batería. Como se muestra en la figura 1, las nervaduras estructurales 104 definen unas zonas rectangulares en las que se ubican las celdas de la batería y las unidades de enfriamiento asociadas cuando se ensamblan.
Una viga longitudinal 130 se extiende a lo largo de la cavidad interior. La viga longitudinal 130 puede incluir conexiones 134 para cables 132 o componentes de la batería, tales como elementos del sistema de enfriamiento de la batería. La viga longitudinal 130 puede estar hecha de metal, tal como aluminio o acero, para proporcionar resistencia y rigidez a la sección central de la caja de batería 100. En algunos ejemplos, la viga longitudinal 130 puede estar formada a partir de un material de organolámina. La viga longitudinal 130 se puede acoplar al panel inferior 102, o se puede fijar de forma liberable al panel inferior 102. En algunos ejemplos, la viga longitudinal 130 se forma integralmente o se sobremoldea con el panel inferior 102. La viga longitudinal 130 se puede fijar al panel inferior 102 con elementos de fijación, adhesivos u otros métodos de unión, tal como soldadura. Aunque la viga longitudinal 130 se muestra y describe conectada al panel inferior 102, en algunos ejemplos, la viga longitudinal 130 puede acoplarse a una superficie interior de la cubierta superior 120.
Se muestra una cubierta superior 120 de la caja de batería, parcialmente recortada, para proporcionar una vista del interior de la caja de batería 100. La cubierta superior 120 cierra la cavidad cuando se acopla al panel inferior 102. La cubierta superior 120 está hecha de un material de organolámina, y puede estar hecha del mismo material que el panel inferior 102. La cubierta superior 120 incluye unas paredes laterales y un reborde alrededor de su perímetro. La cubierta superior 120 y las paredes laterales definen la cavidad cuando se fijan al panel inferior 102. Cuando se acoplan entre sí, la cubierta superior 120 y el panel inferior 102 conforman un hueco o cavidad dentro del cual se almacenan los componentes de la batería. La cubierta superior 120 se muestra y describe con mayor detalle con respecto a la figura 2.
La cubierta superior 120 tiene unas vigas transversales 112 acopladas a una superficie interior de la cubierta superior 120. Las vigas transversales 112 pueden estar soldadas, unidas, adheridas o fijadas de otro modo a la cubierta superior 120. Las vigas transversales 112 proporcionan resistencia y rigidez adicionales, especialmente a una parte media de la cubierta superior 120 alejada de los bordes de la cubierta superior 120. Las vigas transversales 112 están formadas a partir de una organolámina e incluyen unas nervaduras estructurales integrales para proporcionar un refuerzo a lo largo de la sección transversal de la viga transversal 112. Las nervaduras estructurales integrales se sobremoldean cuando las vigas transversales 112 se forman a partir de una organolámina y pueden estar hechas de un material termoplástico similar o idéntico.
Alrededor del perímetro de la caja de batería 100 hay cuatro cubiertas exteriores 110. Las cubiertas exteriores 110 incluyen unos miembros de fijación 116 que se unen al panel inferior 102 y unen de forma liberable la cubierta superior 120 al panel inferior 102. Las cubiertas exteriores 110 incluyen una estructura de panal 114 que se coloca entre una superficie interior de la cubierta exterior 110 y una superficie exterior de las paredes laterales de la cubierta superior. La estructura de panal 114 proporciona protección contra las fuerzas de aplastamiento que se sufren en los lados de la caja de batería 100 debido a un impacto.
La estructura de panal 114 incluye un patrón de panal extruido en una sola dirección y hecho de un material termoplástico. La estructura de panal 114 está situada en posición adyacente a la superficie interna de las cubiertas
exteriores 110 y también adyacente a la superficie exterior de las paredes laterales de la cubierta superior 120. Se definen unos tubos o conductos de paso por el patrón de panal extruido y quedan orientados en perpendicular a la superficie de las paredes laterales de la cubierta superior. Esta configuración proporciona resistencia y rigidez, a la vez que además está diseñada para aplastarse cuando reciba el impacto o la carga de una fuerza particular. La fuerza particular puede incluir, por ejemplo, la típica fuerza que se sufre durante un impacto lateral de un vehículo. La estructura de panal 114 se puede diseñar con diámetros de celdilla y grosores de pared diseñados para absorber la energía de un impacto por aplastamiento. Por ejemplo, diámetros de celdilla más grandes y paredes más delgadas pueden dar como resultado una estructura de panal 114 que es más susceptible al aplastamiento que una estructura de panal que tenga unas paredes más gruesas y un diámetro de celdillas más pequeño.
Las cubiertas exteriores 110 se muestran como cuatro piezas distintas, pero en algunos ejemplos las cubiertas exteriores 110 pueden incluir más o menos piezas, según se desee. Por ejemplo, la cubierta exterior 110 puede estar hecha de una sola pieza que conforme un marco alrededor del perímetro de la cubierta superior 120. En algunos ejemplos, la cubierta exterior 110 puede cubrir más que el perímetro de la cubierta superior 120, por ejemplo, la cubierta exterior 110 puede cubrir la totalidad de la cubierta superior 120. Además, en algunos ejemplos, la cubierta superior 120 y la cubierta exterior 110 pueden unirse de forma fija entre sí, por ejemplo, después de ser soldadas o moldeadas juntas.
La figura 2 es una vista en despiece de la caja de batería de organolámina de la figura 1, según algunas realizaciones. La vista en despiece muestra los componentes de la figura 1, incluyendo el panel inferior 102, la viga longitudinal 130, las vigas transversales 112, la cubierta superior 120 y la cubierta exterior 110. Estos elementos son los mismos elementos descritos anteriormente con respecto a la figura 1, presentados en una vista en despiece.
El panel inferior 102 se muestra como una superficie plana con las nervaduras estructurales 104 que sobresalen de la superficie del panel inferior 102. El panel inferior 102 puede incluir unas cavidades o huecos moldeados, por ejemplo, para recibir y posicionar las unidades de enfriamiento, así como las celdas de la batería. De manera similar, como se ha descrito anteriormente, aunque las nervaduras estructurales 104 se muestran definiendo unas formas rectangulares para recibir las unidades de enfriamiento y las celdas de la batería, esta descripción pretende cubrir otras formas y configuraciones. Las nervaduras estructurales 104 pueden definir otras formas, configuraciones o disposiciones. Por ejemplo, las nervaduras estructurales 104 pueden definir formas cuadradas, circulares, elípticas u otras similares. En algunos ejemplos, las nervaduras estructurales 104 pueden estar diseñadas para proporcionar resistencia y rigidez en las zonas sometidas a tensión dentro del panel inferior 102, y alrededor de ellas.
