CN110571384B - 一种电池包用轻量化托盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车用电池包技术领域，尤其涉及一种电池包用轻量化托盘，所述托盘包括底板、外部框架、拉铆螺母、安装梁、加强件和拉铆螺钉，所述外部框架和安装梁均为铝型材，外部框架沿底板外边缘布设成首尾相连的闭环结构，所述外部框架外侧壁的顶端开设有环形槽口，所述拉铆螺母由外部框架顶端面铆接至环形槽口内，拉铆螺母用于电池包上盖的固定，所述底板为铝板，所述安装梁布设于底板上表面，且安装梁的两端分别于外部框架的内侧面固定，所述加强件设置于安装梁与外部框架固定后形成垂直面上，加强件由钢钣金材质制作而成。本方案中形成钢铝托盘结构，在保证电池包轻量化的同时，提高了托盘的结构强度，且托盘密封性能好，防水性较佳。

Description

一种电池包用轻量化托盘

技术领域

本发明涉及电动汽车用电池包技术领域，尤其涉及一种电池包用轻量化托盘。

背景技术

随着环境污染的日益严重，清洁能源在各行各业都得到快速发展。电动汽车作为清洁能源汽车的主要代表，最近几年发展迅速。动力电池系统是电动汽车的重要组成部分之一，指用来给电动汽车的驱动提供能量的一种能量存储装置，由一个或多个电池包以及电池管理(控制)系统组成。动力电池系统一般固定在电动车底板下方，通过托盘与整车固定。由于电池托盘体积大，同时承受较大的负载(如：保证电池在振动、冲击等工况下正常工作)，故电池托盘重量通常较重，增加了整车行驶能量消耗。所以电池系统轻量化技术的发展势在必行。

目前的轻量化电池包托盘方案主要有两种：一种是铝合金低压铸造方案，其密封性、结构强度较好，但由于低压铸造工艺的限制，及电池包托盘底面面积较大原因，导致底板的厚度一般达到4.0mm以上。在强度设计上出现较大余量，导致轻量化效果不理想；另一种是铝合金型材拼焊方案，其腔体形成一般采用挤压工艺，可实现壁厚1.5mm的薄壁结构，在轻量化方面有较大优势，但其常存在结构强度较差，密封性能不好，工艺复杂，可靠度不高等缺点。

发明内容

为此，需要提供一种电池包用轻量化托盘，来解决现有技术中电池包用托盘重量较大，托盘结构强度不高，密封性能不佳的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种电池包用轻量化托盘，所述托盘包括底板、外部框架、拉铆螺母、安装梁、加强件和拉铆螺钉，所述外部框架和安装梁均为铝型材，外部框架沿底板外边缘布设成首尾相连的闭环结构，所述外部框架外侧壁的顶端开设有环形槽口，所述拉铆螺母由外部框架顶端面铆接至环形槽口内，拉铆螺母用于电池包上盖的固定，所述底板为铝板，所述安装梁布设于底板上表面，且安装梁的两端分别于外部框架的内侧面通过拉铆螺钉固定，所述加强件设置于安装梁与外部框架固定后形成的垂直面上，加强件由钢钣金材质制作而成。

作为本发明的一种优选结构，所述安装梁与底板之间通过粘胶黏贴固定。

作为本发明的一种优选结构，所述粘胶为环氧树脂胶、丙烯酸结构胶或者聚氨酯结构胶中的一种。

作为本发明的一种优选结构，所述底板为平面板或者具有冲压加强筋的冲压板。

作为本发明的一种优选结构，所述外部框架内侧面的底部设置有台阶式搭接槽面，所述台阶式搭接槽面沿外部框架内侧面环形设置，所述底板外边缘搭接固定于台阶式搭接槽面内。

作为本发明的一种优选结构，所述外部框架与底板之间通过搅拌摩擦焊工艺或者CMT焊接工艺连接。

作为本发明的一种优选结构，所述加强件与外部框架内侧面、安装梁之间均通过铆接固定。

作为本发明的一种优选结构，所述加强件的材质为冷轧钢板或者双相钢。

区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：本发明一种电池包用轻量化托盘，其以铝板为托盘底板，铝型材通过弯折、焊接形成的闭环结构作为包围底板的外部框架，在底板上表面布设安装梁增加结构强度，并通过钢钣金材质的加强件固定连接安装梁和外部框架内侧壁，从而形成钢铝托盘结构，在保证电池包轻量化的同时，提高了托盘的结构强度，电动车负载降低、能耗更小；此外，外部框架外侧壁的顶端开设有环形槽口，拉铆螺母由外部框架顶端面铆接至环形槽口内，用于固定电池包上盖。外部框架的铝型材截面侧壁顶部通过设置开口的方式，使得拉铆螺母与铝型材的型腔分隔，保证拉铆螺母处进水时，不会进入铝型材框架的型腔内，进而提高托盘的密封性能。

