CN111391638B - 一种车辆、动力电池及增强动力电池结构刚度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车辆、动力电池及增强动力电池结构刚度的方法，其中，该方法包括如下步骤：步骤S1，确定动力电池的结构形式，以确定动力电池结构刚度最薄弱的第一方向；确定动力电池的安装形式，以确定能够增强第一方向的结构刚度的第二方向；确定模组的结构形式，以确定模组结构刚度最大的第三方向；步骤S2，摆放模组，使所述第三方向与所述第二方向同向；步骤S3，将多个所述模组沿所述第二方向间隔设置以形成一排；步骤S4，将相邻所述模组相连。本发明所提供增强动力电池结构刚度的方法，通过对模组的合理排布，来提高动力电池的结构刚度，不会过多地增加动力电池壳体的结构复杂性和重量，可降低动力电池的制造、使用成本。

Description

一种车辆、动力电池及增强动力电池结构刚度的方法

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车辆、动力电池及动力电池结构刚度的增强方法。

背景技术

动力电池为电动汽车的核心部件，其自身结构刚度的高低直接影响着其使用寿命。动力电池包括电池包壳体和设置于电池包壳体内的若干模组，现有的增强动力电池整体刚度的方式主要是在电池包壳体内增设加强筋、纵横梁等加强结构，这种方式虽然也能够增强动力电池的结构刚度，但却会增大动力电池的占用空间以及电池包壳体的结构复杂性，导致电池包壳体加工难度较大。

因此，如何提供一种动力电池，以在不增加电池包壳体的结构复杂性的前提下，提高动力电池整体的结构刚度，仍是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种车辆、动力电池及增强动力电池结构刚度的方法，其中，该增强动力电池结构刚度的方法通过对模组的合理排布，来提高动力电池的结构刚度，不会过多地增加动力电池壳体的结构复杂性和重量，可降低动力电池的制造、使用成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种增强动力电池结构刚度的方法，包括如下步骤：步骤S1，确定所述动力电池的结构形式，以确定所述动力电池结构刚度最薄弱的第一方向；确定所述动力电池的安装形式，以确定能够增强所述第一方向的结构刚度的第二方向；确定所述模组的结构形式，以确定所述模组结构刚度最大的第三方向；步骤S2，摆放所述模组，使所述第三方向与所述第二方向同向；步骤S3，将多个所述模组沿所述第二方向间隔设置以形成一排；步骤S4，将相邻所述模组相连。

本发明所提供动力电池的模组安装方法，其通过合理地对模组进行排布，将模组结构刚度最大的第三方向设置为与能够增强动力电池的结构刚度最薄弱的第一方向的结构刚度的第二方向同向，并在该第二方向上设置一排的采用这种放置方式的模组，以增强动力电池在第二方向上的结构，来提升第一方向的结构刚度，从而达到提升动力电池整体结构刚度的技术目的。

相比于现有技术，上述方案无需在动力电池的壳体上增设加强筋、纵横梁等加强结构，在对动力电池的结构刚度进行提高的同时，并不会过多地增加动力电池壳体的结构复杂性和重量，使得动力电池的结构可以大幅简化，可降低动力电池的制造及使用成本。

可选地，所述步骤S1具体为：确定所述动力电池的结构形式，并根据有限元分析或者工程经验确定所述第一方向；确定所述动力电池的安装形式，并根据有限元分析或者工程经验确定所述第二方向；确定所述模组的结构形式，并根据有限元分析或者工程经验确定所述第三方向。

可选地，所述动力电池的结构形式为垂向尺寸最小的长方体结构，所述第一方向为垂向；所述模组包括间隔设置的两端板，两所述端板之间设有若干电芯，所述模组的刚度最大部位为两所述端板，所述第三方向为两所端板的延伸方向。

可选地，所述动力电池的安装形式为安装于车体的两纵梁之间，所述第二方向为横向；所述步骤S2具体为：摆放所述模组，使所述模组的所述端板沿横向延伸。

可选地，所述步骤S3与所述步骤S4之间还包括：步骤S31，沿纵向间隔设置若干排所述模组。

可选地，所述步骤S4具体为：设置连接片，并通过该连接片连接相邻的所述模组。

本发明还提供一种动力电池，包括壳体和设于所述壳体内的若干模组，所述壳体安装于车体相对的两纵梁之间；各所述模组的结构刚度最大的第三方向均与能够增强所述动力电池结构刚度最薄弱的第一方向的结构刚度的第二方向同向；各所述模组中，若干所述模组沿第二方向间隔设置，以形成一排，且相邻所述模组通过连接片相连。

