CN112038525A - 抗挤压电池下箱体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗挤压电池下箱体及其制备方法，所述下箱体包括框架梁组件、带有水冷板和横梁的下底板、具有挂耳端板的电池模组、三通/软管/管接头组成的管路和铆接标准件；框架梁组件包括左右主承重边梁、前后边梁及拐角边梁和承重中梁；左右主承重边梁和前后边梁及拐角边梁底部均设有近方形凹槽，下底板的横梁两端设有与近方形凹槽搭接的凸台，下底板的横梁中间设有与承重中梁搭接的U形开口。本发明在电池***轻量化的同时加强了箱体的整体结构强度和刚度，提升了电池***的抗压能力和安全性。

Description

抗挤压电池下箱体及其制备方法
技术领域
本发明属于动力电池领域，具体涉及一种抗挤压电池下箱体及其制备方法。
背景技术
锂离子电池具有比容量高、可逆性好、循环寿命长等优点，是一种较理想的电动乘用车储能器件。基于传统燃油车改造的电动车为了提高整车的续航里程，多采取在有限的底盘空间内布置电池模组数量最大化的电池***，这对动力电池***结构强度要求高，现有方案多采用铸造/钣金机械集成结构，导致电池***重量大、成本高、装配工艺复杂、空间利用率不高。与此同时，现有技术中的框架梁一般设计为独立零部件，通过焊接或螺接的方式与箱体底板贴合，且不可承载较高的作用力，这种结构的箱体的框架梁和内部梁都较为简单，导致电池***结构强度降低，抗挤压和抗冲击能力不足，可靠性差。
中国专利CN107742683A公开了一种电动汽车用电池箱，包括箱体和箱盖，箱体包括由铝合金空腔型材制成的底板和边框、内部支撑梁；将五块铝合金空腔挤压型材制成的子板通过搅拌摩擦焊焊接，然后进行机加处理构成底板；所述边框通过CMT焊接，焊接完成后进行打磨机加处理；然后将底板与边框通过搅拌摩擦焊进行拼焊焊接，完成后在进行箱体内部支撑梁及其他附件焊接，然后进行铆螺母和钢丝套安装作业。上述方案中框架梁和内部梁梁型简单，并无特殊结构加强设计，导致电池***结构强度降低，抗挤压和抗冲击能力不足，可靠性差。
中国专利CN209282267U公开了一种电池包下箱体，包括：构成为框状的下箱体四周框架(箱体主体)，在下箱体四周框架1四周相对的侧边设有向框状开口内侧延伸的承接面(支承部)；下箱体安装梁(安装梁)，其架设于下箱体四周框架的相对的两个侧边的承接面。上述方案中简单的通过安装梁与四周框架进行焊接形成整体，框架结构的形成并没有特殊的结构加强设计，因而电池包的结构强度降低，抗挤压和抗冲击能力不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗挤压电池下箱体及其制备方法，本发明在电池***轻量化的同时加强了箱体的整体结构强度和刚度，提升了电池***的抗压能力和安全性。
本发明所采用的技术方案是：
一种抗挤压电池下箱体，包括框架梁组件、带有水冷板和横梁的下底板、具有挂耳端板的电池模组、三通/软管/管接头组成的管路和铆接标准件；框架梁组件包括左右主承重边梁、前后边梁及拐角边梁和承重中梁；左右主承重边梁和前后边梁及拐角边梁底部均设有近方形凹槽，下底板的横梁两端设有与近方形凹槽搭接的凸台，下底板的横梁中间设有与承重中梁搭接的U形开口。
进一步地，左右主承重边梁包括向框架梁组件内侧突出的内侧腔体型材，用于与电池模组的端板挂耳连接；承重中梁左右两边分别设有左突出部和右突出部，用于与电池模组的端板挂耳连接；承重中梁在与下底板的横梁的U形开口区域相应设置切槽，承重中梁的左突出部和右突出部不连续设置，方便与下底板的横梁的U形开口搭接。
