ES3059514T3 - Single-section battery carrier and method of diecasting a single-section battery carrier - Google Patents

Single-section battery carrier and method of diecasting a single-section battery carrier

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ES3059514T3 ES22166955T ES22166955T ES3059514T3 ES 3059514 T3 ES3059514 T3 ES 3059514T3 ES 22166955 T ES22166955 T ES 22166955T ES 22166955 T ES22166955 T ES 22166955T ES 3059514 T3 ES3059514 T3 ES 3059514T3
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Stefan Heueis
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Abstract

La invención se refiere a un soporte de batería (2) para alojar al menos un módulo de batería que funciona como dispositivo de almacenamiento de energía para un vehículo eléctrico, donde el soporte de batería (2) se puede conectar a la carrocería del vehículo, y comprende: una estructura de bastidor sustancialmente circunferencial (4) con lados longitudinales (6) y lados transversales (8) para formar un área de recepción (14) para el al menos un módulo de batería, donde el soporte de batería (2) está formado en una sola pieza de un material metálico ligero, en particular fundido en una sola pieza de un material metálico ligero, y donde el área de recepción (14) encierra un área de al menos 0,5 m2 , en particular de al menos 0,75 m2 , y preferiblemente de al menos 1 m2 . La presente invención también se refiere a métodos para fundir a presión un soporte de batería sustancialmente de una sola pieza a partir de una masa fundida de metal ligero, en particular de una masa fundida de aleación de aluminio. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Soporte de batería de una sola pieza así como procedimiento para fundir a presión un soporte de batería de una sola pieza
[0003] La presente invención se refiere a un soporte de batería para alojar al menos un módulo de batería que sirve como dispositivo de almacenamiento de energía de accionamiento para un vehículo accionado eléctricamente, en donde el soporte de batería puede unirse a un chasis del vehículo, que comprende: una estructura de bastidor esencialmente circunferencial que tiene lados longitudinales y lados transversales. La presente invención también se refiere a un procedimiento para fundir a presión un soporte de batería esencialmente de una sola pieza según una de las reivindicaciones 1 a 14, a partir de una masa fundida de metal ligero, en particular a partir de una masa fundida de una aleación de aluminio.
[0004] Los vehículos accionados eléctricamente del tipo que aquí se trata llevan por regla general una pluralidad de módulos de batería que comprenden celdas de batería, que sirven como dispositivo de almacenamiento de energía de accionamiento y proporcionan la energía eléctrica necesaria para la conducción. En particular, en el caso de un vehículo accionado eléctricamente del tipo en cuestión se trata de es un coche eléctrico que, en esencia, se acciona exclusivamente mediante un motor eléctrico. Como alternativa, el soporte de batería mencionado anteriormente también puede utilizarse en un vehículo híbrido, que tiene un motor de combustión interna adicionalmente a un motor eléctrico.
[0005] Dado que los módulos de batería presentan regularmente un alta peso, su colocación en el vehículo no sólo impone grandes exigencias a la estructura de soporte del vehículo desde un punto de vista estático, sino que también influye adicionalmente en las fuerzas dinámicas que se producen durante la conducción.
[0006] En términos de comportamiento de conducción, la colocación de los módulos de batería individuales en la zona de base del vehículo ha demostrado ser la mejor solución. Para que esto sea posible, se han propuesto soportes de batería que estén configurados esencialmente de manera plana y a modo de placa. Dichos soportes de batería pueden disponerse en la zona de base del vehículo y unirse al chasis del vehículo.
[0007] Por lo tanto, se plantean exigencias considerables a la capacidad de carga estática y dinámica de los soportes de batería explicados anteriormente. El soporte de batería no sólo debe ser capaz de soportar los módulos de batería individuales, sino también de absorber las cargas dinámicas que surgen cuando el vehículo está en marcha. El soporte de batería también debe proteger de la mejor forma posible a los módulos de batería alojados y altamente inflamables, en caso de accidente.
[0008] En consecuencia, los soportes de batería son un componente crucial para la seguridad y funcionalidad de los vehículos. Estas exigencias en la fabricación de soportes de batería llevan a veces a prever geometrías complejas de los soportes de batería. Debido a las complejas geometrías de los soportes de batería, se utilizan procedimientos de fabricación en los que varios componentes deben unirse de forma compleja, en particular soldarse entre sí. Estos procedimientos de fabricación conllevan un aumento de los costes de producción de los soportes de batería y, además, los puntos de unión suelen considerarse puntos débiles en cuanto a la capacidad de carga mecánica de los soportes de batería.
[0009] Además de los aspectos mencionados anteriormente, también se pretende reducir el peso de los soportes de batería en cuestión. Esto supone un reto adicional, ya que es necesario cumplir los requisitos antes mencionados sobre la capacidad de carga estática y dinámica de los soportes de batería a pesar de la reducción de peso.
[0010] El documento DE 10 2016 115627 A1 divulga un soporte de batería 1 que tiene una artesa 3 con un bastidor 4 circundante y una base 8 de doble capa, en donde un sistema de refrigeración 42 compuesto por varias capas de base 37 y 38 está integrado en la base 8.
[0011] El documento DE 102019 102754 A1 divulga una superficie de placa de refrigeración de una sola pieza de una placa de refrigeración de una disposición de soporte de batería, así como una artesa receptora formada en una sola pieza con un bastidor de deformación, en donde la artesa receptora se forma como un componente plegado o como un componente embutido a partir de un recorte de chapa.
[0012] El documento DE 102018210124 A1 divulga estructuras de soporte de una sola pieza que pueden disponerse dentro de un alojamiento en forma de artesa que comprende dos lados longitudinales de la carcasa y dos lados transversales de la carcasa, de modo que dichas estructuras de soporte se presionan contra un elemento de deformación dispuesto en el alojamiento en forma de artesa en caso de choque para proteger de daños los módulos de batería alojados. El documento WO 2021/003299 A1 divulga una estructura de perfil de un soporte de batería, en donde ésta se proporciona mediante un componente separado que se inserta en un bastidor del soporte de batería.
