CN109822207B - 电池包壳下壳体的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池包壳下壳体的制作方法，包括以下步骤：在边梁上装设多个依次拼接的底板，底板用于与相邻底板连接的边缘处留有凸出于底板的底面的预留凸起；通过搅拌摩擦焊设备的搅拌针压入预留凸起，将相邻的底板焊接固定。本发明的电池包壳下壳体的制作方法，通过搅拌摩擦焊将装设在边梁上的多个底板进行焊接固定，底板边缘处留有凸出于底面的预留凸起，搅拌针压入预留凸起进行焊接，焊接后焊接位置表面平整，焊接位置与底板的底面齐平而不形成陷入于底面的焊坑，导致在轻薄的底板形成缺陷而使得其强度下降，保证底板拼接直线度质量，能够减小电池包壳的下壳体在焊接过程中的热变形，满足电池包平整放置需求。

Description

电池包壳下壳体的制作方法

技术领域

本发明涉及电池包技术领域，特别是涉及一种电池包壳下壳体的制作方法。

背景技术

随着汽车行业的快速发展，新能源车也随之得到迅速发展。新能源车包括四大类型：混合动力电动汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车和其他新能源汽车。新能源车的电机的动力主要来源于蓄电池供电，而蓄电池一般以电池包的形式通过电池包壳固定安装于电动汽车上。由于电池包壳下壳体在焊接过程中容易发生热变形，导致下壳体的底部平面度较差，使得水冷板无法贴合在模组底部，严重影响电池散热，易导致电池包出现过热绝缘故障和短路等问题，严重时甚至造成整车起火。

发明内容

基于此，有必要提供一种电池包壳下壳体的制作方法，以减小电池包壳的下壳体在焊接过程中的热变形，满足电池包平整放置的需求。

一种电池包壳下壳体的制作方法，包括以下步骤：

制作多个底板，所述底板上用于与其他底板相连接的边缘处设有凸出于所述底板的底面的预留凸起；

将多个所述底板安装在边梁上，安装时使相邻的所述底板的预留凸起相抵接；

通过搅拌摩擦焊设备的搅拌针压入所述预留凸起，将相邻的所述底板焊接固定。

在其中一个实施例中，所述预留凸起凸出于所述底板的底面0.2mm～0.3mm。

在其中一个实施例中，所述预留凸起的宽度为4.0±0.2mm。

在其中一个实施例中，所述底板的材质为铝合金7005。

在其中一个实施例中，制作所述底板时在所述底板靠近所述边梁的侧部设置第一容置槽，所述边梁上对应所述第一容置槽的位置设有所述第二容置槽，所述电池包壳下壳体的制作方法在所述焊接固定的步骤之前还包括在所述第一容置槽和所述第二容置槽中嵌设加强块的步骤。

在其中一个实施例中，所述加强块在第一侧部设有连接凹槽，所述加强块在与第一侧部相对的第二侧部设有连接凸起，底板的第一容置槽的槽底设有支撑件，所述支撑件与连接凹槽配合设置，所述边梁的第二容置槽与连接凸起配合设置。

在其中一个实施例中，所述连接凹槽和所述支撑件均有多个。

在其中一个实施例中，所述的电池包壳下壳体的制作方法还包括对经过焊接固定的所述底板进行固溶处理加不完全人工时效处理的步骤。

在其中一个实施例中，所述的电池包壳下壳体的制作方法还包括对经过固溶处理加不完全人工时效处理的所述底板进行PVC底涂的步骤。

在其中一个实施例中，所述PVC底涂的烘烤温度为140℃～150℃。

本发明的发明人发现，由于壳体的轻薄设计，在底板焊接过程中形成焊坑将使得其强度下降，容易发生热变形。上述电池包壳下壳体的制作方法，通过搅拌摩擦焊将装设在边梁上的多个底板进行焊接固定，底板边缘处留有凸出于底面的预留凸起，搅拌针压入预留凸起进行焊接，焊接后焊接位置表面平整，焊接位置与底板的底面齐平而不形成陷入于底面的焊坑，导致在轻薄的底板形成缺陷而使得其强度下降，保证底板拼接直线度质量，能够减小电池包壳的下壳体在焊接过程中的热变形，满足电池包平整放置的需求。

