CN112585809B - 用于电机驱动的交通工具的电池壳体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电机驱动的交通工具的电池壳体,所述电池壳体具有盆体和在外侧围绕盆体的框架结构,所述盆体具有底板和在底板上成型的侧壁,其中,所述盆体的由相邻的侧壁构成的棱边区域被倒圆,其中,在至少一个侧壁的内侧布置有加强元件,所述加强元件构成空腔型材或设计为空腔型材并且在相对于相邻侧壁限定出侧壁的边界的、被倒圆的棱边区域之间延伸并且跟随前述侧壁的纵向延伸走向延伸,并且所述加强元件与侧壁和底板相连并且在加强元件的端部部段的区域内与盆体相连,从而针对所述侧壁而言,用于加固的框架结构通过位于外侧的框架型材件、所述侧壁、盆体的与该侧壁邻接的底板部段和与盆体相连的、安装在盆体内的加强元件构成。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电机驱动的交通工具的电池壳体,所述电池壳体具有盆体和在外侧围绕盆体的框架结构,所述盆体具有底板和在底板上成型的侧壁,其中,所述盆体的由相邻的侧壁构成的棱边区域被倒圆。
背景技术
在诸如乘用车、运输车等电机驱动的交通工具的情况下,电池模块用作储电器。这种电池模块通常由各种单独的电池单池组装而成。这些电池涉及所谓的高压电池。对于安装此类交通工具运行所需的电池模块提出了确定的要求。必要的是,必须保护电池壳体中的电池模块免受外部影响。特别是如果由于碰撞造成的力输入,这些力输入必须符合安全要求。
为了为电池壳体提供机械保护,特别是为电池模块或其中包含的模块提供机械保护,盆体被相对于侧壁布置在外侧的框架结构包围。这样的框架结构由单独地、组合成框架型材的型材部段构成。由US 2011/0143179 A1已知带有这种盆体的电池壳体。挤压的轻金属空腔型材、通常是铝挤压型材被用作型材部段以用于节省重量。
框架结构用于承受碰撞,例如追尾中可能发生的碰撞。至少在一定程度上,这是为了保护盆体中的电池单元免受损坏。为了加固盆体的容积,其中设有纵向和横向撑杆,其以端面支撑在彼此面对的侧壁表面上。这些撑杆有助于加固盆体。侧向作用于该框架型材的型材部段上的碰撞能通过沿碰撞方向延伸的撑杆传递到背离碰撞的侧面上。这通常作用在支座上。
从DE 10 2016 120 828 A1已知另一种用于电动交通工具的电池壳体,其中盆体被框架结构包围以便为电池壳体中的电池模块提供机械保护。该框架结构相对于侧壁布置在外部,其中,框架结构由单独的相互连接的空腔型材组成。空腔型材是挤压的轻金属空腔型材,通常是铝挤压型材。在这种类型的电池壳体中使用构造的或深拉的盆体。构造的盆体的特点是,型材框架与底板密封焊接,这带来了的优点是理想的角部构造和进而优化的结构空间利用。这种构造的盆体的缺点是需要过程安全的密封焊接,这通常涉及大量成本。相比之下,这种密封问题并不存在于深拉盆体中。但是,有必要考虑遵守确定的拉深半径,特别是在相邻侧壁形成边缘时。因此,在这种技术方案中当放置电池模块时盆体容积不能最佳地被使用。
由DE 10 2016 116 729 A1公开了一种电池壳体,通过这种电池壳体,盆体提供的盆体容积可以在深拉盆体中得到更好的利用。这是通过以下实现的:对于盆体的每个连接两个侧壁的被倒圆的棱边区域,在向至少一个侧壁的过渡处、反向倒圆的棱边部段设置为连接壁部段。通过这种措施,被倒圆的棱边区域相对于盆体容积向外错移。因此,这样的盆体提供了更大的电池容积。由于这种向外倒圆的棱边区域的设计,盆体的侧壁在外侧未贴靠在由直的框架型材件支撑的框架结构上。
