CN110391373B - 一种吸能防护电池箱 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种防护吸能电池箱，由于防撞梁采用高强度钢材与正弦波肋板组合而成，在电池箱碰撞过程中不易变形且正弦波肋板可以降低碰撞时的峰值力，保护电池安全，因此能够提供良好的耐撞性。吸能柱采用的是六边形蜂窝结构与正方形结构相结合。在碰撞压溃的过程中，蜂窝结构会通过塑性变形吸收大量的能量。同时吸能柱中还有正方形结构，其提供的大量角单元也可在碰撞过程中吸收能量，保护电池的安全。电池压板采用三明治结构，内层是等腰梯形和矩形组成的自相似结构，可以通过改变自相似层数和自相似比例来调整压板的屈服强度和吸能能力，因此具有良好的吸能性。上述的防护吸能电池箱，在发生碰撞时，能提供足够的缓冲吸能。

Description

一种吸能防护电池箱
技术领域
本发明涉及电动车电池组件领域，更具体地说，本发明是一种防护吸能电池箱。
背景技术
近年来，随着新能源汽车的急速发展，汽车的动力电池箱安全性问题逐渐成为人们重点研究的课题。在当今汽车市场中，新能源汽车的占比逐年增加。尽管新能源汽车在能源消耗和环境问题方便比传统汽车更有优势，但在发生碰撞事故时，新能源汽车的电池易着火燃烧甚至爆炸，危害驾驶者的人身安全。为了改善汽车锂电池箱的防撞性能，并提高汽车的行驶安全性，有必要对现有的电池箱进行改良。因此利用新结构设计一种加强型高效防护的电池箱具有十分重要的现实意义和应用价值。
发明内容
本发明的目的是解决现有的电动汽车的电池箱对电池的防护不足，设计一种防护吸能电池箱，使汽车发生碰撞时，能提供足够的缓冲吸能，并且满足电池在日常使用过程中的防护要求。
为实现上述问题，本发明提供了一种防护吸能电池箱，包括外部箱体和内部结构两个部分，内部结构进一步包括防撞梁、电池箱壁旁吸能柱、电池箱中部吸能柱和电池模组；
所述电池箱壁旁吸能柱平行设置构成电池箱的两个长侧壁，所述电池箱中部吸能柱设置在两个电池箱壁旁吸能柱之间，并与之并行；所述防撞梁平行设置构成电池箱的两个短侧壁，短侧壁的两端分别于长侧壁的两端固定连接，所述中部吸能柱的两端分别与两个防撞梁相向的一面固定连接；
所述电池模组设置在电池箱壁旁吸能柱和电池箱壁旁吸能柱之间的位置；
所述防撞梁是由高强度钢锻造成的外壳与设置在外壳内的正弦型条形钢材组合而成；
所述电池箱壁旁吸能柱的横截面为蜂窝结构和正方形结构组合而成；其中蜂窝结构沿着周向设置在正方形结构的外侧；每一个正方形结构包括嵌套设置的两个边长不同的正方形；所述蜂窝结构所包围的空间内阵列填充第一正方形结构，并且相邻两行第一正方形结构在中心点处再设置第二正方形结构，每一个第二正方形结构的上方再设置一个第三正方形结构，第三正方形结构的一个顶角与第二正方形结构的中心对齐，使得四个第三正方形结构拼合形成一个大的正方形；每一个第三正方形结构的上方再设置一个第四正方形结构，第四正方形结构的一个顶角与第三正方形结构的中心对齐；
所述电池箱中部吸能柱的横截面为蜂窝结构、正方形结构和两肋板间夹正弦波曲线的三明治结构组合而成；所述蜂窝结构沿着周向设置在正方形结构的外侧、以及设置电池箱中部吸能柱的中心；所述三明治构沿着电池箱中部吸能柱的长度方向和宽度方向将两部分蜂窝结构连接起来；电池箱中部吸能柱中正方形结构的填充方式与电池箱壁旁吸能柱相同；
所述电池模组由电池和压板组成；所述压板采用三明治结构，上下两层由正弦波组成，中间层是一种等腰梯形与矩形组成的自相似结构；所述压板的肋板间隙填充有用塑料纤维封装的磷酸三苯酯。
本发明的有益效果如下：
1.本发明提供的一种防护吸能电池箱，由于防撞梁采用高强度钢材与正弦波肋板组合而成，在电池箱碰撞过程中不易变形且正弦波肋板可以降低碰撞时的峰值力，保护电池安全，因此能够提供良好的耐撞性。