[0013] En este contexto, se ha planteado el objetivo de proporcionar un soporte de batería del tipo mencionado anteriormente, que tenga propiedades estáticas y dinámicas favorables, así como un peso reducido, y que también pueda fabricarse a bajo coste. Además, se pondrá a disposición un procedimiento para la producción de un soporte de batería, que permite la producción rentable de un soporte de batería ligero con propiedades estáticas y dinámicas ventajosas. De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, el objetivo mencionado anteriormente se resuelve de acuerdo con la invención con un soporte de batería para alojar al menos un módulo de batería que sirve como dispositivo de almacenamiento de energía de accionamiento para un vehículo accionado eléctricamente, en donde el soporte de batería se puede unir a un chasis del vehículo, debido a que el soporte de batería comprende: una estructura de bastidor circunferencial que tiene lados longitudinales y lados transversales para formar una zona de alojamiento para el al menos un módulo de batería, en donde el soporte de batería está moldeado de una sola pieza a partir de un material de metal ligero, y en donde la zona de recepción encierra una superficie de al menos 0,5 m<2>, en particular de al menos 0,75 m<2>, de manera especialmente preferente de al menos 1 m<2>.
[0014] Debido al diseño de una sola pieza del soporte de batería, puede fabricarse un soporte de batería de manera rentable, preferentemente mediante un procedimiento de fundición a presión, que es barato de fabricar y adicionalmente tiene propiedades estáticas y dinámicas ventajosas. Sorprendentemente, se ha demostrado que un soporte de batería con una zona de alojamiento relativamente grande, que se requiere en particular para el alojamiento de módulos de batería de un vehículo accionado puramente de manera eléctrica, también puede fabricarse de una sola pieza. Mediante la fabricación de una sola pieza de un soporte de batería de este tipo se eliminan por un lado ciertas etapas de producción, ya que los componentes individuales del soporte de batería no tienen que unirse posteriormente entre sí, y por otro lado pueden evitarse zonas de unión vulnerables del soporte de batería. Un soporte de batería de este tipo tiene propiedades en particular ventajosas en términos de rigidez a la flexión y rigidez a la torsión.
[0015] A este respecto, la superficie delimitada por la zona de alojamiento es preferentemente aquella superficie que, en el estado instalado del soporte de batería en un vehículo, discurre esencialmente horizontal entre la estructura de bastidor circundante y a través de la cual puede alojarse, por tanto, al menos un módulo de batería. En particular, la superficie de la zona de alojamiento se rodea por la estructura de bastidor circunferencial, en donde la superficie de la zona de alojamiento preferentemente se delimita por las superficies laterales interiores de los lados longitudinales y por las superficies laterales interiores de los lados transversales de la estructura de bastidor circunferencial y se extiende según esto en particular dentro de las superficies laterales interiores de los lados longitudinales y de los lados transversales de la estructura de bastidor.
[0016] Además, se prefiere que la zona de alojamiento abarque una superficie de al menos 1,25 m<2>, preferentemente de al menos 1,5 m<2>, en particular de al menos 1,75 m<2>, de manera especialmente preferente de al menos 2 m<2>. Por ejemplo, los lados longitudinales tienen una longitud de más de 1 m, en particular más de 1,2 m, de manera especialmente preferente más de 1,5 m, y/o los lados transversales tienen una longitud de más de 1 m, en particular más de 1,25 m, de manera especialmente preferente más de 1,4 m.
[0017] Preferentemente, la estructura de bastidor circunferencial es esencialmente rectangular, en donde los lados longitudinales discurren en cada caso esencialmente de manera paralela uno con respecto a otro y/o en donde los lados transversales discurren esencialmente de manera paralela uno con respecto a otro.
[0018] Además, es preferible que la estructura de bastidor tenga zonas de transición entre los lados longitudinales y al menos un lado transversal: La provisión de tales zonas de transición puede ser ventajosa dependiendo de la situación de instalación respectiva así como con respecto a las propiedades de choque del soporte de batería. Las zonas de transición pueden, por ejemplo, diseñarse como secciones que discurren en forma de curva de la estructura de bastidor, que unen entre sí los lados longitudinales y al menos un lado transversal. En particular, las zonas de transición también pueden discurrir en forma de arco circular. Como alternativa, las zonas de transición de la estructura de bastidor también pueden estar diseñadas para ser esencialmente rectas, en donde el lado interior de las zonas de transición encierra un ángulo inferior a 180° con el lado interior de los lados longitudinales y/o el lado interior del al menos un lado transversal.
[0019] El soporte de batería tiene al menos un alma transversal y/o al menos un alma longitudinal para reforzar el soporte de batería y/o para unir el soporte de batería al chasis del vehículo. Al proporcionar al menos un alma transversal y/o al menos un alma longitudinal, el soporte de batería puede reforzarse aún más en términos de sus propiedades estáticas y dinámicas. El al menos un alma transversal y/o el al menos un alma longitudinal también pueden utilizarse para unir el soporte de batería al chasis de un vehículo. En particular, mediante el al menos un alma transversal y/o mediante el al menos un alma longitudinal pueden preverse secciones dentro de la estructura de bastidor del soporte de batería que pueden utilizarse para alojar módulos de batería individuales.
[0020] En este sentido es preferible además que el al menos un alma transversal discurra esencialmente de manera paralela a al menos un lado transversal de la estructura de bastidor y/o que el al menos un alma longitudinal discurra esencialmente de manera paralela a al menos un lado longitudinal de la estructura de bastidor. Esto permite una disposición ventajosa del soporte de batería en el vehículo así como un alojamiento optimizado del espacio de los módulos de batería utilizados habitualmente en la práctica en la zona de alojamiento del soporte de batería.