Las zonas sometidas a tensión se pueden identificar con un análisis de elementos finitos (FEA) a partir de una simulación de diseño asistido por ordenador (CAD) de la caja de batería basada en diferentes situaciones de carga. El refuerzo puede moldearse y aplicarse al panel inferior 102 para aliviar o reforzar las zonas de mayor tensión dentro del panel inferior 102. Las zonas de mayor tensión pueden identificarse como zonas que exceden un umbral predeterminado de resistencia del material que conforma el panel inferior 102. Esto puede incluir, en algunos ejemplos, la identificación y el refuerzo de zonas de concentración de tensiones o de zonas de las que se anticipa que recibirán tensiones durante el funcionamiento del vehículo.
Las nervaduras estructurales 104 se conforman integralmente con el panel inferior 102, por ejemplo, mediante sobremoldeo del panel inferior 102, como se describe con respecto a la figura 5. El panel inferior 102 se puede formar a partir de una organolámina, y las nervaduras estructurales 104 se pueden moldear de material termoplástico al mismo tiempo que se forma el panel inferior 102. El uso de un material termoplástico, tal como alguno de los ejemplos enumerados anteriormente, asegura que el proceso de sobremoldeo dará como resultado un único componente de una sola pieza que tiene el panel inferior 102 y las nervaduras estructurales 104.
A pesar de que se ha descrito que las nervaduras estructurales 104 son integrales con el panel inferior 102, en algunos ejemplos, las nervaduras estructurales 104 pueden formarse de forma independiente con respecto al panel inferior 102 y adherirse o fijarse al panel inferior 102 mediante el uso de adhesivos o técnicas de unión. Algunas técnicas de unión a modo de ejemplo pueden incluir la soldadura por placa caliente, la soldadura por infrarrojos, la soldadura por ultrasonidos, la soldadura por vibración, la soldadura por fricción o el pegado. En algunos ejemplos, también se pueden utilizar elementos de fijación tales como tornillos y pernos para fijar las nervaduras estructurales 104 al panel inferior 102.
La viga longitudinal 130 se extiende a lo largo de la cavidad interior de la cubierta superior 120. La viga longitudinal 130 puede incluir unas conexiones 134 para componentes de la batería, tales como para los elementos del sistema de enfriamiento de la batería. La viga longitudinal 130 puede tener una altura menor que la altura de la cavidad conformada dentro de la caja de batería. La altura reducida puede hacer posible que componentes tales como cables de alta tensión u otros componentes se guíen a lo largo de la viga longitudinal 130 y que de esta forma se mantenga la forma compacta de la caja de batería 100. En algunos ejemplos, los cables o componentes de la batería se pueden guiar a través de una parte central de la viga longitudinal 130. Por ejemplo, la viga longitudinal 130 puede ser hueca con una cavidad interna que discurra a lo largo de la viga longitudinal 130. En algunos ejemplos, el volumen interno de la viga longitudinal 130 puede estar ocupado con una o más pestañas o nervaduras estructurales para reforzar aún más la viga longitudinal 130.
La viga longitudinal 130 puede estar hecha de metal, tal como aluminio, para proporcionar resistencia y rigidez a la
sección central de la caja de batería 100. En algunos ejemplos, la viga longitudinal 130 puede estar hecha de un material de organolámina. La viga longitudinal 130 puede estar acoplada al panel inferior 102, o puede estar fijada de forma liberable al panel inferior 102. En una realización específica, la viga longitudinal 130 está formada integralmente o sobremoldeada con el panel inferior 102. La viga longitudinal 130 puede estar fijada al panel inferior 102 con elementos de fijación, adhesivos u otros métodos de unión tales como la soldadura. Aunque la viga longitudinal 130 se muestra y describe conectada al panel inferior 102, en algunos ejemplos, la viga longitudinal 130 puede acoplarse a una superficie interior de la cubierta superior 120.
Aunque se muestra como un único elemento que se extiende a lo largo del panel inferior 102, la viga longitudinal 130 puede estar formada por múltiples partes, por ejemplo, por dos partes dispuestas en fila que se extienden a lo largo de la longitud del panel inferior 102. En los extremos de la viga longitudinal 130, la viga longitudinal 130 puede incluir unas conexiones para acoplarse a la superficie interna de la cubierta superior 120. Estas conexiones pueden ser liberables, por ejemplo cuando la viga longitudinal 130 se acopla o fija al panel inferior 102, las conexiones pueden acoplarse de forma deslizante con ranuras o lengüetas de la superficie interior de la cubierta superior 120 cuando se ensamblan.
Las vigas transversales 112 se muestran desconectadas de la cubierta superior 120. Las vigas transversales 112 pueden soldarse, unirse con elementos de fijación, adherirse o fijarse de otro modo a la cubierta superior 120. Las vigas transversales 112 proporcionan resistencia y rigidez adicionales, especialmente a una parte media de la cubierta superior 120 alejada de los bordes de la cubierta superior 120. Las vigas transversales 112 se forman a partir de una organolámina e incluyen unas nervaduras estructurales a lo largo de la sección transversal de la viga transversal 112. Las nervaduras estructurales se sobremoldean cuando las vigas transversales 112 se forman a partir de una organolámina y están hechas normalmente de un material termoplástico similar o idéntico.
Las vigas transversales 112 pueden conformarse mediante un proceso similar al proceso descrito con respecto a la figura 6. Las vigas transversales 112 pueden consistir principalmente en una lámina de organolámina con refuerzo de fibras y sobremoldearse con pestañas o nervaduras estructurales para proporcionar una resistencia adicional frente al abombado y la flexión, a la vez que se mantiene una masa baja.