由于上述的增强动力电池结构刚度的方法已经具备如上的技术效果，那么，基于该方法的动力电池亦当具备相类似的技术效果，故在此不做赘述。

可选地，所述动力电池的结构形式为垂向尺寸最小的长方体结构，所述第一方向为垂向；所述模组包括间隔设置的两端板，两所述端板之间设有若干电芯，所述模组的刚度最大部位为所述端板，所述第三方向为两所述端板的延伸方向。

可选地，所述第二方向为横向，所述模组的所述端板沿横向延伸。

可选地，所述壳体内沿纵向间隔设有若干排所述模组。

可选地，所述连接片包括第一连接片，所述第一连接片间隔设有两个连接孔，连接件能够穿过两所述连接孔，以连接相邻的两所述模组；两所述连接孔中，一个为小圆孔，其径向尺寸与所述连接件的外径相适配，另一个为椭圆孔，所述椭圆孔的短轴尺寸与所述小圆孔的径向尺寸相等。

可选地，所述连接片还包括第二连接片，所述第二连接片设有四个连接孔，四个所述连接孔分为两排，所述连接件能够穿过四个所述连接孔，以连接相邻的四个所述模组；第一排所述连接孔的数量为两个，其中，一个所述连接孔为所述小圆孔，另一个所述连接孔为所述椭圆孔；第二排所述连接孔的数量为两个，其中，两所述连接孔均为大圆孔，所述大圆孔的径向尺寸与所述椭圆孔的长轴尺寸相等。

可选地，所述连接片用于连接各所述模组的所述端板的上端。

本发明还提供一种车辆，包括动力电池，所述动力电池为上述的动力电池。

由于上述的动力电池已经具备如上的技术效果，那么，具有该动力电池的车辆亦当具备相类似的技术效果，故在此不做赘述。

附图说明

图1为本发明所提供增强动力电池结构刚度的方法的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明所提供动力电池与纵梁的安装结构的示意图；

图3为第一连接片的结构示意图；

图4为第二连接片的结构示意图。

图1-4中的附图标记说明如下：

1模组、11端板；

2纵梁；

3壳体；

4连接片、41第一连接片、411小圆孔、412椭圆孔、42第二连接片、421大圆孔。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本文中所述“若干”是指数量不确定的多个，通常为两个以上；且当采用“若干”表示某几个部件的数量时，并不表示这些部件在数量上的相互关系。

本文中所述“第一”、“第二”等词，仅是为了便于描述结构相同或相类似的两个以上的结构或部件，并不表示对顺序的某种特殊限定。

本文中，以车辆的行驶方向为纵向，以车辆的底盘为基准面(当车辆放置于水平路面时，水平面即为该基准面)，在该基准面内，与该纵向相垂直的方向为横向，而与该基准面相垂直的方向为垂向。

实施例1

请参考图1，图1为本发明所提供增强动力电池结构刚度的方法的一种具体实施方式的结构示意图。

如图1所示，本发明提供一种增强动力电池结构刚度的方法，动力电池包括壳体3和设于壳体3内的若干模组1，该方法包括如下步骤：步骤S1，确定动力电池的结构形式，以确定动力电池结构刚度最薄弱的第一方向，确定动力电池的安装形式，以确定能够增强第一方向结构刚度的第二方向，确定模组1的结构形式，以确定模组1结构刚度最大的第三方向；步骤S2，摆放模组1，使第三方向与第二方向同向；步骤S3，将多个模组1沿第二方向间隔设置以形成一排；步骤S4，将相邻模组1相连。

区别于现有技术，上述方案并没有对动力电池的壳体3进行加强，而是通过合理地对模组1进行排布，将模组1结构刚度最大的第三方向设置为与能够增强动力电池的结构刚度最薄弱的第一方向的结构刚度的第二方向同向，并在该第二方向上设置一排的采用这种摆放方式的模组1，以增强动力电池在第二方向上的结构，进而提升第一方向的结构刚度，从而达到提升动力电池整体结构刚度的技术目的。

这种方式由于无需在动力电池的壳体3上增设加强筋、纵横梁等加强结构，在对动力电池的结构刚度进行提高的同时，并不会过多地增加动力电池壳体3的结构复杂性和重量，使得动力电池的结构可以大幅简化，可降低动力电池的制造及使用成本。