2.本发明提供的一种防护吸能电池箱，吸能柱采用的是六边形蜂窝结构与正方形结构相结合。蜂窝结构作为多孔薄壁材料，具有优异的机械性能和轻质的特性。在碰撞压溃的过程中，蜂窝结构会通过塑性变形吸收大量的能量。同时吸能柱中还有正方形结构，其提供的大量角单元也可在碰撞过程中吸收能量，保护电池的安全。位于电池箱中部的吸能柱比起位于电池箱壁边的吸能柱，在碰撞时会受到更多的从防撞梁传递来的能量。因此令其拥有更多的蜂窝单元和角单元，并且壁厚也增加，让它有更好的吸能效果。电池压板采用三明治结构，内层是等腰梯形和矩形组成的自相似结构，可以通过改变自相似层数和自相似比例来调整压板的屈服强度和吸能能力，因此具有良好的吸能性。
3.本发明提供的一种防护吸能电池箱，压板的肋板间隙中填充有用塑料纤维封装的磷酸三苯酯。在电池箱短路甚至出现明火的情况下，高温会使塑料纤维融化，释放出其中的阻燃剂。压板处于电池正上方，阻燃剂可落到电池起火部位平息焚烧中的电解质，从而增强电池箱的安全性。
4.本发明提供的一种防护吸能电池箱，防撞梁采用高强度钢材与正弦波肋板相结合，在面对侧面不同角度冲击时，均可抵抗变形并将能量传递至吸能柱，保护电池安全，从而明显提高结构整体在多角度斜向冲击下的稳定性。
5.本发明提供的一种防护吸能电池箱，吸能柱与压板的主要作用为吸收电池箱碰撞时的能量，减少碰撞对电池的伤害，可以电池行人安全。且两端连接方式为螺栓连接和点焊，可以在失效后更换，且操作简便，适合大量生产使用。
附图说明
图1为电池箱的结构示意图；
图2为电池箱内部结构的俯视图；
图3为防撞梁的结构示意图；
图4为电池箱壁旁吸能柱的横截面图；
图5为电池箱中部吸能柱的横截面图；
图6为电池压板的结构剖视图。
具体实施方式
下文结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步说明。
如图1-图6所示，本实施例提供了一种新型吸能防护电池箱，其包括防撞梁1，电池箱壁旁吸能柱2，电池箱中部吸能柱3，电池模组4。
所述电池箱壁旁吸能柱2平行设置构成电池箱的两个长侧壁，所述电池箱中部吸能柱3设置在两个电池箱壁旁吸能柱2之间，并与之并行；所述防撞梁 1平行设置构成电池箱的两个短侧壁，短侧壁的两端分别于长侧壁的两端固定连接，所述中部吸能柱的两端分别与两个防撞梁1相向的一面固定连接；
所述电池模组设置在电池箱壁旁吸能柱2和电池箱壁旁吸能柱2之间的位置；
所述防撞梁1是由高强度钢锻造成的外壳11与设置在外壳内的正弦型条形钢材12组合而成；与普通强度钢材相比，高强钢具有更高的屈服强度和抗拉强度。同时防撞梁1内部的正弦型条形钢材12可以有效地降低电池箱受到的峰值力，减少碰撞时电池的受损可能性，保护电池安全。
所述电池箱壁旁吸能柱2的横截面为蜂窝结构和正方形结构组合而成；其中蜂窝结构21沿着周向设置在正方形结构22的外侧；每一个正方形结构22 包括嵌套设置的两个边长不同的正方形；所述蜂窝结构21所包围的空间内阵列填充第一正方形结构，并且相邻两行第一正方形结构在中心点处再设置第二正方形结构，每一个第二正方形结构的上方再设置一个第三正方形结构，第三正方形结构的一个顶角与第二正方形结构的中心对齐，使得四个第三正方形结构拼合形成一个大的正方形；每一个第三正方形结构的上方再设置一个第四正方形结构，第四正方形结构的一个顶角与第三正方形结构的中心对齐；
所述电池箱中部吸能柱3的横截面为蜂窝结构31、正方形结构32和两肋板33间夹正弦波曲线34的三明治结构组合而成；所述蜂窝结构31沿着周向设置在正方形结构的外侧、以及设置电池箱中部吸能柱3的中心；所述三明治构沿着电池箱中部吸能柱3的长度方向和宽度方向将两部分蜂窝结构31连接起来；电池箱中部吸能柱3中正方形结构的填充方式与电池箱壁旁吸能柱2相同.