Aunque se muestran cuatro vigas transversales 112 en la figura 2, puede haber más de cuatro o menos de cuatro, según se desee. Además, las vigas transversales 112 se muestran extendiéndose desde la viga longitudinal 130 hasta el borde de la cubierta superior 120. En algunos ejemplos, las vigas transversales 112 pueden conformarse como un único segmento que se extiende según la anchura de la cubierta superior 120. En dichos ejemplos, la viga longitudinal 130 puede estar formada por múltiples componentes o la viga longitudinal 130 y/o las vigas transversales 112 pueden incluir juntas de media pieza que hagan posible la superposición de los dos componentes continuos.
La cubierta superior 120 de la caja de batería 100 define y encierra una cavidad cuando se acopla al panel inferior 102 debido a un hueco moldeado en la cubierta superior 120. La cubierta superior 120 puede incluir unas zonas selectivas de refuerzo en las que un refuerzo adicional se dispone y une al material compuesto. Algunos ejemplos de refuerzo adicional incluyen refuerzos de fibra de vidrio y refuerzos de fibra de carbono, tales como, por ejemplo, una cinta unidireccional aplicada al material de organolámina. Los refuerzos pueden estar concentrados en zonas de la cubierta superior 120 que se espera que reciban peso o tensiones durante el funcionamiento del vehículo, ya sean estáticas o dinámicas. Tales zonas pueden ser identificadas por un programa de FEA que realiza una simulación de carga, tal y como se ha descrito anteriormente con respecto al panel inferior 102.
La cubierta superior 120 incluye unas paredes laterales y un reborde alrededor de su perímetro que se apoya en el panel inferior 102 cuando se ensambla la caja de batería 100. El reborde se fija contra el panel inferior 102 por medio de las cubiertas exteriores 110 y puede presionar contra una junta de sellado (no mostrada) dispuesta alrededor del perímetro del panel inferior 102 para sellar la cavidad interna de la caja de batería 100. Un hueco de la cubierta superior 120 define la cavidad en la que se almacenan los componentes de la batería.
La cubierta superior 120 y el panel inferior 102 pueden incluir una capa de protección contra interferencias electromagnéticas y/o una capa resistente al fuego. La capa de protección contra interferencias electromagnéticas puede incluir un revestimiento o capa metálica, tal como una capa que forma o se comporta como una jaula de Faraday, para proteger la batería de las interferencias electromagnéticas. La capa resistente al fuego puede incluir materiales ignífugos o no inflamables. Cada uno de estos puede incorporarse en la cubierta superior 120 y/o en el panel inferior 102 o pueden incluirse en revestimientos o capas adicionales de la cubierta superior 120.
Alrededor del perímetro de la caja de batería 100 hay cuatro cubiertas exteriores 110. Tal y como se ha descrito anteriormente, las cubiertas exteriores 110 fijan o aseguran la cubierta superior al panel inferior. Las cubiertas exteriores 110 son desmontables, lo que permite el acceso para el mantenimiento de la batería. Las cubiertas exteriores 110 incluyen unos miembros de fijación 116 que están configurados para fijar las cubiertas exteriores 110 al panel inferior 102 y fijan de forma liberable la cubierta superior 120 al panel inferior 102. El panel inferior 102 también puede incluir unos miembros de fijación 116, tal como insertos roscados, sobremoldeados en la estructura del panel inferior 102 a la que se conectan los miembros de fijación 116. El miembro de fijación 116 puede incluir un casquillo conectado integralmente a las cubiertas exteriores 110 y a través del cual pasa un tornillo para enroscarse en un inserto roscado del panel inferior 102 para fijar las cubiertas exteriores 110, la cubierta superior 120 y el panel inferior 102 entre sí.
Las cubiertas exteriores 110 incluyen una estructura de panal 114 que se dispone entre una superficie interior de la cubierta exterior 110 y una superficie exterior de las paredes laterales de la cubierta superior 120. La estructura de panal 114 proporciona protección contra las fuerzas de aplastamiento que se sufren en los lados de la caja de batería 100 debido a un impacto. La estructura de panal 114 se puede integrar con las cubiertas exteriores 110, por ejemplo por moldeo por inyección, o puede ser una pieza independiente que se dispone entre las cubiertas exteriores 110 y la cubierta superior 120.
La estructura de panal 114 incluye un patrón de panal extruido en una sola dirección y hecho de un material termoplástico. Aunque se muestra y describe una estructura de panal 114, se pueden disponer otros medios de absorción de energía aplastables en la ubicación de la estructura de panal 114 al objeto de proporcionar un beneficio similar. Por ejemplo, pueden ser adecuadas espumas metálicas, materiales de amortiguación y otros materiales de absorción de energía o aplastables.
La figura 3 es una vista en perspectiva de una caja de batería 100 con la cubierta superior 120 retirada. Las cubiertas exteriores 110 se muestran acopladas al panel inferior 102 con las vigas transversales 112 y la viga longitudinal 130 en su lugar, tal y como se ha descrito anteriormente con respecto a las figuras 1 y 2. Las cubiertas exteriores 110, el panel inferior 102, las vigas transversales 112 y la viga longitudinal 130 son las mismas que las mostradas y descritas anteriormente.
Las vigas transversales 112 y la viga longitudinal 130 definen seis rebajes o cavidades en los que se pueden disponer o fijar componentes de la batería. Por ejemplo, cada una de las cavidades puede contener una o más celdas de batería, unidades de enfriamiento y otro hardware de la batería. Tal y como se ha descrito anteriormente, el uso de más de cuatro vigas transversales 112 o de diferentes configuraciones de la viga longitudinal 130 y de las vigas transversales 112 dará como resultado cavidades de diferentes formas o tamaños para el soporte de los componentes de la batería, y se pueden conformar según se desee al objeto de alojar tantos componentes de batería en la caja de batería 100 como sea posible para maximizar la capacidad de almacenamiento de energía de la batería.
La figura 4 es una vista en perspectiva de la cubierta superior 120 de la caja de batería 100 de la figura 1, según algunas realizaciones. La cubierta superior 120 está formada a partir de un material de organolámina e incluye unas tiras de refuerzo 122 que proporcionan un soporte estructural adicional a la caja de batería 100. Las tiras de refuerzo 122 pueden incluir refuerzos de fibra de carbono o de fibra de vidrio, tal como una cinta unidireccional aplicada al material termoplástico y moldeada según la forma de la cubierta superior 120. Las tiras de refuerzo 122 se muestran en una superficie superior de la cubierta superior 120, pero pueden estar dispuestas en una superficie interior de la cubierta superior 120, o en ambas en algunos ejemplos.
