CN108232073A - 电动汽车用电池箱体及其制造方法、电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车用电池箱体及其制造方法、电动汽车，涉及电动汽车技术领域。解决了现有技术存在结构设计不合理、生产效率低的技术问题。该电动汽车用电池箱体，包括金属外部框架及非金属内部框架，金属外部框架的抗压强度强于非金属内部框架的抗压强度；非金属内部框架安装在金属外部框架上且与金属外部框架固定连接，非金属内部框架的内凹部分形成绝缘的电池模组容置腔；金属外部框架的边沿部分位于非金属内部框架的四周且金属外部框架用于与电动汽车的车身固定连接或相接触。该制造方法能制造该电动汽车用电池箱体。该电动汽车包括该电动汽车用电池箱体。本发明用于简化电动汽车的电池箱体的结构，提高其生产效率。

Description

电动汽车用电池箱体及其制造方法、电动汽车

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车用电池箱体及其制造方法、应用该电动汽车用电池箱体的电动汽车。

背景技术

目前，电动汽车的电池系统重量较重，电池箱体占到电池系统重量的15％左右，所以对电池箱体的设计结构和成型工艺进行研究，对降低系统重量、提高整车续驶里程具有重要意义。电池箱体重量较重的原因，一部分是由电池箱体的结构设计及制作工艺决定的，目前的箱体绝大部分是由一种材料制作的，譬如其材料是金属碳钢、不锈钢、铸铝、铝型材制造，单纯使用一种材料在制作工艺方面有优势，但是不可避免地在某些结构场合造成过度设计，这些过度设计的地方，就是在箱体设计或制作工艺上需改进的地方。

本申请人发现，现有技术至少存在以下问题：

现有技术中常见的用于电动汽车的如图1所示第一种电池箱体结构设计，材料选择钣金，利用焊接将钣金件连接起来。

如图2所示，第二种常见的电池箱体结构设计，材料选择铸铝，利用铸造工艺实现箱体制作。

如图3所示，第三种常见的电池箱体结构设计材料选择铝型材，利用焊接工艺实现箱体制作。

如图4所示，第四种电池箱体结构设计为复合材料电池箱设计。

如上述介绍，现有的四种技术方案均存在结构设计不合理、生产效率低等问题，尤其现有技术中第一种和第三种方案存在密封性能差问题，第二种方案存在模具费用高，第四种方案存在成本高、工艺稳定性差等问题。

发明内容

本发明的其中一个目的是提出一种电动汽车用电池箱体及其制造方法、电动汽车，解决了现有技术存在结构设计不合理、生产效率低的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果(重量轻、密封性好、无焊接部位、结构强度高、模具简单、模具费用低、便于批量化生产、在提升电池系统能量密度的基础上能显著提高电池包箱体的生产效率，生产成本低等)详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明实施例提供的电动汽车用电池箱体，包括金属外部框架以及非金属内部框架，其中：