动力电池、模组1的具体结构以及动力电池的安装形式与车型有关，在具体实施时，可依据不同结构形式的动力电池、模组1，并通过有限元分析或者工程经验对动力电池以及模组1的刚度进行分析。换而言之，步骤S1可以具体为：确定动力电池的结构形式，并根据有限元分析或者工程经验确定第一方向；确定动力电池的安装形式，并根据有限元分析或者工程经验确定第二方向；确定模组的结构形式，并根据有限元分析或者工程经验确定第三方向。上述有限元分析具体可以通过特定的软件来实现，例如，可以采用CAE(ComputerAided Engineering，即计算机辅助工程)等软件。

通常而言，动力电池可以大致呈扁平的长方体结构，这种形式的动力电池，其垂向(也可以称之为Z向)尺寸最小，远小于横向和纵向的尺寸，横向尺寸(或纵向尺寸)/垂向尺寸≥7，可避免对车辆垂向空间的过多占用而导致车辆的垂向高度过高，但相应地，其垂向也就成为了动力电池结构刚度最薄弱的方向，也就是说，动力电池的垂向即是上述的第一方向；模组1可以包括间隔设置的两端板11，两端板11之间可以设有若干电芯，除了端板11和电芯外，模组1还可以包括夹板、盖板等，以增加模组1的刚度，经过分析，这种形式的模组1，其刚度最大部位为两端板11处，相应地，结构刚度最大的第三方向就是两端板11的延伸方向，由于两端板11相互平行，故而，两端板11的同向延伸。可以理解，上述长方体结构并非是指绝对标准的长方体，其只要大致为长方体的形状即可，其各棱边、棱角均可以采用圆弧或者圆角过渡。

基于此，在对模组1进行排列时，可将模组1摆放为使其端板11在与垂向相垂直的平面上延伸，进而提升动力电池在该延伸方向上的抗弯刚度，以弥补垂向上结构刚度的不足。

在实际应用中，动力电池的壳体3可通过螺栓或者螺钉等固定于车体的两纵梁2上，由于纵梁2的加强作用，使得动力电池的结构刚度在纵向上获得大幅加强。如此，在对动力电池中的模组1进行排布时，可将结构刚度最大的第三方向与纵向错开，优选地，根据结构对称性，可以将第三方向设置为与纵向相垂直的方向，即将端板11可以沿横向延伸，以对动力电池横向的抗弯刚度进行补强，进而可通过横向抗弯刚度的提升来加强动力电池在垂向上的结构刚度。

也就是说，上述的第二方向可以为横向，那么，步骤S2可以具体为：摆放模组1，使模组1的端板11沿横向延伸。

进一步地，在步骤S3和步骤S4之间，还可以包括步骤S31：沿纵向间隔设置若干排模组1。也就是说，本发明提供的增强动力电池结构强度的方法所最终形成的模组1排布方式为：将若干模组1沿横向间隔以形成一排，并在纵向间隔设置若干排模组1，以形成纵横交错的模组阵列。而且，模组阵列中的相邻模组1可以相连接，以将单一模组1的补强作用集中起来，来对整个模组阵列的横向和纵向进行加强，从而提高动力电池的整体结构刚度。

相邻模组1之间可以通过连接片4相连，如此，上述步骤S4还可以具体为：设置连接片4，并通过连接片4连接相邻的模组1。该连接片4的具体结构可以参见下述实施例，在此不做详述。

实施例2

请参考图2-4，图2为本发明所提供动力电池与纵梁的安装结构的示意图，图3为第一连接片的结构示意图，图4为第二连接片的结构示意图。

本发明还提供一种动力电池，包括壳体3和设于壳体3内的若干模组1，各模组1可以采用实施例1中所述的安装、排布方式，以提升动力电池的整体结构刚度，由于实施例1中已经对这种形式的动力电池的结构以及效果进行了详细描述，在此不做重复，以下本实施例主要对动力电池中各模组1之间的连接结构进行描述。

如图2所示，各模组1之间可以设有连接片4，以通过连接片4将相邻的模组1进行连接。可以知晓，各模组1设置有安装孔位(图2中该安装孔位设置于端板11上)，安装时可以采用螺钉、螺栓等形式的连接件穿过相应的安装孔位，以将模组1固定于动力电池壳体3的底壁或者底梁上，也就是说，在安装过程中各模组1的下端实际上已经产生了相互的连系。如此，上述连接片4的设置可用于连接各模组1的上端，具体是与端板11的上端相连，以为各模组1的上端构建连系，进而可将纵横交错的模组阵列中各模组1的上下两端均连系为一个整体，可更大程度地提高该模组阵列的结构刚度。

