CN106898711A - 电池包下壳体、电池包以及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池包下壳体、电池包以及车辆。该电池包下壳体包括：下壳体本体，所述下壳体本体为多层复合材料；加强骨架，所述加强骨架至少部分地嵌设在所述多层复合材料中的相邻两层之间，所述加强骨架延伸至所述下壳体本体的外周边缘处，且所述加强骨架为轻质金属件或轻质合金件或碳纤维复合材料件。根据本发明的电池包下壳体，通过在多层复合材料之间嵌设加强骨架，满足了电池包下壳体的强度要求，同时实现了电池包下壳体的轻量化设计。
Description
技术领域
本发明涉及汽车领域，具体而言，涉及一种电池包下壳体、电池包以及车辆。
背景技术
在现有技术中，碳纤维复合材料电池包下壳体通常采用真空辅助成型(VARI)工艺制造，成型周期长、生产成本高，无法应对汽车工业高效生产的要求，同时电池包下壳体由于需要具有足够的强度和刚度，因此铺层的层数较多，导致电池包下壳体的重量较大，不利于节省能耗。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种电池包下壳体，该电池包下壳体在保证结构强度的前提下在一定程度上实现了轻量化设计。
本发明还提出一种具有上述电池包下壳体的车辆电池包。
此外，本发明还提出一种具有上述电池包的车辆。
根据本发明实施例的电池包下壳体包括：下壳体本体，所述下壳体本体为多层复合材料；加强骨架，所述加强骨架至少部分地嵌设在所述多层复合材料中的相邻两层之间，所述加强骨架延伸至所述下壳体本体的外周边缘处，且所述加强骨架为轻质金属件或轻质合金件或碳纤维复合材料件。
根据本发明实施例的电池包下壳体，通过在多层复合材料之间嵌设加强骨架，满足了电池包下壳体的高强度要求，同时实现了电池包下壳体的轻量化设计。
另外，根据本发明实施例的电池包下壳体还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一些实施例，所述加强骨架包括：第一加强骨架和第二加强骨架，所述第一加强骨架与所述第二加强骨架交叉布置。
根据本发明的一些实施例，至少一部分所述第一加强骨架沿所述电池包下壳体的左右方向延伸至所述下壳体本体的两个短边处，至少一部分所述第二加强骨架沿所述电池包下壳体的前后方向延伸至所述下壳体本体的两个长边处。
根据本发明的一些实施例，所述下壳体本体分为前部部分和后部部分，所述前部部分的长度小于所述后部部分的长度，所述前部部分的宽度小于所述后部部分的宽度，所述第一加强骨架的一部分设置在所述前部部分上且剩下的一部分设置在所述后部部分上，所述第二加强骨架的一部分设置在所述后部部分上且剩下的一部分贯穿所述前部部分和所述后部部分。
根据本发明的一些实施例，所述第一加强骨架分为从前向后的四条，第一条所述第一加强骨架设置在所述前部部分的前边缘处且分别向左、向后延伸至所述前部部分的左边缘和右边缘处，第二条所述第一加强骨架设置在所述后部部分上且与所述前部部分的后边缘邻接，第三条所述第一加强骨架设置在所述后部部分的中间位置，第四条所述第一加强骨架设置在所述后部部分的后边缘处，其中第二条、第三条和第四条第一加强骨架分别向左、向右延伸至所述后部部分的左边缘和右边缘；
所述第二加强骨架包括位于左右两端的两条以及位于中间部分的三条，其中位于左右两端的两条第二加强骨架设置在所述后部部分的左边缘或右边缘处且分别向前、向后延伸至所述后部部分的前边缘和后边缘，中间部分的三条第二加强骨架分别向前、向后延伸至所述前部部分的前边缘和后部部分的后边缘，中间部分的三条第二加强骨架中位于最左边的一条和最右边的一条分别与所述前部部分的左边缘和右边缘邻接，且中间部分的三条第二加强骨架等间距平行分布。
根据本发明的一些实施例，所述加强骨架具有中空的空腔结构。
根据本发明的一些实施例，所述空腔结构内填充设置缓冲结构。
根据本发明的一些实施例，所述缓冲结构为缓冲橡胶。
根据本发明的一些实施例，所述空腔结构构造为电池包的水冷通道。
根据本发明的一些实施例，所述空腔结构包括上下叠置的第一空腔结构和第二空腔结构，所述第一空腔结构的宽度小于所述第二空腔结构的宽度。
根据本发明的一些实施例，所述加强骨架具有“工”字型截面。
根据本发明的一些实施例，所述下壳体本体为双层纤维复合材料，所述加强骨架嵌设在所述双层纤维复合材料之间。
根据本发明的一些实施例，所述下壳体本体在设置有加强骨架的部分处为双层纤维复合材料，其余部分为中间具有芯层的三层结构。