[0021] Según otra configuración ventajosa de la invención, al menos dos nervaduras, en particular dispuestas esencialmente una al lado de la otra, forman el al menos un alma transversal y/o el al menos un alma longitudinal. Al proporcionar dos nervaduras para formar al menos un alma transversal y/o al menos un alma longitudinal, se puede mejorar aún más la rigidez del soporte de batería.
[0022] A este respecto, se prefiere además que las al menos dos nervaduras estén dispuestas una con respecto a la otra de tal manera que el alma transversal y/o el alma longitudinal tengan una pluralidad de estructuras de nervaduras esencialmente en forma de O, preferentemente una pluralidad de estructuras de nervaduras en forma de O dispuestas esencialmente en fila. Al presentar las dos nervaduras una disposición mencionada anteriormente, la fabricación del al menos un alma transversal y/o del al menos un alma longitudinal puede mejorarse, en particular en términos de tecnología de fundición. Preferentemente, las estructuras de nervadura están configuradas en forma de varias estructuras de nervadura alargadas en forma de O, dispuestas una detrás de otra. Para mejorar las propiedades estáticas y dinámicas del soporte de batería proporcionadas por las estructuras de nervadura, es ventajoso unir las estructuras de nervadura individuales en forma de O en el centro con un alma que discurre esencialmente de manera ortogonal a la extensión longitudinal de las estructuras de nervadura.
[0023] Otra configuración ventajosa de la invención se caracteriza por que al menos una sección de unión para unir el soporte de batería al chasis del vehículo está dispuesta en una zona de intersección del al menos un alma transversal con el al menos un alma longitudinal. Este tipo de posicionamiento es ventajoso desde el punto de vista de la fabricación, en particular en términos de fundición, en donde además proporciona una unión particularmente estable al chasis del vehículo. Preferentemente, la al menos una sección de unión tiene una forma esencialmente cilíndrica.
[0024] En otra configuración preferente de la invención, la altura del al menos un alma transversal varía a lo largo de la extensión longitudinal del al menos un alma transversal y/o la altura del al menos un alma longitudinal varía a lo largo de la extensión longitudinal del al menos un alma longitudinal. Mediante esto puede proporcionarse la altura del al menos un alma transversal y/o del al menos un alma longitudinal necesaria en el lugar respectivo para mejorar las propiedades o para unir el soporte de batería al chasis. Esto permite reducir la cantidad total de material utilizado y el peso del soporte de batería. La altura del al menos un alma transversal y/o del al menos un alma longitudinal se refiere a este respecto preferentemente a la extensión del al menos un alma transversal y/o del al menos un alma longitudinal esencialmente ortogonal a la dirección de extensión del al menos un alma transversal y/o del al menos un alma longitudinal.
[0025] Otra configuración preferente de la invención se caracteriza por que el al menos un alma transversal y/o el al menos un alma longitudinal tienen secciones de unión para unir el soporte de batería al chasis del vehículo, y por que la altura del al menos un alma transversal y/o del al menos un alma longitudinal es esencialmente máxima en las secciones de unión y/o por que la altura del al menos un alma transversal y/o del al menos un alma longitudinal es mínima esencialmente en el centro entre las secciones de unión. De este modo, se pueden proporcionar almas transversales y/o almas longitudinales optimizadas desde el punto de vista de la fundición, que tienen suficiente resistencia y rigidez con una reducción del material necesario en las secciones de unión. La altura del al menos un alma transversal y/o del al menos un alma longitudinal se refiere a este respecto preferentemente a la extensión del al menos un alma transversal y/o del al menos un alma longitudinal esencialmente ortogonal a la dirección de extensión del al menos un alma transversal y/o del al menos un alma longitudinal.
[0026] El lado exterior de la estructura de bastidor circundante tiene al menos parcialmente una estructura de perfil para reforzar el soporte de batería. Preferentemente, la estructura de perfil comprende almas de perfil que discurren esencialmente de manera horizontal y/o almas de perfil que discurren esencialmente de manera vertical. A este respecto, las almas de perfil que discurren esencialmente de manera horizontal y/o vertical preferentemente forman esencialmente un perfil de caja o un perfil de panal de abeja. Al proporcionar una estructura de perfil, se pueden crear, en particular, estructuras de choque que absorban las fuerzas que puedan surgir en caso de accidente del vehículo y protejan los módulos de la batería dispuestos en el soporte de batería. En particular, la configuración de la estructura de perfil como perfil de caja o perfil de panal de abeja ha demostrado ser ventajoso en términos de producción de fundición.
[0027] En otra configuración ventajosa de la invención, varía la longitud de las almas de perfil que discurren esencialmente de manera horizontal y/o la longitud de las almas de perfil que discurren esencialmente de manera vertical. Esto permite una estructura de perfil adaptada, de modo que la estructura de bastidor puede reforzarse más o menos en función de las necesidades. Esto permite optimizar aún más las propiedades de choque de la estructura de perfil y reducir el peso total del soporte de batería.
[0028] Otra configuración preferente se caracteriza por que el soporte de batería está moldeado de una sola pieza y por que la estructura de perfil tiene almas de refuerzo esencialmente verticales, en donde las almas de refuerzo esencialmente verticales están asignadas a las marcas de expulsión de la estructura de bastidor circunferencial. Esto permite un refuerzo selectivo de la estructura de bastidor en las marcas de expulsión, ya que las zonas de la estructura de bastidor circunferencial asignadas a las marcas de expulsión suelen tener una estabilidad reducida.