La cubierta superior 120 tiene una forma rectangular en general y está diseñada para alojar los componentes de la batería dentro del hueco moldeado en la cubierta superior 120. En algunos ejemplos, la cubierta superior 120 y la caja de batería 100 pueden tener una forma no rectangular, por ejemplo para encajar en una ubicación particular de un vehículo alrededor de otros elementos funcionales y estructurales del vehículo.
La cubierta superior 120 incluye un reborde 124 que se extiende desde las paredes laterales de la cubierta superior hasta más allá del hueco conformado en la cubierta superior 120. El reborde 124 es paralelo a la superficie de la parte rebajada y se acopla con el panel inferior 102 para cerrar la cavidad interior de la caja de batería 100. El reborde 124 puede comprimirse o fijarse contra una junta de sellado, tal como una junta tórica, dispuesta alrededor del perímetro del panel inferior 102 para sellar la cavidad interna con respecto a elementos externos o intrusiones.
La figura 5 es un diagrama simplificado que muestra un proceso 500 para formar componentes sobremoldeados de una caja de batería 100. El proceso 500 puede ser realizado por un único aparato, tal como una línea de montaje, o por una variedad de máquinas en orden. El proceso 500 se puede usar para formar el panel inferior 102, las vigas transversales 112, la viga longitudinal 130, la cubierta superior 120 y las cubiertas exteriores 110.
En 502, el proceso 500 incluye cortar una lámina de organolámina 520, tal como una lámina de material de producto preimpregnado, según el tamaño de una pieza en bruto 522 para formar un componente de la caja de batería 100. Por ejemplo, la pieza en bruto 522 para la cubierta superior 120 puede ser una forma rectangular. El corte se puede realizar con una máquina troqueladora, un cortador giratorio, o con cualquier otro dispositivo de corte adecuado. Múltiples capas de lámina de organolámina 520 pueden disponerse en capas y cortarse a la vez, por ejemplo cuando múltiples capas sean utilizadas para formar un solo componente.
En 504, el proceso 500 incluye aplicar unas tiras de cinta unidireccional 524 a la pieza en bruto 522. Las tiras de cinta unidireccional 524 pueden incluir material de refuerzo de fibra de carbono o de fibra de vidrio, o pueden incluir otras formas de refuerzo como material termoplástico adicional u otros materiales de ese tipo. Las tiras de cinta unidireccional 524 se aplican de forma que después de que el componente se ha formado por medio del proceso 500, las tiras de cinta unidireccional 524 refuerzan zonas particulares de debilidad o zonas que requieren una resistencia o soporte adicional. En algunos ejemplos, la pieza en bruto 522 puede no tener tiras de cinta unidireccional 524 aplicadas.
En 506, el proceso 500 incluye el calentamiento de la pieza en bruto 522. La pieza en bruto 522 con las tiras de cinta unidireccional aplicadas sobre la misma puede calentarse en una prensa 526 que presiona los componentes entre sí a medida que se calientan y se vuelven flexibles. El calentamiento del material termoplástico permite que el
termoplástico de la pieza en bruto 522 se fusione en un solo componente con las tiras de cinta unidireccional 524.
En 508, el proceso 500 incluye disponer la pieza en bruto 522 en un molde 528. La pieza en bruto 522 normalmente ha sido calentada antes de esta etapa y está preparada para darle forma. El molde 528 incluye un conducto de paso 530 para la inyección de material termoplástico para sobremoldear características o geometría adicionales sobre la pieza en bruto 522 a medida que se conforma en el molde. En algunos ejemplos, el molde 528 puede recibir uno o más elementos adicionales, como insertos roscados, casquillos, placas de metal, una estructura de panal y otras piezas que serán sobremoldeadas para convertirse en parte integral de la pieza en bruto 522.
En 510, el proceso 500 incluye aplicar fuerza al molde 528 para conformar la pieza en bruto 522 según la forma deseada. Al mismo tiempo, se aplica una presión para impulsar el material termoplástico 532 a través del conducto de paso 530 hasta el interior del molde para el proceso de sobremoldeo. El material termoplástico 532 puede ser forzado, por ejemplo, por un aparato de moldeo por inyección para introducirse a través del conducto de paso 530.
En 512, el proceso 500 incluye enfriar el molde 528 para solidificar el material termoplástico 532 y finalizar el proceso de sobremoldeo. El material termoplástico 532 y la pieza en bruto 522 adoptan la forma del molde, configurando la forma final del componente conformado en el proceso 500.
En 514, el componente terminado 536 con las características sobremoldeadas 534 se retira del molde 528 con su forma final para su ensamblaje posterior.
La figura 6 es un diagrama simplificado que muestra un proceso 600 para el ensamblaje de componentes de una caja de batería 100. El proceso 600 incluye unir los componentes en subconjuntos que se pueden unir entre sí de forma liberable para conformar la caja de batería 100.
Los componentes de la caja de batería 100 se conforman por separado y luego se unen como se muestra en la figura 6. Por ejemplo, cada uno de los diferentes componentes puede ser formado por un proceso tal como el proceso 500 de la figura 5 antes de ser ensamblado como se muestra en la figura 6.
En particular, las vigas transversales 112 se unen a la cubierta superior 120. La unión se puede realizar mediante soldadura termoplástica o por medio de elementos de fijación estructurales tales como tornillos. La soldadura termoplástica puede incluir soldadura por placa caliente, soldadura por infrarrojos, soldadura por ultrasonidos, soldadura por vibración, soldadura por fricción, soldadura por adherencia u otros procesos de soldadura similares que unen termoplásticos entre sí mediante fundición y fusión. En algunos ejemplos, los componentes pueden unirse mediante pegado con adhesivos tales como pegamentos u otros materiales similares.
Las cubiertas exteriores 110 se pueden formar integralmente con las estructuras de panal 114 descritas y pueden ser retirables con respecto a la cubierta superior 120. Las cubiertas exteriores 110 se acoplan con la cubierta superior 120 para conformar un subconjunto de cubierta superior 160. En algunos ejemplos, las cubiertas exteriores 110 se pueden unir o fusionar con la cubierta superior 120 de forma permanente para conformar el subconjunto de cubierta superior 160 en un único componente que se fija al panel inferior 102.