根据本发明的一些实施例，所述双层纤维复合材料为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述芯层为聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、纸蜂窝、铝蜂窝、芳纶蜂窝中的至少一种。
根据本发明第二方面实施例的电池包，包括上述的电池包下壳体。
根据本发明第三方面实施例的车辆，包括上述的电池包。
附图说明
图1是根据本发明实施例的电池包下壳体的示意图；
图2是下壳体本体的第一个实施例的局部截面示意图；
图3是下壳体本体的第二个实施例的局部截面示意图。
附图标记：
电池包下壳体10、下壳体本体1、长边11、短边12、前部部分13、后部部分14、复合材料15、芯层16、加强骨架2、第一加强骨架21、第一条第一加强骨架211、第二条第一加强骨架212、第三条第一加强骨架213、第四条第一加强骨架214、第二加强骨架22、空腔结构23、第一空腔结构231、第二空腔结构232。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合图1-图3详细描述根据本发明实施例的电池包下壳体10。
参照图1所示，根据本发明实施例的电池包下壳体10可以包括下壳体本体1和加强骨架2。其中，需要说明一点，图2仅仅是示意性示出加强骨架2与下壳体本体1的大致位置关系，并不表示加强骨架2与下壳体本体1的实际空间位置等。
下壳体本体1采用多层复合材料15制成，复合材料15的结构强度较高，且重量较轻，有利于实现电池包下壳体10的轻量化设计。
加强骨架2至少部分地嵌设在多层复合材料15中的相邻两层之间，加强骨架2延伸至下壳体本体1的外周边缘处，由此增强了电池包下壳体10的强度。优选地，加强骨架2为轻质金属件或轻质合金件或碳纤维复合材料件，例如，加强骨架2的材质可以是铝合金、镁合金、碳纤维复合材料等，由此有利于进一步实现电池包下壳体10的轻量化设计，同时保证电池包下壳体10具有所需的结构强度。
根据本发明实施例的电池包下壳体10，通过在多层复合材料15之间嵌设加强骨架2，满足了电池包下壳体10的高强度要求，同时实现了电池包下壳体10的轻量化设计。
具体地，加强骨架2可以包括第一加强骨架21和第二加强骨架22，优选地，第一加强骨架21与第二加强骨架22交叉布置，由此可以显著增强电池包下壳体10的强度。并且交叉设置的第一加强骨架21与第二加强骨架22可以实现采用最少的加强骨架结构而获得所需的结构强度要求，对整个电池包的轻量化改善效果明显。
进一步地，至少一部分第一加强骨架21(例如下面将要提到的第二条第一加强骨架212、第三条第一加强骨架213和第四条第一加强骨架214)沿电池包下壳体10的左右方向延伸至下壳体本体1的两个短边12处，至少一部分第二加强骨架22(例如下面将要提到的位于中间部分的三条第二加强骨架22)沿电池包下壳体10的前后方向延伸至下壳体本体1的两个长边11处。这样一来，加强骨架2纵横交错地分布在下壳体本体1内部，且延伸长度拓展到下壳体本体1的外周边缘，从而在下壳体本体1的横向和纵向分别提升了下壳体本体1的结构强度，从而进一步保证了电池包下壳体10的高强度。
参照图1所示，下壳体本体1分为前部部分13和后部部分14，前部部分13的长度小于后部部分14的长度(即左右方向尺寸)，前部部分13的宽度小于后部部分14的宽度(即前后方向尺寸)，结合图1，下壳体本体1为“凸”字形，其中前部部分13即为“凸”字形的上面较窄的部分，后部部分14即为该“凸”字形的下面较宽的部分。
第一加强骨架21的一部分设置在前部部分13上且剩下的一部分设置在后部部分14上，第二加强骨架22的一部分设置在后部部分14上且剩下的一部分贯穿前部部分13和后部部分14。
具体而言，第一加强骨架21分为从前向后的四条，第一条第一加强骨架211设置在前部部分13的前边缘处且分别向左、向后延伸至前部部分13的左边缘和右边缘处，第二条第一加强骨架212设置在后部部分14上且与前部部分13的后边缘邻接，第三条第一加强骨架213设置在后部部分14的中间位置，第四条第一加强骨架214设置在后部部分14的后边缘处，其中第二条第一加强骨架212、第三条第一加强骨架213和第四条第一加强骨架214分别向左、向右延伸至后部部分14的左边缘和右边缘。