[0029] En otra configuración ventajosa de la invención, el soporte de batería comprende además una base. De este modo, los distintos módulos de batería pueden disponerse de forma segura en el soporte de batería. Esto también puede evitar que los módulos de batería resulten dañados por influencias externas, en particular el desprendimiento de piedras y la humedad. Es preferible que la base presente canales de refrigeración para refrigerar los módulos de batería alojados en el soporte de batería. Al disponer de canales de refrigeración, el soporte de batería ya puede proporcionar una refrigeración fiable sin necesidad de costosos reequipamientos. Además, se prefiere que la base esté moldeada, en particular fundida, de una sola pieza con el soporte de batería como componente del soporte de batería.
[0031] Otra configuración ventajosa de la invención se caracteriza por que la estructura de bastidor circunferencial, en particular un primer lado transversal de la estructura de bastidor circunferencial, tiene al menos una entrada y/o al menos una salida, preferentemente al menos dos salidas, y por que la al menos una entrada y/o la al menos una salida están conectadas fluídicamente a los canales de refrigeración dispuestos en la base para la circulación de refrigerante en los canales de refrigeración. Esto permite una conexión favorable del soporte de batería a un circuito de refrigeración para enfriar los módulos de batería dispuestos en el soporte de batería desde el punto de vista del diseño.
[0032] En otra configuración ventajosa de la invención, un primer lado transversal tiene al menos una entrada dispuesta esencialmente de manera centrada y dos salidas dispuestas en cada caso lateralmente con respecto a la entrada, en donde las almas de refrigeración dispuestas en la base dividen el refrigerante en al menos esencialmente una primera trayectoria de flujo y esencialmente una segunda trayectoria de flujo, en donde la primera trayectoria de flujo está conectada fluídicamente a la entrada y a una primera salida, y que la segunda trayectoria de flujo está conectada fluídicamente la entrada y a una segunda salida. Esto permite disponer canales de refrigeración que parten del centro de la base, en particular del centro de la base de un lado transversal, del soporte de batería, que primero discurren en bucle hacia el lado opuesto de la base y a continuación desembocan de nuevo en las salidas dispuestas en cada caso lateralmente junto a la entrada. En particular, este diseño de los canales de refrigeración y la provisión asociada de al menos dos trayectorias de flujo pueden proporcionar una refrigeración ventajosa para los módulos de batería dispuestos en el soporte de batería. Adicionalmente, el peso de la base del soporte de batería puede reducirse aún más al mismo tiempo, lo que tiene un efecto favorable en el peso total del soporte de batería. Este diseño también puede realizarse de forma fiable en lo que respecta a la tecnología de fundición.
[0034] Otra configuración preferida de la invención se caracteriza por que la primera trayectoria de flujo y/o la segunda trayectoria de flujo tiene una zona de entrada que se extiende desde la entrada dispuesta en el primer lado transversal hasta esencialmente el segundo lado transversal y una zona de salida contigua a la zona de entrada y que se extiende desde el segundo lado transversal hasta la primera salida y/o la segunda salida, y por que, preferentemente, la zona de entrada comprende dos canales de entrada que discurren al menos parcialmente de manera esencialmente paralela uno con respecto a otro y/o la zona de salida comprende dos canales de salida que discurren al menos parcialmente de manera esencialmente paralela uno con respecto a otro. Esto permite optimizar las propiedades de refrigeración de la base del soporte de batería utilizando el menor material posible y reduciendo así el peso del soporte de batería.
[0036] En otra configuración ventajosa de la invención, el soporte de batería se funde de una sola pieza a partir de una aleación de aluminio. En este contexto, se prefiere que la aleación de aluminio sea una aleación de aluminio de fundición de la serie 4000, una aleación de aluminio de fundición de la serie 5000 o una aleación de aluminio de la serie 7000. Además, se prefiere que la aleación de aluminio tenga la siguiente composición en % en peso:
[0038] Mg de 3,4 a 4,6;
[0039] Fe de 1,3 a 1,7;
[0040] Si ≤ 0,2;
[0041] Cu ≤ 0,2;
[0042] Mn ≤ 0,15;
[0043] Zn ≤ 0,3;
[0044] Ti ≤ 0,2; así como
[0046] resto Al así como impurezas inevitables; o
[0047] que la aleación de aluminio tenga la siguiente composición en % en peso:
[0049] Si de 8,5 a 10,5;
[0050] Mn de 0,3 a 0,6;
[0051] Fe ≤ 0,15;
[0052] Cu ≤ 0,05;
[0053] Mg ≤ 0,1;
[0054] Zr ≤ 0,3; preferentemente de 0,1 a 0,3;
[0055] Zn ≤ 0,05;
[0056] Ti ≤ 0,15;
[0057] Sr ≤ 0,03;
[0058] V ≤ 0,1; así como
[0059] resto Al e impurezas inevitables.
[0060] Igualmente, en el caso de una aleación de aluminio de este tipo puede tratarse de una aleación con la designación AlSi6-11; AlMg2.5-14; AlZn2-6, AlSi9Mn o AlMg4Fe2. Las aleaciones de fundición mencionadas anteriormente se definen, por ejemplo, en la norma DIN EN 1706. En la práctica, se ha comprobado que el uso de las aleaciones de aluminio antes mencionadas da como resultado un soporte de batería con propiedades estáticas así como dinámicas preferidas, en donde al mismo tiempo puede proporcionarse un peso reducido.