进一步地，左右主承重边梁的内侧腔体型材间隔布置切槽，不连续设置。
进一步地，左右主承重边梁采用内/中/外结构铝型材；内侧腔体型材用于与电池模组3的端板挂耳连接；中间腔体型材为左右主承重边梁的主体部分；外侧腔体型材能提高箱体侧壁在水平面内Y向和Z向的抗压能力，外侧腔体型材上布置有用于与整车装配定位的腰型孔。
进一步地，左右主承重边梁的内侧腔体型材和外侧腔体型材上均布置有纵向加强筋，中间腔体型材上布置有横向和斜向加强筋；内侧腔体型材和外侧腔体型材与中间腔体型材之间均布置有加强肋。
进一步地，前后边梁及拐角边梁采用的铝型材截面形状与左右主承重边梁的中间腔体型材的截面形状相同。
进一步地，承重中梁腔体截面包括上方的含有加强筋的矩形截面部分、中间的包括纵向加强筋的左突出部分和右突出部分、下方的三角形截面和小矩形截面部分；整个承重中梁布置有斜向和纵向的多个加强筋。
进一步地，承重中梁-X向的一端连接方式为:采用与承重中梁上方矩形截面嵌套的倒U形铝型材进行X向可微调活动连接，倒U形铝型材处于-X向的后边梁上，同时承重中梁X向的另一端未被嵌套连接，因而承重中梁在X向实现微调，从而保证承重中梁的左突出部分和右突出部分的安装孔与电池模组的挂耳安装孔的孔位精度。
进一步地，下底板的横梁腔体截面设有横向和斜向加强筋。
进一步地，承重中梁的切槽宽度大于下底板的横梁的厚度。
进一步地，拐角边梁和前边梁与紧邻的下底板的横梁形成的区域布置有包括高压配电盒的电路元件。
上述抗挤压电池下箱体的制备方法，将下底板与左右主承重边梁、前后边梁及拐角边梁和承重中梁焊接成整体，形成一体化动力电池下箱体。
本发明的有益效果是：
本发明在电池***轻量化的同时加强了箱体的整体结构强度和刚度，提升了电池***的抗压能力和安全性。
附图说明
图1是本发明实施例中抗挤压电池下箱体的结构分解图。
图2是本发明实施例中框架梁组件的结构示意图。
图3是本发明实施例中左右主承重边梁的铝型材截面图。
图4是本发明实施例中前后边梁及拐角边梁的铝型材截面图。
图5是本发明实施例中承重中梁的铝型材截面图。
图6是本发明实施例中下底板的横梁的正视图。
图7是本发明实施例中下底板的横梁的铝型材截面图。
图8是本发明实施例中下底板的横梁与左右主承重边梁的搭接示意图。
图9是本发明实施例中下底板的横梁与前后边梁的搭接示意图。
图10是本发明实施例中抗挤压电池下箱体的装配结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种抗挤压电池下箱体，包括框架梁组件1，含有水冷板和横梁的下底板2，具有挂耳端板的590大模组3，三通/软管/管接头组成的管路4和铆接标准件5。
如图2所示，框架梁组件1包括左右主承重边梁1.1，前后边梁1.3，连接前(后)边梁1.3与左右主承重边梁的两侧拐角边梁1.3，以及承重中梁1.2。
如图3所示，左右主承重边梁1.1采用内/中/外结构铝型材，内侧腔体型材1.1.2用于与590大模组3的端板挂耳连接，中间腔体型材1.1.3为左右主承重边梁1.1的主体部分，外侧腔体型材1.1.4用于和整车进行固定装配，如图2所显示，外侧腔体型材1.1.4上布置有用于整车装配定位的腰型孔1.1.1。
如图3所示，内侧腔体型材1.1.2和外侧腔体型材1.1.4均布置有纵向加强筋，中间腔体型材1.1.3布置有横向和斜向加强筋，保证整个梁的抗弯强度与结构刚度；内侧腔体型材1.1.2和外侧腔体型材1.1.4与中间腔体型材1.1.3之间分别布置有加强肋1.1.5和1.1.6，从而提升左右腔体型材的结构强度与刚度。
