CN109417137A - 用于电池箱的连接元件以及电池箱及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将电动车辆(16)的电池单体(15)与电池箱(10)连接的连接元件(1)，其中，所述连接元件(1)一方面为了与所述电池单体(15)连接而具有至少一个连接区段(5)，另一方面接合到所述电池箱(10)上。本发明所基于的任务是：在将所述连接元件接合到所述电池箱上时至少在很大程度上能够省去使用附加材料，并且质量更好地和更经济地构型电池箱的底部板材之间的接合连接。该任务通过连接元件(1)来解决，该连接元件具有至少一个接合区段(2)，用于与所述电池箱(10)固定连接。

Description

用于电池箱的连接元件以及电池箱及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的连接元件以及电池箱以及用于制造电池箱的制造方法。

背景技术

在电动车辆中用作电蓄能器的单元，在下面称为电池，在模块化结构中通常被划分为各个独立的单体，在下面称为电池单体。例如，这种电池单体可以通过可充电的次级单体构成，该次级单体通常称为蓄电池。电蓄能器的各个单体相互电连接成所谓的电池，该电池具有设置的运行电压和能量容量。

对于大批量生产，设置所谓的电池箱，在该电池箱中接收有各个电池单体。每一单个的电池单体与电池箱机械连接，以便防止在运行时滑动。电池箱一方面用作模块化结构组，该模块化结构组简化车辆的批量生产。另一方面，电池箱保护电池单体免受环境影响以及免受例如在发生事故时可能出现的机械作用而造成的损坏。

电池箱内的电池单体例如可以与该电池箱拧紧。为此，连接元件可以与电池箱的底部板材连接，所述连接元件此外也被称为螺接结点、螺接点、螺钉圆顶接头或者螺接座。各个电池单体然后与连接元件拧紧。连接元件可以位于电池寄存器的分隔板材之间，该电池寄存器将各个电池单体在空间上彼此隔开，并且可以有助于电池箱的机械稳定性。

连接元件可以具有连接区段，在该连接区段中设置有用于机械连接，例如螺纹连接的孔。为了能够确保用于机械连接的足够空间和稳定性，例如足够的螺旋行程，所述连接元件至少在连接区段的区域中具有与电池箱的底部板材的板材厚度相比较大的高度。

电池箱的底部板材也用于将电池箱在其下侧上密封。底部板材通常闭合地实施，并且前述连接元件被接合到底部板材的内侧上。

为此可以考虑，在使用附加材料的情况下并且借助角焊缝将连接元件在其连接区段的区域中与电池箱的底部板材焊接。除不利的大的制造花费外，还表明，底部板材由于在焊接时的热输入能够扭曲并且能够局部地以不允许的程度熔化。与底部板材相比构造得较大的连接区段即要求较高的热输入用于熔化，所述热输入同时可以导致底部板材过早地熔化，并且从而导致前述缺点。

EP 2 768 045 A1说明了一种用于车辆的电池装置，所述车辆具有电池模块，该电池模块由多个电池单体组成。电池模块布置在电池壳体的载体的上侧上。盖子设置为，用于覆盖电池模块。

由DE 10 2015 111 749 A1已知一种用于电运行车辆的电池装置和用于制造这样的电池装置的方法。所述电池装置包括多个具有电池单体的电池模块。用于接收电池模块的接收装置包括布置在电池模块下方的腔壁和布置在该腔壁下方的底板。

发明内容

从之前所说明的缺点出发，本发明所基于的任务在于，在接合时至少在很大程度上能够省去使用附加材料并且质量更好地和更经济地构型电池箱的底部板材之间的接合连接。

该任务借助根据权利要求1的连接元件来解决。

根据本发明的连接元件除连接区段外还具有用于与电池箱固定连接的接合区段。以这种方式，所述连接元件一方面能够被为构造与电池单体的机械连接而优化；另一方面，能够被针对在接合区段处与电池箱固定连接而设计，以便在此满足不同的要求。