El panel inferior 102 recibe los componentes de la batería, incluidas las unidades de enfriamiento 140 que se proporcionan para enfriar la batería, así como las celdas 150 que constituyen el almacenamiento de energía de la batería. Tal y como se ha descrito anteriormente, el panel inferior 102 puede ser una única lámina plana con nervaduras estructurales 104 que reciben las unidades de enfriamiento 140 y las celdas 150, o puede incluir huecos para recibir las unidades de enfriamiento 140 y las celdas 150. Las unidades de enfriamiento 140 y las celdas 150 pueden ser instaladas de forma permanente o acoplarse de forma desmontable en el panel inferior 102 para permitir el mantenimiento o reemplazo de las celdas 150 si es necesario. Cuando se combinan entre sí, el panel inferior 102, las celdas 150 y las unidades de enfriamiento 140 conforman un subconjunto inferior 170. El subconjunto inferior 170 y el subconjunto de cubierta superior 160 se acoplan de forma liberable entre sí por medio del miembro de fijación 116 para formar la caja de batería 100 y la batería final.
La figura 7 es un diagrama de flujo que representa un proceso 700 para formar una caja de batería 100. El proceso puede ser llevado a cabo por un solo aparato, por una serie de máquinas en un orden particular o en órdenes variables. Aunque las etapas presentadas se muestran en orden secuencial, las etapas se pueden ejecutar en cualquier orden según sea necesario.
En 710, el proceso 700 incluye formar un panel superior. El panel superior incluye la cubierta superior 120, las vigas transversales 112 y puede incluir las cubiertas exteriores 110. El panel superior puede incluir el subconjunto de cubierta superior 160 de la figura 6. La formación del panel superior puede incluir una serie de subprocesos, incluido el moldeado de la cubierta superior 120, la formación de la viga transversal 112, la formación de la cubierta exterior 110 y el acoplamiento de las vigas transversales 112 a la cubierta superior 120.
En 712, el proceso 700 incluye moldear la cubierta superior 120. La cubierta superior 120 se puede moldear utilizando el proceso 500 para formar la cavidad rebajada y los rebordes 124 de la cubierta superior 120. La cubierta superior 120 se puede formar a partir de láminas de organolámina, tal y como se ha descrito anteriormente.
En 714, el proceso 700 incluye formar una viga transversal 112. La viga transversal 112 se forma por medio del proceso 500 e incluye el sobremoldeo de nervaduras estructurales de material termoplástico sobre la viga transversal 112 para aumentar la resistencia y la rigidez de las vigas transversales 112. La viga transversal 112 se forma a partir de láminas de organolámina y material termoplástico, tal y como se ha descrito anteriormente.
En 716, el proceso 700 incluye formar la cubierta exterior 110. La cubierta exterior 110 se puede formar en varias etapas, tales como el moldeo de los rebordes en una primera etapa, la formación o fijación del miembro de fijación 116 en una segunda etapa y la fijación de la estructura de panal 114 en una tercera etapa. Una de estas etapas, o todas, se pueden realizar de forma simultánea sobremoldeando la cubierta exterior con el miembro de fijación 116 y la estructura de panal 114 de acuerdo al proceso 500.
En 718, el proceso 700 incluye acoplar la viga transversal 112 a la cubierta superior 120. Esto se puede llevar a cabo por medio de la soldadura, fusión o fijación con elementos de fijación, de la viga transversal 112 a la superficie interior del hueco de la cubierta superior 120.
En 720, el proceso 700 incluye la formación del panel inferior 102. El panel inferior 102 se puede formar en una serie de subprocesos que se pueden realizar secuencialmente o todos a la vez, por ejemplo de acuerdo al proceso 500. El panel inferior 102 se forma mediante el moldeo, en primer lugar, de una lámina inferior en 722. Esto puede incluir cortar una pieza en bruto de una lámina de organolámina, y también puede incluir conformar uno o más huecos para aceptar o recibir componentes de la batería. El panel inferior 102 se forma además por medio de la fijación o formación de las nervaduras estructurales 104 sobre el panel inferior 102. Esto se puede llevar a cabo, por ejemplo, sobremoldeando el panel inferior 102 de acuerdo al proceso 500.
En 730, el proceso 700 incluye el acoplamiento de una viga longitudinal 130 al panel inferior 102. La viga longitudinal 130 se puede formar según el mismo método que las vigas transversales 112, de acuerdo al proceso 500. La viga longitudinal 130 se puede fijar de forma permanente al panel inferior, por ejemplo, mediante soldadura, adhesivo o sobremoldeado, o se puede acoplar de forma liberable al panel inferior 102.
En 740, el proceso 700 incluye la fijación del panel superior al panel inferior. Esta etapa incluye acoplar la cubierta superior 120, con las vigas transversales 112 fijadas a la misma, al panel inferior 102 y fijar los dos entre sí por medio del acoplamiento de las cubiertas exteriores 110 al panel inferior 102, intercalando entre medias la cubierta superior 120. Las cubiertas exteriores 110 se fijan al panel inferior 102 conectando los miembros de fijación 116 de las cubiertas exteriores 110 al panel inferior para conformar la caja de batería 100. La caja de batería 100 tiene componentes de batería, tales como unidades de enfriamiento y celdas, insertados en el interior de la cavidad interna de la caja de batería 100 antes de fijar entre sí el panel inferior 102 y el panel superior.
A pesar de que el presente objeto se ha descrito en detalle con respecto a aspectos específicos del mismo, se apreciará que los expertos en la técnica, al lograr una comprensión de lo anterior, pueden realizar fácilmente alteraciones, variaciones y equivalentes de dichos aspectos. Numerosos detalles específicos están descritos en la presente memoria para proporcionar una comprensión completa del objeto reivindicado. No obstante, los expertos en la técnica comprenderán que el objeto reivindicado se puede llevar a la práctica sin estos detalles específicos. En otros casos, los métodos, aparatos o sistemas que serían conocidos por un experto en la técnica normal no se han descrito en detalle al objeto de no oscurecer el objeto reivindicado. En consecuencia, la presente invención se ha descrito con fines de ilustración a modo de ejemplo, en lugar de limitación, y no excluye la inclusión de tales modificaciones, variaciones y/o adiciones al presente objeto como sería evidente para un experto en la técnica.
