CN109273640A - 电池包铝箱体及轻量化软包电池包 - Google Patents

电池包铝箱体及轻量化软包电池包 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种一种电池包铝箱体，包括下箱体和上箱盖，所述下箱体包括底板、前侧板、后侧板、左侧板和右侧板，这五个部分均由中空铝型材制成，所述中空铝型材包括彼此面对的一对面板和连接所述面板的多个连接肋，所述面板和所述多个连接肋形成多个中空部分，所述底板、前侧板、后侧板、左侧板和右侧板的延伸方向与其面板的延伸方向一致；所述前侧板、后侧板、左侧板、右侧板的位于上端部的上端肋位于同一平面内，且设有多个上盖连接孔，用于与所述上箱盖的法兰边配合连接；所述前侧板、后侧板、左侧板、右侧板的底端均设有台阶状的接合部，所述底板的四边设有台阶状的被接合部，所述被接合部通过焊接与所述接合部接合。

Description

电池包铝箱体及轻量化软包电池包
技术领域
本发明属于汽车动力电池技术领域，具体涉及一种电池包铝箱体及轻量化软包电池包。
背景技术
高能量电池系统是动力电池发展的重要方向，要实现电池具备更大电量，一个重要方向是电池包箱体外壳的轻量化，需要在有限体积、有限重量范围内，使电池包具有更高的电量，因而需要降低与电量无直接关系的外箱体的重量；同时，在能量高、电芯数量多的电池包中，为保证系统正常工作，还需要保证电池包内的散热，因此需要能够合理加装水冷板的结构，电池的高能量需要有配套的高效散热系统，在电池外箱体内部结构中，需要由装配液冷板的结构组成，以保证高电量动力电池系统可靠稳定运行。
申请号为201710199100.5的专利文献公开了一种液冷电池包，电池模组分层固定在支架上，每层模组至少一个面接触扁形冷却管，每层扁形冷却管两端通过过渡管道、层与层之间过渡管道通过连接管道连通，再与进液、出液总管联通。此发明为常规液冷电池包，主要通过多层叠加布置提高整体结构性，并使模组的一个面或者两个面与冷却管接触，提高冷却效果。但其本质上并未进行特殊的材料选型及结构设计，无法满足快充和高倍率电池系统的散热需求。
申请号为201510569662.5的专利文献公开了一种基于软包单体电池的电池箱，包括上盖、下箱体以及装配在上盖和下箱体之间的电池组，电池箱还包括设置于下箱体内部侧壁的压紧结构、挡板、多根侧限位管以及位于下箱体底部的液冷装置，压紧结构和挡板分别位于电池组最外侧的两个单电池模块的外侧面，所述液冷装置由液冷管及具有多个散热翅片的液冷板组成，下箱体底部为柔性导热垫，与电池组底部和液冷板接触。该电池箱虽然设置了液冷装置，但是该液冷装置结构复杂，占据空间大，且无法满足轻量化的要求。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种轻量化软包电池包，旨在解决现有的软包电池包重量重、散热不理想且两者无法同时满足的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种电池包铝箱体，包括下箱体和上箱盖，所述下箱体包括底板、前侧板、后侧板、左侧板和右侧板，这五个部分均由中空铝型材制成，所述中空铝型材包括彼此面对的一对面板和连接所述面板的多个连接肋，所述面板和所述多个连接肋形成多个中空部分，所述底板、前侧板、后侧板、左侧板和右侧板的延伸方向与其面板的延伸方向一致；所述前侧板、后侧板、左侧板、右侧板的位于上端部的上端肋位于同一平面内，且设有多个上盖连接孔，用于与所述上箱盖的法兰边通过螺栓连接；所述前侧板、后侧板、左侧板、右侧板的底端均设有台阶状的接合部，所述底板的四边设有台阶状的被接合部，所述被接合部通过焊接与所述接合部接合。
优选地，所述左侧板和右侧板的底边缘垂直形成有底板连接板，所述左侧板和右侧板的接合部形成于所述底板连接板上。