如图3所示，上述连接片4可以包括第一连接片41，第一连接片41上可以间隔设有两个连接孔，第一连接片41相当于垫片，外设的螺钉、螺栓等形式的连接件可以先穿过该连接孔，然后拧紧于模组1，即可通过该第一连接片41来构建相邻两模组1之间的连系。

设置于模组1的与连接件相配合的螺纹孔可以单独设置，也可以为前述的安装孔位，如此，就无需设置额外的连接件、螺纹孔，模组1的安装结构可以更为简单，直接采用固定模组1的连接件与第一连接片41以及安装孔位相配合，即可在固定模组1于壳体3的同时，实现相邻两模组1之间的连接。为了使描述更加清晰，在后文中均是以螺纹孔即为安装孔位的方案来对连接片4的结构进行阐述。

第一连接片41的两连接孔中，一个为小圆孔411，其径向尺寸可以与连接件的外径相适配，另一个可以为椭圆孔412，椭圆孔412的短轴尺寸与小圆孔411的径向尺寸相等，而长轴尺寸与短轴尺寸的差值即为相邻两模组1的安装孔位间距的公差，进而可通过该椭圆孔412的长轴方向来吸收该公差，以保证连接件、第一连接片41与相应模组1的可靠连接。可以理解，上述椭圆孔412也可以采用腰孔、条形孔等某一个方向尺寸较大的孔进行替代，同样能够起到吸收公差的技术效果。

如图4所示，上述的连接片4还可以包括第二连接片42，第二连接片42可以设有四个连接孔，四个连接孔分为两排，连接件能够穿过四个连接孔、相邻四个模组1的四个安装孔位，以对相邻的四个模组1进行固定，并通过该第二连接片42来构建相邻的四个模组1之间的连系。

为便于描述，可以图4中的方向为参照，第二连接片42的连接孔可以包括两横排。第一横排连接孔的数量为两个，其中，一个连接孔为小圆孔411，其径向尺寸可以与连接件的外径相适配，另一个连接孔为椭圆孔412，该椭圆孔412的短轴尺寸可以与小圆孔411的径向尺寸相等，而长轴与短轴的尺寸差则可用于吸收横向相邻两模组1的安装孔位间距公差。第二横排连接孔的数量也为两个，其中，两连接孔均为大圆孔421，两大圆孔421的径向尺寸均与椭圆孔412的长轴尺寸相等，以用于吸收纵向相邻两模组1的安装孔位间距公差。

在使用这种设有四个连接孔的第二连接片42时，可以先预拧紧小圆孔411和椭圆孔412中连接件，如此，在安装两个大圆孔421中连接件时，第二连接片42不会随着转动，还可方便安装。

需要指出，本发明实施例并不明确限定上述第一连接片41和第二连接片42的使用规则，若以图2为参照，在模组阵列的外轮廓、相邻的仅有两个模组1时，可以采用第一连接片41进行连接；而在模组阵列靠中间的位置、相邻的存在四个模组1时，可以采用第二连接片42进行连接，当然，此时也可以采用第一连接片41进行连接。

实施例3

本发明还提供一种车辆，包括车体以及设置于车体内部的动力电池，该动力电池即为实施例2中所涉及的动力电池。由于实施例1、实施例2中所涉及动力电池已经具备如上的技术效果，那么，具有该动力电池的车辆亦当具备相类似的技术效果，在此不做赘述。

需要指出的是，本发明实施例并不对上述车辆的种类进行限定，其可以为纯电动汽车，也可以为油电混合、电气混合等混合驱动汽车，事实上，凡是需要使用动力电池的车辆均落于本发明所要求保护的范围。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种增强动力电池结构刚度的方法，所述动力电池包括壳体（3）和设于所述壳体（3）内的若干模组（1），其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，确定所述动力电池的结构形式，以确定所述动力电池结构刚度最薄弱的第一方向；确定所述动力电池的安装形式，以确定能够增强所述第一方向的结构刚度的第二方向；确定所述模组（1）的结构形式，以确定所述模组（1）结构刚度最大的第三方向；

步骤S2，摆放所述模组（1），使所述第三方向与所述第二方向同向；

步骤S3，将多个所述模组（1）沿所述第二方向间隔设置以形成一排；

步骤S4，将相邻所述模组（1）相连；

所述步骤S4具体为：设置连接片（4），并通过该连接片（4）连接相邻的所述模组（1）；

所述连接片（4）包括第一连接片（41），所述第一连接片（41）间隔设有两个连接孔，连接件能够穿过两所述连接孔，以连接相邻的两所述模组（1）；两所述连接孔中，一个为小圆孔（411），其径向尺寸与所述连接件的外径相适配，另一个为椭圆孔（412），所述椭圆孔（412）的短轴尺寸与所述小圆孔（411）的径向尺寸相等；

