CN105109556A - 一种电动汽车电池组的榫卯式车架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车电池组的榫卯式车架，包括榫卯式车架结构、电池箱体、风冷散热结构和车身地板，所述榫卯式车架结构固定在车身地板的下部，风冷散热结构固定在车身地板的上部；榫卯式车架结构由四根榫口管通过榫口接头拼接而成的框架结构，所述榫口管内填充有泡沫铝，所述电池箱体固定在该框架结构内；风冷散热结构包括风道本体和热管组；风道本体固定于车身底板的中部。本榫卯式车架所提供的结构在满足电动车车身结构的强度刚度及碰撞效果前提下，综合解决了电动汽车电池组的安全性问题，包括碰撞安全性能、热安全性、抗底部冲击、防水、防尘和拆装便捷性。

Description

一种电动汽车电池组的榫卯式车架

技术领域

本发明涉及电动汽车车架结构，尤其涉及一种电动汽车电池组的榫卯式车架。

背景技术

在当今节能减排的背景下，电动汽车由于其零排放、无污染、效率高、动力性好等优势已成为新能源汽车发展的主流方向之一。然而，续航里程以及电池安全性一直是制约电动汽车发展的两大短板。续驰里程主要与整备质量和电池容量两个因素有关，临近发展瓶颈的能量密度以及居高不下的电池成本限制了电动汽车的电池容量，而大容量也意味着整备质量的上升，盲目增加电池容量并不能解决续航里程的问题。而主流电动汽车中车身质量约占整备质量的70％，据估计，其他配置不变情况下，车身质量每降低10kg，续航里程增加1.6km。因而，电动汽车车架结构轻量化以及电池组安全防护设计是一项至关重要的研究课题。

目前电动汽车的车架结构形式大致分三类：钢板焊接式、管梁骨架式、复合材料与铝材混联式。第三种轻量化效果最为明显，但对成本及生产要求过高，只应用在高端轿车以及跑车中。第一种为目前主流电动汽车车身应用的形式，但减重效果非常有限，而且车身及电池均分开设计，车身设计时并没有将电池安全性放在核心地位来考虑。第二种车架方案为部分低速电动汽车所用，但大部分为钢管焊接的管梁结构，无论是轻量化程度以及结构安全性上都没有提高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种轻量化、强度高、更换方便、安全可靠的电动汽车电池组的榫卯式车架。

本发明通过下述技术方案实现：

一种电动汽车电池组的榫卯式车架，包括榫卯式车架结构、电池箱体8、风冷散热结构和车身地板12，所述榫卯式车架结构固定在车身地板12的下部，风冷散热结构固定在车身地板12的上部；

所述榫卯式车架结构由四根榫口管3通过榫口接头5拼接而成的框架结构，所述榫口管3内填充有泡沫铝4，所述电池箱体固定在该框架结构内；该榫口管3为铝合金材质，泡沫铝4为六面体结构。

所述风冷散热结构包括风道本体10和热管组11；风道本体10固定于车身底板12的中部。

所述热管组11的一端连通风道本体10，另一端贯穿车身地板12伸入电池箱体8内部。

所述四根榫口管3的外壁均增加有中间加强筋结构板6，各中间加强筋结构板6之间的连接处采用转接加强筋结构7固定连接。

所述榫卯式车架结构的前端安装有前车架1，后端连接有后车架2；前车架1及后车架2分别通过转接加强筋结构7固定连接。

所述电池箱体8具有一个箱盖9，电池箱体8的侧面内壁上沿有翻边，箱盖9与电池箱体8内壁连接处设有橡胶条，电池箱体8的底板与加强筋结构板6的连接处设有橡胶条。

所述电池箱体8的底板为泡沫铝夹层板结构，电池箱体8的四个侧板与中间加强筋结构板6连接，电池箱体8的四个角与转接加强筋结构7的下表面贴合。

所述车身地板12的两侧与中间加强筋结构板6之间还增设有加强杆13，所述中间加强筋结构板6上设置有定位柱，该定位柱与车身地板12和加强杆13上的定位孔对应。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