优选地，所述底板连接板的内侧边缘设有多个等间距布置的水冷板安装槽口，所述水冷板安装槽口内设有突出的水冷板支承块，所述水冷板支承块上设有第一螺杆固定孔。
优选地，所述底板连接板上背离所述水冷板安装槽口的一侧设有水冷管安装孔。
优选地，所述底板包括并列设置的多个条形板，多个所述条形板彼此通过焊接连接。
优选地，所述底板的中间设有模组及液冷板安装条、模组及液冷板安装块，所述模组及液冷板安装条、模组及液冷板安装块上设有多个第二螺杆固定孔。
优选地，所述左侧板、右侧板和后侧板上焊接有多个挂耳，所述挂耳采用中空铝型材制成；所述前侧板上设有水冷管通过孔、模组高压接口通过孔和模组低压接口通过孔。
本发明还提出一种轻量化软包电池包，包括：
上述任一项所述的电池包铝箱体；
电芯模组，封装于所述电池包铝箱体内；
第一水冷板，具有水冷管，所述第一水冷板设于所述电池包铝箱体的底板和所述电芯模组之间。
优选地，所述左侧板和右侧板的底部垂直形成有底板连接板，所述底板连接板上设有水冷管安装孔和多个等间距布置的水冷板安装槽口，所述水冷板安装槽口内设有突出的水冷板支承块；所述第一水冷板的左右两侧设有突出的安装部，所述安装部嵌装于所述水冷板安装槽口内，并通过所述水冷板支承块进行支承；所述水冷管通过水冷管支座和螺丝安装于所述水冷管安装孔处。
优选地，所述电芯模组包括分别位于上、下位置的两层小模组，上层小模组和下层小模组之间设有第二水冷板；所述第一水冷板中间设有第一水冷板安装孔，所述第二水冷板中间设有与所述第一水冷板安装孔位置对应的第二水冷板安装孔，所述第一水冷板安装孔和第二水冷板安装孔用于使固定电芯模组的长螺杆通过。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果：
一，所述底板、前侧板、后侧板、左侧板和右侧板采用的中空铝型材均包括彼此面对的两个面板，及倾斜地或垂直地连接在两面板之间的多个连接肋，这样构成三角形的中空部分保证整个中空铝型材具有很好的承载力的能力，又相比同样厚度的实心结构能够大大减轻重量，从而大大减轻电池包箱体的重量，实现电池包的轻量化。相比使用铁质钣金件制成的铁箱体，箱体重量可以减少50％左右。
二，一些铝质箱体是整体采用铝板拉伸成型的，成型后的铝质箱体容易产生变形，而本发明由于采用了中空铝型材，上端肋和下端连接肋作为所述前侧板、后侧板、左侧板和右侧板这四者的上下端面，是位于同一平面内的，中空铝型材通过挤压加工获得的上端肋具有非常好的平整度，还由于其内部多条连接肋保证不容易发生变形，从而使整个下箱体顶端也具有很好的平整度，进而使得在与上箱盖的法兰边通过螺栓进行连接时，整个箱体不容易发生变形，具有很好的机械强度，保证整个电池包的使用安全。而且采用拉伸成型的整套模治具费近800万，用于生产铝型材的模治具费不到50万，减少了开模费用投入。
三，所述前侧板、后侧板、左侧板和右侧板的底部的接合部与底板四边的被接合部进行台阶配合，再使用搅拌摩擦焊和机器人MIG焊(熔化极惰性气体保护焊)进行焊接，连接强度好，相比于现有的采用螺栓将各侧板和底板进行连接的箱体装配工艺，本发明采用焊接，生产效率高。
四，本发明所述左侧板和右侧板上开设的水冷板安装槽口和水冷板支承块，在保证模组体积不增大的情况下给水冷管留了合理的安装空间，并且通过水冷板支承块的支承，使得第一水冷板与底板之间有散热间隙，使得水冷板具有更好的散热效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提出的轻量化软包电池包省去上箱盖时的结构图；
图2为图1中的A处放大图；
图3为图1提出的轻量化软包电池包的爆炸图；
图4为图3中的B处放大图；
图5为图3中的C处放大图；
图6为图1提出的轻量化软包电池包的下箱体的结构图；
图7为图6中的D处放大图；
图8为图6的爆炸图；