蜂窝结构31在塑性变形的过程中可吸收大量的能量，且横截面有数量众多的角单元也可在碰撞过程中吸能。电池箱中部吸能柱3与电池箱壁旁吸能柱 2相比，有着更多的蜂窝结构31，以及两肋板33间夹正弦波曲线34的三明治结构。由于电池箱受到碰撞时，防撞梁1会将大部分能量传递至电池箱中部吸能柱3，因此增加其吸收能量的能力可以在碰撞发生时吸收更多的能量，保证三根吸能柱的塑性变形程度相似。
所述电池模组4由电池41和压板42组成；所述压板42采用三明治结构，上下两层421由正弦波组成，中间层422是一种等腰梯形与矩形组成的自相似结构；所述压板42的肋板间隙填充有用塑料纤维封装的磷酸三苯酯。在电池箱短路甚至出现明火的情况下，高温会使塑料纤维融化，释放出其中的阻燃剂，抑制电池的燃烧，防止电池发生漏电爆炸。
上文所述，仅为本发明较佳的实施范例，不能依此限定本发明实施的范围。即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (1)

1.一种吸能防护 电池箱，其特征在于包括：外部箱体和内部结构两个部分，内部结构进一步包括防撞梁、电池箱壁旁吸能柱、电池箱中部吸能柱和电池模组；
所述电池箱壁旁吸能柱平行设置构成电池箱的两个长侧壁，所述电池箱中部吸能柱设置在两个电池箱壁旁吸能柱之间，并与之并行；所述防撞梁平行设置构成电池箱的两个短侧壁，短侧壁的两端分别于长侧壁的两端固定连接，所述中部吸能柱的两端分别与两个防撞梁相向的一面固定连接；
所述电池模组设置在电池箱壁旁吸能柱和电池箱壁旁吸能柱之间的位置；
所述防撞梁是由高强度钢锻造成的外壳与设置在外壳内的正弦型条形钢材组合而成；
所述电池箱壁旁吸能柱的横截面为蜂窝结构和正方形结构组合而成；其中蜂窝结构沿着周向设置在正方形结构的外侧；每一个正方形结构包括嵌套设置的两个边长不同的正方形；所述蜂窝结构所包围的空间内阵列填充第一正方形结构，并且相邻两行第一正方形结构在中心点处再设置第二正方形结构，每一个第二正方形结构的上方再设置一个第三正方形结构，第三正方形结构的一个顶角与第二正方形结构的中心对齐，使得四个第三正方形结构拼合形成一个大的正方形；每一个第三正方形结构的上方再设置一个第四正方形结构，第四正方形结构的一个顶角与第三正方形结构的中心对齐；
所述电池箱中部吸能柱的横截面为蜂窝结构、正方形结构和两肋板间夹正弦波曲线的三明治结构组合而成；所述蜂窝结构沿着周向设置在正方形结构的外侧以及电池箱中部吸能柱的中心；所述三明治结构沿着电池箱中部吸能柱的长度方向和宽度方向将两部分蜂窝结构连接起来；电池箱中部吸能柱中正方形结构的填充方式与电池箱壁旁吸能柱相同；
所述电池模组由电池和压板组成；所述压板采用三明治结构，上下两层沿着长度方向截面为正弦波，中间层是一种等腰梯形与矩形组成的自相似结构；所述压板的肋板间隙填充有用塑料纤维封装的磷酸三苯酯。
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