一種電動(dòng)汽車鋁材電池箱體及其制造方法與流程

本發(fā)明涉及一種電動(dòng)汽車電池箱體，尤其涉及一種電動(dòng)汽車鋁材電池箱體及其制造方法。

背景技術(shù)：

動(dòng)力電池系統(tǒng)是純電動(dòng)汽車的關(guān)鍵零部件，它的安全性、可靠性和耐久性至關(guān)重要，決定著整車的性能。純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)多布置在車身底板下方，有著較為殘酷的安裝環(huán)境，電池箱體作為動(dòng)力電池的載體，除了要容納所有電芯及管理系統(tǒng)，還要承受電池箱本身的自重及汽車高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的振動(dòng)和砂石等異物的撞擊，同時(shí)替代了傳統(tǒng)電動(dòng)汽車的底盤，需要電池箱密封防水性能好。如何在保證強(qiáng)度及密封性的情況下減輕重量進(jìn)而提高汽車的續(xù)航能力成為電池箱綜合性能的發(fā)展方向。

新能源汽車的輕量化與新材料密不可分。權(quán)威專家指出，新能源汽車輕量化未來(lái)主要涉及5大材料：鋁合金、鎂合金、高強(qiáng)度鋼、碳纖維加強(qiáng)的熱塑性材料、碳纖維加強(qiáng)的熱固性材料。對(duì)這些材料的使用，相關(guān)汽車企業(yè)會(huì)從成本、與材料的加工和連接、車體修復(fù)及材料回收等方面進(jìn)行綜合考量來(lái)確定用量。

但從目前的市場(chǎng)接受情況來(lái)看，在眾多的輕質(zhì)材料中，鋁合金的比較優(yōu)勢(shì)卻為明顯。在2014-2015年歐洲汽車車身大會(huì)上，鋁合金以諸多的優(yōu)良性能和成熟的應(yīng)用技術(shù)被新能源汽車材料工程師們?cè)u(píng)為汽車輕量化首選材料。

現(xiàn)有技術(shù)上，鋁材電池箱體主要采用整體鑄造及焊接兩種方式制造。

其中整體鑄造工藝方面：由于電池箱體板材通常較薄，鑄造成型過(guò)程不可避免會(huì)出現(xiàn)氣孔、針孔、裂紋、縮孔、疏松、變形、冷隔、未澆足等缺陷，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量合格率低，同時(shí)對(duì)純電動(dòng)汽 車的安全性能造成隱患。

其中整體焊接工藝方面：鋁合金在焊接中，焊縫及其附近的溫度很高，冷卻后，焊縫就產(chǎn)生了不同程度的收縮和內(nèi)應(yīng)力，使焊接構(gòu)件產(chǎn)生各種變形，導(dǎo)致焊接后變形的電池箱體無(wú)法安裝電池。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電動(dòng)汽車鋁材電池箱體及其制造工藝。