[0061] El objetivo mencionado anteriormente se resuelve de acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención mediante un procedimiento para fundir a presión un soporte de batería de una sola pieza y mencionado anteriormente a partir de una masa fundida de metal ligero, en particular a partir de una masa fundida de aleación de aluminio, que comprende las siguientes etapas: formar una cavidad de molde, en donde al menos dos partes de molde se mueven para formar la cavidad de molde de tal manera que las al menos dos partes de molde quedan esencialmente próximas entre sí, en donde preferentemente una superficie de explosión formada por la cavidad de molde tiene al menos 0,5 m<2>, en particular al menos 0,75 m<2>, de manera especialmente preferente al menos 1 m<2>; introducir la masa fundida de metal ligero en la cavidad de molde mediante un sistema de puntos de inyección, mantener la cavidad de molde cerrada con una fuerza de cierre de al menos 4000 t, en particular de al menos 5000 t, de manera especialmente preferente de al menos 6000 t hasta que la masa fundida de metal ligero introducida en la cavidad de molde se haya solidificado esencialmente; abrir la cavidad de molde y extraer el soporte de batería moldeado en la cavidad de molde. Esto hace posible utilizar un procedimiento de fundición a presión para proporcionar una pieza de fundición de una sola pieza que tiene una zona de alojamiento lo suficientemente grande como para alojar módulos de batería para vehículos accionados eléctricamente. Igualmente se pueden proporcionar superficies de explosión suficientemente grandes mediante fuerzas de cierre elevadas, de modo que se pueda fabricar una pieza moldeada que tenga una zona de alojamiento suficientemente grande, por ejemplo, para alojar módulos de batería de un vehículo accionado exclusivamente de manera eléctrica.
[0062] En este sentido, la invención se basa en el hallazgo, sorprendente para los expertos en la materia, de que el soporte de batería mencionado anteriormente puede fabricarse de una sola pieza mediante fundición basada en un procedimiento de fundición a presión, aunque dicho soporte de batería requiere una gran zona de alojamiento y, por tanto, también una gran superficie de explosión en la fabricación mediante fundición.
[0063] En el caso de la superficie de explosión se trata, por ejemplo, de las superficies proyectadas del soporte de batería, en particular incluyendo los rebosaderos, el sistema de barriles de fundición y la cámara de fundición.
[0064] Las formas de realización descritas anteriormente y las configuraciones a modo de ejemplo de todos los aspectos de la presente invención, que en principio son independientes, también deben entenderse como divulgadas en todas las combinaciones entre sí.
[0065] Otras configuraciones ventajosas a modo de ejemplo de la invención pueden encontrarse en la siguiente descripción detallada de algunas formas de realización a modo de ejemplo de la presente invención, en particular en conjunción con las figuras. Sin embargo, las figuras que se adjuntan a la solicitud sólo pretenden servir de aclaración y no determinar el alcance de la protección de la invención. Los dibujos adjuntos no están necesariamente a escala y únicamente pretenden ejemplificar el concepto general de la presente invención. En particular, las características contenidas en las figuras no deben considerarse en modo alguno parte necesaria de la presente invención.
[0066] A continuación se explica con mayor detalle la invención mediante dibujos que muestran ejemplos de realización. Muestran en cada caso esquemáticamente:
[0067] Fig. 1 una vista esquemática de un ejemplo de realización de un soporte de batería en una representación en perspectiva;
[0068] Fig. 2 una vista frontal esquemática del ejemplo de realización de un soporte de batería representado en la Fig. 1;
[0069] Fig. 3 una vista posterior en perspectiva del ejemplo de realización de un soporte de batería representado en la Fig. 1;
[0070] Fig. 4 una vista superior esquemática del ejemplo de realización de un soporte de batería representado en la Fig. 1;
[0071] Fig. 5 una vista esquemática de otro ejemplo de realización de un soporte de batería en una representación en perspectiva;
[0072] Fig. 6 una vista frontal esquemática del otro ejemplo de realización de un soporte de batería representado en la Fig. 5;
[0073] Fig. 7 una vista posterior en perspectiva del ejemplo de realización de un soporte de batería representado en la Fig. 5;
[0074] Fig. 8 una vista superior esquemática del ejemplo de realización de un soporte de batería representado en la Fig. 5; así como
[0075] Fig. 9 una vista esquemática del lado inferior del ejemplo de realización de un soporte de batería representado en la Fig. 5.
[0076] En la siguiente descripción de los diferentes ejemplos de realización de acuerdo con la invención, los componentes y elementos con la misma función y el mismo modo de acción se proveen de los mismos signos de referencia, aunque los componentes y elementos pueden diferir en sus dimensiones o su forma en los distintos ejemplos de realización. En las Fig.1 a 4 se muestran vistas esquemáticas de un primer ejemplo de realización de un soporte de batería 2 para alojar al menos un módulo de batería que sirve como dispositivo de almacenamiento de energía de accionamiento para un vehículo accionado eléctricamente.
[0077] El soporte de batería 2 tiene una estructura de bastidor 4 circunferencial, en donde la estructura de bastidor 4 circunferencial tiene dos lados longitudinales 6 y dos lados transversales 8. El soporte de batería 2 se funde preferentemente de una sola pieza a partir de un material metálico ligero, en particular a partir de una aleación de aluminio. Preferentemente, una zona de alojamiento 14 comprendida entre los lados interiores 10 de los lados longitudinales 6 y los lados interiores 12 de los lados transversales 8 tiene una superficie de al menos 0,5 m<2>, en particular de al menos 0,75 m<2>, de manera especialmente preferente de al menos 1 m<2>. En este contexto, es preferible que los lados longitudinales 6 tengan una longitud 16 superior a 1 m, en particular superior a 1,2 m, de manera especialmente preferente superior a 1,5 m, y que los lados transversales 8 tengan una longitud 18 superior a 1 m, en particular superior a 1,25 m, de manera especialmente preferente superior a 1,4 m. Entre el lado transversal delantero 8 y los lados longitudinales 6 también hay zonas de transición 9 en forma de curva.
