CN109301124A - 电池下箱体及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电池下箱体及其制作方法，其中，所述电池下箱体包括：第一基体层、泡沫层、预埋钣金、第二基体层、填充层以及第三基体层；所述第一基体层包括至少一层复合材料层，所述复合材料层的为阻燃环氧树脂层，所述阻燃环氧树脂层中还具有连续玻纤，所述泡沫层填充于所述第一基体层和预埋钣金之间的局部，所述预埋钣金位于所述泡沫层和第二基体层之间，所述第二基体层位于所述预埋钣金和填充层之间，所述第二基体层包括至少一层所述复合材料层，所述填充层填充于所述第二基体层以及第三基体层之间的局部，所述第三基体层包括至少一层所述复合材料层。本发明的电池下箱体机械强度高，减重比率大，轻量化明显。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电池下箱体及其制作方法。
背景技术
降低能耗、节能环保乃是当今社会发展的主题。随着人类社会文明不断进步，工业现代化越来越和我们紧密结合，现代化的经济日益发展，能源需求进一步提高，而且化石能源对大气环境产生一定的危害，影响着人们的身体健康。全球能源和环境系统面临巨大的挑战，汽车作为石油消耗和二氧化碳排放的大户，需要进行革命性的变革。改变汽车的传统使用能源，发展新能源汽车，摆脱对石油依赖已上升为国家战略，同时也是汽车产业跨越式发展和提升国际竞争力的需要，最终将有利于人们生存的环境质量的改善。
在此背景下应运而生的纯电动汽车和混合动力汽车技术为未来可持续发展解决了部分能源问题，但是也存在诸多的弊端，比如电池技术的滞后、电池能量密度偏低导致动力电池系统的能量密度偏低，从而影响电动汽车的续航里程。在动力电池包中，电芯的重量一般在1/3-2/3之间，其余部分为电路板、高压器件、电池上下箱体等配件，其中电池包的箱体约占了整个系统重量的1/3。由此可见，在同等电芯能量密度比的情况下，要想提高电池系统能量密度比，轻量化电池箱体是不可却少的重要途径之一。
在新能源汽车行业，新能源汽车三大核技术是电池、电机、电控。其中，电池做为新能源汽车的能量来源是三大核心技术之首，新能源汽车的动力电池到电池系统，往往要经过电池到模块、从模块的串并联到模组的串并联、最后模组与电池包下箱体的固定，另外电池系统还要搭配导电汇流排、信号采集单元BMU、信号控制单元BMS、高低压电气单元、绝缘材料、密封材料、加热及冷却系统、防爆装置等构成了一个完成的能量储存单元。其中，所有的零部件都要集成在电池包的密封箱体里，同时要确保电池箱有足够的安全，可见电池包的上下箱体就显得时非重要性。因此，如何保证电池包的机械强度，且实现其轻量化是需要解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在提供一种电池下箱体及其制作方法，以克服现有技术中存在的不足。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种电池下箱体，其包括：第一基体层、泡沫层、预埋钣金、第二基体层、填充层以及第三基体层；
所述第一基体层包括至少一层复合材料层，所述复合材料层的为阻燃环氧树脂层，所述阻燃环氧树脂层中还具有连续玻纤，所述泡沫层填充于所述第一基体层和预埋钣金之间的局部，所述预埋钣金位于所述泡沫层和第二基体层之间，所述第二基体层位于所述预埋钣金和填充层之间，所述第二基体层包括至少一层所述复合材料层，所述填充层填充于所述第二基体层以及第三基体层之间的局部，所述第三基体层包括至少一层所述复合材料层。
作为本发明的电池下箱体的改进，所述第一基体层包括三层复合材料层。
作为本发明的电池下箱体的改进，所述第一基体层中，最外层的复合材料层的周向外侧面还设置有若干安装吊耳。
作为本发明的电池下箱体的改进，所述安装吊耳为DP780高强度钢，所述安装吊耳上开设有安装孔。
作为本发明的电池下箱体的改进，所述安装吊耳的折弯处还通过折弯拼焊的方式折成L形结构。
作为本发明的电池下箱体的改进，所述泡沫层为PET硬质泡沫，PET硬质泡沫层上开若有干个圆孔。
作为本发明的电池下箱体的改进，所述第二基体层包括四层所述的复合材料层。
作为本发明的电池下箱体的改进，所述填充层为SMC填充层。
作为本发明的电池下箱体的改进，所述第三基体层包括一层所述的复合材料层。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种电池下箱体的制作方法，其包括如下步骤：
