CN107046111A - 一种具有实体结构的电池系统及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有实体结构的电池系统及其生产工艺，包括壳体和设置于壳体内的电池模组，还包括螺栓和具有安装和固定功能的实体横梁，所述实体横梁为通过铝挤加工的实体结构，所述实体横梁焊接于壳体底部，所述实体横梁与壳体焊接后穿过壳体开设非穿透的螺纹孔，所述螺栓依次穿过电池模组和壳体固定于实体横梁的螺纹孔上。将电池模组的固定和电池系统的安装集成于实体横梁上，缩短了重力传递路径，大幅提升了抗振性能；实体横梁采用铝挤加工的实体结构，增强了压力传递介质的刚度和强度，抗压耐疲劳能力更强；采用先焊接后开螺纹孔的方式密封度更高，防水防尘性能更佳。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池领域，更具体地，涉及一种具有实体结构的电池系统及其生产工艺。
背景技术
电池系统在使用过程中，由于其自身重量大、汽车在行驶过程中路况复杂，要求电池系统具有高抗振性、高抗挤压性和高防水防尘性，目前的电池系统普遍采用钣金折弯然后焊接作为支架设置于电池系统内的方式，如图1所示，该电池底壳2的底部设有下横梁3和下纵梁4，用于加固电池系统和将电池系统安装在车体上，电池底壳的内部设有多条安装筋5和多条安装支架6，用于将电池模组与箱体固定连接，且下横梁、下纵梁、安装筋和安装支架均为铝合金材料、板材折弯而成，这种结构虽然在一定程度上减轻了重量、降低了成本，但是其能量比密度低，无法解决一直存在的电池系统抗振性能差、抗挤压能力差的问题，随着电动汽车的普及，电池系统所面临的性能挑战更加严苛，解决其抗振性能和抗挤压能力的问题迫在眉睫。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种抗振性能和抗挤压性能好的具有实体结构的电池系统及其生产工艺。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：一种具有实体结构的电池系统，包括壳体和设置于壳体内的电池模组，还包括螺栓和具有安装和固定功能的实体横梁，所述实体横梁为实体结构，所述实体横梁上设有非穿透的螺纹孔，所述实体横梁设于壳体底部，所述螺栓依次穿过电池模组和壳体固定于实体横梁的螺纹孔上。将电池模组与壳体的固定、电池系统与车体的安装集成于实体横梁上，一体式结构更好地将电池模组的重力直接通过实体横梁传递至整车，传递路径段，提高了共振频率，从而提升了抗振性能，采用实体结构的实体横梁抗压刚度高，从而抗挤压性能更强。
优选的，所述壳体包括面壳和底壳，所述面壳和底壳均为整体非拼接结构。面壳和底壳分别整体成型，避免拼装结构带来的密封性隐患，防水防尘性能好。
优选的，所述电池模组包括电芯组，还包括设置于电芯组前端的前端板和设置于电芯组后端的后端板、或设置于电芯组中间的中间端板，所述前端板、中间端板和后端板上设有供螺栓穿过的通孔。通过电池模组的前端板、中间端板和后端板将整个电池模组固定在壳体内部，通孔路径长，螺栓与电池模组接触面积大，提高了连接结构的稳定性，加强了整个电池系统的抗振性能。
进一步优选的，所述电池模组还包括分别设置于电芯组右侧、左侧、上面和下面的右侧板、左侧板、上盖板和下盖板，所述电芯组底部和下盖板间设有加热片。适用于寒冬天气对电池模组的加热控制。
优选的，所述实体横梁包括横梁本体，所述螺纹孔设置于横梁本体上，横梁本体两侧设有与车体安装连接的卡接部，卡接部上设有供螺钉穿过的固定螺孔。该优选方案的实体横梁，在通过螺纹孔与电池模组固定的同时，还具备卡接部将整个电池系统预安装在车体内，并通过固定螺孔将电池系统锁紧固定安装在车体内。安装方便，结构稳定。