附图说明

图1为具体实施方式所述一种电池包用轻量化托盘的斜视结构示意图；

图2为具体实施方式所述一种电池包用轻量化托盘中外部框架的横截面结构示意图；

图3为具体实施方式所述一种电池包用轻量化托盘的局部结构示意图；

图4为具体实施方式所述一种电池包用轻量化托盘中底板结构示意图之一；

图5为具体实施方式所述一种电池包用轻量化托盘中底板结构示意图之二；

图6为具体实施方式所述一种电池包用轻量化托盘中安装梁侧视结构示意图。

附图标记说明：

100、底板；

110、冲压加强筋；

200、外部框架；

210、环形槽口；

220、台阶式搭接槽面；

230、型腔；

300、拉铆螺母；

400、安装梁；

410、粘胶面；

420、溢胶槽；

500、加强件；

600、拉铆螺钉；

700、挂钩。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图进行说明。

请参阅图1至图6，本发明提供了一种电池包用轻量化托盘，所述托盘包括底板100、外部框架200、拉铆螺母300、安装梁400和加强件500，所述外部框架200和安装梁400均为铝型材，外部框架200沿底板100外边缘布设成首尾相连的闭环结构，所述外部框架200外侧壁的顶端开设有环形槽口210，所述拉铆螺母300由外部框架200顶端面铆接至环形槽口210内，拉铆螺母300用于电池包上盖的固定，所述底板100为铝板，所述安装梁400布设于底板100上表面，且安装梁400的两端分别于外部框架200的内侧面固定，所述加强件500设置于安装梁400与外部框架200固定后形成垂直面上，加强件500由钢钣金材质制作而成。

所述底板100作用为电池的安装、承载平台。优选的，为进一步减轻托盘的重量，底板100是由铝材制作而成。铝板不仅质量轻，而且耐腐蚀、导热性好，适合制作托盘的底板100。所述外部框架200作为托盘的侧围，对设置于托盘内的电池进行侧向限位与包覆，防止电池发生晃动以及受到外部环境条件(如：水汽、外力)的影响。具体的，所述外部框架200和安装梁400均为铝型材，在实际生产制造过程中通过折弯以及焊接的方法，将铝型材制作成沿底板100外边缘布设的首尾相连的闭环结构。外部框架200由铝型材制作而成，进一步降低整个托盘的重量。并且，所述外部框架200外侧壁的顶端开设有环形槽口210，所述拉铆螺母300由外部框架200顶端面铆接至环形槽口210内，拉铆螺母300用于电池包上盖的固定。电池包的上盖和托盘组成的壳体用于将电池全部密封固定于二者围成的空间内，起到保护电池的作用。在传统的壳体中，在使用螺栓、螺母连接结构固定上盖和托盘时，螺栓一般都会伸入到壳体内部，一旦水流顺着螺栓孔进入到壳体内，会导致电池包产品腐蚀，绝缘失效。而在本实施例中，通过在外部框架200上设置环形槽口210，拉铆螺母300穿过上盖与外部框架200的顶端面铆接到环形槽口210内，拉铆螺母300未伸入到铝型材的型腔230内，同时也未伸入到铝型材与底板100围成的空间内部。如此，既使沿拉铆螺母300进水后，水汽会直接从环形槽口210处流出到电池包外部，而不会进入到铝型材的型腔230造成锈蚀，甚至导致电池包绝缘失效的情况，大幅度提升了电池包壳体的密封性和防水性，使用更加可靠。

单纯由铝制底板100和铝型材制成的外部框架200虽大幅幅度减轻了托盘的重量，但是结构强度不足，因此在底板100的布设有安装梁400以及增设加强件500来进一步增加托盘的结构强度。优选的，所述安装梁400也为铝型材，以防托盘重量过大。进一步的，所述加强件500设置于安装梁400与外部框架200固定后形成垂直面上，加强件500由钢钣金材质制作而成，使用结构刚度高的加强件500来对连接角落进行结构加强，形成钢铝托盘结构，能够很好的防止托盘受力过大出现变形的情况发生。

在上述实施例中，电池包用轻量化托盘，其以铝板为托盘底板100，铝型材通过弯折、焊接形成的闭环结构作为包围底板100的外部框架200，在底板100上表面布设安装梁400增加结构强度，并通过钢钣金材质的加强件500固定连接安装梁400和外部框架200内侧壁，从而形成钢铝托盘结构，在保证电池包轻量化的同时，提高了托盘的结构强度，电动车负载降低能耗更小；此外，外部框架200外侧壁的顶端开设有环形槽口210，拉铆螺母300由外部框架200顶端面铆接至环形槽口210内以用于固定电池包上盖，外部框架200的铝型材截面侧壁顶部通过设置开口的方式，使得拉铆螺母300与铝型材的型腔230分隔开来，既使拉铆螺母300处进水也不会进入外部框架200的型腔230内，进而提高托盘的密封性能，避免紧固螺钉处进水引起的产品腐蚀，甚至水汽渗透到托盘内部引起电池包失效的风险。