本发明所基于的构思是：例如为了构造螺纹连接，需要较大的连接区段，该连接区段能够承受来自螺纹连接的力，并且此外，还应提供一定的螺旋行程用于螺栓。针对接合方法设计的接合区段设置为，用于与电池箱固定连接。接合方法主要是指导致热输入到待接合的构件中的方法，例如焊接。通过设置接合区段例如能够使接合区段的热容量局部地适配于底部板材的待接合的区段的热容量，由此可以避免或者至少降低两个构件在待接合的位置处的不允许的发热。

在一个有利的实施方式中可以设置，接合区段与连接区段邻接地构造。以这种方式，连接元件可以特别紧凑而且机械稳定地构型。此外，这还简化了连接元件的可制造性。

在另外的有利实施方式中可以设置，接合区段构造为板材状的、在连接元件的外轮廓上至少区段地延伸的片。所述片能够以一种蹼的类型实施。通过将接合区段构造为板材状的片，实现底部板材和接合区段之间的类似的机械关系，由此明显简化接合方法。此外，在连接元件的外轮廓上延伸的片还有助于紧凑的构型，因为可良好地进入接合区段，所述片还有助于简化接合。如果板材状的片仅区段地设置在外轮廓上，则对于接合区段所需的材料可以限制到最少，因为在车辆制造中原则上可以省去使用不需要的并且因此贵且重的材料。如果板材状的片这样地实施，使得它构造在连接元件的整个外轮廓上，则这使得能够实现连接元件在不同构型的电池箱中的广泛使用。此外，简化了可制造性。

在一个优选的实施方式中，连接区段可以具有0.75mm至1.75mm、优选1mm至1.5mm、尤其1.5mm的厚度。在这些范围内，经证实特别好地适配于通常使用的底部板材厚度，所述底部板材又可以具有大约0.5mm至1.5mm、优选0.5mm至1mm的厚度。总体上，连接区段原则上可以这样地设计，使得接合区段的厚度与底部板材的板材厚度相比具有约1:1至约1:3的比例。

优选地可以设置，接合区段与连接区段一体地构造。这便于连接元件的制造并且改善其机械稳定性。

优选地可以设置，连接元件构造为精密铸造构件、冷挤压构件或板材构件。这种制造方法对于大量生产而言已证实为特别有利的和经济的。此外，接合区段可以在一个工序中特别简单地成型到连接元件上。

此外可以设置，在一个制造过程中同时也可以形成连接元件的其它特性，例如在连接区段的孔中的内螺纹。

有利地，连接元件可以由能焊接的金属或者能焊接的合金构成、尤其由钢或铝合金构成。这些材料不但可以良好地以优选的变型方法或者成型方法被加工以制造连接元件，而且可以在接合到底部板材上时被加工。此外，尤其钢和铝具有用于构造机械连接的高机械强度。

此外，该任务还通过用于电动车辆的、根据权利要求8的电池箱来解决，所述电池箱具有底部板材和接合在所述底部板材上的根据本发明的连接元件。

有利地，此外可以设置，电池箱具有至少一个分隔板材，用于将第一电池单体与第二电池单体分隔。分隔板材一方面可以提高电池箱的机械稳定性。附加地或者替代地，该分隔板材用于空间上分隔各个电池单体，由此例如在发生故障的情况下保护电池单体免受相邻电池单体的负面影响。

此外可以设置，连接元件在接合区段的区域中优选通过焊接、尤其通过激光焊接接合到底部板材上。连接元件在接合区段的区域中优选通过焊接的接合，使得能够实现连接元件与底部板材的特别经济、快速和可靠的连接。应用焊接方法用于将接合区段接合到底部板材上，使得能够实现特别经济和快速的制造。尤其，激光焊接已证实为有利的，因为在此无需焊接电极和构件之间的机械接触，并且因此，用于夹紧装置和相应设备的花费能够保持得低。

优选地，此外可以设置，至少一个分隔板材具有至少一个接合法兰，该接合法兰以与连接元件相同的方式与底部板材连接。这使得对于连接元件以及分隔板材能够应用相同的接合方法，由此总体上可以更简单和更有利地执行电池箱的制造。此外，通过引入连接元件以及分隔板材，电池箱可以尺寸更精确地制造，因为在构件最终接合到底部板材上之前，所述至少一个分隔板材和所述至少一个连接元件能够先相对彼此并且相对于底部板材以及必要时相对于其余构件已经被定心和对准。

