壳体部、电池壳体和牵引电池的制作方法

本发明涉及用于电动车辆的牵引电池的电池壳体的壳体部、尤其是壳体盖，用于牵引电池的电池壳体以及用于电动车辆的牵引电池。

背景技术：

0、现有技术

1、由于牵引电池的壳体盖或大面积部件可能存在干扰性振动行为并且出于运行强度的考虑，必须通过附加连接点来进行稳定。由此造成为确保密封性和防腐蚀要求而产生大量的检查工作。加强筋则会额外占用电池内的结构空间。

2、de 10 2020 101 039 a1公开一种用于电动车牵引电池的电池壳体的壳体盖，其用于安装到电池壳体的壳体底部。壳体盖具有覆层，用于封闭、尤其是密封电池壳体的壳体内腔。壳体内腔设计用于容纳至少一个电池单体。另外，壳体盖具有保护层，该保护层至少局部与覆层重叠，用于抵抗热负荷，这种热负荷是由于该至少一个电池单体在紧急排气时对壳体盖施加热冲击而造成的。保护层在连接区域机械连接至覆层并且在保护区域通过形成间隙而与覆层间隔布置，该间隙设置用于增大保护层与覆层之间的传热阻力。

技术实现思路

1、本发明的任务是提供一种改进的用于电动车辆牵引电池的电池壳体的壳体部、尤其是改进的壳体盖，其节省结构空间且能低成本制造。

2、另一任务是提供一种具有这种改进的壳体部的用于电动车辆牵引电池的电池壳体。

3、另一任务是提供一种具有这种电池壳体的用于电动车辆的牵引电池。

4、上述任务利用独立权利要求的特征来完成。

5、本发明的有利设计和优点来自其它权利要求、说明书和图。

6、根据本发明的一个方面，提出一种用于电动车辆牵引电池的电池壳体的壳体部、尤其是壳体盖，其用于连接至电池壳体的第二壳体部并且具有由多个不同材质的层构成的结构。壳体部至少包括一个由塑料构成的外层、一个尤其由钢构成的金属层和一个由结构材料构成的结构层，其中，该外层和金属层大面积连接。结构层覆盖外层和/或金属层的至少一部分表面。在结构层与由外层和金属层构成的组合体之间设有中间层。

7、所提出的用于牵引电池的壳体部、尤其是壳体盖由多个具有不同性能的层组成。

8、外层形成壳体部的防腐蚀层，同时也为车辆底板区域内的牵引电池提供热绝缘和防石击保护。

9、外层固定连接至可设计为钢制嵌件的金属层。金属层可以例如在壳体部制造过程中被壳体部材料包封注塑或被注入该材料中。金属层保护牵引电池内部免受在车辆竖向(z方向)上的点状负荷影响，因为它能够大幅变形而不会在负荷受力时开裂。故可以确保壳体部的密封性。金属层同样也形成保护，防止壳体部在电池模组中的电池单体发生热事件时被烧穿。另外，金属层形成电磁屏蔽。由此可以省去为提高电磁兼容性(emc)而附加的金属覆层，从而能节省结构空间。

10、在金属层上安置一个中间层，其用作在金属层或由外层和金属层构成的组合体与位于其上的朝着壳体部内腔间隔布置的结构层之间的连接层。

11、结构层通过具有较高弹性模量的材料(例如钢和/或铝和/或纤维加强塑料)构成并且形成层状结构中所谓的“顶部承载部”。弯曲力或扭转力通过顶层或底层来传导。在此，可以有利地采用高弹性模量材料。

12、高压电池壳体盖所承受的应力源于下列因素：车辆行驶中的振动，例如是由产生负压的空气流所造成；由路面引起的颤动；驶上或驶过大型物体；以及热事件时在高压电池中产生的气压。大面积部件(如车辆高压电池中的壳体盖)可能很容易产生振动，故通常必须通过附加的螺栓连接点来支承，这些附加的螺栓连接点在所提出的壳体部中可省掉。

13、利用壳体部且尤其是壳体盖的根据本发明的层状结构，可以减小或完全避免振动和/或扰人噪声。由此减小材料所承受的负荷。

14、多层结构允许壳体盖在大面积范围内张紧，而无需对这一区域进行额外支承。在此，所述负荷由所形成的顶部承载层来承受。在所谓的“底部承载部”内的负荷通过外覆层来传递。设于外层(含金属层)与结构层之间的中间结构可用于分散负荷。

15、如果壳体例如因车辆行驶中的振动、驶上物体或因热事件产生的气压而承受弯曲应力，则最顶层承受拉力。此处受力最大。最底层(即底部承载部)承受大小相同、但与压力方向不同的力。中间结构几乎甚至完全不受力。故高强度(例如由钢构成)的顶部承载部和底部承载部确保该结构具有高承载能力。