第二加强骨架22包括位于左右两端的两条以及位于中间部分的三条，其中位于左右两端的两条第二加强骨架22设置在后部部分14的左边缘或右边缘处且分别向前、向后延伸至后部部分14的前边缘和后边缘，中间部分的三条第二加强骨架22分别向前、向后延伸至前部部分13的前边缘和后部部分14的后边缘，中间部分的三条第二加强骨架22中位于最左边的一条和最右边的一条分别与前部部分13的左边缘和右边缘邻接，并且优选地，中间部分的三条第二加强骨架22等间距平行分布，由此可使电池包下壳体10在承力时，受力更加均匀。此外，如上所述，多条第一加强骨架21和第二加强骨架22以上述特定的方式设置，使得电池包下壳体10的整体结构强度大大优化，在电池包下壳体10收到来自左右方向或前后方向的碰撞时，这些加强骨架2可以配合传力，形成多条横向、纵向传力通道，从而分解碰撞力，保护电池包不受损坏。
参照图2、图3所示，加强骨架2具有中空的空腔结构23，空腔结构23可以进一步减轻加强骨架2的重量，具有显著的轻量化效果。
在一些实施例中，空腔结构23内填充设置缓冲结构，缓冲结构可以吸收电池包的震动能量，从而可以更好地保护电池芯体。优选地，缓冲结构为缓冲橡胶，缓冲橡胶价格低廉且具有良好的减震吸能效果，有利于提升车辆的NVH性能。
可选地，缓冲橡胶至少在上下方向上填充连接空腔结构23的顶壁和底壁，由此可增加加强骨架2的支撑强度。
当然，缓冲结构如缓冲橡胶也可以填满整个空腔结构23。同时，作为一种优选的实施方式，缓冲结构如缓冲橡胶可以具有多孔结构，这样在满足支撑、加强加强骨架2的同时，也实现了轻量化设计要求。
在另一些可选的实施例中，空腔结构23构造为电池包的水冷通道，由此，水冷通道便可以集成在加强骨架2内，而不必另外加工水冷通道，有利于减少电池包下壳体10的加工工序，进而节省制造成本，电池包的冷却水在空腔结构23内循环，由此实现对电池芯体的冷却。
参照图2、图3所示，空腔结构23的截面呈“凸”字型，具体地，空腔结构23包括上下叠置的第一空腔结构231和第二空腔结构232，第一空腔结构231的宽度小于第二空腔结构232的宽度，上窄下宽的结构具有较高的稳定性，进而提高了电池包下壳体10的承载能力。
在一些未示出的实施例中，加强骨架2可以具有“工”字型截面，还可以具有“口”字型、“C”字型或“P”字型截面。
参照图2所示，下壳体本体1为双层纤维复合材料15，加强骨架2嵌设在双层纤维复合材料15之间，由此可以大大减少零部件数量，从而进一步实现了电池包下壳体10的轻量化。
参照图3所示，下壳体本体1在设置有加强骨架2的部分处为双层纤维复合材料15，其余部分为中间具有芯层16的三层结构，可选地，芯层16为巴尔沙(Balsa)木、泡桐木、杉木、橡木、聚氨酯(PU)蜂窝、聚氯乙烯(PVC)蜂窝、聚丙烯蜂窝、聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫、聚氨酯(PU)泡沫、聚氯乙烯(PVC)泡沫、碳泡沫、纸蜂窝、铝蜂窝、芳纶蜂窝中的至少一种，芯层16的质地较软，可以进一步起到吸能减震的作用，从而进一步提升车辆的NVH性能。
双层纤维复合材料15为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维中的至少一种。在制造下壳体本体1时，树脂基体可以是热塑性塑料基体或热固性塑料基体，对于热塑性基体的复合材料15，采用在线模压工艺制造，对于热固性基体的复合材料15，采用湿法模压工艺制造。需要说明的是，若树脂基体是热固性树脂时，选用环氧树脂、不饱和聚酯树脂、双马来酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、乙烯基树脂和酚醛树脂中的一种或多种，若树脂基体是热塑性树脂时，选用聚丙烯(PP)、尼龙(PA)、聚甲醛(POM)、聚醚醚酮(PEEK)等。
下面举例说明电池包下壳体10的两种制备工艺过程：
方法一：
(1)使用挤压工艺制造第一加强骨架21和第二加强骨架22，并将第一加强骨架21和第二加强骨架22焊接形成加强骨架2；
(2)依据电池包下壳体10的模压模具，将加强骨架2预先放置于模具中，将纤维增强热塑性料团放入下模具，合模模压，冷却脱模，形成复合材料15包覆加强骨架2的电池包下壳体10制件。
方法二：
(1)使用挤压工艺制造第一加强骨架21和第二加强骨架22，并将第一加强骨架21和第二加强骨架22焊接形成加强骨架2；
(2)在下模具中铺放预浸树脂的纤维织物形成下蒙皮铺层，放置加强骨架2，再铺设由预浸树脂的纤维织物形成的上蒙皮；
(3)合模模压，加热固化，冷却脱模，形成完整电池包下壳体10制件。