为了提高箱体的机械冲击强度，降低模具成本，前后边梁及拐角边梁1.3采用的铝型材截面如图4所示，其只包括承重边梁1.1的中间腔体型材部分。
承重中梁1.2采用的铝型材截面如图5所示，承重中梁1.2的腔体截面包括上方的含有加强筋的矩形截面部分、中间的包括纵向加强筋的左突出部1.2.1和右突出部1.2.2、下方的三角形截面和小矩形截面部分，其中的左突出部1.2.1和右突出部1.2.2用于与模组3的端板挂耳连接。整个承重中梁1.2布置有斜向和纵向的多个加强筋，从而保证承重中梁1.2的结构强度与刚度。
下底板2的横梁正视图如图6所示，其截面图如图7所示，下底板2的横梁腔体截面设置有横向和斜向加强筋，上部的开U形开口2.2与承重中梁1.2搭接，提高箱体在Y向的机械冲击强度的同时，将下箱体分成多个区域用于承载电池模组。与此同时，下底板2的横梁左右布置有凸台2.1，用于后续与左右主承重边梁1.1的搭接焊接处理。需要提及的是，本实施例中下底板的横梁为3个，然而实际应用中横梁的个数不限于此，可以根据布置模组的个数来调整或扩展。
框架梁组件1的外边梁即左右主承重边梁1.1以及前后边梁1.3的底部均设置有近方形凹槽，如图3中和图4中所示；上述近方形凹槽用于与下底板2的凸台2.1的搭接焊接处理，且二者接缝处截面一致，利于环形满焊，保证焊接强度。图8为左右主承重边梁1.1与下底板2的搭接结构示意图；图9为前后边梁1.3与下底板2的搭接结构示意图。
如图2所示，左右主承重边梁1.1的内侧腔体型材1.1.2和加强肋1.1.5可以不连续设置，左右主承重边梁1.1在图中呈现间隔布置切槽1.1.8的型态，利于电池***的减重。承重中梁1.2中间的左突出部1.2.1和右突出部1.2.2、以及下方的三角形截面和小矩形截面部分不连续设置，承重中梁1.1在图中呈现间隔布置切槽1.2.3的型态，在减重的同时，更重要的是为了与下底板的横梁上的U形开口搭接。图2中显示的承重边梁1.1的A、B、C、D四组左腔体型材1.1.2所在区域用于X向前4个大模组的端板挂耳连接，E组的两个内侧腔体型材1.1.2所在区域用于X向最后一个小模组的端板挂耳连接。相应的Y向的承重中梁1.2存在5组与A、B、C、D对应的左突出部1.2.1(图中未能显示出来)用于相应的模组另一端的端板挂耳连接。
承重中梁1.2-X向的一端连接方式为:采用与承重中梁1.2上方矩形截面嵌套的倒U形铝型材1.4行X向可微调活动连接，所述倒U形铝型材1.4处于后边梁1.3(即处于-X向的边梁1.3)上，同时承重中梁1.2X向的另一端未被嵌套连接，因而承重中梁1.2在X向可以实现微调，从而保证承重中梁的左突出部1.2.1和右突出部1.2.2的安装空与模组挂耳安装孔的孔位精度；另外，承重中梁1.2的切槽宽度要大于底板横梁的厚度，因而在实现承重中梁12X向微调的同时，能保证中梁与底板横梁上的U形开口2.2搭接不受影响。
将下底板2与左右主承重边梁1.1、前后边梁及拐角边梁1.3、以及承重中梁1.2焊接成整体，形成一体化动力电池下箱体，如图10所示。模组3与箱体通过铆接套筒螺栓5连接，装配美观，可靠性高。每个模组下面和下底板间布置有水冷板，优选的，水冷板和模组之间还布置有导热垫；由软管串联两/三通接口(4.1-4.2)/管接头4.3组成的管路可以快速连接水冷板，装配工艺简单。拐角边梁1.3与紧邻的下底板的横梁以及前边梁1.3形成的区域布置有高压配电盒等电路元件。整个电池***成组后，结构牢固；***的强度和刚度高，抗压和抗冲击性能明显优于现有的电池***。