所述连接片（4）还包括第二连接片（42），所述第二连接片（42）设有四个连接孔，四个所述连接孔分为两排，所述连接件能够穿过四个所述连接孔，以连接相邻的四个所述模组（1）；第一排所述连接孔的数量为两个，其中，一个所述连接孔为所述小圆孔（411），另一个所述连接孔为所述椭圆孔（412）；第二排所述连接孔的数量为两个，其中，两所述连接孔均为大圆孔（421），所述大圆孔（421）的径向尺寸与所述椭圆孔（412）的长轴尺寸相等。

2.根据权利要求1所述增强动力电池结构刚度的方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：确定所述动力电池的结构形式，并根据有限元分析或者工程经验确定所述第一方向；确定所述动力电池的安装形式，并根据有限元分析或者工程经验确定所述第二方向；确定所述模组的结构形式，并根据有限元分析或者工程经验确定所述第三方向。

3.根据权利要求1所述增强动力电池结构刚度的方法，其特征在于，所述动力电池的结构形式为垂向尺寸最小的长方体结构，所述第一方向为垂向；

所述模组（1）包括间隔设置的两端板（11），两所述端板（11）之间设有若干电芯，所述模组（1）的刚度最大部位为两所述端板（11），所述第三方向为两所述端板（11）的延伸方向。

4.根据权利要求3所述增强动力电池结构刚度的方法，其特征在于，所述动力电池的安装形式为安装于车体的两纵梁（2）之间，所述第二方向为横向；

所述步骤S2具体为：摆放所述模组（1），使所述模组（1）的所述端板（11）沿横向延伸。

5.根据权利要求4所述增强动力电池结构刚度的方法，其特征在于，所述步骤S3与所述步骤S4之间还包括：

步骤S31，沿纵向间隔设置若干排所述模组（1）。

6.一种动力电池，包括壳体（3）和设于所述壳体（3）内的若干模组（1），所述壳体（3）安装于车体相对的两纵梁（2）之间，其特征在于，各所述模组（1）的结构刚度最大的第三方向均与能够增强所述动力电池结构刚度最薄弱的第一方向的结构刚度的第二方向同向；

各所述模组（1）中，若干所述模组（1）沿第二方向间隔设置，以形成一排，且相邻所述模组（1）通过连接片（4）相连；

所述连接片（4）包括第一连接片（41），所述第一连接片（41）间隔设有两个连接孔，连接件能够穿过两所述连接孔，以连接相邻的两所述模组（1）；两所述连接孔中，一个为小圆孔（411），其径向尺寸与所述连接件的外径相适配，另一个为椭圆孔（412），所述椭圆孔（412）的短轴尺寸与所述小圆孔（411）的径向尺寸相等；

所述连接片（4）还包括第二连接片（42），所述第二连接片（42）设有四个连接孔，四个所述连接孔分为两排，所述连接件能够穿过四个所述连接孔，以连接相邻的四个所述模组（1）；第一排所述连接孔的数量为两个，其中，一个所述连接孔为所述小圆孔（411），另一个所述连接孔为所述椭圆孔（412）；第二排所述连接孔的数量为两个，其中，两所述连接孔均为大圆孔（421），所述大圆孔（421）的径向尺寸与所述椭圆孔（412）的长轴尺寸相等。

7.根据权利要求6所述动力电池，其特征在于，所述动力电池的结构形式为垂向尺寸最小的长方体结构，所述第一方向为垂向；

所述模组（1）包括间隔设置的两端板（11），两所述端板（11）之间设有若干电芯，所述模组（1）的刚度最大部位为所述端板（11），所述第三方向为两所述端板（11）的延伸方向。

8.根据权利要求7所述动力电池，其特征在于，所述第二方向为横向，所述模组（1）的所述端板（11）沿横向延伸。

9.根据权利要求8所述动力电池，其特征在于，所述壳体（3）内沿纵向间隔设有若干排所述模组（1）。

10.根据权利要求7所述动力电池，其特征在于，所述连接片（4）用于连接各所述模组（1）的所述端板（11）的上端。

11.一种车辆，包括动力电池，其特征在于，所述动力电池为权利要求6-10中任一项所述的动力电池。

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