图9为图8中的E处放大图；
图10为图8中的F处放大图。
本发明的附图标号说明：
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。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“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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；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，除非另有明确的限定。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。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种电池包铝箱体及轻量化软包电池包。
请参照图1至图10，电池包铝箱体，包括下箱体1和上箱盖2，所述下箱体1包括底板11、前侧板12、后侧板13、左侧板14和右侧板15，这五个部分均由中空铝型材制成，请参照图10，所述中空铝型材包括彼此面对的一对面板1-1和连接所述面板1-1的多个连接肋1-2，所述面板1-1和所述多个连接肋1-2形成多个中空部分1-3，所述底板11、前侧板12、后侧板13、左侧板14和右侧板15的延伸方向与其面板1-1的延伸方向一致；所述前侧板12、后侧板13、左侧板14、右侧板15的位于上端部的上端肋1-4位于同一平面内，且设有多个上盖连接孔1-5，用于与所述上箱盖2的法兰边21通过螺栓连接；所述前侧板12、后侧板13、左侧板14、右侧板15的底端均设有台阶状的接合部1-6，所述底板11的四边设有台阶状的被接合部1-7，所述被接合部1-7通过焊接与所述接合部1-6接合。
在现有技术中，电池包箱体通常是采用铁质材料成型，铸铝箱体有着质量轻、生产成本低等优点，虽然在一些动力电池承载结构中已有应用，但现有的铝质箱体通常是采用钣金材料机加工成型，虽然能在一定程度上减轻点重量，但是由于电池包箱体需要一定的厚度保证结构强度，因此现有的铝质箱体依然存在没有真正轻量化的问题；并且铸铝箱体为开模成型，其法兰边的平整度不高，由于其尺寸较大，极易发生变形，尤其是电动汽车在行驶过程中更加容易变形，因此现有的一些铝质箱体并不能在使用安全的前提下降低箱体的质量。
而在本实施方式中，所述底板11、前侧板12、后侧板13、左侧板14和右侧板15均采用中空铝型材，中空铝型材是桁架型中空铝型材，是通过挤压加工由铝合金生产的桁架截面形长结构构件，通过垂直于其纵向方向进行切割获得的横截面在纵向方向上的任何位置处都是相同的。所述底板11、前侧板12、后侧板13、左侧板14和右侧板15采用的中空铝型材均包括彼此面对的两个面板1-1，及倾斜地或垂直地连接在两面板1-1之间的多个连接肋1-2。
一方面，这样构成三角形的中空部分1-3保证整个中空铝型材具有很好的承载力的能力，又相比同样厚度的实心结构能够大大减轻重量，从而大大减轻电池包箱体的重量，实现电池包的轻量化。相比使用铁质钣金件制成的铁箱体，箱体重量可以减少50％左右。
另一方面，一些铝质箱体是整体采用铝板拉伸成型的，成型后的铝质箱体容易产生变形，而本发明由于采用了中空铝型材，上端肋1-4和下端连接肋作为所述前侧板12、后侧板13、左侧板14和右侧板15这四者的上下端面，是位于同一平面内的，中空铝型材通过挤压加工获得的上端肋1-4具有非常好的平整度，还由于其内部多条连接肋1-2保证不容易发生变形，从而使整个下箱体1顶端也具有很好的平整度，进而使得在与上箱盖2的法兰边21通过螺栓进行连接时，整个箱体不容易发生变形，具有很好的机械强度，保证整个电池包的使用安全。而且采用拉伸成型的整套模治具费近800万，用于生产铝型材的模治具费不到50万，减少了开模费用投入。