Por consiguiente, la descripción y los dibujos deben considerarse en un sentido ilustrativo más que restrictivo. Sin embargo, será evidente que se pueden realizar diferentes modificaciones y cambios a los mismos sin salirse del alcance de la invención, tal y como se especifica en las reivindicaciones. Se ha de observar que los sistemas y dispositivos analizados anteriormente pretenden ser simplemente ejemplos. Debe enfatizarse que diferentes realizaciones pueden omitir, sustituir o añadir varios procedimientos o componentes, según corresponda. Además, las características descritas con respecto a ciertas realizaciones se pueden combinar en otras diferentes realizaciones. Los diferentes aspectos y elementos de las realizaciones pueden combinarse de forma similar. Además, debe enfatizarse que la tecnología evoluciona y, por lo tanto, muchos de los elementos son ejemplos y no deben interpretarse como limitativos del alcance de la invención.
Se proporcionan detalles específicos en la descripción para proporcionar una comprensión completa de las realizaciones. No obstante, un experto en la técnica normal entenderá que las realizaciones pueden llevarse a la práctica sin estos detalles específicos. Por ejemplo, se han mostrado estructuras y técnicas bien conocidas sin detalles innecesarios al objeto de evitar oscurecer las realizaciones. Esta descripción proporciona realizaciones a modo de ejemplo únicamente y no pretende limitar el alcance, la aplicabilidad o la configuración de la invención. Más bien, la descripción precedente de las realizaciones proporcionará a los expertos en la técnica una descripción que permite implementar las realizaciones de la invención. Se pueden realizar diferentes cambios en la función y disposición de los elementos sin salirse del alcance de la invención.
El uso de los términos "un" y "una" y "el, la" y referencias similares en el contexto de la descripción de los ejemplos descritos (especialmente en el contexto de las siguientes reivindicaciones) debe interpretarse en el sentido de cubrir
tanto el singular como el plural, a menos que se indique lo contrario en la presente memoria o que el contexto lo contradiga claramente. Los términos "que comprende", "que tiene", "que incluye" y "que contiene" deben interpretarse como términos abiertos (es decir, que significan "que incluye, pero no se limita a") a menos que se indique lo contrario. El término "conectado" debe interpretarse como parcial o totalmente contenido en el interior, fijado o unido entre sí, incluso si hay algo intermedio. Tal y como se usa en la presente memoria, los términos "superior" e "inferior" pueden asociarse con posiciones verticales cuando las patas neumáticas de la máquina de limpieza están orientadas verticalmente. Sin embargo, en algunos casos, la máquina de limpieza puede usar patas neumáticas o configuraciones en direcciones no verticales, en cuyo caso los términos "superior" e "inferior" pueden referirse a posiciones no verticales, sino orientadas también en diagonal. La enumeración de rangos de valores en la presente memoria tiene la intención de servir simplemente como un método abreviado para referirse individualmente a cada valor particular que se encuentra dentro del rango, a menos que se indique lo contrario en la presente memoria, y cada valor particular se incorpora a la memoria como si se mencionara individualmente en la presente memoria. Todos los métodos descritos en la presente memoria se pueden llevar a cabo en cualquier orden adecuado a menos que se indique lo contrario en la presente memoria, o que el contexto lo contradiga claramente. El uso de cualquiera de los ejemplos, o de todos, o el lenguaje ilustrativo (por ejemplo, "tal como") proporcionado en la presente memoria, pretende simplemente ilustrar mejor los ejemplos de la descripción y no impone una limitación al alcance de la invención a menos que se afirme lo contrario. Ninguna expresión de la memoria debe interpretarse como una indicación de que algún elemento no reivindicado sea esencial para la puesta en práctica de la invención.
Habiendo descrito varias realizaciones, los expertos en la técnica reconocerán que se pueden utilizar diferentes modificaciones o construcciones alternativas. Por ejemplo, los elementos anteriores pueden ser simplemente un componente de un sistema mayor, en el que otras normas pueden prevalecer o modificar de otro modo la aplicación de la invención. Además, se pueden llevar a cabo una serie de etapas antes, durante o después de que se consideren los elementos anteriores. En consecuencia, la descripción anterior no debe tomarse como limitativa del alcance de la invención.
Claims (18)
1. Una caja de batería (100) para una batería de un sistema de vehículo, comprendiendo la caja de batería:
(I) un panel inferior (102) que comprende:
(i) una primera lámina de material compuesto termoplástico reforzado;
(ii) una o más nervaduras estructurales (104) hechas de material termoplástico para distribuir el peso; y (iii) un primer miembro de fijación dispuesto en un perímetro del panel inferior;
(II) un panel superior para encerrar las celdas (150) de la batería cuando se acopla al panel inferior (102), comprendiendo el panel superior:
(iv) una cubierta superior interior (120) que comprende una segunda lámina de material compuesto termoplástico reforzado moldeada para definir una cavidad;
(v) uno o más vigas transversales (112) acopladas a una superficie interior de la cubierta superior interior (120); (III) una o más cubiertas exteriores (110) que comprenden:
(vi) un reborde exterior (124) que tiene un segundo miembro de fijación incluido en el mismo para acoplarse de forma liberable al primer miembro de fijación;
(vii) una estructura de panal (114); y
(viii) un reborde interior para retener el panel superior en posición cuando la una o más cubiertas exteriores están fijadas al panel inferior.
2. La caja de batería según la reivindicación 1, en la que la una o más vigas transversales (112) comprenden una tercera lámina de material compuesto termoplástico reforzado y unas nervaduras de soporte termoplásticas formadas integralmente, preferiblemente la primera lámina de material compuesto termoplástico reforzado, la segunda lámina de material compuesto termoplástico reforzado y la tercera lámina de material compuesto termoplástico reforzado comprenden un material termoplástico idéntico.
3. La caja de batería según la reivindicación 1 o 2, que comprende además una viga longitudinal (130) acoplada al panel inferior (102), y en la que la viga longitudinal y la una o más vigas transversales (112) definen una pluralidad de posiciones para recibir las celdas de la batería.