对原材料进行裁切，在模压用的阳模上铺设第三基体层，并在铺设的第三基体层的局部铺敷填充层，在铺敷的填充层上铺设第二基体层，在铺设的第二基体层上设置预埋钣金，在预埋钣金的局部铺敷泡沫层，在泡沫层上铺设第一基体层，对上述各结构层进行热压固化，对固化后的中间产品进行切边打孔，并组装安装吊耳。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、机械强度高，减重比率大，轻量化明显；2.使用范围广，可以根据需要进行复合材料的厚度设计；3.减少下箱体复合材料在实际应用过程的成本；4.尺寸精度高，不易变形，适合大小下箱体的制作。
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中记载的一些实施例，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获得其他的附图。
图1为本发明的电池下箱体一具体实施方式的立体分解示意图；
图2为图1中第一基体层的立体放大示意图；
图3为图2中固定夹板的立体放大示意图；
图4为图1中泡沫层的立体放大示意图；
图5为图1中预埋钣金的立体放大示意；
图6为电池下箱体的制作方法中阳模的立体示意图；
图7为电池下箱体的制作方法中阴模的立体示意图。
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做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。
如图1所示，本发明提供一种电池下箱体，其包括依次层叠设置的：第一基体层1、泡沫层2、预埋钣金3、第二基体层4、填充层5以及第三基体层6。
如图2、3所示，所述第一基体层1作为所述电池下箱体的顶层，所述第一基体层1包括三层复合材料层。其中，任一所述复合材料层的为阻燃环氧树脂层。此外，所述阻燃环氧树脂层中还具有连续玻纤。优选地，所述复合材料层的厚度为2mm～3mm，密度通常在1600～1820kg/m3。
如此设置，采用连续玻纤维配合阻燃环氧树脂层固化后得到的第一基体层1，可有效增加电池下箱体的刚度和强度，在电池的热失控条件下，有利于保护人的安全性。此外，通过采用性价比较高的连续玻纤维和阻燃环氧树脂混合材料，可有效降低产品的成本，利于新能源行业的推广和普及等。
进一步地，所述复合材料层包括底面以及自底面四周延伸而出的侧面。此外，所述复合材料层的周向外侧面还设置有若干安装吊耳11。在一个实施方式中，所述安装吊耳11为6个，此时，所述第一基体层1的前侧面设置有2个安装吊耳11，后侧面设置有2个安装吊耳11，左侧面和右侧面分别设置有1个安装吊耳11。优选地，所述安装吊耳11为DP780高强度钢，所述安装吊耳11上开设有安装孔。同时，所述安装吊耳11的折弯处还通过折弯拼焊的方式折成“L”形。
为了方便安装吊耳11的安装固定，并保证安装的结构强度，所述复合材料层的周向内侧面还设置有位置与所述安装吊耳11相对应的固定夹板12。
具体地，所述固定夹板12上有焊接M6螺栓13，通过总装后将预埋钣金3打孔并穿过复合材料层侧壁，再与安装吊耳11锁紧。其中，锁紧扭力为10N.m，4个M6的法兰承面螺母可确保吊耳的抗拉强度，同时在固定夹板12及安装吊耳11外侧匀涂有密封结构胶，起到了二次防密封，有效确保IP67。此外，所述固定夹板12与复合材料层的内侧面之间还设置有密封垫14。其中，所述密封垫14的厚度为1.5mm，密封垫14材料为阻燃橡胶。在总装配时，在固定夹板12与密封垫间靠近焊接螺栓周边涂密封结构胶6709。
如图4所示，所述泡沫层2起到增厚减重的作用，其填充于所述第一基体层1和预埋钣金3之间的局部。在一个实施方式中，所述泡沫层2为PET硬质泡沫，此时，在PET硬质泡沫层2上开若有干个小圆孔21，如此使得复合材料层在模压过程中树脂可以贯穿上述小圆孔21，待固化后有效与复合材料层成为一体。优选地，所述PET硬质泡沫的密度为750～1000kg/m3。
如图5所示，所述预埋钣金3位于所述泡沫层2和第二基体层4之间，其用于确保电池下箱体的强度。具体地，所述预埋钣金3为一体件，其能够有效确保与安装吊耳11的拉力传递，使得下箱体具有耐振动性、耐碰撞性、耐冲击性。此外，所述预埋钣金3的边缘还设置有与固定夹板12位置和数量对应的翻边，同时所述预埋钣金3上还设置有镂空结构。