作为优选方案，横梁本体底部还设有减重凹槽，所述减重凹槽设于螺纹孔对应的两侧，在不影响结构强度的前提下，节省材料，减轻重量。
一种上述的具有实体结构的电池系统的生产工艺，所述实体横梁采用铝挤加工工艺一体式挤压成型或分体式挤压成型后焊接为一体。所述实体横梁采用铝挤加工工艺，密度大，刚度高，强度高，耐疲劳性能强。
优选的，所述壳体采用铝合金拉深工艺，所述壳体采用铝合金拉深工艺，结构整体性强，且采用铝材质，密度低，故能量密度比高，防水防尘性能好。
优选的，所述实体横梁和壳体之间通过焊接固定连接。
进一步优选的，所述焊接包括摩擦焊、搅拌摩擦焊、CMT焊接、超声波焊接或激光焊接。使箱体满足IP67密封性要求，防水性能好，而且适合批量焊接，提高生产效率及产品稳定性。
进一步优选的，所述实体横梁和壳体的焊接包括在预开设螺纹孔的位置上横线焊接方式或围绕焊接方式，焊接后再加工开设螺纹孔。使得连接处密封性更好，防水防尘性能更佳。
优选的，所述焊接包括开设螺纹孔之前的预焊接和开设螺纹孔后的加强焊接。第一次焊接后开设螺纹孔，再进行第二次焊接，加强了实体横梁与壳体件的连接牢固性。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明提供一种具有实体结构的电池系统及其生产工艺，将电池模组的固定和电池系统的安装集成于实体横梁上，缩短了重力传递路径，大幅提升了抗振性能；实体横梁采用铝挤加工的实体结构，增强了压力传递介质的刚度和强度，抗压耐疲劳能力更强；采用先焊接后开螺纹孔的方式密封度更高，防水防尘性能更佳。
附图说明
图1为本发明背景技术电池系统底壳结构示意图。
图2为本发明实施例电池系统爆炸图。
图3为本发明实施例电池模组爆炸图。
图4为本发明实施例实体横梁结构示意图。
图5为本发明实施例前端板结构示意图。
图6为本发明实施例中间端板结构示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步详细描述。
实施例1
如图2所示，一种具有实体结构的电池系统，包括面壳10和底壳7，面壳和底壳整体成型，避免拼接造成防水防尘性能的降低，面壳10和底壳7内设置电池模组8，底壳7的上焊接实体横梁1，如图4所示，实体横梁1为U型结构，其上设有非穿透的螺纹孔11，两侧为用于卡接在车体上的卡接部12，卡接部12上开设固定螺孔13，螺钉通过固定螺孔13将电池系统固定在车体上，横梁本体底部还设有减重凹槽14，减重凹槽14为前后贯穿结构，等距分布于横梁本体底部，避开螺纹孔位置对应设置于螺纹孔的两侧，该结构既保证不影响结构强度，又节省材料、减轻了电池系统整体重量。
如图3所示，电池模组包括多个电芯组81，电芯组81的周围分别设置右侧板82、左侧板83、上盖板84和下盖板85，电芯组的前面设置前端板87，后面设置后端板86，在包括多个电芯组81时，还需在电芯组81之间设置中间端板88，电芯组81与上盖板84之间还设有固定连接各个电芯组81的电芯支架80，电芯支架80上设有连接各个电芯组81的电极的铝排811，如图5、6所示，前端板87、后端板86和中间端板88上设有通孔91。电芯组81和下盖板85之间还设有加热片，电池模组的各个组件之间通过拉钉812连接。
回看图2，还包括螺栓9，螺栓9分别通过前端板87、后端板86和中间端板88的通孔91穿过电池模组8，然后穿过底壳7锁入实体横梁1上开设的螺纹孔，实现电池模组与电池系统外壳的固定连接。
组装完成电池系统后，通过实体横梁1的卡接部12与车体预安装，再用螺钉通过螺孔13将电池系统固定在车体上，无需设置安装筋和安装支架，将电池模组在电池系统内部的固定和电池系统与车体的安装功能合二为一集成于实体横梁上，更好地将电池模组安装点的受力传到整车安装点，电池模组的重力直接通过实体横梁传递至整车，重力传递路径短，提高共振频率，大幅提升抗振性能。一体式实体横梁结构，使得整个电池系统的支撑强度比传统钣金梁拼焊更有保障；实体横梁的实体结构，刚度高、强度好，抗挤压、耐疲劳性能强。