4. La caja de batería según la reivindicación 4, en la que la viga longitudinal (130) está formada a partir de un material compuesto termoplástico reforzado, preferiblemente la viga longitudinal comprende puntos de fijación formados integralmente para los componentes de la batería.
5. La caja de batería según una o más de las reivindicaciones 1 a 4, en la que la primera lámina de material compuesto termoplástico reforzado está reforzada con al menos una de entre fibra de vidrio o fibra de carbono.
6. La caja de batería según una o más de las reivindicaciones 1 a 5, en la que la una o más vigas transversales (112) y el primer miembro de fijación están formados integralmente sobre la primera lámina de material compuesto termoplástico reforzado.
7. La caja de batería según una o más de las reivindicaciones 1 a 6, en la que la cubierta superior interior (120) y el panel inferior (102) comprenden además, cada uno, una capa de protección contra interferencias electromagnéticas y una capa resistente al fuego.
8. La caja de batería según una o más de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la una o más vigas transversales (112) están acopladas a la cubierta superior interior por medio de al menos uno de entre:
soldadura por placa caliente;
soldadura por infrarrojos;
soldadura por ultrasonidos;
soldadura por vibración;
soldadura por fricción;
pegado; o
elementos de fijación estructurales.
9. La caja de batería según una o más de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la una o más cubiertas exteriores (110) están acopladas a la cubierta superior interior en un perímetro de la cubierta superior interior, preferiblemente la una o más cubiertas exteriores incluyen una estructura de panal (114) hecha de un termoplástico y dispuesta alrededor del perímetro de la cubierta superior interior para proteger un compartimento interno de la caja de batería frente a impactos.
10. La caja de batería según una o más de las reivindicaciones 1 a 9, en la que el panel inferior (102) comprende una junta de sellado integrada alrededor del perímetro del panel inferior que sella un espacio interno de la caja de batería cuando el panel inferior (102), el panel superior (120) y una o más cubiertas exteriores (110) están acoplados entre sí.
11. La caja de batería según una o más de las reivindicaciones 1 a 10, en la que la una o más cubiertas exteriores (110) están integradas con la cubierta superior interior (120).
12. Un método de fabricación de una caja de batería para un sistema de vehículo, comprendiendo el método:
(I) formar un panel superior por medio de al menos:
(i) moldear una cubierta superior (120) a partir de una primera lámina de material compuesto termoplástico; (II) formar una viga transversal (112) por medio de moldeo por inyección de unas nervaduras de soporte (104) sobre una segunda lámina de material compuesto termoplástico a la vez que se moldea la viga transversal; (III) formar una cubierta exterior (110) que comprende una estructura de panal integrada (114) y unos primeros miembros de fijación; y
(IV) acoplar la viga transversal (112) y la cubierta exterior (110) a la cubierta superior (120);
(V) formar un panel inferior (102) por medio de al menos:
(ii) moldear una lámina inferior a partir de una tercera lámina de material compuesto termoplástico; y (iii) formar integralmente unas nervaduras de soporte (104) y unos segundos miembros de fijación sobre la lámina inferior;
(iv) acoplar una viga longitudinal (130) al panel inferior (102); y
(VI) fijar el panel superior (120) al panel inferior (102) acoplando los primeros miembros de fijación y los segundos miembros de fijación.
13. El método según la reivindicación 12, en el que moldear la lámina inferior comprende:
(i) disponer una cinta unidireccional sobre al menos un lado de la segunda lámina de material compuesto termoplástico; y
(ii) aplicar calor y presión a la cinta unidireccional y a la segunda lámina de material compuesto termoplástico para moldear la cinta unidireccional en el al menos un lado de la segunda lámina de material compuesto termoplástico.
14. El método según la reivindicación 12 ó 13, en el que acoplar la viga transversal (112) y la cubierta exterior (110) a la cubierta superior (120) comprende al menos uno de entre:
soldadura por placa caliente;
soldadura por infrarrojos;
soldadura por ultrasonidos;
soldadura por vibración;
soldadura por fricción;
pegado; o
elementos de fijación.
15. El método según una o más de las reivindicaciones 12 a 14, en el que formar la viga transversal (112) comprende:
(i) cortar la segunda lámina de material compuesto termoplástico según una forma de pre-moldeado;
(ii) aplicar cinta unidireccional a la segunda lámina de material compuesto termoplástico;
(iii) aplicar calor y presión a la segunda lámina de material compuesto termoplástico y a la cinta unidireccional
para formar una pieza en bruto;
(iv) cargar la pieza en bruto en un molde abierto; y
(v) moldear por inyección las nervaduras de soporte sobre la pieza en bruto.
16. El método según una o más de las reivindicaciones 12 a 15, en el que acoplar la viga longitudinal (130) al panel inferior (102) comprende formar integralmente la viga longitudinal con el panel inferior o fijar la viga longitudinal al panel inferior.
17. El método según una o más de las reivindicaciones 12 a 16, en el que la viga transversal (112) y la cubierta exterior (110) están hechas de termoplástico reforzado con fibra de vidrio o fibra de carbono.