[0078] Entre los lados longitudinales 6 discurren dos almas transversales 20 esencialmente de manera paralela a los lados transversales 8. Entre los lados transversales 8 discurre también un alma longitudinal 22, esencialmente de manera paralela a los lados longitudinales 6. El alma transversal 20 y el alma longitudinal 22 tienen en cada caso dos nervaduras 24 y 26 dispuestas una al lado de la otra (véase en particular la Fig. 4). Las dos nervaduras 24 y 26 dispuestas una junto a otra discurren a este respecto esencialmente de manera paralela una con respecto a otra. Las nervaduras 26 del alma longitudinal 22 están unidas entre sí en la parte superior mediante un alma de unión 28. Las almas transversales 20 y el alma longitudinal 22 tienen una pluralidad de secciones de unión 30 cilíndricas, en donde están dispuestas dos secciones de unión 30 en zonas de intersección 32 entre almas transversales 20 y almas longitudinales 22. Mediante las almas transversales 20 y el alma longitudinal 22 se forman en total seis secciones 34 para almacenar módulos de batería.
[0079] Puede observarse que la altura de las almas transversales 20 varía a lo largo de su extensión longitudinal. En particular, la altura de las almas transversales 20 es máxima en las secciones de unión 30, en donde la altura de las almas transversales 20 es mínima en el centro entre las secciones de unión 30 que no están dispuestas en la zona de intersección 32.
[0080] Los lados exteriores de los lados transversales 8 tienen una estructura de perfil 36 para reforzar el soporte de batería 2. Se puede observar que el lado transversal 8 asignado a un lado trasero 38 del soporte de batería 2 forma un perfil de panal de abejas, mientras que el lado transversal 8 asignado a un lado delantero 40 del soporte de batería forma un perfil de caja. Las estructuras de perfil 36 están formadas por almas de perfil 42 que discurren horizontalmente, almas de perfil 44 que discurren verticalmente y/o almas de perfil 46 que discurren esencialmente de manera inclinada. Además, el soporte de batería 2 tiene una pluralidad de aberturas 48 en los lados transversales 8, que pueden servir, por ejemplo, para unir canales de refrigeración para refrigerar módulos de batería dispuestos en el soporte de batería 2 y/o para la conexión eléctrica de módulos de batería dispuestos en el soporte de batería 2.
[0081] Adicionalmente, en el lado exterior de los lados longitudinales 6 de la estructura de bastidor 4 circunferencial están dispuestos engrosamientos 50 que refuerzan la estructura de bastidor 4 en la zona de las marcas de expulsión 52. Las seis secciones 34 tienen un borde 54 circunferencial, que sirve para disponer los distintos módulos de batería en las secciones 34.
[0082] En las Fig. 5 a 9 se muestran vistas esquemáticas de un segundo ejemplo de realización de un soporte de batería 2 para alojar al menos un módulo de batería que sirve como dispositivo de almacenamiento de energía de accionamiento para un vehículo accionado eléctricamente. A continuación, las diferencias con el primer ejemplo de realización del soporte de batería 2 representado en las Fig. 1 a 4 serán por lo tanto discutidas en particular.
[0083] El soporte de batería 2 comprende una base 56, en donde la base tiene canales de refrigeración 62 conectados a una entrada 58 y dos salidas 60 (véase para ello en particular la Fig.9). La entrada 58 y las dos salidas 60 están previstas en un lado transversal 8. A este respecto, la entrada 58 está dispuesta esencialmente de manera centrada en el lado transversal 8, en donde las dos salidas 60 están dispuestas a una distancia lateralmente con respecto a la entrada 58. Además, la base 56 tiene una pluralidad de almas de refrigeración 64 que dividen los canales de refrigeración 62 en esencialmente una primera trayectoria de flujo 66 y en esencialmente una segunda trayectoria de flujo 68. La primera trayectoria de flujo 66 está conectada a este respecto fluídicamente a la entrada 58 y a una primera salida 60, y la segunda trayectoria de flujo está conectada fluídicamente a la entrada 58 y a una segunda salida 60.
[0084] Además, las dos trayectorias de flujo tienen en cada caso una zona de entrada 70 que se extiende desde la entrada 58 hasta el lado transversal 8 opuesto y una zona de salida 72 que se extiende a continuación de la zona de entrada 70 desde el lado transversal 8 opuesto hasta las salidas 60. Las zonas de entrada 70 y las zonas de salida 72 se dividen en cada caso por las almas de refrigeración 64 en al menos dos canales de entrada 74 que discurren esencialmente de manera paralela una con respecto a otra y dos canales de salida 76 que discurren esencialmente de manera paralela uno con respecto a otro.
[0085] La zona de transición 9 para unir un lado longitudinal 6 con los dos lados transversales 8 está configurada en cuestión esencialmente de manera recta, en donde la zona de transición 9 forma un ángulo de menos de 180° con los dos lados transversales 8 y el lado longitudinal 6 en las superficies laterales interiores. Como resultado, la zona de alojamiento 14 en la zona de transición 9 se hace más pequeña.
[0086] En contraste con el ejemplo de realización representado en las Fig. 1 a 4, el soporte de batería 2 tiene una estructura de perfil 36 en toda su estructura de bastidor 4 circunferencial. En consecuencia, la estructura de perfil 36 también se proporciona en los lados longitudinales 6 y en la zona de transición 9. La estructura de perfil 36 está diseñada en particular como perfil de caja que comprende almas de perfil 42 que discurren horizontalmente y almas de perfil 44 que discurren verticalmente. Además, en particular por debajo de las secciones de unión 31 dispuestas en la estructura de bastidor 4 circunferencial están previstas almas de perfil 43 horizontales.
[0087] Del mismo modo, la estructura de perfil 36 asignada a los lados longitudinales 6 tiene almas de refuerzo 45 esencialmente triangulares y que discurren verticalmente, que en cada caso están asignadas a una marca de expulsión 52 de la estructura de bastidor 4 circunferencial.