附图说明

图1为由一实施例的电池包壳下壳体的制作方法制作得到的电池包壳下壳体的结构示意图；

图2为图1所示电池包壳下壳体的爆炸图；

图3为图2中A部分的放大图；

图4为多个底板焊接的结构示意图；

图5为图4中A部分的放大图；

图6为一实施例的电池包壳下壳体的制作方法中采用的加强块的结构示意图；

图7为一实施例的电池包壳下壳体的制作方法中采用的增强机构的结构示意图；

图8为一实施例的电池包壳下壳体的制作方法中通孔拉铆螺母和拉铆螺钉的安装示意图；

图9为一实施例的电池包壳下壳体的制作方法中拉铆螺钉的涂胶示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请结合图1、2、4和5，本发明一实施例的电池包壳下壳体的制作方法，包括以下步骤：

制作多个底板120，底板120上用于与其他底板120相连接的边缘处设有凸出于底板120的底面的预留凸起122；

将多个底板120安装在边梁110上，安装时使相邻的底板120的预留凸起122相抵接；

通过搅拌摩擦焊设备的搅拌针压入预留凸起122，将相邻的底板120焊接固定。

现有的电池包下壳体大多数采用6061-T6或6063-T6铝合金挤压型材，由于6系铝合金材料性能不高(抗拉强度260MPa，屈服强度240MPa，延伸率≥8％)，重量偏重，导致电池包PACK能量密度过低，安全性能降低，轻量化技术落后，不仅会影响整车续航性能，还会影响电动汽车在驾驶过程中的行车安全，因此现有的电池包下壳体难以满足使用的需要。本实施例优选7系航空铝合金7005(抗拉强度380MPa，屈服强度350MPa，延伸率≥8％)制作电池包壳下壳体，有利于电池包壳下壳体的轻量化设计，如结构设计局部壁厚可由2.0mm减至1.5mm，由6系电池包总重量360kg减重至7系电池包总重量353kg，减重7kg，能量密度提升。

在其中一个示例中，下壳体中底板120有5～8个，多个底板120之间通过侧部边缘焊接固定在一起。设置多个底板120进行焊接，有利于电池包壳下壳体的轻量化设计，底板120可进行极限轻量化厚度减薄设计。在图1所示的具体示例中，下壳体中的底板120有8个，多个底板120之间通过侧部边缘焊接固定在一起，有利于7系高强铝合金挤出，生产可实施性高。具体地，8个底板120包括依次拼接的第一底板1201、第二底板1202、第三底板1203、第四底板1204、第五底板1205、第六底板1206、第七底板1207、第八底板1208，其中，第三底板1203、第五底板1205和第六底板1206形状相同，可以采用同一种挤压模具挤出，8个底板120只需采用5种挤压模具进行挤压成型。

为保证底板120的平面度和垂直度，在其中一个示例中，在底板120型材挤出过程中进行矫直工艺处理。在挤出过程中，通过在整形机上调整滚轮对型材进行整形调整，使其平整。进一步，在底板挤出时端部留精加工余量0.5±0.1mm，底板120焊接之前加工到位，对接时形成面接触，保证焊接质量。

在其中一个示例中，底板120边缘的预留凸起122凸出于底板120的底面0.2mm～0.3mm，可保证搅拌摩擦焊的搅拌针压入余量0.2mm～0.3mm，可用搅拌针轴肩直径为9mm～10mm，焊接后焊接位置表面平整，提升焊接性能，焊接位置与底板120的底面齐平而不形成陷入与底面的焊坑，导致在轻薄的底板120形成缺陷而使得其强度下降，保证底板120拼接直线度质量。在其中一个示例中，预留凸起122的宽度为4.0±0.2mm。如图5所示，相邻的两个底板120对接时，两边的预留凸起122的合计宽度为8±1mm，轴肩可覆盖宽度。