所述金属外部框架的抗压强度强于所述非金属内部框架的抗压强度；

所述非金属内部框架装配在所述金属外部框架上且与所述金属外部框架固定连接，所述非金属内部框架的内凹部分形成绝缘的电池模组容置腔；

所述金属外部框架的边沿部分位于所述非金属内部框架的四周且所述金属外部框架用于与电动汽车的车身固定连接或相接触。

优选地，所述电池模组容置腔的底部还固定设置有金属内部固定件，电池模组和/或冷却装置能通过所述金属固定件固定在所述电池模组容置腔内。

优选地，所述金属内部固定件粘结于所述电池模组容置腔的底部。

优选地，所述非金属内部框架为至少两个箱式组件固定连接(优选为互相粘结)而成，所述箱式组件的内凹型腔室形成所述电池模组容置腔。

优选地，每个所述箱式组件均包括箱壁以及底板，其中：

所述箱壁形成矩形边框结构；

所述底板与所述箱壁的底部密封连接，且所述底板的部分区域朝上拱起并在其上表面形成凸起，在其下表面形成桁架槽；

所述金属外部框架的内侧固定设置有刚性桁架结构，所述刚性桁架结构的至少部分区段嵌于所述桁架槽内。

优选地，所述箱壁包括壁板以及法兰，其中：

所述壁板与所述底板的边沿相连接，所述法兰环绕所述壁板的外侧且与所述壁板的顶部相连接；

所述法兰的至少部分区段压在所述金属外部框架边沿部分的顶面；

相邻的两个所述箱式组件的壁板互相粘结在一起，相邻的两个所述箱式组件的法兰也互相粘结在一起。

优选地，所述金属内部固定件固定设置在所述底板与所述箱壁相连接的区域的所述凸起上。

优选地，所述非金属内部框架的侧部还固定连接有附加非金属部件，所述附加非金属部件形成附属部件安装座。

优选地，所述金属外部框架与所述非金属内部框架两者相粘结；

和/或，所述金属外部框架为铝材质铸造或铝型材焊接而成；

和/或，所述非金属内部框架的材质为绝缘的复合材料。

本发明提供的上述任一技术方案提供的电动汽车用电池箱体的制造方法，包括如下步骤：

铸造或使用型材焊接得到所述金属外部框架；

将至少两个箱式组件粘结形成所述非金属内部框架，所述箱式组件的内凹型腔室形成所述电池模组容置腔；

将所述非金属内部框架安装、粘结在所述金属外部框架上，使所述非金属内部框架与所述金属外部框架形成固定连接。

本发明实施例提供的电动汽车，包括电池模组以及本发明任一技术方案提供的电动汽车用电池箱体，所述电池模组安装在所述电动汽车用电池箱体的电池模组容置腔内。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

由于本发明中非金属内部框架的内凹部分形成绝缘的电池模组容置腔，金属外部框架的边沿部分位于非金属内部框架的四周且金属外部框架用于与电动汽车的车身固定连接或相接触，由此金属外部框架可以起到保护作用(抗冲击、抗挤压等)以及与车身连接固定的作用，非金属内部框架可以起到密封、绝缘、保温等作用，金属外部框架与非金属内部框架两者分工明确、功能上不会互相抵触，不仅确保了电池箱体有足够的抗压强度和绝缘性能，而且非金属内部框架安装在金属外部框架上以后再将两者固定连接，故而金属外部框架与非金属内部框架可以单独制造出来后进行装配、连接，装配、生产效率更高，所以解决了现有技术存在结构设计不合理、生产效率低的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中用于电动汽车的第一种电池箱体结构的示意图；

图2为现有技术中用于电动汽车的第二种电池箱体结构的示意图；

图3为现有技术中用于电动汽车的第三种电池箱体结构的示意图；

图4为现有技术中用于电动汽车的第四种电池箱体结构的示意图；

图5为本发明实施例提供的电动汽车用电池箱体的示意图；

图6为本发明实施例提供的电动汽车用电池箱体的金属外部框架的示意图；

图7为本发明实施例提供的电动汽车用电池箱体的非金属内部框架的示意图；

图8为本发明实施例提供的电动汽车用电池箱体的非金属内部框架底部的示意图；

图9为本发明实施例提供的电动汽车用电池箱体的组成非金属内部框架的箱式组件的内部结构的示意图；

图10为本发明实施例提供的电动汽车用电池箱体的组成非金属内部框架的箱式组件的底部示意图；

图11为本发明实施例提供的电动汽车用电池箱体的金属外部框架与非金属内部框架连接处的局部剖面示意图；

图12为本发明实施例优选方案提供的一种电动汽车用电池箱体的示意图；

图13为本发明实施例优选方案提供的另一种电动汽车用电池箱体的示意图；

附图标记：1、金属外部框架；11、刚性桁架结构；2、非金属内部框架；20、电池模组容置腔；21、箱式组件；210、桁架槽；211、箱壁；212、壁板；213、法兰；214、底板；215、凸起；216、凸出结构；3、金属内部固定件；4、附加非金属部件。

具体实施方式

下面可以参照附图图1～图13以及文字内容理解本发明的内容以及本发明与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本发明提供的任一技术手段进行替换或将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围，本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。

本发明实施例提供了一种重量轻、密封性好、无焊接部位、结构强度高、模具简单、模具费用低、便于批量化生产、在提升电池系统能量密度的基础上能显著提高电池包箱体的生产效率，生产成本低的电动汽车用电池箱体及其制造方法、电动汽车。本发明结合金属材料和非金属材料的材料属性、制程工艺、成本优缺点等，采用将金属材料部件和非金属材料部件结合的方式制作电池箱体。

下面结合图1～图13对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

如图5～图13所示，本发明实施例所提供的电动汽车用电池箱体，包括金属外部框架1以及非金属内部框架2，其中：

金属外部框架1的抗压强度强于非金属内部框架2的抗压强度；

非金属内部框架2安装在金属外部框架1上且与金属外部框架1固定连接，非金属内部框架2的内凹部分形成绝缘的如图9所示电池模组容置腔20；非金属内部框架2材质的密度优选为小于金属外部框架1的材质的密度；