[0088] Las almas transversales 20 y 21 así como el alma longitudinal 22 tienen en cada caso dos nervaduras 24, 25 y 26 dispuestas una al lado de la otra. En particular, puede reconocerse a partir de la figura 8 que las nervaduras 24 del alma transversal 20 y las nervaduras 26 del alma longitudinal 22 forman estructuras de nervaduras 27 en forma de O dispuestas esencialmente una detrás de otra. Las estructuras de nervadura 27 en forma de O de las almas transversales 20 tienen un alma 29 que discurre de manera centrada ortogonalmente a la extensión longitudinal de las almas transversales 20.
[0089] Adicionalmente, las nervaduras 26 del alma longitudinal 22 tienen una altura variable, en donde la altura del alma longitudinal 22 es máxima en particular en las secciones de unión 30 y la altura de las nervaduras 26 del alma longitudinal 22 es mínima en el centro entre las secciones de unión 30.
[0090] Además, en el lado delantero 40 del soporte de batería 2 hay dos aberturas 48 diseñadas como orificios alargados, que pueden utilizarse, por ejemplo, para la conexión eléctrica de los módulos de batería dispuestos en el soporte de batería 2 al vehículo.
[0091] Las formas de realización/ejemplos de realización de la presente invención a modo de ejemplo descritos en esta memoria descriptiva deben entenderse como divulgados tanto individualmente como en todas las combinaciones entre sí. En particular, la descripción de una característica incluida en una forma de realización -a menos que se indique explícitamente lo contrario- no debe entenderse en el presente caso en el sentido de que la característica es indispensable o esencial para la función del ejemplo de realización. La secuencia de las etapas de procedimiento descritas en esta memoria descriptiva en los diagramas de flujo individuales no es obligatoria; son concebibles secuencias alternativas de las etapas de procedimiento. Las etapas de procedimiento pueden implementarse de varias maneras, por ejemplo, es concebible una implementación en software (mediante instrucciones de programa), hardware o una combinación de ambos para implementar las etapas de procedimiento.
[0092] Los términos utilizados en las reivindicaciones como "comprender", "presentar", "incluir", "contener" y similares no excluyen otros elementos o etapas. La expresión "al menos parcialmente" incluye tanto el caso "parcialmente" como el caso "completamente". La expresión "y/o" debe entenderse en el sentido de que deben divulgarse tanto la alternativa como la combinación, es decir, "A y/o B" significa "(A) o (B) o (A y B)". En el contexto de esta memoria descriptiva, una pluralidad de unidades, personas o similares significa varias unidades, personas o similares. El uso del artículo indefinido no excluye el plural. Un único equipo puede realizar las funciones de varias unidades o equipos mencionados en las reivindicaciones. Los signos de referencia indicados en las reivindicaciones no deben considerarse limitaciones de los medios y etapas utilizados.
[0093] El alcance de protección de la presente invención está definido y limitado únicamente por el objeto de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES
1. Soporte de batería (2) para alojar al menos un módulo de batería que sirve como dispositivo de almacenamiento de energía de accionamiento para un vehículo accionado eléctricamente, en donde el soporte de batería (2) puede unirse a una carrocería del vehículo, que comprende:
- una estructura de bastidor (4) esencialmente circunferencial que tiene lados longitudinales (6) y lados transversales (8) para formar una zona de alojamiento (14) para el al menos un módulo de batería,
- en donde la zona de alojamiento (14) encierra una superficie de al menos 0,5 m<2>, en particular de al menos 0,75 m<2>, de manera especialmente preferente de al menos 1 m<2>, y
- en donde el soporte de batería tiene al menos un alma transversal (20) y/o al menos un alma longitudinal (22) para reforzar el soporte de batería (2) y/o para unir el soporte de batería (2) a la carrocería del vehículo, caracterizado por
- que el soporte de batería (2) está moldeado de una sola pieza a partir de un material metálico ligero, y - que el lado exterior de la estructura de bastidor (4) circunferencial tiene al menos parcialmente una estructura de perfil (36) para reforzar el soporte de batería (2).
2. Soporte de batería según la reivindicación 1,
caracterizado por
- que el al menos un alma transversal (20) discurre esencialmente de manera paralela a al menos un lado transversal (8) y/o el al menos un alma longitudinal (22) discurre esencialmente de manera paralela a al menos un lado longitudinal (6).
3. Soporte de batería según la reivindicación 2, caracterizado por
- que al menos dos nervaduras (24, 26), en particular dispuestas esencialmente una junto a otra, forman el al menos un alma transversal (20) y/o el al menos un alma longitudinal (22), y
- que preferentemente las al menos dos nervaduras (24, 26) están dispuestas una con respecto a otra de tal manera que el alma transversal (20) y/o el alma longitudinal (22) presentan una pluralidad de estructuras de nervaduras (27) esencialmente en forma de O.
4. Soporte de batería según las reivindicaciones 2 o 3, caracterizado por
- que al menos una sección de unión (30) para unir el soporte de batería (2) a la carrocería del vehículo está dispuesta en una zona de intersección (32) de el al menos un alma transversal (20) con el al menos un alma longitudinal (22), y
- que preferentemente la al menos una sección de unión (30) está configurada esencialmente de forma cilíndrica.
5. Soporte de batería según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por
- que la altura del al menos un alma transversal (20) varía a lo largo de la extensión longitudinal del al menos un alma transversal (20) y/o
- que la altura del al menos un alma longitudinal (22) varía a lo largo de la extensión longitudinal del al menos un alma longitudinal (22).
6. Soporte de batería según la reivindicación 5, caracterizado por
- que el al menos un alma transversal (20) y/o el al menos un alma longitudinal (22) tienen secciones de unión (30) para unir el soporte de batería (2) a la carrocería del vehículo, y
- que preferentemente la altura del al menos un alma transversal (20) y/o del al menos un alma longitudinal (22) en las secciones de unión (30) es esencialmente máxima; y/o
- que preferentemente la altura del al menos un alma transversal (20) y/o del al menos un alma longitudinal (22) es mínima esencialmente en el centro entre las secciones de unión (30).