如图1所示，边梁有多个，多个边梁之间相互端接而围成环状边框将多个拼接的底板120固定在其中，在图1所示的具体示例中，边梁有6个，包括两个第一边梁111、两个第二边梁112和两个第三边梁113，两个第一边梁111分别位于底板120的相对两侧，两个第二边梁112分别位于底板120的另外两侧，第一边梁111与第二边梁112通过第三边梁113连接。相邻的边梁之间也是通过搅拌摩擦焊进行连接，与底板120边缘同样地，在边梁的连接处设置用于焊接的凸起。

在其中一个示例中，制作底板120时在底板120靠近边梁110的侧部设置第一容置槽，边梁上对应第一容置槽的位置设置有第二容置槽，在本示例中，如图2和图4所示，电池包壳下壳体的制作方法在所述焊接固定的步骤之前还包括在第一容置槽和第二容置槽中嵌设加强块130的步骤。加强块130以内嵌方式连接在边梁与底板120之间，如此，使得边梁与底板120连接更加紧密，有利于提高电池包壳下壳体整体结构强度。同时，加强块130对底板120的支撑力是作用在底板120的横截面上，且在底板120的横截面上分布较为均匀。如此，当电池包壳下壳体进行弧焊时，加强块130会对底板120进行稳定、均匀支撑，避免底板120在弧焊过程中承受弯矩，这样有利于底板120在弧焊过程中能够保持高平面度，极大保证电池稳定、安全运行。同时，也提升底板120的强度，防止模组安装点位置处振动开裂失效。

具体地，加强块130在第一侧部设有连接凹槽131，底板120的第一容置槽的槽底设有支撑件(图未示)，支撑件与连接凹槽131配合设置，加强块130在与第一侧部相对的第二侧部设有连接凸起132，边梁第二容置槽与连接凸起132配合设置。如此，通过支撑件与连接凹槽131配合，使得加强块130稳定装设在底板120上，有利于提高电池包壳的下壳体整体结构的稳定性。

进一步地，加强块130在第一侧部的连接凹槽131有多个，相应地，底板120的第一容置槽中的支撑件有多个。在图6所示的具体示例中，两个连接凹槽131和两个支撑件配合，使得加强块130与底板120的连接更加牢固，进一步提高了电池包壳的下壳体整体结构的稳定性。

在其中一个示例中，电池包壳下壳体的制作方法还包括经过焊接的底板120进行固溶处理加不完全人工时效(T5状态)处理的步骤。固溶处理，是指将合金加热到高温奥氏体区保温，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。人工时效是在高于室温的某一特定温度中保持一定时间以提高其机械性能的操作，不完全人工时效是采用比较低的时效温度或较短的保温时间以得到过饱和固溶体，获得优良的综合力学性能，即获得比较高的强度、良好的塑性和韧性。

在其中一个示例中，电池包壳下壳体的制作方法在焊接之后，还包括至少在下壳体的焊接位置涂布防腐胶的步骤，由于焊接导致腐蚀敏感性增加，本示例通过涂布防腐胶可降低焊接腐蚀的可能性。进一步地，在其中一个示例中，电池包壳下壳体的制作方法还包括对经过固溶处理加不完全人工时效处理的底板120进行PVC底涂的步骤，通过PVC底涂，以起到防磨损、抗石击以及底部粗密封的作用。传统的电池包壳下壳体的制作方法中，PVC底涂的烘烤温度约为180℃。本发明通过试验发现，有必要对经过固溶处理加不完全人工时效处理的底板120的PVC底涂烘烤温度进行优化控制，在本示例中，将PVC底涂烘烤温度降为140℃～150℃，能够有效保持前序时效处理获得的力学性能。