金属外部框架1的边沿部分位于非金属内部框架2的四周且金属外部框架1用于与电动汽车的车身固定连接或相接触。

由于本发明中非金属内部框架2的内凹部分形成绝缘的电池模组容置腔20，金属外部框架1的边沿部分位于非金属内部框架2的四周且金属外部框架1用于与电动汽车的车身固定连接或相接触，由此金属外部框架1起到保护作用(抗冲击、抗挤压等)以及与车身连接固定的作用，非金属内部框架2起到密封、绝缘、保温等作用，金属外部框架1与非金属内部框架2两者分工明确、功能上不会互相抵触，不仅确保了电池箱体有足够的抗压强度和绝缘性能，而且非金属内部框架2安装在金属外部框架1上以后才将两者固定连接，故而金属外部框架1与非金属内部框架2可以单独制造出来后进行装配，装配、生产效率更高。

作为可选地实施方式，如图9所示电池模组容置腔20的底部还固定设置有金属内部固定件3，电池模组和/或冷却装置能通过金属固定件固定在电池模组容置腔20内。非金属箱体中含有金属内部固定件3，金属内部固定件3主要起到固定电池模组或冷却系统的作用。

作为可选地实施方式，金属内部固定件3粘结于电池模组容置腔20的底部。粘结具有占用空间小，安装效率高的优点。

作为可选地实施方式，如图8所示非金属内部框架2为至少两个箱式组件21固定连接(优选为互相粘结)而成，箱式组件21的内凹型腔室形成如图9所示电池模组容置腔20。通过若干箱式组件21组装、固定而成的非金属内部框架2具有容积可扩展性好，安装效率高，方便批量加工制造的优点。

作为可选地实施方式，如图9所示每个箱式组件21均包括箱壁211以及底板214，其中：箱壁211形成矩形边框结构；底板214与箱壁211的底部密封连接，且底板214的部分区域朝上拱起并在其上表面形成凸起215，在其下表面形成桁架槽210；桁架槽210之间形成(方形或矩形)凸出结构216；

金属外部框架1的内侧固定设置有如图6所示刚性桁架结构11，刚性桁架结构11的至少部分区段嵌于桁架槽210内。

刚性桁架结构11镶嵌在箱式组件21底部的桁架槽210以后，可以保证非金属内部框架2在受到挤压或冲击时能有效抵抗变形，从而保护非金属内部框架2，同时，刚性桁架结构11与桁架槽210的匹配结构有利于提高本产品结构的稳定性和结构的紧凑性。

作为可选地实施方式，如图9所示箱壁211包括壁板212以及法兰213，其中：

壁板212与底板214的边沿相连接，法兰213环绕壁板212的外侧且与壁板212的顶部相连接；法兰213的至少部分区段压在金属外部框架1边沿部分的顶面；

相邻的两个箱式组件21的壁板212互相粘结在一起，相邻的两个箱式组件21的法兰213也互相粘结在一起。

上述结构的箱式组件21方便组装，而且组装成的非金属内部框架2结构不仅更为紧凑，而且结构强度更高。

作为可选地实施方式，金属内部固定件3固定设置在底板214与箱壁211相连接的区域的凸起215上。该结构有利于对电池模组或冷却装置进行连接、固定。

作为可选地实施方式，非金属内部框架2的侧部还固定连接有附加非金属部件4，附加非金属部件4形成附属部件安装座。附属部件安装座可以安装电池模组外围的其他部件。由此可以拓展电池箱体的功能。

作为可选地实施方式，金属外部框架1与非金属内部框架2两者相粘结；粘接技术占用空间小，可行性高，对有效降低电池系统重量，提升电池系统能量密度，增加整车续航里程具有重要意义。

作为可选地实施方式，金属外部框架1为铝材质铸造或铝型材焊接而成；铸造具有加工方便，结构强度高的优点。铝型材焊接具有施工灵活性好，工艺设计限制少的优点。

作为可选地实施方式，非金属内部框架2的材质为绝缘的复合材料。非金属内部框架2由复合材料制作，不仅密封性、绝缘性、保温性好，而且方便实施粘结作业。

本发明提供的上述任一技术方案提供的电动汽车用电池箱体的制造方法，包括如下步骤：

铸造或使用型材焊接得到金属外部框架1；

将至少两个箱式组件21粘结形成非金属内部框架2，箱式组件的内凹型腔室形成电池模组容置腔20；

将非金属内部框架2安装、粘结在金属外部框架1上，使非金属内部框架2与金属外部框架1形成固定连接。

以上制造方法具有工艺简单，安装方便的优点。

电池包整体箱体制作工艺具体可以为：金属外部框架1采用铸铝一体铸造或铝型材焊接而成；金属内部固定件3粘接在非金属内部箱体上；非金属箱体与非金属箱体之间采用粘接连接在一起(如壁板212与壁板212之间，箱体法兰213与箱体法兰213之间)，整体形成非金属内部框架2；非金属内部框架2通过粘接镶嵌在金属外部框架1上。金属外部框架1的两侧框架型材有对应的凸起结构(或理解为边沿部分上的凸壁)与非金属内部箱体进行搭接，然后焊接；金属外部框架1的两侧框架与前后非金属内部框架2也通过搭接，然后焊接在一起。