布置在这种盆体中的电池模块通过连接凸缘固定在框架结构的空腔型材件上,也即通过安置在空腔型材件中的螺栓。尽管通过螺钉将电池模块固定在电池壳体中,但通过这种方式由电池壳体提供的电池容积可以完全由电池容积使用。但是这种固定要求对固定进行密封。在许多情况下,这包括对所实施的螺栓连接提供密封的附加措施。这在每个螺栓连接位置处进行。
由DE 10 2017 102 685 A1已知电池壳体,其在制造公差、成型成本和可用内部方面进行了优化。在此,电池壳体具有位于电池壳体的底板上的纵撑杆,电池模块可以放置在纵撑杆上,以确保电池模块因热原因所需的充分通风。包围电池壳体的框架结构连接到电池壳体的盆体的底板上以形成底盘保护。
此外,由DE 10 2016 115 037 A1已知一种电池壳体,其目的是在有限的结构空间内提高碰撞性能。在此,彼此相邻的侧面要么相互布置在接口上要么相互布置在斜接缝上,因此虽然可以确保良好的碰撞性能,但是不能确保电池壳体的足够的密封性。
由US 2017/0117514 A1已知一种电池壳体,其中,深拉盆体在电池盆体的内侧上设有加强元件,其中,电池模块通过凸缘固定在加强元件上,用于阻止电池模块的滑动。然而,使用加强元件会损失相当大一部分电池容量的最佳可用容量。
发明内容
因此,基于所讨论的现有技术,本发明所要解决的技术问题在于,改进上述类型的电池壳体,使得不仅可以更好地利用可用空间来提供电池容积,而且其中不必进行额外的密封措施,就可以通过从这种电池模块突出的连接凸缘固定电池模块。
所述技术问题按照本发明通过前述类型的电池壳体解决,其中,在至少一个侧壁的内侧布置有加强元件,所述加强元件构成空腔型材或设计为空腔型材并且在相对于相邻侧壁限定出侧壁的边界的、被倒圆的棱边区域之间延伸并且跟随前述侧壁的纵向延伸走向延伸,并且所述加强元件与侧壁和底板相连并且在加强元件的端部部段的区域内与盆体相连,从而针对所述侧壁而言,用于加固的框架结构通过位于外侧的框架型材件、所述侧壁、盆体的与该侧壁邻接的底板部段和与盆体相连的、安装在盆体内的加强元件构成。
这种电池壳体包括用于容纳电池模块的盆体以及和在外侧围绕盆体的框架结构。在该电池壳体中,在所述盆体内沿着至少一个侧壁设有加强元件。加强元件跟随侧壁的纵向延伸走向延伸地、在两个邻接该侧壁的另外的侧壁之间延伸。通过该加强元件与底板平行地朝向盆体内部地限定出盆体的可用容积的边界。加强元件要么是空腔型材、要么构成空腔型材。在后一种情况中,空腔型材通过加强元件、底板的一部分和盆体的邻接的侧壁的至少一个部段构成。通过设置这种位于盆体内部的加强元件,形成内部的支承结构,因此在所述的内侧与加强元件相连的侧壁的外侧上可以提供具有较小宽度的框架型材件。就此,针对该侧壁而言,用于加固的框架结构通过位于外侧的框架型材件、所述侧壁、盆体的与该侧壁邻接的底板部段和用于与盆体相连的、布置在盆体内的加强元件构成。因为加强元件位于盆体内,电池模块能够例如通过使用连接凸缘与该加强元件相连,而为此不需要特殊的密封措施,即使为了固定使用贯穿框架型材件的、例如空腔型材件的壁的固定件。与已知的这类固定不同,加强元件被螺栓的贯穿不会导致不密封性,因为加强元件的端侧设置在盆体内部。在电池模块上从相互对置的侧面上突出的连接凸缘优选相互错开地布置。这简化了典型的多个电池模块的组装和拆卸,因为连接凸缘不是叠置地、而是相互并排地布置。在这种设计方案中,在加强元件中在相应位置上设有固定开口或孔。因为加强元件位于盆体内部,固定开口可以用于所有可能的电池模块连接,从而即使不使用也不会导致密封性问题。这在按照现有技术的电池壳体中是不可能的。前述优点的形成与盆体是否是深拉构件或组装构件无关。