特别优选地可以设置，底部板材的板厚度和至少一个接合区段的厚度具有约1:1至约1:3的比例。在该范围内可以期待底部板材的特别小的变形。

优选地，底部板材具有在0.5mm至1mm之间的厚度。在该范围内能够相对于底部板材的重量优化地充分利用底部板材的机械强度。

此外，该任务还通过根据权利要求14的用于制造用于电动车辆的电池箱的方法来解决。据此，连接元件首先布置在底部板材上，然后与该底部板材焊接。尤其，这可以通过激光焊接实现。优选地，在此使用根据本发明的连接元件，用于制造根据本发明的电池箱。

在该方法的一个优选的实施方式中，在将连接元件布置在底部板材上和与底部板材焊接之间，可以将至少一个分隔板材布置在底部板材上，其中，然后，将分隔板材和连接元件逐个地且以相同的方式与底部板材焊接。这至少允许，首先将底部板材、至少一个分隔板材以及至少一个连接元件在空间上相对彼此地布置和对准，然后将这些构件转移到接合装置中，并且在那里，将它们在实际上一个工序中接合。

附图说明

根据附图由在下面多个实施例的说明得出本发明的其它目的、优点、特征和应用可能性。在此，所有说明的和/或图示的特征本身或以任何有意义的组合，也与其在权利要求中或所述权利要求的回引中的组合无关地构成本发明的内容。

在此，部分示意性地示出：

图1在立体视图中示出根据本发明的交叉连接元件，

图2在立体视图中示出根据本发明的侧连接元件，

图3在立体视图中示出根据本发明的角连接元件，

图4示出呈侧连接元件或交叉连接元件形式的连接元件的侧视图，

图5在立体视图中示出交叉连接元件的一个替代的实施方式，

图6在立体视图中示出侧连接元件的一个替代实施方式，

图7示出具有根据本发明的连接元件的电池箱的局部的立体视图，

图8在立体视图中示出具有根据本发明的连接元件的电池箱的详细局部，

图9示出具有根据本发明的连接元件的电池箱的另一立体的详细视图，

图10示出图9中的局部的放大视图，

图11示出根据本发明的电池箱的俯视图的局部与电池单体以及电动车辆的示意图。

相同的或相同作用的构件在下面所示的根据多个实施方式的附图中设有相同的附图标记，以便提高可读性。

具体实施方式

图1示出根据本发明的具有接合区段2的连接元件1，所述接合区段以片的形式在连接元件1的连接区段5上环绕地延伸。

当前示例性的连接元件1总共具有四个连接区段5，所述连接区段关于连接元件1的中央区段17交叉式地对置。在连接元件1的中央区段17中设置有定心凸块4，其它构件能够在该定心凸块处被定向。

每个连接区段5具有孔，所述孔在当前情况下实施为贯通孔3。在所有实施方式中，所述孔可以具有未示出的内螺纹，该内螺纹用于与在图15中示意性示出的电池单体15拧紧。在此，可以在制造连接元件1时已经在连接元件上设置内螺纹。然而，也能够仅在连接元件1上设置贯通孔3，然后，在装配电池单体15的过程中将自攻螺钉或者自攻螺栓旋入到所述贯通孔中，其中，然后在所述孔处形成内螺纹。

图2示出根据本发明的连接元件1，该连接元件与在图1中所示的连接元件区别在于，它是仅具有两个连接区段5的侧连接元件7。在这里，在中央区段17中也设置有定心凸块4。该定心凸块邻接平坦的侧面20，该侧面在安装的状态下贴靠在电池箱10的侧板材12上或者与侧板材12对置。这例如在图7和8中示出。

图3示出连接元件1，该连接元件当前实施为角连接元件6。该角连接元件6具有两个平坦的侧面20，所述侧面在安装的状态下在电池箱10内邻接电池箱10的侧板材12或者与侧板材12对置。这在图7中示出。