本发明实施例提供的电动汽车，包括电池模组以及本发明任一技术方案提供的电动汽车用电池箱体，电池模组安装在电动汽车用电池箱体的电池模组容置腔20内。

本发明将容易遭受冲击、主要受力部位、与车身接触的电池箱体外框架由金属部件制作，而对主要起到密封作用的框架内部部件采用非金属材料制作，不仅确保了电池箱体有足够的抗压强度和绝缘性能，而且金属外部框架1与非金属内部框架2之间的连接关系简单，整个电池箱体结构上与现有设计相比更为简单，生产效率更高。

采用本发明结构及工艺的电池箱体，重量轻，密封性好，无焊接部位，结构强度高，模具简单，模具费用低，便于批量化生产，在提升电池系统能量密度的基础上能显著提高电池包箱体的生产效率，降低生产成本，所以适宜应用于电动汽车上。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种电动汽车用电池箱体，其特征在于，包括金属外部框架以及非金属内部框架，其中：

所述金属外部框架的抗压强度强于所述非金属内部框架的抗压强度；

所述非金属内部框架装配在所述金属外部框架上且与所述金属外部框架固定连接，所述非金属内部框架的内凹部分形成绝缘的电池模组容置腔；

所述金属外部框架的边沿部分位于所述非金属内部框架的四周且所述金属外部框架用于与电动汽车的车身固定连接或相接触。

2.根据权利要求1所述的电动汽车用电池箱体，其特征在于，所述电池模组容置腔的底部还固定设置有金属内部固定件，电池模组和/或冷却装置能通过所述金属固定件固定在所述电池模组容置腔内。

3.根据权利要求2所述的电动汽车用电池箱体，其特征在于，所述金属内部固定件粘结于所述电池模组容置腔的底部。

4.根据权利要求1所述的电动汽车用电池箱体，其特征在于，所述非金属内部框架为至少两个箱式组件固定连接而成，所述箱式组件的内凹型腔室形成所述电池模组容置腔。

5.根据权利要求4所述的电动汽车用电池箱体，其特征在于，每个所述箱式组件均包括箱壁以及底板，其中：

所述箱壁形成矩形边框结构；

所述底板与所述箱壁的底部密封连接，且所述底板的部分区域朝上拱起并在其上表面形成凸起，在其下表面形成桁架槽；

所述金属外部框架的内侧固定设置有刚性桁架结构，所述刚性桁架结构的至少部分区段嵌于所述桁架槽内。

6.根据权利要求5所述的电动汽车用电池箱体，其特征在于，所述箱壁包括壁板以及法兰，其中：

所述壁板与所述底板的边沿相连接，所述法兰环绕所述壁板的外侧且与所述壁板的顶部相连接；

所述法兰的至少部分区段压在所述金属外部框架边沿部分的顶面；

相邻的两个所述箱式组件的壁板互相粘结在一起，相邻的两个所述箱式组件的法兰也互相粘结在一起。

7.根据权利要求5所述的电动汽车用电池箱体，其特征在于，所述金属内部固定件固定设置在所述底板与所述箱壁相连接的区域的所述凸起上。

8.根据权利要求1-7任一所述的电动汽车用电池箱体，其特征在于，所述金属外部框架与所述非金属内部框架两者相粘结；

和/或，所述金属外部框架为铝材质铸造或铝型材焊接而成；

和/或，所述非金属内部框架的材质为绝缘的复合材料。

9.一种权利要求1-8任一所述的电动汽车用电池箱体的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

铸造或使用型材焊接得到所述金属外部框架；

将至少两个箱式组件粘结形成所述非金属内部框架，所述箱式组件的内凹型腔室形成所述电池模组容置腔；

将所述非金属内部框架安装、粘结在所述金属外部框架上，使所述非金属内部框架与所述金属外部框架形成固定连接。

10.一种电动汽车，其特征在于，包括电池模组以及权利要求1-8任一所述的电动汽车用电池箱体，所述电池模组安装在所述电动汽车用电池箱体的电池模组容置腔内。