一種電動(dòng)汽車鋁材電池箱體包括電池箱殼、電池箱蓋、懸掛卷框、托架、內(nèi)支架及加強(qiáng)筋板；電池箱殼、電池箱蓋、懸掛卷框、托架、內(nèi)支架及加強(qiáng)筋板均采用鋁合金材料，其中電池箱殼、電池箱蓋、懸掛卷框及托架均采用沖壓一體成型結(jié)構(gòu)，電池箱殼在Y軸方向的一側(cè)檔邊設(shè)有散熱孔及管線孔，底部設(shè)有四條平行X軸方向的凸起環(huán)形塊，懸掛卷框?yàn)殚]環(huán)框，包括垂直邊框及水平邊框，垂直邊框內(nèi)表面與電池箱殼四側(cè)檔邊最高邊緣處配合焊接固定，電池箱蓋上表面為X軸方向前后對(duì)稱的三級(jí)漸進(jìn)階梯型面，階梯型線與X軸方向平行，三級(jí)漸進(jìn)階梯型面X軸方向靠左端的中間位置為隆起的控制器儲(chǔ)存室，電池箱蓋第一級(jí)梯形水平面為法蘭面，與懸掛卷框的水平邊框配合連接，托架由三條X軸方向筋板與四條Y軸方向筋板組成，筋板與電池箱殼底面貼合，其中位于外側(cè)的兩條X方向筋板包括翻邊結(jié)構(gòu)，其翻邊與電池箱殼側(cè)檔邊貼合，X軸方向靠左端的兩條Y軸方向筋板包括翻邊卷平結(jié)構(gòu)，其翻邊與電池箱殼側(cè)檔邊貼合，卷平均設(shè)有連接孔，X軸方向靠右端的Y軸方向筋板包括兩段翻邊卷平結(jié)構(gòu)，其第一段翻邊與電池箱殼側(cè)檔邊貼合，最后一段卷平設(shè)有連接孔，內(nèi)支架設(shè)有五組，分別固定在平行的凸起環(huán)形塊之間的間隔區(qū)及電池箱殼兩側(cè)邊緣區(qū)，加強(qiáng)筋板用于加強(qiáng)固定設(shè)有連接孔的Y軸方向筋板卷平段。

作為優(yōu)選，所述的電池箱殼、電池箱蓋、懸掛卷框、托架、內(nèi)支架及加強(qiáng)筋板采用的鋁合金為輕質(zhì)高強(qiáng)度型改良鋁合金，其材料成分按質(zhì)量分為：Si含量為5.00-6.00%、Mg含量為0.25-0.35%、Ti含量為0.10-0.20%、Sc含量為0.10-0.15%，其他由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。

一種電動(dòng)汽車鋁材電池箱體的制造方法，包括以下步驟：

1）電池箱殼沖壓成型：原材料鋁板通過(guò)沖床依次經(jīng)拉伸、翻邊、整形、側(cè)沖孔工序后成型；

2）電池箱蓋沖壓成型：原材料鋁板通過(guò)沖床依次經(jīng)一次拉伸、二次拉伸、三次拉伸、修邊、沖孔、整型工序后成型；

3）懸掛卷框沖壓成型：原材料鋁板通過(guò)沖床依次經(jīng)落料、拉伸、修邊、沖孔工序后成型；

4）托架沖壓成型：原材料鋁板通過(guò)沖床依次經(jīng)落料、拉伸、修邊、沖孔工序后成型；

5）電池箱殼與懸掛卷框焊接：將完成步驟1）的電池箱殼套入完成步驟3）的懸掛卷框內(nèi)，使懸掛卷框的垂直邊框內(nèi)表面與電池箱殼四側(cè)檔邊最高邊緣處貼緊配合，并焊接固定于一體；

6）組合裝配：將完成步驟5）的焊接固定于一體的電池箱殼放入完成步驟4）的托架內(nèi)；將五組內(nèi)支架分別固定在平行的凸起環(huán)形塊之間的間隔區(qū)及與電池箱殼兩側(cè)邊緣區(qū)；將加強(qiáng)筋板用于加強(qiáng)固定設(shè)有連接孔的Y軸方向筋板卷平段；將完成步驟2）的電池箱蓋安裝于電池箱殼上，使電池箱蓋的法蘭面與懸掛卷框的水平邊框上表面貼合連接。

作為優(yōu)選，所述的原材料鋁板均通過(guò)鑄造、均勻化處理、軋制變形、熱處理及時(shí)效處理工藝制作而成，均勻化處理工藝為：180℃/12h，水冷；軋制變形工藝為460℃/1h熱擠壓，時(shí)間處理為24小時(shí)。

作為優(yōu)選，所述的電池箱蓋沖壓成型的一次拉伸為控制器儲(chǔ)存室初次成型、二次拉伸為控制器儲(chǔ)存室二次成型、三次拉伸為三級(jí)漸進(jìn)階梯型面成型。