在具体的实施例中，所述安装梁400与底板100之间通过粘胶黏贴固定。通过粘胶固定操作简单，固定方便，能够减小焊接引起的变形。如图6所示，优选的实施例中，所述安装梁400与底板100的接触面上具有粘胶面410，并且开设有溢胶槽420。所述粘胶面410用于涂覆粘胶，方便安装梁400与底板100之间的固定，同时在粘胶涂覆过大或者对接触面进行按压时，多余的粘胶能够进入到溢胶槽420中，最大程度的保证安装梁400与底板100之间的贴近。具体的，所述粘胶为环氧树脂胶、丙烯酸结构胶或者聚氨酯结构胶中的一种，以上几种粘胶都能够很好的保证的。

如图4和图5所示优选的实施例中，所述底板100为平面板或者具有冲压凹槽110的冲压板。在本实施例中，所述底板100选用普通的平面板，制作成本交底。优选的，可以使用具有冲压凹槽110的冲压板，在实际使用时可以方便电池的安装。

请参阅图1和图2，作为本发明的一种优选实施例，所述外部框架200内侧面的底部设置有台阶式搭接槽面220，所述台阶式搭接槽面220沿外部框架200内侧面环形设置，所述底板100外边缘搭接固定于台阶式搭接槽面220内。底板100的外边缘卡接入外部框架200的台阶式搭接槽面220内，使得底板100与外部框架200底面处于同一水平高度，焊接后密封性更好。优选的，所述外部框架200与底板100之间通过搅拌摩擦焊工艺或者CMT焊接工艺固定。搅拌摩擦焊是利用工件端面相互运动、相互摩擦所产生的热，使端部达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种方法，焊接过程中也不需要其它焊接消耗材料，如焊条、焊丝、焊剂及保护气体等。唯一消耗的是焊接搅拌头，较为适合铝材的焊接。CMT焊接(冷金属过渡技术)是一种全新的MIG/MAG焊接工艺，同样适用于本方案中底板100与外部框架200的焊接。

请参阅图1和图3，作为本发明的一种优选实施例，所述加强件500与外部框架200内侧面、安装梁400之间均通过铆接固定。通过拉铆螺钉600进行铆接固定相比于焊接基本不会引起变形，同时也能够降低安装梁400与外部框架200之间的焊缝失效的风险。优选的，所述加强件500的材质为冷轧钢板或者双相钢。

请参阅图1，作为本发明的一种优选实施例，所述托盘还包括挂钩700，所述挂钩700通过焊接或者粘接与外部框架200固定。所述挂钩700方便托盘固定于电动车上。所述挂钩700为多个，均匀分布与外部框架200的两侧，托盘固定更牢固稳定。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明专利的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电池包用轻量化托盘，其特征在于，所述托盘包括底板、外部框架、拉铆螺母、安装梁、加强件和拉铆螺钉，所述外部框架和安装梁均为铝型材，外部框架沿底板外边缘布设成首尾相连的闭环结构，所述外部框架外侧壁的顶端开设有环形槽口，所述拉铆螺母由外部框架顶端面铆接至环形槽口内，所述拉铆螺母未伸入到铝型材的型腔内，拉铆螺母用于电池包上盖的固定，所述底板为铝板，所述安装梁布设于底板上表面，且安装梁的两端分别于外部框架的内侧面通过拉铆螺钉固定，所述安装梁与底板之间通过粘胶黏贴固定，所述安装梁与底板的接触面上具有粘胶面，并且开设有溢胶槽，所述加强件设置于安装梁与外部框架固定后形成的垂直面上，所述加强件与外部框架内侧面、安装梁之间均通过铆接固定，加强件由钢钣金材质制作而成。

2.根据权利要求1所述的电池包用轻量化托盘，其特征在于，所述粘胶为环氧树脂胶、丙烯酸结构胶或者聚氨酯结构胶中的一种。

3.根据权利要求1所述的电池包用轻量化托盘，其特征在于，所述底板为平面板或者具有冲压加强筋的冲压板。

4.根据权利要求1或3所述的电池包用轻量化托盘，其特征在于，所述外部框架内侧面的底部设置有台阶式搭接槽面，所述台阶式搭接槽面沿外部框架内侧面环形设置，所述底板外边缘搭接固定于台阶式搭接槽面内。

5.根据权利要求4所述的电池包用轻量化托盘，其特征在于，所述外部框架与底板之间通过搅拌摩擦焊工艺或者CMT焊接工艺连接。

6.根据权利要求1所述的电池包用轻量化托盘，其特征在于，所述加强件的材质为冷轧钢板或者双相钢。

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