16、由多个不同材质的层构成的组合体允许改善大面积部件的固有刚性。结构层允许省去用于大面积部件的连接点，同时允许在点状施力情况下均匀分散负荷。例如力在按规定安装到车辆中的部件的竖向(z方向)上被大面积分散，故仅有减小的单位面积负荷作用于电池内部。有利地可以将诸多要求整合到各层中，如形成气体通道以及提供绝缘性能。

17、根据壳体部的一个有利设计，金属层可被加入到外层中。尤其是，金属层在此可以被外层材料包封注塑或被浇注入外层材料中。由此可以将金属层固定接合或加入到可以用常见的塑料制造方法来有利制造的外层中。

18、根据壳体部的一个有利设计，结构层所含材料的弹性模量能够大于由外层和金属层构成的组合体的弹性模量。尤其是，结构层在此可以至少具有钢和/或铝和/或纤维加强塑料。尤其是，结构层可以由钢和/或铝和/或纤维加强塑料构成。有利地，弯曲力或扭转力因此可以通过壳体部的多层结构的顶层或底层被传递。

19、通过与外层的钢制嵌件结合，因此在结构上形成顶部承载和底部承载结构。由此可以显著提高壳体部的刚性并且显著减小总体振动。因此可以避免或许有的支承螺栓连接和与之相关的复杂处理步骤。

20、根据壳体部的一个有利设计，中间层可以具有成型泡沫。尤其是，中间层在此可以具有塑料泡沫且尤其是聚氨酯泡沫、纸质叠芯、玻璃纤维布、织物中的至少一种。

21、由成型泡沫构成的中间层可以被安置到外层的钢制嵌件上。成型泡沫可以有利地由如下材料构成，其在沿z方向受力时将力分散到面上并且减小向设于电池壳体内的电池模组施加的点状负荷。中间层可以例如通过发泡或粘接到带有钢制嵌件的外层上来制造。

22、根据壳体部的一个有利设计，中间层可以具有用于排出流体、尤其是气体的多个通道。通过所述通道，例如可以相应排出在热事件时出现的气体。

23、根据一个有利设计，壳体部还可以包括一个由电绝缘材料构成的电绝缘层，它尤其由塑料、陶瓷、纤维塑料复合材料中的至少一种构成。绝缘层可以有利地作为电池壳体的最内层来施加并且作为安装在其上的电池模组的电绝缘体来使用。

24、根据壳体部的一个有利设计，金属层可固定连接至中间层，和/或结构层可固定连接至电绝缘层。通过这种方式将获得壳体部的结实的层状结构，其相比于常见的电池壳体具有有利的壳体刚性。

25、根据壳体部的一个有利设计，至少一个连贯构成的气体流通区可以布置在结构层和电绝缘层中，以便将流体、尤其是气体从壳体内腔引导到中间层的通道内。通过气体流通区，可以将在热事件情况下出现的气体或微粒引导到中间层的通道内且经此从壳体内腔排出。

26、根据本发明的另一方面，提出一种用于电动车辆牵引电池的电池壳体，其具有第一壳体部和第二壳体部，该第一壳体部尤其是壳体盖，其中，第一壳体部具有由多个不同材质的层构成的结构，至少包括一个由塑料构成的外层、一个具有钢制嵌件的金属层、一个由结构材料构成的结构层，其中，外层和金属层大面积连接。结构层覆盖外层和/或金属层的至少一部分表面。在结构层与由外层和金属层构成的组合体之间设有一个中间层。

27、在电池壳体设计成具有如上所述的至少一个第一壳体部的情况下，因为由不同材料构成的多层结构带来更高刚性而能够省掉常见电池壳体的一部分螺栓连接。由此，电池壳体的制造和测试成本降低。

28、此外，大面积部件(如壳体盖或壳体槽)的干扰性振动行为能够得到改善。此外，在必要维修情况下能够因螺钉或固定件数量减少而实现更简单的拆卸。

29、电池壳体有利地实现功能集成，各层负责不同任务，例如提高强度、减轻振动行为、形成气体通道。由此可以给电池单体提供更多结构空间并因此增加续航里程。

30、根据本发明的又一个方面，提出一种用于电动车辆的牵引电池，其具有多个电池单体和根据前述方面的电池壳体，其中，电池单体安置在电池壳体的壳体内腔中。

31、有利地，利用具有如上所述的电池壳体的牵引电池能够在相同的外部体积下提供更大的可用内部体积以供安装电池单体。由此得到更大的牵引电池蓄能量，使得配备有牵引电池的车辆的续航里程增加。