图4示出根据本发明的作为侧连接元件7或作为交叉连接元件8的连接元件1的侧视图，从该侧视图中可见：作为侧向的片环绕的、构成接合区段2的“蹼”具有厚度明显小于相应接合区段5的厚度。

在图5中示出用于交叉连接元件8的一个替代的实施方式，在该交叉连接元件中，接合区段2仅区段地构造在连接元件1的外轮廓上，即在连接区段5的交叉式对置的边之间。该结构特别紧凑，并且允许连接元件1与电池箱10的位于该连接元件下方的底部板材9有针对性地在连接元件1的通过连接区段5限定的外轮廓内焊接。

在图6中示出侧连接元件的一个替代实施方式，与在图2中所示的侧连接元件7相比，该替代实施方式仅在连接区段5的两边之间具有接合区段2的板材状片。因此，在图6中所示的实施方式遵从与图5的实施方式相同的原理。

图7示出已经部分装配的电池箱10的局部的立体视图，该电池箱在侧面通过侧板材12限界，所述侧板材贴靠在底部板材9上。

在图7的示图中在右上角示出的连接元件1是角连接元件6，该角连接元件以其侧面20邻接侧板材12。在左上角和右下角示出的连接元件分别是侧连接元件7，所述侧连接元件以其平坦的侧面20邻接电池箱10的相应的侧板材12。在侧连接元件7的情况下，具有定心凸块4的中央区段17相应地被分隔板材11遮盖。分隔板材11以及侧板材12在图7中限定单体格18，电池单体15被放入到所述单体格中并且可以与连接元件1的连接区段5拧紧。

在此，分隔板材11限定分隔区域19，该分隔区域相应地构成安装到电池箱10中的两个电池单体15之间的中间空间。

为了改善机械稳定性，侧板材C形地弯曲并且接合到底部板材9上。

在当前实施方式中，分隔板材11实施为向下打开的O形板材，所述O形板在边的端部处向外弯曲成接合法兰13。接合法兰13以其边平放在电池箱10的底部板材9上。在连接元件1的区域中，相应地设置有缺口21，所述缺口接收相应连接元件1的中央区段17。

不但分隔板材11而且连接元件1在凸缘13的区域中或者在接合区段2的区域中与底部板材9在形成焊缝14的情况下焊接。焊缝14在图7,8,9,10和11中示出，所述焊缝在相应的连接区段2上或在凸缘13上线形地延伸。在当前实施例中，通过激光焊接执行所述焊接，其中，焊接激光的射束指向相应的接合区段2的或凸缘13的上表面并且聚焦到接合区段2与底部板材9的或者凸缘13与底部板材9的边界面上。

在图7至11所示的电池箱10的实施方式中，使用根据图1至4的连接元件，在简化的制造方法中，所述连接元件能够通过区段地在相应连接区段5的外半径上延伸的接合区段2接合到电池箱10中。

在该简化的制造方法中，首先，将至少一个角连接元件6、至少一个侧连接元件7和至少一个交叉连接元件8放置到底部板材9上。然后，将至少一个分隔板材11放置到底部板材9上并且与底部板材9以及相对于相应的连接元件1对准。然后才进行接合区段与底部板材9以及凸缘13与底部板材9的焊接。在当前连接元件1的情况下连接区段2沿着相应的连接区段5的外半径延伸，通过此方式，连接区段2伸入到通过侧壁12和分隔壁11限定的单体格18中，使得连接区段2对于连续的激光焊接过程而言是可达到的，在所述连续的激光焊接过程中，能够在一个工序中在凸缘13处构造焊缝14以及在连接区段2处构造焊缝14。

与此相反地，根据图5和6的替代的连接元件1必须首先被放置到底部板材9上，然后与底部板材9焊接，然后分隔板材11才可以被放入到电池箱10中，因为根据图5和6分隔板材11至少部分地遮盖连接元件1的接合区段2。然而，该实施方式更节省空间，因为连接元件1的从连接区段5上伸出的部分没有使单体格18变小。

