智能生产 安全的电动汽车电池外壳的要求

电动汽车的电池外壳主要在两个方面对车辆安全作出贡献。首先，在发生事故时，它可以保护电池不受损害；其次，如果电池起火，它可以保护汽车乘客。

在正面和侧面碰撞中，以及在特别危险的侧杆撞击中（见插图），外壳必须承受住保护电池单元免受损害。如果它们被严重损坏，阳极和阴极之间的分离器被打破，很容易发生短路，并点燃电池。最糟糕的情况是：热失控，即电池的电池起火并烧毁。出现超过1000度的温度；只有用特殊设备才能灭火。

如果发生这种情况，材料必须经得起几分钟的考验，把火包围起来。任何产生的气体必须以可控的方式排放到外面。这使乘客有机会逃到安全地带。这就是为什么对电池盒的要求是：它们必须是密封的，通过无缺陷的设计和焊缝来确保。电池盒上的开口可以用塑料颗粒来固定，塑料颗粒在加热下会融化并密封开口。

蓄电池外壳的盖子还可以保护蓄电池不受外部火灾的影响；例如，如果涉及的事故车辆的燃料漏出并燃烧。污垢、石头或飞溅的水都不能进入内部；这些东西会引发火灾或至少损害电池的功能。

根据车辆概念，电池外壳的集成方式不同。在一些车型中，它们被简单地挂在一个完整的底盘上；在这种情况下，外壳本身和连接处必须是稳定的。

通常情况下，电池外壳被集成到承重的车辆结构中。然后，它们有助于车辆在行驶时和发生事故时的整体稳定性，并吸收一些冲击能量。

一些汽车供应商建造了所谓的滚动底盘：可以在上面建造车身的即用型平台。(见插图。）电池外壳已经深深地集成在底盘上。

为了安全，电池外壳的设计不能被认为是孤立的。车辆和电池概念必须一起规划。在具有高刚性车身的车辆中，电池外壳在发生碰撞时的承受力必须更小。另一方面，如果车辆结构较软，它需要一个更稳定的电池外壳。如果车辆底盘较厚，可能会将电池外壳的盖子构造得稍微薄一些。以此类推。

基本上，可以区分两种类型的设计。在托盘设计中，所有部件都安装在一个由钢板制成的托盘中，上面有一个盖子。托盘是一体成型的，因此非常安全和稳定。然而，这种设计只适用于大批量的批量生产，所有的电池外壳都有相同的尺寸。

更灵活的是平台生产的模块化结构，由框架、盖子和底板组成。这种设计的稳定性是由许多焊接的纵向和横向支撑、板和加劲装置来保证的。

规定的最大重量和成本是影响开发的其他因素。更轻的材料往往更昂贵，需要更精细的设计来达到相同的安全水平。

轧制的钢或挤压的铝型材和板材通常被用于部件，也可以组合使用。所谓的夹层型材由薄板和金属或聚合物泡沫的填充物组成。它们主要用于外壳底板，必须特别坚固。制造商已经在尝试使用新材料，如凯夫拉尔、碳、各种塑料和复合材料，这些材料可以在低重量的情况下提供高安全性。

电池外壳的支撑结构由许多部件组成，有时是150个甚至更多。任何错误的焊接或遗忘的螺丝都会破坏安全概念。因此，认真的系列生产和质量保证最终要对电池盒在日常使用中的安全程度负责。

每个电池盒在生产结束时（生产线结束时）必须通过泄漏测试。在压力下，气体或空气被强行灌入内部。如果外壳能在一定时间内保持压力而不发生气体泄漏，就能通过测试。

尤其是焊缝对电池外壳的密封性和稳定性至关重要。它们必须被不断地检查。带有激光三角测量和三维图像处理的摄像传感器直接在生产线上（在线）检查150多条焊缝，发现最小的缺陷，然后可以进行返工。

光学的自动在线检测系统越来越多地取代了人工目视检查或抽查。例如，它们可以检测出所有电池模块是否存在或螺丝是否松动，或者污垢颗粒和其他异物是否进入电池盒。这种系统可以结合两个看似矛盾的目标。一方面是零缺陷容忍和对电动汽车乘客和其他道路使用者的最大安全，另一方面是以尽可能低的成本进行高效的批量生产。

爱达克工程有限公司

Mr. Andreas Pesl, Head of Department Energy Storage & Fuel Cell Systems
Mr. Simon Hallermeier, Team Leader Component Development & Integration, Department Energy Storage & Fuel Cell Systems

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奥钢联Stahl有限公司

Ms. Andrea Tuksa, Technical Customer Service Automotive
Ms. Martina Kalteis, Sales Manager Automotive

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