本发明解决了电动汽车电池包的综合安全性问题，特别是在汽车的碰撞中，通过将电池箱体放置于填充有泡沫铝的榫口管构成的框架结构内，能有效吸收电池组在碰撞过程中受到的能量，并通过泡沫铝夹层板保护电池底板的冲击。

本发明榫卯式车架结构是由四根榫口管通过榫口接头拼接而成的框架结构，相比单一的铝材焊接方式，本发明有效解决了铝材焊接过程中的变形问题，以及泡沫铝填充材料在不规则结构下的性能下降问题。该榫卯式车架结构接合强度高、精度好、安全可靠、并且在发生碰撞形变后，只需要更换其中某个部件，降低了维修成本。

本发明中间加强筋结构板以及转接加强筋结构，均采用压铸铝结构，设计可采用拓扑优化的技术，根据其最优化的形状计算结果设计加强肋位置，能在质量尽量小的情况下达到连接强度最优的结果。

本发明榫卯式车架自内而外采用螺栓安装方式即提高了安装和加工的便捷性，也通过结构件相互约束的方式提高了安装精度，在实现结构轻量化、零件精简化的同时也提高了生产加工的可行性。

本发明电池箱体8采用密封设计，解决了电池包中防水防尘以及热安全性，具有两层防水隔离设计，并且利用风冷散热的同时也保证电池箱的密封性，避免了外界环境对电池箱内部的干扰，提高电池组寿命。

铝合金密度只有钢材的1/3，并且具有良好的加工性能和铸造工艺性能，与现有技术相同外尺寸的情况下，本发明的榫口管只有钢管质量的1/2，刚度却为钢的10倍，本发明充分发挥两种的优势，解决了两者材料在连接方面的问题，实现了电动汽车车架结构的轻量化设计。

附图说明

图1(a)是本发明装配前的全局示意图。

图1(b)是本发明装配后的整体示意图。

图2是本发明榫卯式车架结构的局部俯视图。

图3本发明榫口管内填充的泡沫铝示意图。

图4(a)是本发明加强筋结构板6与转接加强筋结构7的连接示意图。

图4(b)是本发明中加强筋结构板6与转接加强筋结构7的另一结构的示意图。

图5(a)是本发明电池箱体A-A剖视图。

图5(b)是本发明电池箱体连接示意图。

图6是本发明风冷散热结构A-A剖视图。

图7是本发明车身地板连接示意图。

图8是本发明风冷散热结构的风道本体10及其各连接口示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。

实施例

如图1至8所示。本发明公开了一种电动汽车电池组的榫卯式车架，包括榫卯式车架结构、电池箱体8、风冷散热结构和车身地板12，所述榫卯式车架结构固定在车身地板12的下部，风冷散热结构固定在车身地板12的上部；车身地板12为冲压成型。

所述榫卯式车架结构由四根榫口管3通过榫口接头5拼接而成的框架结构，所述榫口管3为铝合金材质。榫卯式车架结构承受静态和动态的应力的时候，均不会产生因连接位置接触面积小而产生的应力集中，同时很好地解决了铝合金焊接过程中变形问题。所述榫口管3内填充有泡沫铝4(六面体结构)，所述电池箱体8固定在该框架结构内；该框架结构为电池箱体8内的电池组提供四个方向的碰撞防护，并承载来自车身、乘员以及电池组的绝大部分的重量。

所述风冷散热结构包括风道本体10和热管组11；风道本体10固定于车身底板12的中部。风道本体10通过螺栓与车身地板12相连，风道本体10的前端可以与车身防火墙(图中未示出)相连，后端再相连车身地板12。

所述热管组11的一端连通风道本体10，另一端贯穿车身地板12伸入电池箱体8内部。电池箱体8内部的电池组温度经过热管组1传到风道本体10的风道中，满足对电池箱体8温度调节的同时保证密封性。风道本体10的前端下部为电池线束放置空腔，风道进风口后方有一个细小的凹槽，该凹槽位置可经过流体仿真确定，用于排除风道内的积水。