还一方面，所述前侧板12、后侧板13、左侧板14和右侧板15的底部的接合部1-6与底板11四边的被接合部1-7进行台阶配合，再使用搅拌摩擦焊和机器人MIG焊(熔化极惰性气体保护焊)进行焊接，连接强度好，相比于现有的采用螺栓将各侧板和底板进行连接的箱体装配工艺，本发明采用焊接，生产效率高。
进一步地，所述左侧板14和右侧板15的底边缘垂直形成有底板连接板16，所述左侧板14和右侧板15的接合部形成于所述底板连接板16上。
由此使得，所述左侧板14和右侧板15的截面形状为L型，通过底板连接板16与底板11进行连接，进一步提高了所述下箱体1的整体结构强度。
进一步地，所述底板连接板16的内侧边缘设有多个等间距布置的水冷板安装槽口161，所述水冷板安装槽口161内设有突出的水冷板支承块162，所述水冷板支承块162上设有第一螺杆固定孔163。
请一并参阅图4，第一水冷板4的左右边缘设有安装部43，安装部43的形状与所述水冷板安装槽口161的形状吻合，当第一水冷板4安装在底板11上时，所述安装部43嵌装在所述水冷板安装槽口161内，方便定位，并且，由于安装部43载置于所述水冷板你支承块162上，使得第一水冷板4与底板11之间具有一定空隙，从而保证下箱体1内具有好的散热效果。
进一步地，所述底板连接板16上背离所述水冷板安装槽口161的一侧设有水冷管安装孔164。
请再次参阅图4，所述水冷管41上设有水冷管支座44，水冷管支座44通过螺丝连接在所述水冷管安装孔164上，由此实现将水冷管41固定于所述下箱体1内。
进一步地，所述底板11包括并列设置的多个条形板111，多个所述条形板111彼此通过焊接连接。
由于中空铝型材为长形构件的结构特点，为保证整个电池包在宽度方向上的要求，底板11由若干个铝型材构成，每个条形板111为单独的铝型材，且每个铝型材的宽度尺寸可以有不同。具体在本实施方式中，所述条形板的数量为三个。当然，在其他一些实施方式中，根据电池包尺寸的设计需求，条形板的数量也可以是其它数量。
进一步地，所述底板11的中间设有模组及液冷板安装条112、模组及液冷板安装块113，所述模组及液冷板安装条112、模组及液冷板安装块113上设有多个第二螺杆固定孔114。
当将电芯模组3安装于所述下箱体1内时，先将第一水冷板4放置于所述底板11上，然后放置第一层小模组，将第二水冷板5放在第一层小模组上后，再在第二水冷板5上放第二层的小模组，所述第一水冷板4上设有第一水冷板安装孔41，所述第二水冷板上设有第二水冷板安装孔51和第三水冷板安装孔52，将多根长螺杆由上至下依次穿过电芯模组和水冷板的安装孔，即将电芯模组3即水冷板固定于下箱体1内。
进一步地，所述左侧板14、右侧板15和后侧板13上焊接有多个挂耳17，所述挂耳17采用中空铝型材制成；所述前侧板12上设有水冷管通过孔121、模组高压接口通过孔122和模组低压接口通过孔123。
所述挂耳17也采用中空铝型材制成，进一步减轻了整个电池包的重量。所述水冷管通过孔121用于使水冷管41的外接口穿过，所述模组高压接口通过孔122和模组低压接口通过孔123分别用于使与电芯模组3电连接的模组高压接口和模组低压接口通过。
本发明还提出一种轻量化软包电池包，包括：
上述任一项所述的电池包铝箱体；
电芯模组3，封装于所述电池包铝箱体内；
第一水冷板4，具有水冷管41，所述第一水冷板4设于所述电池包铝箱体的底板11和所述电芯模组3之间。
进一步地，所述左侧板14和右侧板15的底部垂直形成有底板连接板16，所述底板连接板16上设有水冷管安装孔和多个等间距布置的水冷板安装槽口161，所述水冷板安装槽口161内设有突出的水冷板支承块162；所述第一水冷板4的左右两侧设有突出的安装部43，所述安装部43嵌装于所述水冷板安装槽口161内，并通过所述水冷板支承块162进行支承；所述水冷管41通过水冷管支座44和螺丝安装于所述水冷管安装孔164处。