7. Soporte de batería según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por
- que la estructura de perfil (36) comprende en particular almas de perfil (42) que discurren esencialmente de manera horizontal y/o almas de perfil (44) que discurren esencialmente de manera vertical, y
- que preferentemente las almas de perfil (42, 44) que discurren esencialmente de manera horizontal y/o vertical forman esencialmente un perfil de caja o un perfil de panal de abeja.
8. Soporte de batería según la reivindicación 7, caracterizado por
- que la longitud de las almas de perfil (42) que discurren esencialmente de manera horizontal varía una con respecto a la otra, y/o
- que varía la longitud de las almas de perfil (44) que discurren esencialmente de manera vertical.
9. Soporte de batería según las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado por
- que la estructura de perfil (36) tiene almas de refuerzo (45) esencialmente verticales, en donde las almas de refuerzo (45) esencialmente verticales están asignadas a marcas de expulsión (52) de la estructura de bastidor (4) circunferencial.
10. Soporte de batería según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por
- que el soporte de batería (2) comprende además una base (56), y
- que la base (56) preferentemente tiene canales de refrigeración (62) para refrigerar los módulos de batería alojados en el soporte de batería (2).
11. Soporte de batería según la reivindicación 10, caracterizado por
- que la estructura de bastidor (4) circunferencial, en particular un primer lado transversal (8) de la estructura de bastidor (4) circunferencial, tiene al menos una entrada (58) y/o al menos una salida (60), preferentemente al menos dos salidas (60), y
- que la al menos una entrada (58) y/o la al menos una salida (60) está/están conectadas fluídicamente a los canales de refrigeración (62) dispuestos en la base (56) para la circulación de refrigerante en los canales de refrigeración (62).
12. Soporte de batería según la reivindicación 11,
caracterizado por
- que un primer lado transversal (8) tiene al menos una entrada (58) dispuesta esencialmente de manera centrada y dos salidas (60) dispuestas cada una de ellas lateralmente con respecto a la entrada (58), y
- que las almas de refrigeración (64) dispuestas en la base (56) dividen los canales de refrigeración (62) en al menos esencialmente una primera trayectoria de flujo (66) y esencialmente una segunda trayectoria de flujo (68), - que la primera trayectoria de flujo (66) está conectada fluídicamente a la entrada (58) y a una primera salida (60), y
- que la segunda trayectoria de flujo (68) está conectada fluídicamente a la entrada (58) y a una segunda salida (60).
13. Soporte de batería según la reivindicación 12, caracterizado por
- que la primera trayectoria de flujo (66) y/o la segunda trayectoria de flujo (68) tienen una zona de entrada (70) que se extiende desde la entrada (58) dispuesta en el primer lado transversal (8) hasta esencialmente el segundo lado transversal (8) y una zona de salida (72) contigua a la zona de entrada (70) y que se extiende desde el segundo lado transversal (8) hasta la primera salida (60) y/o la segunda salida (6), y
- que preferentemente la zona de entrada (70) comprende dos canales de entrada (74) que discurren al menos parcialmente de manera esencialmente paralela uno con respecto a otro y/o la zona de salida (72) comprende dos canales de salida (76) que discurren al menos parcialmente de manera esencialmente paralela uno con respecto a otro.
14. Soporte de batería según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por
- que el soporte de batería está fundido de una sola pieza a partir de una aleación de aluminio; y
- que la aleación de aluminio es preferentemente una aleación de aluminio de fundición de la serie 4000, una aleación de aluminio de fundición de la serie 5000 o una aleación de aluminio de la serie 7000; y/o
- que la aleación de aluminio tiene la siguiente composición en % en peso:
Mg de 3,4 a 4,6;
Fe de 1,3 a 1,7;
Si ≤ 0,2;
Cu ≤ 0,2;
Mn ≤ 0,15;
Zn ≤ 0,3;
Ti ≤ 0,2; así como
el resto Al así como impurezas inevitables; o
- que la aleación de aluminio tiene la siguiente composición en % en peso:
Si de 8,5 a 10,5;
Mn de 0,3 a 0,6;
Fe ≤ 0,15;
Cu ≤ 0,05;
Mg ≤ 0,1;
Zr ≤ 0,3; preferentemente de 0,1 a 0,3;
Zn ≤ 0,05;
Ti ≤ 0,15;
Sr ≤ 0,03;
V ≤ 0,1; así como
el resto Al e impurezas inevitables.
15. Procedimiento para fundir a presión un soporte de batería de una sola pieza según una de las reivindicaciones 1 a 14 a partir de una masa fundida de metal ligero, en particular a partir de una masa fundida de una aleación de aluminio, que comprende las siguientes etapas:- formar una cavidad de molde, en donde al menos dos partes de molde se mueven para formar la cavidad de molde de tal manera que las al menos dos partes de molde quedan esencialmente próximas entre sí, en donde un área de chorro formada al menos parcialmente por la cavidad de molde tiene al menos 0,5 m<2>, en particular al menos 0,75 m<2>, en particular preferentemente al menos 1 m<2>;
- introducir la masa fundida de metal ligero en la cavidad de molde mediante un sistema de puntos de inyección, - mantener la cavidad de molde cerrada con una fuerza de cierre de al menos 4000 t, en particular de al menos 5000 t, de manera especialmente preferente de al menos 6000 t hasta que la masa fundida de metal ligero introducida en la cavidad de molde se haya solidificado esencialmente;
- abrir la cavidad de molde y extraer el soporte de batería moldeado en la cavidad de molde.
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