本发明的框架梁组件1和承重中梁1.2以及下底板的横梁采用铝型材制成，且都设置了相应的加强筋结构，同时框架梁组件1与下底板的横梁分别设置凹槽和凸台进行搭接焊接，承重中梁1.2与下底板的横梁的U形开口搭接焊接，因此在电池***轻量化的同时；加强了箱体的整体结构强度和刚度，提升了电池***的抗压能力和安全性。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种抗挤压电池下箱体，其特征在于：包括框架梁组件、带有水冷板和横梁的下底板、具有挂耳端板的电池模组、三通/软管/管接头组成的管路和铆接标准件；框架梁组件包括左右主承重边梁、前后边梁及拐角边梁和承重中梁；左右主承重边梁和前后边梁及拐角边梁底部均设有近方形凹槽，下底板的横梁两端设有与近方形凹槽搭接的凸台，下底板的横梁中间设有与承重中梁搭接的U形开口。
2.如权利要求1所述的抗挤压电池下箱体，其特征在于：左右主承重边梁包括向框架梁组件内侧突出的内侧腔体型材，用于与电池模组的端板挂耳连接；承重中梁左右两边分别设有左突出部和右突出部，用于与电池模组的端板挂耳连接；承重中梁在与下底板的横梁的U形开口区域相应设置切槽，承重中梁的左突出部和右突出部不连续设置，方便与下底板的横梁的U形开口搭接。
3.如权利要求2所述的抗挤压电池下箱体，其特征在于：左右主承重边梁的内侧腔体型材间隔布置切槽，不连续设置。
4.如权利要求1所述的抗挤压电池下箱体，其特征在于：左右主承重边梁采用内/中/外结构铝型材；内侧腔体型材用于与电池模组的端板挂耳连接；中间腔体型材为左右主承重边梁的主体部分；外侧腔体型材能提高箱体侧壁在水平面内Y向和Z向的抗压能力，外侧腔体型材上布置有用于与整车装配定位的腰型孔。
5.如权利要求4所述的抗挤压电池下箱体，其特征在于：左右主承重边梁的内侧腔体型材和外侧腔体型材上均布置有纵向加强筋，中间腔体型材上布置有横向和斜向加强筋；内侧腔体型材和外侧腔体型材与中间腔体型材之间均布置有加强肋。
6.如权利要求4所述的抗挤压电池下箱体，其特征在于：前后边梁及拐角边梁采用的铝型材截面形状与左右主承重边梁的中间腔体型材的截面形状相同。
7.如权利要求1所述的抗挤压电池下箱体，其特征在于：承重中梁腔体截面包括上方的含有加强筋的矩形截面部分、中间的包括纵向加强筋的左突出部分和右突出部分、下方的三角形截面和小矩形截面部分；整个承重中梁布置有斜向和纵向的多个加强筋。
8.如权利要求7所述的抗挤压电池下箱体，其特征在于：承重中梁-X向的一端连接方式为:采用与承重中梁上方矩形截面嵌套的倒U形铝型材进行X向可微调活动连接，倒U形铝型材处于-X向的后边梁上，同时承重中梁X向的另一端未被嵌套连接，因而承重中梁在X向实现微调，从而保证承重中梁的左突出部分和右突出部分的安装孔与电池模组的挂耳安装孔的孔位精度。
9.如权利要求7所述的抗挤压电池下箱体，其特征在于：下底板的横梁腔体截面设有横向和斜向加强筋。
10.如权利要求8所述的抗挤压电池下箱体，其特征在于：承重中梁的切槽宽度大于下底板的横梁的厚度。
11.如权利要求1所述的抗挤压电池下箱体，其特征在于：拐角边梁和前边梁与紧邻的下底板的横梁形成的区域布置有包括高压配电盒的电路元件。
12.一种如权利要求1至11任一所述的抗挤压电池下箱体的制备方法，其特征在于：将下底板与左右主承重边梁、前后边梁及拐角边梁和承重中梁焊接成整体，形成一体化动力电池下箱体。
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