进一步地，所述电芯模组3包括分别位于上、下位置的两层小模组，上层小模组和下层小模组之间设有第二水冷板5；所述第一水冷板4中间设有第一水冷板安装孔42，所述第二水冷板5中间设有与所述第一水冷板安装孔42位置对应的第二水冷板安装孔51，第二水冷板5的左右边缘还设有第三水冷板安装孔52，所述第一水冷板安装孔42、第二水冷板安装孔51和第三水冷板安装孔52用于使固定电芯模组的长螺杆通过。
所述轻量化软包电池包，由于采用了上述所有电池包铝箱体的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池包铝箱体，包括下箱体和上箱盖，其特征在于，所述下箱体包括底板、前侧板、后侧板、左侧板和右侧板，这五个部分均由中空铝型材制成，所述中空铝型材包括彼此面对的一对面板和连接所述面板的多个连接肋，所述面板和所述多个连接肋形成多个中空部分，所述底板、前侧板、后侧板、左侧板和右侧板的延伸方向与其面板的延伸方向一致；
所述前侧板、后侧板、左侧板、右侧板的位于上端部的上端肋位于同一平面内，且设有多个上盖连接孔，用于与所述上箱盖的法兰边配合连接；
所述前侧板、后侧板、左侧板、右侧板的底端均设有台阶状的接合部，所述底板的四边设有台阶状的被接合部，所述被接合部通过焊接与所述接合部接合。
2.如权利要求1所述的电池包铝箱体，其特征在于，所述左侧板和右侧板的底边缘垂直形成有底板连接板，所述左侧板和右侧板的接合部形成于所述底板连接板上。
3.如权利要求2所述的电池包铝箱体，其特征在于，所述底板连接板的内侧边缘设有多个等间距布置的水冷板安装槽口，所述水冷板安装槽口内设有突出的水冷板支承块，所述水冷板支承块上设有第一螺杆固定孔。
4.如权利要求3所述的电池包铝箱体，其特征在于，所述底板连接板上背离所述水冷板安装槽口的一侧设有水冷管安装孔。
5.如权利要求1所述的电池包铝箱体，其特征在于，所述底板包括并列设置的多个条形板，多个所述条形板彼此通过焊接连接。
6.如权利要求1或5所述的电池包铝箱体，其特征在于，所述底板的中间设有模组及液冷板安装条、模组及液冷板安装块，所述模组及液冷板安装条、模组及液冷板安装块上设有多个第二螺杆固定孔。
7.如权利要求1所述的电池包铝箱体，其特征在于，所述左侧板、右侧板和后侧板上焊接有多个挂耳，所述挂耳采用中空铝型材制成；所述前侧板上设有水冷管通过孔、模组高压接口通过孔和模组低压接口通过孔。
8.一种轻量化软包电池包，其特征在于，包括：
如权利要求1至7任一项所述的电池包铝箱体；
电芯模组，封装于所述电池包铝箱体内；
第一水冷板，具有水冷管，所述第一水冷板设于所述电池包铝箱体的底板和所述电芯模组之间。
9.如权利要求8所述的轻量化软包电池包，其特征在于，所述左侧板和右侧板的底部垂直形成有底板连接板，所述底板连接板上设有水冷管安装孔和多个等间距布置的水冷板安装槽口，所述水冷板安装槽口内设有突出的水冷板支承块；所述第一水冷板的左右两侧设有突出的安装部，所述安装部嵌装于所述水冷板安装槽口内，并通过所述水冷板支承块进行支承；所述水冷管通过水冷管支座和螺丝安装于所述水冷管安装孔处。
10.如权利要求8或9所述的轻量化软包电池包，其特征在于，所述电芯模组包括分别位于上、下位置的两层小模组，上层小模组和下层小模组之间设有第二水冷板；所述第一水冷板中间设有第一水冷板安装孔，所述第二水冷板中间设有与所述第一水冷板安装孔位置对应的第二水冷板安装孔，所述第一水冷板安装孔和第二水冷板安装孔用于使固定电芯模组的长螺杆通过。
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