实施例2
实施例1所公开的具有实体结构的电池系统的生产工艺，其中面壳和底壳采用铝合金拉深工艺加工，使得面壳和底壳分别一次成型，无需拼接，能量密度比高，防水防尘性能好。实体横梁为实体结构，采用铝挤加工工艺一体式挤压成型，在保证强度的同时，更适合大批量生产要求。实体横梁焊接与底壳的底部，采用搅拌摩擦焊的方式从底壳内部围绕焊接，围绕焊接为围绕预开设螺纹孔的位置焊接的方式，完成搅拌摩擦焊接后穿过底壳向实体横梁开设螺纹孔，确保螺纹孔不穿透实体横梁，最后再对底壳和实体横梁进行CMT焊接，加强底壳与实体横梁间的牢固度，且焊接变形少。组装完成的电池系统满足IP67密封性要求，防水防尘性能好。
本实施例未描述的其它部件的生产工艺，均采用现有技术中的生产工艺。
以上为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种具有实体结构的电池系统，包括壳体和设置于壳体内的电池模组（8），其特征在于：还包括螺栓（9）和具有安装和固定功能的实体横梁（1），所述实体横梁（1）为实体结构，所述实体横梁（1）上设有非穿透的螺纹孔（11），所述实体横梁（1）设于壳体底部，所述螺栓（9）依次穿过电池模组（8）和壳体固定于实体横梁（1）的螺纹孔（11）上。
2.根据权利要求1所述的具有实体结构的电池系统，其特征在于：所述壳体包括面壳（10）和底壳（7），所述面壳（10）和底壳（7）均为整体非拼接结构。
3.根据权利要求1所述的具有实体结构的电池系统，其特征在于：所述电池模组（8）包括电芯组（81），还包括设置于电芯组前端的前端板（87）和设置于电芯组后端的后端板（86）或设置于电芯组中间的中间端板（88），所述前端板（87）、中间端板（88）和后端板（86）上设有供螺栓（9）穿过的通孔（91）。
4.根据权利要求3所述的具有实体结构的电池系统，其特征在于：所述电池模组（8）还包括分别设置于电芯组（81）右侧、左侧、上面和下面的右侧板（82）、左侧板（83）、上盖板（84）和下盖板（85），所述电芯组（81）底部和下盖板（85）间设有加热片（89）。
5.根据权利要求1所述的具有实体结构的电池系统，其特征在于：所述实体横梁（1）包括横梁本体，所述螺纹孔（11）设置于横梁本体上，横梁本体两侧设有与车体安装连接的卡接部（12），卡接部（12）上设有供螺钉穿过的固定螺孔（13），作为优选方案，横梁本体底部还设有减重凹槽（14），所述减重凹槽（14）设于螺纹孔对应的两侧。
6.一种权利要求1～5任一项所述的具有实体结构的电池系统的生产工艺，其特征在于：所述实体横梁（1）采用铝挤加工工艺一体式挤压成型或分体式挤压成型后焊接为一体。
7.根据权利要求6所述的具有实体结构的电池系统的生产工艺，其特征在于：所述壳体采用铝合金拉深工艺。
8.根据权利要求6所述的具有实体结构的电池系统的生产工艺，其特征在于：所述实体横梁（1）和壳体之间通过焊接固定连接，所述焊接包括摩擦焊、搅拌摩擦焊、CMT焊接、超声波焊接或激光焊接。
9.根据权利要求8所述的具有实体结构的电池系统的生产工艺，其特征在于：所述实体横梁（1）和壳体的焊接包括在预开设螺纹孔（11）的位置上横线焊接方式或围绕焊接方式，焊接后再加工开设螺纹孔（11）。
10.根据权利要求8所述的具有实体结构的电池系统的生产工艺，其特征在于：所述焊接包括开设螺纹孔（11）之前的预焊接和开设螺纹孔（11）后的加强焊接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170815 |