根据一种可行的设计方案,盆体是深拉的构件,通过相邻侧壁形成的棱边区域相应地被倒圆。在这种情况下,加强元件位于相互对置的被倒圆的棱边区域之间,与加强元件连接的侧壁通过所述棱边区域与两个相邻的侧壁相连。在这种方案中,在相互对置的被倒圆的棱边区域之间,应被电池容积占用的、由于被倒圆的边缘构造而不能或仅仅不充分地使用的盆体容积以适当方式被用于构成前述结构。
这种加强元件装入盆体内并跟随侧壁的纵向延伸走向延伸,这使得外侧的框架型材件构造有更小的宽度,因此在外形尺寸相同的情况下,盆体在这方面可以具有更大的长度。因此在这种电池壳体中,可用的安装容积作为电池容积可以更好地被充分利用,这基于深拉的盆体的优点。
优选地,在这样的电池壳体中,框架结构如上所述地在两个相互面对的侧壁上实施。因此在侧壁内侧分别设有作为内置结构件的加强元件。
在内侧设有加强元件的侧壁的外侧上的框架结构型材件的宽度的减小取决于加强元件的设计,尤其是加强元件伸入盆体容积的宽度。该框架结构型材件的宽度例如相对其他型材件减小50%。显然,框架结构型材件的宽度的减小的可能性还取决于被倒圆的棱边区域的半径,当棱边区域设计为倒圆时。在这方面在该方案中还有利的是,为了有利地充分利用安装空间,被倒圆的棱边区域不必具有非常窄的半径。反而优选的是,其不具有非常窄的半径。相应地这种盆体的制造更加简单。
加强元件可以是空腔型材。然而,通常使用本身不是空腔型材的加强元件,而是当加强元件通常通过接合与壁相连时与相邻的侧壁或该侧壁的相对其竖直延伸的部分和底板的部段构成空腔型材。这种加强元件通常具有两个相互弯折布置的边段。为了将该加强元件与侧壁和盆体的底板相连,边段在其自由端部分别具有跟随加强元件的纵向延伸走向延伸的接合凸缘,它们分别相对边段的平面弯折。接合凸缘设计为沿着平行于相邻的侧壁或盆体的底板的平面延伸。加强元件与侧壁和底板连接并且通过加强元件的纵向侧的端部与盆体连接。为了将加强元件的纵向侧的端部(其端侧)连接在相互面对的侧壁上,在实施例中规定,沿盆体的高度方向延伸的边段在纵向侧具有弯折的突起作为接合突起,加强元件借助接合突起与所贴靠的侧壁相连。
为了最佳地利用电池壳体的安装空间,在具有被倒圆的棱边区域的深拉盆体的情况中,加强元件的与侧壁间隔的边段优选位于被倒圆的棱边区域的结束区域内、在被倒圆的棱边区域至相应邻接的侧壁的过渡区域内。被视为不必要的是,加强元件延伸超过被倒圆的棱边区域,否则这会减小盆体用于电池模块的容积。
可以理解的是,两个相对盆体内部相互对置的侧面通过放置在盆体的底板上的撑杆相互连接,用于实现电池壳体的进一步加固和待容纳的电池模块的间隔。
出于重量优化的考虑合适的是,在外侧围绕的框架结构由轻质金属空腔型材件组成。同时,保证了框架结构的特别的稳定性。备选地,在外侧围绕的框架结构由板材成型。
附图说明
以下基于实施例参考附图阐述本发明。在附图中:
图1示出按照本发明的第一电池壳体的立体图,
图2示出根据图1的电池壳体的俯视图,
图3示出沿A-B线剖切根据图2的电池壳体所得的局部剖视图,
图4示出图2左下角区域中根据图2的电池壳体的放大局部,
图5示出按照本发明的另外的电池壳体的俯视图,在另外的电池壳体中具有置入的电池模块,
图6示出根据图5的电池壳体的局部剖视图。
具体实施方式