所述四根榫口管3的外壁均增加有中间加强筋结构板6，各中间加强筋结构板6之间的连接处采用转接加强筋结构7固定连接。

所述榫卯式车架结构的前端安装有前车架1，后端连接有后车架2；前车架1及后车架2分别通过转接加强筋结构7固定连接。

电池箱体8具有一个箱盖9，电池箱体8的侧面内壁上沿有翻边，箱盖9与电池箱体8内壁连接处设有橡胶条，电池箱体8的底板与加强筋结构板6的连接处设有橡胶条。橡胶条对行驶环境中的水和灰尘有双重防护作用。电池箱体8的底板可采用泡沫铝夹层板结构，用于防护来自路边凸起对底板的冲击，对电池箱体8有综合防护的作用。

所述电池箱体8的底板为泡沫铝夹层板结构，电池箱体8的四个侧板与中间加强筋结构板6连接，电池箱体8的四个角与转接加强筋结构7的下表面贴合，可有效分散电池箱体8连接位置的应力。

车身地板12的两侧与中间加强筋结构板6之间还增设有加强杆13，所述中间加强筋结构板6上设置有定位柱，该定位柱与车身地板12和加强杆13上的定位孔对应。在车身地板12、加强杆13和中间加强筋结构板6相接触处涂覆有粘合剂，即保证连接强度，也起到密封作用。

如上所述，便可较好地实现本发明。

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电动汽车电池组的榫卯式车架，其特征在于：包括榫卯式车架结构、电池箱体(8)、风冷散热结构和车身地板(12)，所述榫卯式车架结构固定在车身地板(12)的下部，风冷散热结构固定在车身地板(12)的上部；

所述榫卯式车架结构由四根榫口管(3)通过榫口接头(5)拼接而成的框架结构，所述榫口管(3)内填充有泡沫铝(4)，所述电池箱体固定在该框架结构内；

所述风冷散热结构包括风道本体(10)和热管组(11)；风道本体(10)固定于车身地板(12)的中部。

2.根据权利要求1所述的电动汽车电池组的榫卯式车架，其特征在于：所述热管组(11)的一端连通风道本体(10)，另一端贯穿车身地板(12)伸入电池箱体(8)内部。

3.根据权利要求1所述的电动汽车电池组的榫卯式车架，其特征在于：所述四根榫口管(3)的外壁均增加有中间加强筋结构板(6)，各中间加强筋结构板(6)之间的连接处采用转接加强筋结构(7)固定连接。

4.根据权利要求3所述的电动汽车电池组的榫卯式车架，其特征在于：所述榫卯式车架结构的前端安装有前车架(1)，后端连接有后车架(2)；前车架(1)及后车架(2)分别通过转接加强筋结构(7)固定连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电动汽车电池组的榫卯式车架，其特征在于：所述泡沫铝(4)为六面体结构。

6.根据权利要求5所述的电动汽车电池组的榫卯式车架，其特征在于：电池箱体(8)具有一个箱盖(9)，电池箱体(8)的侧面内壁上沿有翻边，箱盖(9)与电池箱体(8)内壁连接处设有橡胶条，电池箱体(8)的底板与加强筋结构板6的连接处设有橡胶条。

7.根据权利要求6所述的电动汽车电池组的榫卯式车架，其特征在于：所述电池箱体(8)的底板为泡沫铝夹层板结构，电池箱体(8)的四个侧板与中间加强筋结构板(6)连接，电池箱体(8)的四个角与转接加强筋结构(7)的下表面贴合。

8.根据权利要求6所述的电动汽车电池组的榫卯式车架，其特征在于：车身地板(12)的两侧与中间加强筋结构板(6)之间还增设有加强杆(13)，所述中间加强筋结构板(6)上设置有定位柱，该定位柱与车身地板(12)和加强杆13上的定位孔对应。

9.根据权利要求5所述的电动汽车电池组的榫卯式车架，其特征在于：所述榫口管(3)为铝合金材质。