用于机动车的电池保持架的制作方法

本发明涉及一种如权利要求1前序部分中的特征所述的用于机动车的电池保持架。

背景技术：

现今在机动车内大多使用内燃发动机。内燃发动机将燃料中含有的化学能通过燃烧过程转换成机械驱动能。

然而最近，特别是混合动力车以及电动车在市场上不断得到巩固。在混合动力车中，电动驱动装置与内燃机组合。它们例如串联或者并联运行。在纯电动车中，只将电能用作驱动能。

电能必须储存在机动车内。为此电池、也称为蓄电池安置在机动车内。为了实现直至数百公里的相应大的行程长度，电池或者蓄电池还必须设有为此所需的储存能力。这样的电池具有容积为部分地大于100升的几何尺寸以及部分地大于100千克的自重。

电池例如安置在机动车内的底部区域中或尾部区域或车辆前部区域中。为了实现机动车自己的尽可能低的重心，参考机动车的行车稳定性将电池设置得尽可能接近地面，因此设置在底板区域或厢底区域中。

为此在现有技术中已知电池保持架，这些电池保持架也称为batterytray(电池座)。例如由ep2501576a1公知了这样的batterytray。这些batterytray可以持续联接地整合在机动车车身中、特别是机动车车身的结构中。也可以将batterytray作为可更换的单元联接在机动车上。

作为最小的结构单元还已知有用于收纳机动车的起动电池，其中，机动车主要由内燃发动机驱动。

技术实现要素：

本发明的目的是：提供一种电池保持架，该电池保持架可以简单地制造，满足所有用于收纳电池的法律的和制造商规定、拥有高的耐用性和可选地改善机动车的碰撞性能。

上述目的利用如权利要求1中的特征所述的用于机动车的电池保持架得以实现。

从属权利要求的内容是本发明的有益的改进方案。

用于机动车的电池保持架具有底板以及在侧向至少部分地环绕的框架。特别地，底板构造成板材成形构件。此外，电池保持架具有可选的顶盖。根据本发明，电池保持架的出众之处在于：底板设计成盆形的并且由多层的层状复合钢制成板材成形构件，其中，层状复合钢的位于外部的外侧外层由抗锈的钢合金构成。

多层的层状复合钢在此构造成至少两层的。它具有一层小于总厚度的90％的主层或中间层。这个层特别是由热成形的和加压淬火的调质钢构成。例如在此使用锰硼钢。此外构造有外层。该外层根据电池保持架的安装情况从机动车起远指地指向行车路面。外层也称为外侧外层。根据本发明，外层由抗锈的钢合金、特别是铁素体抗锈的优质合金钢构成。

作为铁素体不锈的或抗锈的优质合金钢，使用一种除了与熔化相关的杂质和铁之外包括下列以重量百分比表示的合金成份的合金被证明是特别有益的：

此外，对此关于另外的可用的铁素体不锈的钢合金可参照en10088-1的内容，铬含量根据种类在10.5％至30％之间。小于0.5％的钛、铌或锆石的稳定添加剂以及限定在0.16％的碳含量用于保障可焊接性。

特别优选使用三层的层状复合钢。这种层状复合钢具有两个外层以及一个设置在各外层之间的中间层或中心层。

根据电池保持架的安装情况位于内侧的层称为内侧外层。关于机动车的特别是乘客车厢，这个外层是指向内侧的。位于外侧的外层从机动车起指向周围环境。所以它称为外侧外层。中间层、也称为中心层由两个外层包围。

电池保持架在此特别是构造成结构构件或焊接构件或者构造成整体的和材料统一的构件，该构件则利用顶盖封闭。电池保持架构造成箱形的或盆形的和并且此可以将电池或蓄电池收纳在其内腔中。因此它也可以称为batterytray、电池箱或电池收纳部。

通过如下方式产生电池保持架的本发明重要的优点：中间层由钢材、特别是可淬火的钢材构成。由此恰好在电池保持架整合在机动车车身内的情况下针对碰撞性能以及刚度特性能够满足要求。

通过由抗锈的钢合金构成的内侧外层产生抗腐蚀性。此外，内侧外层也可以由同时耐酸的钢合金构成。由此可以满足制造商规定以及法律规定，据此部分灌装有电池酸液的电池在例如由材料失效或碰撞事故引起的电池酸液意外流出的情况中被接收并且由此不流出到环境中。

通过由抗锈的钢合金构成的位于外侧的外层，可以经受得住由湿气、然而还例如由机动车的厢板区域中的融雪盐导致的大气影响。由此可以抵抗由于车辆的数年或数十年之久的使用产生的可能导致锈透的腐蚀。同时相应抗锈的钢合金作为位于外侧的层具有受到保护防碎石撞击的优点。