作為優(yōu)選，所述的電池箱蓋沖壓成型的一次拉伸的最深高度與二次拉伸的最深高度為1:2。

本發(fā)明電池箱體結(jié)構(gòu)上采用分體拼裝組合設(shè)計(jì)，包括電池箱殼、電池箱蓋、懸掛卷框、托架、內(nèi)支架及加強(qiáng)筋板，通過(guò)電池箱殼的凸起環(huán)形塊、側(cè)板的散熱孔及內(nèi)支架設(shè)置，提高了電池箱體內(nèi)部散熱效果，通過(guò)筋板結(jié)構(gòu)的托架設(shè)計(jì)，提高了電池箱體承載重量及可靠性；材料上采用輕質(zhì)高強(qiáng)度型改良鋁合金，通過(guò)優(yōu)化鋁合金成分，降低產(chǎn)品重量的同時(shí)，提高其板件強(qiáng)度及沖壓性能；其中電池箱殼、電池箱蓋、懸掛卷框及托架均采用沖壓一體成型結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中鋁質(zhì)電池箱體鑄造缺陷多、質(zhì)量差，焊接成本高、變形控制難等問(wèn)題，本發(fā)明具有產(chǎn)品重量輕，整體強(qiáng)度高、散熱效果好、焊接工序少、使用壽命高、成品制作周期短等特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明電動(dòng)汽車鋁材電池箱體——整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明電動(dòng)汽車鋁材電池箱體——整體結(jié)構(gòu)示意圖（除了電池箱蓋）；

圖3為本發(fā)明電動(dòng)汽車鋁材電池箱體——電池箱殼與懸掛卷框焊接固定于一體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明電動(dòng)汽車鋁材電池箱體——電池箱蓋結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明電動(dòng)汽車鋁材電池箱體——托架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明電動(dòng)汽車鋁材電池箱體——電池箱殼沖壓成型工藝流程圖；

圖7為本發(fā)明電動(dòng)汽車鋁材電池箱體——電池箱蓋沖壓成型工藝流程圖；

圖8為本發(fā)明電動(dòng)汽車鋁材電池箱體——懸掛卷框沖壓成型工藝流程圖；

圖9為本發(fā)明電動(dòng)汽車鋁材電池箱體——托架沖壓成型工藝流程圖；

圖中，電池箱殼1、電池箱蓋2、懸掛卷框3、托架4、內(nèi)支架5、加強(qiáng)筋板6、散熱孔11、管線孔12、凸起環(huán)形塊13、階梯型面21、控制器儲(chǔ)存室22、X軸方向筋板41、Y軸方向筋板42。

具體實(shí)施方式

如圖1-5所示，一種電動(dòng)汽車鋁材電池箱體包括電池箱殼1、電池箱蓋2、懸掛卷框3、托架4、內(nèi)支架5及加強(qiáng)筋板6；電池箱殼1、電池箱蓋2、懸掛卷框3、托架4、內(nèi)支架5及加強(qiáng)筋板6均采用鋁合金材料，其中電池箱殼1、電池箱蓋2、懸掛卷框3及托架4均采用沖壓一體成型結(jié)構(gòu)，電池箱殼1在Y軸方向的一側(cè)檔邊設(shè)有散熱孔11及管線孔12，底部設(shè)有四條平行X軸方向的凸起環(huán)形塊13，懸掛卷框3為閉環(huán)框，包括垂直邊框及水平邊框，垂直邊框內(nèi)表面與電池箱殼1四側(cè)檔邊最高邊緣處配合焊接固定，電池箱蓋2上表面為X軸方向前后對(duì)稱的三級(jí)漸進(jìn)階梯型面21，階梯型線與X軸方向平行，三級(jí)漸進(jìn)階梯型面21X軸方向靠左端的中間位置為隆起的控制器儲(chǔ)存室22，電池箱蓋第一級(jí)梯形水平面為法蘭面，與懸掛卷框的水平邊框配合連接，托架4由三條X軸方向筋板41與四條Y軸方向筋板42組成，筋板與電池箱殼1底面貼合，其中位于外側(cè)的兩條X方向筋板41包括翻邊結(jié)構(gòu)，其翻邊與電池箱殼1側(cè)檔邊貼合，X軸方向靠左端的兩條Y軸方向筋板42包括翻邊卷平結(jié)構(gòu)，其翻邊與電池箱殼1側(cè)檔邊貼合，卷平均設(shè)有連接孔，X軸方向靠右端的Y軸方向筋板42包括兩段翻邊卷平結(jié)構(gòu)，其第一段翻邊與電池箱殼1側(cè)檔邊貼合，最后一段卷平設(shè)有連接孔，內(nèi)支架5設(shè)有五組，分別固定在平行的凸起環(huán)形塊13之間的間隔區(qū)及電池箱殼1兩側(cè)邊緣區(qū)，加強(qiáng)筋板6用于加強(qiáng)固定設(shè)有連接孔的Y軸方向筋板42卷平段。

