CN111416080A - 一种轻量化复合材质电池箱体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻量化复合材质电池箱体，包括下箱体和上盖；上盖与下箱体相栓接；上盖为采用碳纤维材质制成的上盖；下箱体包括底板；底板的顶部前后两端，分别设置有前侧围和后侧围；底板的顶部左右两侧，分别设置有左侧围和右侧围；底板的顶部前端，固定设置有第一横梁；底板的顶部中部，设置有三个间隔分布的第二横梁；底板的顶部后端，设置有第三横梁；第三横梁的后侧左右两端，分别通过第一纵梁与后侧围的前侧面固定连接；第一横梁的前侧中部，通过三个第二纵梁，与前侧围的后侧面固定连接。本发明采用铝型材、碳纤维、蜂窝铝板复合而成的箱体，具有安全性、经济性、抗冲击能力及轻量化的优点，从而能够满足新能源汽车发展的需求。

Description

一种轻量化复合材质电池箱体

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种轻量化复合材质电池箱体。

背景技术

电池系统箱体作为是新能源动力电池的承载件，一般安装在车体下部，主要用于保护锂电池在受到外界碰撞、挤压时不会损坏。

对于传统的车用电池箱体，通常采用低碳钢钣金、铝型材等材料焊接而成，然后对其表面进行喷涂处理。其中，钢质的电池箱体比较笨重，加工工艺复杂，且容易被腐蚀；而铝型材的电池箱体虽然较为轻便，但承载能力较弱，而且其电池系统的能量密度仍然很高。电池箱体在电池系统中重量占比较大。

因此，目前需要进一步研发，在优化电池箱体结构的同时，实现电池箱体的轻量化。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种轻量化复合材质电池箱体。