外层与中间层联接、特别是材料锁合地联接。层状复合钢特别是通过轧制制成。本发明的主要优点是：一个由调质钢构成的中间层以及两个由铁素体优质钢构成的外层可以特别好地热成形和加压淬火。在上述材料组合的情况中，在热成形和加压淬火期间不产生显著不同的与热相关的变形，因而由板坯构成的构件能够良好地成形。此外可以实现尺寸稳定性高的制成的构件。反弹效应或者内部的应力状态通过材料组合几乎得到避免。

根据本发明的电池保持架特别是构造成用于混合动力车的或电动车的驱动电池。为此已知有相应大的电池类型。然而为了构成相应的驱动电池，也可以串联或并联多个电池。

然而本发明也可以用于起动电池用的电池保持架。在此根据本发明的优点之一也明确地起了作用：产生内侧的层的耐酸性。起动电池用的电池保持架大多安置在机动车车身的发动机舱中。

在优选的实施变型中，底板已经设计成盆形的。由此可以将流出的液体、特别是电瓶酸液收集在盆中。至少部分地环绕的框架可以由与底板的三层的层状复合材料不同的材料制成。框架和底板则可以相互联接、例如通过粘合和/或焊接。特别是密封地、特别优选流体密封地进行所述联接。然而同样可能的是：框架和底板由相同的材料构成。它们然后构造成彼此单独制造的构件，接着将这些构件相互联接。在此也可以通过粘接和/或焊接进行联接。

在另一种优选的实施变型中，底板与框架构造成整体的和材料统一的。特别是深冲法适合于此。由此不只底板设计成盆形的。整体的和材料统一的底板连同框架一起构造成盆形的、特别是构造成深的盆。它们特别是适用于将电池保持架作为结构部件整合在机动车车身内。例如将电池保持架设置在各支撑梁(schweller)之间或者在机动车车身的各车轮罩之间并且特别是与上述构件材料锁合地联接、优选焊接。

为此特别是进一步提供的是：至少底板和作为可选框架是经淬火的。中间层为此由可淬火的钢合金构成、例如型号22mnb5的硼锰钢。然而也可以使用含碳量高的硼锰钢型号、例如类型38mnb5的钢。

特别是能够以所期望的高强度的或甚至最高强度的材料特性通过热成形和加压淬火来制造上述钢。为此例如可以实施直接的热成形过程。将三层的层状复合钢板坯加温到高于奥氏体化温度、在这种热状态中使其成形并且通过迅速冷却在成形模具中对其进行加压淬火。然而也可以实施间接的热成形过程。三层的层状复合钢板坯在此首先在冷状态中成形，接着被加温到高于奥氏体化温度并且然后通过迅速冷却被相应地淬火。

优选将中间层的抗拉强度rm调到大于1300mpa、特别是大于1700mpa和优选大于1800mpa和完全特别优选大于1900mpa。例如使用类型38mnb5的钢。

为了进一步改善碰撞性能，优选在底板和/或顶盖中成形有凹槽。这些凹槽可以在电池保持架的安装位置中沿着机动车横向定向地延伸。通过这种方式特别是提高在出现侧向碰撞时的侧向刚性。然而凹槽也可以沿着机动车纵方向延伸。

此外，顶盖特别是平放或贴靠在框架的上侧面的区域中。优选框架和顶盖相互密封地、特别是流体密封地、进一步优选还气体密封地相互联接。特别是通过密封焊接和/或粘合进行所述联接。在将电池置入到电池保持架内以及利用顶盖相应地封闭之后，电池密封地收纳在电池保持架中。顶盖或框架可以具有用于引入连接线的相应开口，以便将电能从位于电池保持架中的电池引到消耗器、例如电动马达上。顶盖也可以通过形状锁合连接和力锁合连接来封闭。作为可选，可以在其间设置有密封材料或粘合剂。

此外，三层的层状复合钢在外侧构造如下，即，两个外层、因此内侧外层和外侧外层构成总厚度的一部分。中间层则构成总厚度的剩余部分。中间层的厚度在此优选相当于三层的层状复合钢的总厚度的50％至95％。两个外层由此共同具有相当于总厚度的5％至50％的厚度。

此外特别优选地，优选采用对外层的厚度非对称的划分。为此特别是内侧外层构造成比外侧外层更薄。内侧外层不仅适宜防腐、而且还适宜耐酸防护，外侧外层适宜防腐。然而在设置在机动车底部区域中的情况中在此发生碎石撞击。为了撞击的石头不击穿外侧外层和由此引起中间层上的腐蚀，外侧外层相应地构造得比内侧的层厚。例如外侧外层可以相当于总厚度的2％至30％、特别是5％至25％。内侧外层的厚度则相当于三层的层状复合钢的总厚度的1％至20％、特别是2％至15％。

此外在由两层的层状复合钢制成的构件或由层状复合钢制成的三层构件的情况中，可以在外侧表面上涂覆金属层、例如铝硅层或者由锌合金构成的层。特别是这个层具有10μm至30μm的层厚度。与由抗锈的钢合金构成的外层不同，所述层首先特别是通过浸渍被涂到轧制成带状的板料上。而由铁素体的优质钢构成的外层则优选在轧制成带状之前被敷在栏杆或料块上。