请结合图1、8和9，在其中一个实施例中，底板120上制作有用于模组安装的通孔拉铆螺母124，在本示例中，在通孔拉铆螺母124的法兰底部涂密封胶，在安装模组拉铆螺钉126的涂密封胶，实现双层密封的效果，保证壳体密封的要求。在图6所示的示例中，在拉铆螺钉126采用外六角M6型号，其有效螺距为20mm，在拉铆螺钉126的一端涂胶，涂胶螺距为12mm。

由于轻量化设计，底板的厚度较薄，在线束、BMS等支架焊接时易焊穿，导致气密泄漏，为解决该问题，在线束、BMS等支架焊接后，也可在焊接处涂覆密封胶，如可选用邦德2599型号胶水，使用温度-54℃～250℃，防止气漏。

在其中一个示例中，电池包壳下壳体的制作方法还包括制作多个边梁以及多个增强机构的步骤；边梁沿延伸方向设有开口于边梁的两端的空腔115；增强机构140包括第一安装部141以及固定连接于第一安装部141的第二安装部142。安装时，将多个边梁安装在壳体底板120的周缘，使多个边梁依次端接，并将增强机构140嵌设在相邻的两个边梁的空腔115中，且使第一安装部141固定在其中一个边梁的空腔115的侧壁上，使第二安装部142固定在另一个边梁的空腔115的侧壁上；再将相邻的边梁焊接固定。

如图7所示，在其中一个示例中，第一安装部141包括第一固定板1412以及与第一固定板1412连接的第一增强板1414，第二安装部142包括第二固定板1422以及与第二固定板1422连接的第二增强板1424，第一固定板1412贴合固定在一个边梁的空腔115的侧壁上，第二固定板1422贴合固定在另一个边梁的空腔115的侧壁上，第一固定板1412、第一增强板1414、第二增强板1424以及第二固定板1422依次连接，围合形成环状结构。

进一步地，增强机构140还包括加强板143，加强板143的两端分别连接于环状结构的内壁。

如图7所示，在其中一个示例中，第一安装部141和第二安装部142轴对称设置。在本示例中，加强板143可沿在对称轴设置。

在其中一个示例中，采用抽芯铆钉145将第一固定板1412和第二固定板1422分别与边梁进行固定。在本示例中，第一固定板1412和第二固定板1422上设有安装孔144以供抽芯铆钉145进行安装。进一步地，电池包壳下壳体的制作方法还包括在抽芯铆钉145安装处表面涂覆第一密封胶的步骤。第一密封胶可选用邦德2599型号胶水，使用温度-54℃～250℃，保证壳体气密性，同时防止漏水。

在其中一个示例中，各边梁的空腔115均有多个。在本示例中，在边梁设置多个空腔115，边梁的强度较高，相邻两个边梁之间可以在一对或多对空腔115中嵌设增强机构140。

在其中一个示例中，通过搅拌摩擦焊对相邻的边梁进行焊接固定。焊接时，可采用等高块作为加工基准工具，保证多个边梁的上表面平齐。

在其中一个示例中，电池包壳下壳体的制作方法还包括在相邻边梁焊接位置涂布防腐胶的步骤。由于焊接导致腐蚀敏感性增加，本示例通过涂布防腐胶可降低焊接腐蚀的可能性。

如图2所示，在其中一个示例中，在边梁上制作与空腔115连通的排屑孔119，在安装增强机构140之后，通过排屑孔119抽出空腔115内的加工细屑。进一步地，在抽出加工细屑之后，采用堵盖塞堵排屑孔119并在表面涂覆第二密封胶。其中，堵盖可采用汽车制造中常用的塑料堵盖，堵盖塞堵排屑孔119后，在外表面涂覆第二密封胶，第二密封胶可选用precote 85型号胶水，使用温度-60℃～170℃，保证壳体气密性。