为此，本发明提供了一种轻量化复合材质电池箱体，包括下箱体和上盖；

上盖位于下箱体的正上方，上盖与下箱体相栓接；

上盖为采用碳纤维材质制成的上盖；

下箱体包括底板；

底板的顶部前后两端，分别设置有前侧围和后侧围；

底板的顶部左右两侧，分别设置有左侧围和右侧围

底板的顶部前端，固定设置有横向分布的第一横梁；

底板的顶部中部，设置有三个间隔分布的第二横梁；

底板的顶部后端，设置有第三横梁；

第三横梁的后侧左右两端，分别通过一个第一纵梁，与后侧围的前侧面固定连接。

第一横梁的前侧中部，通过三个间隔分布的第二纵梁，与前侧围的后侧面固定连接。

其中，后侧围的左右两侧中部，分别通过一个后侧围连接块，与左侧围和右侧围的内侧面固定连接；

第一横梁的左右两侧中部，分别通过一个第一横梁连转接块，与左侧围和右侧围的内侧面固定连接；

每个第二横梁的左右两侧中部，分别通过一个第二横梁转接块，与左侧围和右侧围的内侧面固定连接；

第三横梁的左右两侧中部，分别通过一个第三横梁转接块，与左侧围和右侧围的内侧面固定连接；

前侧围的左右两侧中部，分别通过一个前侧围连接块，与左侧围和右侧围的内侧面固定连接。

其中，前侧围转接块，包括前侧围转接块第一端和前侧围转接块第二端；

前侧围转接块第一端与前侧围，通过结构胶嵌合安装；

前侧围转接块第二端与左侧围，通过结构胶嵌合安装；

前侧围转接块第一端的形状与前侧围内侧的预留内孔一致；

前侧围转接块第二端的形状与相邻的左侧围内侧的预留内孔或者右侧围内侧的预留内孔一致。

其中，左侧围的底部设有向上的折边，用于托住内蒙皮、第一横梁、第二横梁以及第三横梁；

后侧围转接块包括后侧围转接块第一端和后侧围转接块第二端；

后侧围转接块第一端与后侧围，通过结构胶嵌合安装；

后侧围转接块第二端与左侧围，通过结构胶嵌合安装；

后侧围转接块第一端的形状与后侧围的预留内孔一致；

后侧围转接块第二端的形状与左侧围的预留内孔一致。

其中，第一横梁转接块与第一横梁，通过结构胶嵌合安装；

第一横梁转接块上的第一凸起的形状与第一横梁的预留内孔一致；

第一横梁转接块的另一端与左侧围胶接固定；

第二横梁转接块与第二横梁，通过结构胶嵌合安装；

第二横梁转接块上的第二凸起形状与第二横梁的预留内孔一致；

第二横梁转接块的另一端，与左侧围胶接固定；

第三横梁转接块与第三横梁，通过结构胶嵌合安装；

第三横梁转接块上的第三凸起的形状，与第三横梁的预留内孔一致；

第三横梁转接块的另一端与左侧围胶接固定。

其中，第一横梁、第二横梁、第三横梁、第一纵梁、第二纵梁与底板胶接固定；

上盖的顶部后端设置有沉槽孔；

上盖的顶部前端设置有第三凸筋；

上盖的顶部中部以及后端，从前往后设置有多个横向分布的第一凸筋；

任意相邻的两个第一凸筋之间，设置有两个第二凸筋。

其中，底板包括外蒙皮、蜂窝铝板和内蒙皮；

外蒙皮位于内蒙皮的正上方；

蜂窝铝板设在外蒙皮和内蒙皮之间的中间夹层中；

外蒙皮、蜂窝铝板和内蒙皮三者通过结构胶连接。

其中，外蒙皮的顶部四周环绕设置有多个侧板；

外蒙皮顶部右侧的侧板的外侧前后两端，分别固定设置有右前侧吊耳和右后侧吊耳；

外蒙皮顶部左侧的侧板的外侧前后两端，分别固定设置有左前侧吊耳和左后侧吊耳；

外蒙皮顶部后侧的侧板的后侧面左右两端，分别固定设置有一个后吊耳；

外蒙皮顶部前侧的侧板的前侧面，固定设置有一个前吊耳。

其中，外蒙皮顶部的多个侧板内侧，分别与相邻的前侧围、后侧围、左侧围和右侧围的外侧相粘接；

前侧围、后侧围、左侧围和右侧围的内侧，与内蒙皮的顶部四周具有的内蒙皮侧围的外侧相粘接。

其中，外蒙皮、内蒙皮、右侧围、左侧围、第一横梁、第二横梁、第三横梁、第一纵梁以及第二纵梁的材质为碳纤维材质；

左前侧吊耳、左后侧吊耳、前吊耳、后吊耳、右前侧吊耳和右后侧吊耳、前侧围和后侧围的材质为铝材质。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种轻量化复合材质电池箱体，其结构设计科学，采用铝型材、碳纤维、蜂窝铝板复合而成的箱体，具有安全性、经济性、抗冲击能力及轻量化的优点，从而能够满足新能源汽车发展的需求，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为本发明提供的一种轻量化复合材质电池箱体的立体结构示意图；

图2为本发明提供的一种轻量化复合材质电池箱体中，下箱体的立体结构示意图；

图3为本发明提供的一种轻量化复合材质电池箱体中，下箱体的立体爆炸示意图；

图4a为本发明提供的一种轻量化复合材质电池箱体中，第一横梁转接块的立体结构示意图；

图4b为本发明提供的一种轻量化复合材质电池箱体中，第三横梁转接块的立体结构示意图；

图4c为本发明提供的一种轻量化复合材质电池箱体中，第二横梁转接块的立体结构示意图；

图4d为本发明提供的一种轻量化复合材质电池箱体中，后侧围转接块的立体结构示意图；

图4e为本发明提供的一种轻量化复合材质电池箱体中，前侧围转接块的立体结构示意图；

图5为本发明提供的一种轻量化复合材质电池箱体中，左侧围的立体结构示意图；

图6为本发明提供的一种轻量化复合材质电池箱体中，上盖的立体结构示意图；

图中，1为下箱体；11为底板；

111为外蒙皮；112为蜂窝铝板；113为内蒙皮；

12为右前侧吊耳；13为右侧围；14为第一横梁；15为第二横梁；

16为右后侧吊耳；17为第三横梁；18为第一纵梁；19为后吊耳；20为后侧围；

21为左侧围；211为折边；22为左后侧吊耳；23为左前侧吊耳；24为前侧围；25为前吊耳；26为第二纵梁；

27为后侧围转接块；271为后侧围转接块第一端；272为前侧围转接块第二端；

28为第三横梁转接块；281为第三凸起；

29为第一横梁转接块；291为第一凸起；

30为前侧围转接块；301为前侧围转接块第一端；302为前侧围转接块第二端；

31为第二横梁转接块；311为第二凸起；

4为上盖；41为沉槽孔；42为第一凸筋；43为第二凸筋；44为第三凸筋。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参见图1至图6，本发明提供了一种轻量化复合材质电池箱体，包括下箱体1和上盖4；