附图说明

在下面的说明中对本发明的其它优点、特征、特性和观点进行阐述。在示意图中示出优选的构造变型。这些附图有助于容易地理解本发明。附图中：

图1a至c示出根据本发明的电池保持架的构造的不同视图；

图1d示出两层的层状复合钢的可选的构造变型；

图2a至c示出根据本发明的电池保持架的可选的构造变型；

图3a至c示出根据本发明的电池保持架的另一种构造变型。

具体实施方式

在附图中为相同或类似的构件使用同样的附图标记，即使在出于简化原因省略重复说明的情况下。

图1a至c示出的是根据本发明的电池保持架1的不同视图。图1c示出的是根据本发明电池保持架1的从上部观察的视图。示出的是制成为整体的和材料统一的、具有在外侧环绕的框架3的底板2。底板2和框架3制作成深冲构件，在图1a的剖视图中可以清楚地看出。底板2与框架3共同设计成盆形的并且具有在外侧环绕的凸缘4。一个顶盖5平放在凸缘4上。顶盖5与凸缘4特别是密封地相互联接。例如可以通过粘合或焊接进行密封的联接。然而优选使用密封环。然后借助螺栓进行形状锁合的联接。此外根据图1c示出凹槽6，这些凹槽基于安装位置优选沿着机动车横向y延伸。这提高了侧向碰撞情况中的刚性。

特别是在图1b中示出根据本发明的优点。据此，底板2连同框架3由三层的层状复合钢7制成。内侧外层8根据安装情况朝着内侧面9定向地设置。外侧外层10设置在外侧面11上。中间层12由它们包围。内侧的层8和外侧外层10由此是外层。

层状复合钢7具有总厚度gd，该总厚度由内侧外层8的厚度d8、中间层12的厚度d12以及外侧外层10的厚度d10组成。中间层12的厚度d12的部分在此优选在总厚度gd的50％至95％之间。此外，优选外侧外层10构造得比内侧外层8更厚、优选大于内侧外层8的厚度的1.5倍、特别是大于2倍，由此产生更好的防止碎石撞击的保护。内侧外层8构造成耐酸的，因而设置在内腔i中的、示意性示出的电池13得到可靠收纳。如果这个电池意外漏出，那么流出的电池酸液相应地继续保存在内腔i中。仅仅示意性示出电池的尺寸。特别优选的，电池将内腔i几乎完全塞满。

图1d示出的是两层的层状复合钢7的此外可选的构造变型。在此现在设置有一个主层、也称为中间层12，该主层小于等于总厚度gd的90％。此外根据安装情况设置有一个外侧外层10。外侧外层10由此用作防腐和防碎石撞击。

图2a至c示出的是图1的类似的构造变型。根据图1，在图2a的构造变型中，框架3和底板2同样优选整体地和材料统一地制成成形件。然而未构造有位于外侧的凸缘。更确切地说，顶盖5罩状地放置。“罩状的”意味着：顶盖5如所示出的那样在内侧贴靠在框架3中。然而“罩状的”也可以如下地构成，即，顶盖5与框架3在外侧搭接。顶盖5在此具有弯折的(umgestellt)边缘14。所述弯折的边缘14在内侧贴靠在框架3的内侧面15上并且在此特别是与这个框架密封联接。

图3a至c示出的是根据本发明的电池保持架1的一种可选的构造变型。根据图3a的横剖视图，电池保持架1具有一个底板2。底板2在侧向与支撑梁16联接。支撑梁16本身也制作成板材成形构件。支撑梁16具有内侧的支撑梁部分17。该内侧的支撑梁部分17同时构造成框架3并由此同时构成用于收纳相应的电池13的框架3。一个顶盖5再次在上部平放在支撑梁16上，因而提供一个内腔i。

同样底板2又具有凹槽6，以便提高横向刚度。与图1和2的构造变型类似，底板2本身由三层的层状复合钢7构成。

代替支撑梁同样可能的是：框架3由双壳的变形元件(deformationselement)构成。在此，外侧的支撑梁部分16与真正的支撑梁连接。变形元件在这种情况中仅仅最多在电池保持架1的整个长度l上延伸。此外，内侧的支撑梁部分17构成框架3。在侧向碰撞时，支撑梁受力弯曲并且在变形元件吸收能量的情况下如下地变形，即，外侧的支撑梁部分16和内侧的支撑梁部分17变形并且相互聚拢地运动。

附图标记列表

1电池保持架

2底板

3框架

4凸缘

5顶盖

6凹槽

7层状复合钢

87的内侧外层

91的内侧面

107的外侧外层

111的外侧面

127的中间层

13电池

145的弯折的边缘

153的内侧面

16支撑梁

17内侧的支撑梁部分

d88的厚度

d1010的厚度

d1212的厚度

gd总厚度

i内腔

y机动车横向