电池壳体1包括底板2和在底板上成型的侧壁3、3.1、3.2、3.3。侧壁3、3.1、3.2、3.3在上侧过渡成向外弯折的凸缘。这些元件形成出一个盆体4。所述盆体4通过拉深成形为图中可见的形状。图示的实施例的盆体4是由钢板制成的盆体。盆体4的外部被框架结构5围绕。外侧的框架结构5由各个独立的空腔型材件5.1、5.2组装而成。空腔型材件5.1、5.2在其端部部段的区域内相互连接。对于所示实施例,此连接为焊接连接。纵向侧的空腔型材件5.1相比于横向侧的空腔型材件5.2具有更大的宽度。对于所示实施例,纵向侧的空腔型材件5.1的宽度大约等于横向侧的空腔型材件5.2的宽度的两倍。
在本实施例中,在盆体4的两个相邻侧之间存在倒圆的棱边区域。这参照侧壁3在侧壁3和侧壁3.1之间的过渡段(具有附图标记6)中可见,以及在侧壁3和侧壁3.3之间的过渡段(具有附图标记6.1)中可见。在盆体4的侧壁3的外侧设有两个横向侧的空腔型材件5.2之一,其具有较小宽度。在内侧跟随侧壁3地设有加强元件7。从图2电池壳体1的俯视图可以看出,加强元件7在两个相对的被倒圆的棱边区域6、6.1之间延伸。在相对置的侧壁3.2上在内侧同样设有这种加强元件7.1。下面说明加强元件7和配属侧壁3的结构的由此导致的构造。这些实施方式同样适用于侧壁3.2、加强元件7.1和另外的横向侧的空腔型材件结构。
加强元件7的构造以及盆体4的侧壁3的结构如图3所示。首先看到,横向侧的空腔型材件5.2具有在盆体4的底板2下方突出的下部的凸缘F。这同样适用于纵向侧的空腔型材件5.1。因此,盆体4的底板2在边缘侧位于凸缘F上。所示实施例中的加强元件7为成型的钢板构件。加强元件具有两个相互成角度的边段9、9.1。每个边段9、9.1的自由端部从各个边段9、9.1的平面弯折以构成接合凸缘10或10.1。对于所示实施例,边段9、9.1形成90度角。接合凸缘10、10.1与底板2或侧壁3的向内侧指向的侧面平行。借助接合凸缘10、10.1,加强元件7分别与底板2或侧壁3通过点焊接相连。通过加强元件7与侧壁3或盆体4的相邻底板2的这种力配合的连接,连同侧壁3的下部部段和底板2的邻接部段构成空腔型材,其跟随侧壁3走向地在相互面对的被倒圆的棱边区域6、6.1之间延伸(参照图2)。在加强元件7的竖向延伸的边段9上在端侧分别连接有弯折的突起11。所述突起11用于加强元件7与侧壁3.1或3.3的连接。这同样可以通过点焊实现。
因此,用于保护盆体内部的电池容积的框架结构5在较窄的横向侧的空腔型材件5.2的区域中由于加强元件7设置在盆体内部而相对于在盆体4外侧存在这种结构的设计方案并没有结构上的弱化。因此在这种电池壳体1中,外侧的框架结构的一部分转移到盆体4的内部。加强元件7位于反正不会或者不会以显著的程度用作电池容积的、被倒圆的棱边区域6、6.1以内。图3的剖视图示出,横向侧的空腔型材件5.2具有一个宽度,该宽度几乎不超出盆体4的环绕的装配凸缘的外端。因此,在不增加电池壳体1的总长度的情况下,盆体4可以具有更大的长度,从而允许利用电池模块可用的更大盆体容积来优化地使用可用的安装容积。对于装入电池容积不可用的被倒圆的棱边区域6、6.1在该电池壳体1中被用于实施结构元件、在此即加强元件7。
在图3中,在被倒圆的棱边区域6.1和与之邻接的侧壁3之间的边界用标记12表示。这表明加强元件7及其边段9、9.1仅在倒圆的棱边区域6、6.1内延伸。此外,接合凸缘10和突起11向侧壁3.3延伸的构造并不损害要容纳的电池容积。
从图4中的根据图2的俯视图的放大剖视图中也可以看到,加强元件7安装在相对置的被倒圆的棱边区域6、6.1中。从盆体内部的角度看,被倒圆的棱边区域6、6.1的不可用的宽度在该图中标记为A2。该距离A2表示壁3的内侧与分界线12之间的距离。边段9从侧壁3向盆体内侧的延伸标记为A1。可以清楚看出,与之相关的由加强元件7占据的深度明显小于用A2表示的被倒圆的棱边区域的深度。这些距离A1和A2也如图3所示。