所述第二基体层4位于所述预埋钣金3和填充层5之间，所述第二基体层4包括四层如上所述的复合材料层，关于复合材料层不在重复介绍。
所述填充层5填充于所述第二基体层4以及第三基体层6之间的局部。具体地，所述填充层5为SMC填充物，其采用带有阻燃剂的SMC材料，具有阻燃性能好、性价比优、易模压成型等优点。通过在下箱体中设置所述填充层5，可吸收预埋钣金3上的压铆螺母的高度，有效确保下箱体内的模组、高低压元器件的安装固定锁紧力。
所述第三基体层6作为所述电池下箱体的底层，所述第三基体层6包括一层如上所述的复合材料层，关于复合材料层不在重复介绍。
针对上述电池下箱体，本发明提供了一种制作方法，该制作方法包括如下步骤：
对原材料进行裁切，在模压用的阳模上铺设第三基体层，并在铺设的第三基体层的局部铺敷填充层，在铺敷的填充层上铺设第二基体层，在铺设的第二基体层上设置预埋钣金，在预埋钣金的局部铺敷泡沫层，在泡沫层上铺设第一基体层。对上述各结构层进行热压固化，对固化后的中间产品进行切边打孔，并组装安装吊耳。
如图6、7所示，所述阳模可依据不同的电池包结构进行模具的设计，通常复合材料的铺层工艺在阳模上进行，有利于铺层的效率和质量，上述阳模的材料为45#，表面硬度为HRC33-37。相应的，与阳模相配合的阴模内部有排气顶柱机构，可依据不同的电池包结构进行模具的设计，通常阴模为定模，固定在压机的上台面上。在合模时，阳模在压机的下台面上的轨道上运行到定位点，启动压机，阴模与阳模上的定位柱作为合模导向，使得阴阳模合模准确无误，此阴模的材料为45#，表面硬度为HRC33-37。
进行热压固化时，合模压力分三个阶段，第一阶段压力15Bar，模压温度60℃，保温100S(秒)，第二阶段压力35Bar，模压温度100℃，保湿150S，第三阶段压力65Bar，模压温度145℃，保温420S。
此外，进行热压固化后，压机开模，模具从压机上移动到指定的位置降温。降温时，自然冷却至65℃，或者到渐冷通道快速降温。然后，将中间产品放入气密性检测工作台对半成品进行气密检测是否合格，接着将合格的中间产品按产品要求进行后续的切边打孔。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种电池下箱体，其特征在于，所述电池下箱体包括：第一基体层、泡沫层、预埋钣金、第二基体层、填充层以及第三基体层；
所述第一基体层包括至少一层复合材料层，所述复合材料层的为阻燃环氧树脂层，所述阻燃环氧树脂层中还具有连续玻纤，所述泡沫层填充于所述第一基体层和预埋钣金之间的局部，所述预埋钣金位于所述泡沫层和第二基体层之间，所述第二基体层位于所述预埋钣金和填充层之间，所述第二基体层包括至少一层所述复合材料层，所述填充层填充于所述第二基体层以及第三基体层之间的局部，所述第三基体层包括至少一层所述复合材料层。
2.根据权利要求1所述的电池下箱体，其特征在于，所述第一基体层包括三层复合材料层。
3.根据权利要求1所述的电池下箱体，其特征在于，所述第一基体层中，最外层的复合材料层的周向外侧面还设置有若干安装吊耳。
4.根据权利要求3所述的电池下箱体，其特征在于，所述安装吊耳为DP780高强度钢，所述安装吊耳上开设有安装孔。
5.根据权利要求3所述的电池下箱体，其特征在于，所述安装吊耳的折弯处还通过折弯拼焊的方式折成L形结构。
6.根据权利要求1所述的电池下箱体，其特征在于，所述泡沫层为PET硬质泡沫，PET硬质泡沫层上开若有干个圆孔。
7.根据权利要求1所述的电池下箱体，其特征在于，所述第二基体层包括四层所述的复合材料层。
8.根据权利要求1所述的电池下箱体，其特征在于，所述填充层为SMC填充层。
9.根据权利要求1所述的电池下箱体，其特征在于，所述第三基体层包括一层所述的复合材料层。
10.一种电池下箱体的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括如下步骤：
对原材料进行裁切，在模压用的阳模上铺设第三基体层，并在铺设的第三基体层的局部铺敷填充层，在铺敷的填充层上铺设第二基体层，在铺设的第二基体层上设置预埋钣金，在预埋钣金的局部铺敷泡沫层，在泡沫层上铺设第一基体层，对上述各结构层进行热压固化，对固化后的中间产品进行切边打孔，并组装安装吊耳。
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