[发明专利]电动汽车的轻量化电池箱体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车制造领域，尤其涉及电动汽车的轻量化电池箱体及其制造方法。

背景技术

随着经济的发展，人们的环保理念逐渐提升，节能减排已经成为社会共识。伴随着环保特质突出的纯电动汽车的广泛使用，电动汽车电池箱的加工也随之成为业内急待攻克的技术难关。纯电动汽车电池箱，除了要容纳所有电芯及管理系统，还要承受电池箱本身的自重及汽车高速运动状态下的振动和砂石等异物的撞击，同时替代了传统电动汽车的底盘，需要电池箱密封防水性能好。如何在保证强度及密封性的情况下减轻重量进而提高汽车的续航能力成为电池箱综合性能的发展方向。

现有技术中，前期加工的电池箱都是采用钣金或冲压加工的方式，此类电池箱普遍存在重量偏重、加工工艺复杂、精度无法保证、一致性差、生产周期长、强度差、密封性差等缺陷，这种种缺陷给产品的制造造成极大的不便，同时对纯电动汽车的安全性能造成隐患。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种电动汽车的轻量化电池箱体及其制造方法，通过这种制造方法生产的轻量化电池箱体具有重量轻，整体抗冲击能力及抗屈服能力强的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种电动汽车的轻量化电池箱体的制造方法，该电池箱体包括框架和底板，其制造步骤包括：

采用铸铝102为所述框架的铸造原料，通过重力铸造成型框架的毛坯；

将所述框架装夹在数控机床里，对安装面进行加工并钻、攻孔；

将所述底板装入所述框架中，通过摩擦搅拌焊将底板焊接在框架上；

对所述电池箱体的外形进行校正；

通过电泳加工对所述电池箱体进行表面处理和涂装。

其中，通过重力铸造成型的所述框架的壁厚至少为6毫米。

其中，将所述电池箱体装夹在数控机床后，通过一次装夹就可对所有的安装面进行加工并钻、攻孔。

其中，所述底板的材质为航空铝材。

其中，所述底板的厚度为2～3毫米。

本发明采用的另一个技术方案是：提供一种电动汽车的轻量化电池箱体，所述电池箱体包括框架和固定在框架上的底板，该电池箱体的制造方法为上述技术方案中所述的制造方法。

由于电池箱体的边界尺寸较大（边界尺寸约为1750*1320mm）使得铸造面积大、外部形状及内型结构复杂导致壁厚不均匀、需承受动态的高负荷（需负载约250kg状态下通过具国家认证资质的车身零部件国标振动测试）、密封性能要求高（需过IP67防护等级）、局部精度要求高，在材质的选择上具有较高的要求。经过对多种材料的反复分析和验证后，技术员发现通过铸铝102和铸铝104铸造出的电池箱体都能够达到较好的性能，但在实际生产中又发现铸铝104的铸造流动性较差，成型的毛坯上砂眼较多，废品率高于铸铝102，本发明最终采用铸铝102为铸造原料。根据铸造工艺性，在轻量化的前提下确定了电池箱体的壁厚至少为6mm，并对内部安装位置和结构进行了调整，在精度要求高的位置预留了加工余量便于后续加工。至少厚6mm的壁厚，远厚于常规钣金箱体1.5mm的平均壁厚，极大的提高了电池箱体的抗冲击力和强度。但又由于铸铝102的密度仅为2.77g/cm³，远低于铁板7.85g/cm³的密度，且对电池箱体内部安装位置和结构的调整，所以在本发明制造出的电池箱体仍然达到了减重的目的。

而为了进一步达到更加轻量化的目，本发明的铸造部分只包括电池箱体的框架部分，这是由于电池箱体铸造量大，受铸造工艺限制，加工面积越大壁厚就越厚，否则会缺料导致产品报废，因此在确认壁厚至少6mm的框架能保证足够强度的情况下，底板另外采用2～3mm厚的航空铝材直接焊接在框架上。又因为铸铝102的焊接性能较差，且常规焊接方式下铝材导热快故变形量较大，会导致产品扭曲变形，且极易出现假焊、虚焊、漏焊导致产品密封不良，焊接品质无法保证。因此，在框架和底板的焊接方式上采用在本行业中尚无使用过的摩擦搅拌焊。摩擦搅拌焊目前主要应用于航空制造业如飞机、火箭一些部位的焊接，也应用于船舶制造中，较之传统焊接具有以下优点：1、焊接接头热影响区显微组织变化小，残余应力比较低，焊接工件不易形；2、能一次完成较长焊缝、大截面、不同位置的焊接；3、作业过程方便实现机械化、自动化，设备简单，能耗低，功效高，对作业环境要求低；4、无需添加焊丝，焊铝合金时不需焊前除氧化膜，不需要保护气体，成本低；5、可焊热裂纹敏感的材料，适合异种材料焊接，密封性能好；6、焊接过程安全，无污染、无烟尘、无辐射。