如图1和图2所示,可以理解的是,当两个相对于盆体的内部彼此相对置的侧面3.1、3.3通过优选地在盆体4的底板2上放置的并且与之相连的撑杆13相互连接时,实现了对电池壳体1的进一步的强化。由此还提供了单独的电池模块容纳部。
图5、6显示了本发明的电池壳体1.1的另一个实施形式。电池壳体1.1与上图中的电池壳体1基本相同,但与此不同的是,电池盆体4.1的相邻侧壁没有被倒圆的棱边区域6.2。除非下文另有规定,否则关于上述实施例的电池壳体1的说明同样适用于电池壳体1.1。盆体4.1是所谓的构造出的盆体,其中侧壁相对底板弯折并且沿着与之邻接的侧面相互焊接以构成边缘。加强元件7.2、7.3在盆体中装到两个窄侧上,如其相对电池壳体1的盆体4那样,与相邻的侧壁和底板相连(见图6)。
图5所示为盖已拆下并且其中安装了电池模块14的电池壳体1.1。电池模块14在其纵侧面上分别具有两个位于相应端部区域中的连接凸缘15。这些连接凸缘相对于各个电池模块14的纵向侧在盆体4.1的底板的平面中突伸出并且用作连接器件以便将电池模块14与盆体4.1固定。为了区分盆体,也如在图1至4的实施例那样,在盆体中设置撑杆13.1。加强元件7.2、7.3的高度与撑杆13.1的高度相等。该构件的高度小于盆体4.1的侧壁的高度,因此,如图6所示,连接凸缘15贴靠在加强元件7.2或7.3的边段9.2上。加强元件7.2、7.3具有孔16,所述孔用于容纳固定螺栓,该固定螺栓例如作为固定件以将电池模块14借助其连接凸缘15固定在加强元件7.2、7.3以及撑杆13.1上。显然在螺栓的位置上也可以用铆钉。
外围的电池模块14以相同方式以其与加强元件7.2、7.3相对置的连接凸缘15固定在各个撑杆13.1上。
从图中可以看出,加强元件7.2、7.3位于盆体4.1内,因此,在加强元件7.2、7.3中是否存在未使用的孔16对于盆体4.1的密封性完全不重要。同样螺栓固定也不需要密封地实施。
电池模块14的连接凸缘15相对于对置的纵向侧彼此错开。这允许在电池壳体1.1的4.1盆体内相互独立地组装和拆卸单个电池模块14。
在电池壳体1.1的这种设计中,横向侧的空腔型材件5.3的宽度小于纵向侧的空腔型材件5.4的宽度。
本发明在这些实施形式的框架内借助实施例被描述。只要不脱离说明书的保护范围,对于技术人员而言可以得出许多其他设计方案来具体实施本发明,而这些设计方案不必在这些实施方式的框架内进一步阐述。
附图标记清单
1,1.1 电池模块
2 底板
3,3.1,3.2,3.3 侧壁
4.1 盆体
5 框架结构
5.1、5.2、5.3、5.4 空腔型材件
6、6.1、6.2 棱边区域
7、7.1、7.2、7.3 加强元件
8,8.1 端部部段
9,9.1,9.2 边段
10,10.1 接合凸缘
11 突起
12 分离线
13,13.1 撑杆
14 电池模块
15 连接凸缘
16 孔
A1 加强元件的深度
A2 倒圆的棱边区域的深度
F 凸缘
Claims (11)
1.一种用于电机驱动的交通工具的电池壳体,所述电池壳体具有盆体(4;4.1)和在外侧围绕盆体的框架结构(5),所述盆体具有底板(2)和在底板上成型的侧壁(3、3.1、3.2、3.3),其中,所述盆体的由相邻的侧壁(3、3.1;3、3.3)构成的棱边区域被倒圆,其特征在于,在至少一个侧壁的内侧布置有加强元件(7、7.1;7.2、7.3),所述加强元件构成空腔型材或设计为空腔型材,并且被倒圆的棱边区域相对于与所述加强元件相邻的侧壁(3.1、3.3)而限定出某侧壁(3)的边界,所