这两种制备工艺简单、易操作，有利于降低电池包下壳体10的成型成本，同时，可以提高电池包下壳体10的制造效率、缩短制造周期。
根据本发明第二方面实施例的电池包，包括上述的电池包下壳体10，先将电池芯体组装入电池包下壳体10，再将电池包上壳体与电池包下壳体10螺接以形成完整的电池包，由此得到的电池包的重量较轻。
根据本发明第三方面实施例的车辆，包括上述的电池包，有利于车辆的轻量化设计，从而降低整车能耗，同时提高了车辆的NVH性能。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (17)
1.一种电池包下壳体，其特征在于，包括：
下壳体本体，所述下壳体本体为多层复合材料；
加强骨架，所述加强骨架至少部分地嵌设在所述多层复合材料中的相邻两层之间，所述加强骨架延伸至所述下壳体本体的外周边缘处，且所述加强骨架为轻质金属件或轻质合金件或碳纤维复合材料件。
2.根据权利要求1所述的电池包下壳体，其特征在于，所述加强骨架包括：
第一加强骨架和第二加强骨架，所述第一加强骨架与所述第二加强骨架交叉布置。
3.根据权利要求2所述的电池包下壳体，其特征在于，至少一部分所述第一加强骨架沿所述电池包下壳体的左右方向延伸至所述下壳体本体的两个短边处，至少一部分所述第二加强骨架沿所述电池包下壳体的前后方向延伸至所述下壳体本体的两个长边处。
4.根据权利要求3所述的电池包下壳体，其特征在于，所述下壳体本体分为前部部分和后部部分，所述前部部分的长度小于所述后部部分的长度，所述前部部分的宽度小于所述后部部分的宽度，所述第一加强骨架的一部分设置在所述前部部分上且剩下的一部分设置在所述后部部分上，所述第二加强骨架的一部分设置在所述后部部分上且剩下的一部分贯穿所述前部部分和所述后部部分。
5.根据权利要求4所述的电池包下壳体，其特征在于，
所述第一加强骨架分为从前向后的四条，第一条所述第一加强骨架设置在所述前部部分的前边缘处且分别向左、向后延伸至所述前部部分的左边缘和右边缘处，第二条所述第一加强骨架设置在所述后部部分上且与所述前部部分的后边缘邻接，第三条所述第一加强骨架设置在所述后部部分的中间位置，第四条所述第一加强骨架设置在所述后部部分的后边缘处，其中第二条、第三条和第四条第一加强骨架分别向左、向右延伸至所述后部部分的左边缘和右边缘；
所述第二加强骨架包括位于左右两端的两条以及位于中间部分的三条，其中位于左右两端的两条第二加强骨架设置在所述后部部分的左边缘或右边缘处且分别向前、向后延伸至所述后部部分的前边缘和后边缘，中间部分的三条第二加强骨架分别向前、向后延伸至所述前部部分的前边缘和后部部分的后边缘，中间部分的三条第二加强骨架中位于最左边的一条和最右边的一条分别与所述前部部分的左边缘和右边缘邻接，且中间部分的三条第二加强骨架等间距平行分布。
6.根据权利要求1所述的电池包下壳体，其特征在于，所述加强骨架具有中空的空腔结构。
7.根据权利要求6所述的电池包下壳体，其特征在于，所述空腔结构内填充设置缓冲结构。
8.根据权利要求7所述的电池包下壳体，其特征在于，所述缓冲结构为缓冲橡胶。
9.根据权利要求6所述的电池包下壳体，其特征在于，所述空腔结构构造为电池包的水冷通道。
10.根据权利要求6所述的电池包下壳体，其特征在于，所述空腔结构包括上下叠置的第一空腔结构和第二空腔结构，所述第一空腔结构的宽度小于所述第二空腔结构的宽度。
11.根据权利要求1所述的电池包下壳体，其特征在于，所述加强骨架具有“工”字型截面。
12.根据权利要求1所述的电池包下壳体，其特征在于，所述下壳体本体为双层纤维复合材料，所述加强骨架嵌设在所述双层纤维复合材料之间。
13.根据权利要求1所述的电池包下壳体，其特征在于，所述下壳体本体在设置有加强骨架的部分处为双层纤维复合材料，其余部分为中间具有芯层的三层结构。
14.根据权利要求12或13所述的电池包下壳体，其特征在于，所述双层纤维复合材料为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维中的至少一种。
15.根据权利要求13所述的电池包下壳体，其特征在于，所述芯层为聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、纸蜂窝、铝蜂窝、芳纶蜂窝中的至少一种。
16.一种电池包，其特征在于，包括权利要求1-15中任一项所述的电池包下壳体。
17.一种车辆，其特征在于，包括权利要求16所述的电池包。
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