18. El método según una o más de las reivindicaciones 12 a 17, en el que:
(i) moldear la cubierta superior (120) comprende acoplar la primera lámina de material compuesto termoplástico con una primera capa de protección electromagnética y una primera capa resistente al fuego; y
(ii) moldear el panel inferior (102) comprende acoplar la tercera lámina de material compuesto termoplástico con una segunda capa de protección electromagnética y una segunda capa resistente al fuego.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN115427245A (zh) * | 2020-03-19 | 2022-12-02 | 慕贝尔碳纤维技术有限公司 | 用于电动车辆的电池结构的保护构件 |
| US11688909B2 (en) | 2020-03-24 | 2023-06-27 | Johns Manville | Battery enclosure |
| EP4002566A1 (en) * | 2020-11-12 | 2022-05-25 | Crompton Technology Group Limited | Electrical housing |
| WO2022158367A1 (ja) * | 2021-01-19 | 2022-07-28 | 三井化学株式会社 | 電池パック用ケース及び電池パック |
| DE102021210758A1 (de) * | 2021-09-27 | 2023-03-30 | Kautex Textron Gmbh & Co. Kg | Batterieschale aus Kunststoff aufweisend eine Formmasse und einen endlosfaserverstärkten Einleger, Werkzeug sowie Verfahren zum Herstellen einer Batterieschale, Traktionsbatterie und Kraftfahrzeug |
| DE102021125265A1 (de) | 2021-09-29 | 2023-03-30 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung eines Gehäuseteils eines Speichergehäuses eines elektrischen Energiespeichers, Gehäuseteil sowie Speichergehäuse |
| US20230198043A1 (en) * | 2021-12-17 | 2023-06-22 | Stewart & Stevenson Llc | Battery module for locomotive |
| DE102022101036B3 (de) * | 2022-01-18 | 2023-02-23 | Azl Aachen Gmbh | Abdeckeinheit zum Verschließen eines Batteriegehäuses eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs und Verfahren zur Herstellung einer Abdeckeinheit |
| DE102022104812A1 (de) * | 2022-03-01 | 2023-09-07 | Azl Aachen Gmbh | Batteriegehäuse für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug zur Anordnung von Batteriezellen, Querträger, Batterie und Verfahren |
| CN114976470B (zh) * | 2022-07-28 | 2022-10-21 | 广东采日能源科技有限公司 | 一种储能电池箱 |
| WO2024021071A1 (zh) * | 2022-07-29 | 2024-02-01 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电池的箱体、电池以及用电装置 |
| WO2024050953A1 (zh) * | 2022-09-09 | 2024-03-14 | 湖北亿纬动力有限公司 | 盖板结构及电池 |
| CN115312952B (zh) * | 2022-09-16 | 2023-09-22 | 江苏奥特帕斯新能源科技有限公司 | 电动汽车复合框架式电池箱体、组装工装及其组装方法 |
| US12322823B2 (en) * | 2022-09-30 | 2025-06-03 | Ford Global Technologies, Llc | Structurally reinforced enclosure covers for traction battery packs |
| US20240258623A1 (en) * | 2023-01-31 | 2024-08-01 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Battery pack frame assemblies |
| CA3236429A1 (en) * | 2023-04-27 | 2025-06-17 | Sogefi Air & Cooling Usa, Inc. | Manufacture of a thermoplastic heat exchanger |
| EP4475308A4 (en) * | 2023-04-28 | 2025-05-07 | LG Energy Solution, Ltd. | Battery pack and vehicle comprising same |
| CN121241466A (zh) * | 2023-05-22 | 2025-12-30 | Sabic环球技术有限责任公司 | 具有突出的双壁电池分隔件和热失控屏障的电池包盖 |
| US20250158194A1 (en) * | 2023-11-10 | 2025-05-15 | Eve Energy Co., Ltd. | Battery pack box and battery pack |
| FR3163025A1 (fr) * | 2024-06-07 | 2025-12-12 | Stellantis Auto Sas | Vehicule automobile comprenant un bac de batterie qui comprend des traverses laterales soudees a des traverses inter-modules, et procede de fabrication d’un tel vehicule |
| CN119581775A (zh) * | 2025-02-08 | 2025-03-07 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电池包的上盖及其制造方法、电池包和用电设备 |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6705270B1 (en) * | 2000-04-26 | 2004-03-16 | Basf Corporation | Oil pan module for internal combustion engines |
| CN1820936A (zh) * | 2005-02-18 | 2006-08-23 | 冷鹭浩 | 一种表面为曲面的塑料蜂窝复合板 |
| JP2012126058A (ja) | 2010-12-16 | 2012-07-05 | Mitsubishi Motors Corp | バッテリトレイ |
| US9331321B2 (en) * | 2011-03-31 | 2016-05-03 | GM Global Technology Operations LLC | Fabric composite support or enclosure for an automotive battery pack |
| DE102011111744B4 (de) * | 2011-08-24 | 2013-09-05 | Daimler Ag | Steuergehäusemodul und Herstellungsverfahren |
| KR101315741B1 (ko) | 2012-03-23 | 2013-10-10 | 현대자동차주식회사 | 치수안정성이 우수한 전기자동차용 배터리 팩 케이스 어셈블리와 그 제조 방법 |
| US9590216B2 (en) | 2014-04-30 | 2017-03-07 | Ford Global Technologies, Llc | Electric vehicle battery assembly enclosure |
| US11208156B2 (en) * | 2014-06-13 | 2021-12-28 | Altec Industries, Inc. | Sidepack floor and methods of making and using same |
| US20160104873A1 (en) * | 2014-10-10 | 2016-04-14 | Vecture Inc. | Battery pack system and method for fabrication thereof |
| JP6520808B2 (ja) * | 2016-04-21 | 2019-05-29 | トヨタ自動車株式会社 | 車両のバッテリ搭載構造 |
| US10230083B2 (en) * | 2016-11-01 | 2019-03-12 | Ford Global Technologies, Llc | Traction battery retention assembly |
| CN115312943B (zh) * | 2017-02-17 | 2024-07-30 | 慕贝尔碳纤维技术有限公司 | 电池结构和保护器 |
| US10886513B2 (en) * | 2017-05-16 | 2021-01-05 | Shape Corp. | Vehicle battery tray having tub-based integration |
| DE102017217814B4 (de) * | 2017-10-06 | 2021-02-18 | Thyssenkrupp Ag | Batteriegehäuse für ein Fahrzeug |
| CN112042002B (zh) * | 2018-01-31 | 2022-05-27 | 泰普爱复合材料股份有限公司 | 复合电池外壳 |
| US12330515B2 (en) | 2018-06-25 | 2025-06-17 | Magna International Inc. | Battery frame |
| DE102018120268A1 (de) * | 2018-08-21 | 2020-02-27 | Bmw Ag | Batteriekasten mit Verstärkungselement |
| WO2020102109A1 (en) * | 2018-11-13 | 2020-05-22 | Wynn Nathaniel C | Battery pack water drain system |
| CN209912910U (zh) | 2019-04-16 | 2020-01-07 | 蔚来汽车有限公司 | 动力电池壳体、动力电池和车辆 |
| JP7334334B2 (ja) | 2019-08-19 | 2023-08-28 | ブリヂストン アメリカズ インコーポレイテッド | バッテリ筐体のための構造用複合体 |
| US11688909B2 (en) | 2020-03-24 | 2023-06-27 | Johns Manville | Battery enclosure |
-
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