现在，电池单体15能够被置入到制成的单体格18中，并且与电池箱10拧紧。

然后，完全装配的电池箱10作为安装组件被安装到电动车辆16中。原则上，电池箱10为了维修或者为了更换又可以从电动车辆中取出。接收在电池箱10中的电池单体15本身又可以从电池箱10中取出。为此，电池单体15和连接区段5之间的连接相应地可松开地构造。在该意义上，前面所说明的连接元件1构成电池单体连接元件。

附图标记列表

1 连接元件/电池单体连接元件(＝螺钉圆顶接头、螺接座、螺

接结点、螺接点)

2 接合区段(＝蹼)

3 贯通孔

4 定心凸块

5 连接区段(＝螺纹连接区段)

6 角连接元件

7 侧连接元件

8 交叉连接元件

9 底部板材

10 电池箱

11 分隔板材

12 侧板材

13 接合法兰

14 焊缝

15 电池单体

16 电动车辆

17 中央区段

18 单体格

19 分隔区域

20 侧面

21 缺口

Claims (15)

1.一种用于将电动车辆(16)的电池单体(15)与电池箱(10)连接的连接元件(1)，其中，所述连接元件(1)一方面为了与所述电池单体(15)连接而具有至少一个连接区段(5)，并且另一方面，所述连接元件接合到所述电池箱(10)上，其特征在于，所述连接元件(1)具有至少一个构造为板材状片的接合区段(2)，用于与所述电池箱(10)固定连接。

2.根据权利要求1所述的连接元件(1)，其特征在于，所述接合区段(2)与所述连接区段(5)邻接地构造。

3.根据前述权利要求中任一项所述的连接元件(1)，其特征在于，所述接合区段(2)构造为板材状的、至少区段地在所述连接元件(1)的外轮廓上延伸的片。

4.根据前述权利要求中任一项所述的连接元件(1)，其特征在于，所述连接区段(5)具有0.75mm至1.75mm、优选1mm至1.5mm、尤其1.5mm的厚度。

5.根据前述权利要求中任一项所述的连接元件(1)，其特征在于，所述接合区段(2)与所述连接区段(5)一体地构造。

6.根据前述权利要求中任一项所述的连接元件(1)，其特征在于，所述连接元件构造为精密铸造构件、冷挤压构件或者板材构件。

7.根据前述权利要求中任一项所述的连接元件(1)，其特征在于，所述连接元件由能够焊接的金属或者能够焊接的合金构成、尤其由钢或者铝合金构成。

8.一种用于电动车辆的电池箱(10)，所述电池箱具有底部板材(9)和接合在所述底部板材上的、根据前述权利要求中任一项所述的连接元件(1)。

9.根据权利要求8所述的电池箱(10)，其特征在于，所述电池箱具有至少一个分隔板材(11)，用于将第一电池单体(15)与第二电池单体(15)分隔。

10.根据前述权利要求8或9所述的电池箱(10)，其特征在于，所述连接元件(1)在接合区段(2)的区域中优选通过焊接、尤其通过激光焊接接合到所述底部板材(9)上。

11.根据前述权利要求9和10中任一项所述的电池箱(10)，其特征在于，所述至少一个分隔板材(11)具有至少一个接合法兰(13)，所述接合法兰以与所述连接元件(1)相同的方式与所述底部板材连接。

12.根据前述权利要求8至11中任一项所述的电池箱，其特征在于，所述底部板材(9)的板材厚度和所述至少一个接合区段(2)的厚度具有约1:1至约1:3的比例。

13.根据前述权利要求8至12中任一项所述的电池箱，其特征在于，所述底部板材(9)具有在0.5mm至1mm之间的厚度。

14.一种用于制造用于电动车辆(16)的电池箱(10)、尤其根据前述权利要求8至13所述的电池箱的方法，其中，至少一个连接元件(1)、尤其根据前述权利要求1至7中任一项所述的连接元件布置在底部板材(9)上并且与该底部板材焊接、尤其通过激光焊接。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在将所述连接元件(1)布置在所述底部板材(9)上和与所述底部板材(9)焊接之间，将至少一个分隔板材(11)布置在所述底部板材(9)上，其中，然后，将分隔板材(11)和连接元件(2)逐个地且以相同的方式与所述底部板材焊接。