如图1至图3所示，在其中一个示例中，边梁还设有用于连接车体的安装梁116，同样地，安装梁116沿延伸方向设有开口于安装梁116的两端的空腔。在其中一个示例中，安装梁116的空腔的两端焊接有盖板118，将空腔进行封闭，可提高安装梁116的强度和扭转刚度，并降低端口池振动开裂失效的可能性。盖板118的厚度可以是但不限于1～2mm，如1.5mm。

如图1至图2所示，在其中一个示例中，安装梁116上制作有衬套117。衬套117底部与安装梁116为零间隙配合，保证面接触，减小应力集中压伤安装梁116。衬套117法兰底部边缘为倒角设计，可改善安装梁116在竖直方向上受力时，衬套117压伤安装梁116的表面。衬套117安装后，对衬套117法兰表面进行精铣，精铣余量为0.3～0.5mm，保证平面度。上述电池包壳下壳体的制作方法，通过搅拌摩擦焊将装设在边梁上的多个底板120进行焊接固定，底板120边缘处留有凸出于底面的预留凸起122，搅拌针压入预留凸起122进行焊接，焊接后焊接位置表面平整，焊接位置与底板120的底面齐平而不形成陷入于底面的焊坑，导致在轻薄的底板120形成缺陷而使得其强度下降，保证底板120拼接直线度质量，能够减小电池包壳的下壳体在焊接过程中的热变形，满足电池包平整放置需求。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对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，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池包壳下壳体的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

制作多个底板，所述底板上用于与其他底板相连接的边缘处设有凸出于所述底板的底面的预留凸起；

将多个所述底板安装在边梁上，安装时使相邻的所述底板的预留凸起相抵接；

通过搅拌摩擦焊设备的搅拌针压入所述预留凸起，将相邻的所述底板焊接固定；

制作所述底板时在所述底板靠近所述边梁的侧部设置第一容置槽，所述边梁上对应所述第一容置槽的位置设有第二容置槽，所述电池包壳下壳体的制作方法在所述焊接固定的步骤之前还包括在所述第一容置槽和所述第二容置槽中嵌设加强块的步骤；所述加强块在第一侧部设有连接凹槽，所述加强块在与第一侧部相对的第二侧部设有连接凸起，所述底板的第一容置槽的槽底设有支撑件，所述支撑件与连接凹槽配合设置，所述边梁的第二容置槽与连接凸起配合设置。

2.如权利要求1所述的电池包壳下壳体的制作方法，其特征在于，所述预留凸起凸出于所述底板的底面0.2mm～0.3mm。

3.如权利要求1所述的电池包壳下壳体的制作方法，其特征在于，所述预留凸起的宽度为4.0±0.2mm。

4.如权利要求1所述的电池包壳下壳体的制作方法，其特征在于，所述底板的材质为铝合金7005。

5.如权利要求1所述的电池包壳下壳体的制作方法，其特征在于，所述加强块在所述第一侧部的连接凹槽有多个，相应地，所述底板的第一容置槽中的所述支撑件有多个。

6.如权利要求5所述的电池包壳下壳体的制作方法，其特征在于，所述边梁有多个，多个所述边梁之间相互端接而围成环状边框以将多个拼接的所述底板固定在其中。

7.如权利要求6所述的电池包壳下壳体的制作方法，其特征在于，所述底板有5～8个。

8.如权利要求1～7任一项所述的电池包壳下壳体的制作方法，其特征在于，还包括对经过焊接固定的所述底板进行固溶处理加不完全人工时效处理的步骤。

9.如权利要求8所述的电池包壳下壳体的制作方法，其特征在于，还包括对经过固溶处理加不完全人工时效处理的所述底板进行PVC底涂的步骤。

10.如权利要求9所述的电池包壳下壳体的制作方法，其特征在于，所述PVC底涂的烘烤温度为140℃～150℃。

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