述加强元件在所述棱边区域之间延伸并且跟随前述侧壁(3)的纵向延伸走向延伸,并且所述加强元件与侧壁(3)和底板(2)相连并且在加强元件的端部部段(8、8.1)的区域内与盆体(4;4.1)相连,从而针对所述侧壁(3)而言,用于加固的框架结构通过位于外侧的框架型材件(5.2、5.3)、所述侧壁(3)、盆体(4、4.1)的与该侧壁(3)邻接的底板部段和与盆体(4、4.1)相连的、安装在盆体内的加强元件(7、7.1)构成,其中,所述加强元件(7、7.1;7.2、7.3)在其纵向侧的端部上具有在加强元件的限定出盆体内部的边界的壁上成型的弯折的突起(11),所述突起(11)与一些侧壁(3.1、3.3)分别相邻并且所述突起(11)与这些侧壁(3.1、3.3)相连接,其中,所述框架结构(5)由多个、在其端部区域中相互连接的型材件组成,并且加强元件(7、7.1;7.2、7.3)位于一些侧壁(3、3.2)的内侧,在这些侧壁(3、3.2)的外侧上布置的型材件(5.2;5.3)的宽度小于其余型材件(5.1;5.4)的宽度。
2.按照权利要求1所述的电池壳体,其特征在于,所述加强元件(7、7.1;7.2、7.3)与一些侧壁(3.1、3.3)相邻,并且所述加强元件(7、7.1;7.2、7.3)借助其在端侧的端部部段(8、8.1)与这些侧壁(3.1、3.3)连接。
3.按照权利要求1所述的电池壳体,其特征在于,构造有空腔型材的加强元件(7、7.1;7.2、7.3)具有两个相互弯折布置的边段(9、9.1;9.2),其中,两个边段(9、9.1;9.2)在其跟随加强元件(7、7.1;7.2、7.3)的纵向延伸走向延伸的端部上具有相对于相应边段(9、9.1)的平面弯折的接合凸缘(10、10.1),其中,第一边段(9)借助其接合凸缘(10)与所述底板(2)连接,并且第二边段(9.1)借助其接合凸缘(10.1)与所述盆体(4;4.1)的布置有该加强元件的侧壁连接。
4.按照权利要求3所述的电池壳体,其特征在于,所述加强元件(7、7.1)的第一边段(9)平行于布置有该加强元件的侧壁延伸,并且所述第二边段(9.1、9.2)平行于所述盆体(4;4.1)的底板(2)延伸。
5.按照权利要求1所述的电池壳体,其特征在于,所述型材件是空腔型材件(5.1、5.2;5.3、5.4)。
6.按照权利要求1所述的电池壳体,其特征在于,加强元件(7、7.1;7.2、7.3)分别布置在一些侧壁(3、3.2)的内侧,在这些侧壁(3、3.2)的外侧上布置的型材件(5.2;5.3)的宽度等于其余型材件(5.1;5.4)的宽度的50%。
7.按照权利要求1所述的电池壳体,其特征在于,在所述盆体(4)的两个相互对置的侧壁(3、3.2)上分别布置有加强元件(7、7.1;7.2、7.3)。
8.按照权利要求1所述的电池壳体,其特征在于,两个参照盆体内部相互对置的侧壁(3.1、3.3)通过安置在盆体(4;4.1)的底板(2)上的、将盆体内部划分为多个单独的电池模块容纳部的撑杆(13;13.1)相互连接。
9.按照权利要求1所述的电池壳体,其特征在于,所述盆体(4)被深拉。
10.按照权利要求9所述的电池壳体,其特征在于,所述加强元件(7、7.1)的指向盆体(4)内部的末端在相互对置的被倒圆的棱边区域的结束区域内、在被倒圆的棱边区域至邻接的侧壁的过渡区域内终止。
11.按照权利要求1所述的电池壳体,其特征在于,至少一个电池模块(14)通过连接凸缘(15)与加强元件(7.2、7.3)连接。
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