電動(dòng)汽車鋁材電池箱體的電池箱殼1、電池箱蓋2、懸掛卷框3、托架4、內(nèi)支架5及加強(qiáng)筋板6采用的鋁合金為輕質(zhì)高強(qiáng)度型改良鋁合金，其材料成分按質(zhì)量分為：Si含量為5.00-6.00%、Mg含量為0.25-0.35%、Ti含量為0.10-0.20%、Sc含量為0.10-0.15%，其他由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。

一種電動(dòng)汽車鋁材電池箱體的制造方法，包括以下步驟：

1）電池箱殼沖壓成型：如圖6所示，原材料鋁板通過(guò)沖床依次經(jīng)拉伸、翻邊、整形、側(cè)沖孔工序后成型；

2）電池箱蓋沖壓成型：如圖7所示，原材料鋁板通過(guò)沖床依次經(jīng)一次拉伸、二次拉伸、三次拉伸、修邊、沖孔、整型工序后成型；

3）懸掛卷框沖壓成型：如圖8所示，原材料鋁板通過(guò)沖床依次經(jīng)落料、拉伸、修邊、沖孔工序后成型；

4）托架沖壓成型：如圖9所示，原材料鋁板通過(guò)沖床依次經(jīng)落料、拉伸、修邊、沖孔工序后成型；

5）電池箱殼與懸掛卷框焊接：將完成步驟1）的電池箱殼1套入完成步驟3）的懸掛卷框3內(nèi)，使懸掛卷框3的垂直邊框內(nèi)表面與電池箱殼1四側(cè)檔邊最高邊緣處貼緊配合，并焊接固定于一體；

6）組合裝配：將完成步驟5）的焊接固定于一體的電池箱殼1放入完成步驟4）的托架4內(nèi)；將五組內(nèi)支架5分別固定在平行的凸起環(huán)形塊13之間的間隔區(qū)及與電池箱殼1兩側(cè)邊緣區(qū)；將加強(qiáng)筋板6用于加強(qiáng)固定設(shè)有連接孔的Y軸方向筋板42卷平段；將完成步驟2）的電池箱蓋2安裝于電池箱殼1上，使電池箱蓋2的法蘭面與懸掛卷框3的水平邊框上表面貼合連接。

所述的原材料鋁板均通過(guò)鑄造、均勻化處理、軋制變形、熱處理及時(shí)效處理工藝制作而成，均勻化處理工藝為：180℃/12h，水冷；軋制變形工藝為460℃/1h熱擠壓，時(shí)間處理為24小時(shí)。

所述的電池箱蓋2沖壓成型的一次拉伸為控制器儲(chǔ)存室22初次成型、二次拉伸為控制器儲(chǔ)存室22二次成型、三次拉伸為三級(jí)漸進(jìn)階梯型面21成型。

所述的電池箱蓋2沖壓成型的一次拉伸的最深高度與二次拉伸的最深高度為1:2。