上盖4位于下箱体1的正上方，上盖4与下箱体1相栓接(即螺栓连接)；

在本发明中，具体实现上，上盖4为采用碳纤维材质制成的上盖。

在本发明中，具体实现上，下箱体1包括底板11；

底板11的顶部前后两端，分别设置有前侧围24和后侧围20；

底板11的顶部左右两侧，分别设置有左侧围21和右侧围13；

底板11的顶部前端，固定设置有横向分布的第一横梁14；

底板11的顶部中部，设置有三个间隔分布的第二横梁15；

底板11的顶部后端，设置有第三横梁17；

第三横梁17的后侧左右两端，分别通过一个第一纵梁18，与后侧围20的前侧面固定连接。

第一横梁14的前侧中部，通过三个间隔分布的第二纵梁26，与前侧围24的后侧面固定连接。

具体实现上，后侧围20的左右两侧中部，分别通过一个后侧围连接块27，与左侧围21和右侧围13的内侧面固定连接；

第一横梁14的左右两侧中部，分别通过一个第一横梁连转接块29，与左侧围21和右侧围13的内侧面固定连接；

每个第二横梁15的左右两侧中部，分别通过一个第二横梁转接块31，与左侧围21和右侧围13的内侧面固定连接；

第三横梁17的左右两侧中部，分别通过一个第三横梁转接块28，与左侧围21和右侧围13的内侧面固定连接；

前侧围24的左右两侧中部，分别通过一个前侧围连接块30，与左侧围21和右侧围13的内侧面固定连接。

具体实现上，前侧围转接块30，包括前侧围转接块第一端301和前侧围转接块第二端302；

前侧围转接块第一端301与前侧围24，通过结构胶嵌合安装；

前侧围转接块第二端302与左侧围，通过结构胶嵌合安装；

前侧围转接块第一端301的形状与前侧围24内侧的预留内孔一致；

前侧围转接块第二端302的形状与相邻的左侧围21内侧的预留内孔或者右侧围13内侧的预留内孔一致。

具体实现上，左侧围21的底部设有向上的折边211，用于托住内蒙皮113、第一横梁14、第二横梁15以及第三横梁17，增加结构强度。

需要说明的是，右侧围13的形状构造，与左侧围21的形状构造基本一致，只是两者呈左右对称分布。

具体实现上，后侧围转接块27包括后侧围转接块第一端271和后侧围转接块第二端272；

后侧围转接块第一端271与后侧围20，通过结构胶嵌合安装；

后侧围转接块第二端272与左侧围21，通过结构胶嵌合安装；

后侧围转接块第一端271的形状与后侧围20的预留内孔一致；

后侧围转接块第二端272的形状与左侧围21的预留内孔一致。

具体实现上，第一横梁转接块29与第一横梁14，通过结构胶嵌合安装；

第一横梁转接块29上的第一凸起291的形状与第一横梁14的预留内孔一致；

第一横梁转接块29的另一端与左侧围21胶接固定；

具体实现上，第二横梁转接块31与第二横梁15，通过结构胶嵌合安装；

第二横梁转接块31上的第二凸起311形状与第二横梁15的预留内孔一致；

第二横梁转接块31的另一端，与左侧围21胶接固定。

具体实现上，第三横梁转接块28与第三横梁17，通过结构胶嵌合安装；

第三横梁转接块28上的第三凸起281的形状，与第三横梁17的预留内孔一致；

第三横梁转接块28的另一端与左侧围21胶接固定。

具体实现上，第一横梁14、第二横梁15、第三横梁17、第一纵梁18、第二纵梁26与底板11胶接固定。

在本发明中，具体实现上，参见图6所示，上盖4的顶部后端设置有沉槽孔41；

上盖4的顶部前端设置有第三凸筋44；

上盖4的顶部中部以及后端，从前往后设置有多个横向分布的第一凸筋42；

任意相邻的两个第一凸筋42之间，设置有两个第二凸筋43。

在本发明中，具体实现上，底板11包括外蒙皮111、蜂窝铝板112和内蒙皮113；

外蒙皮111位于内蒙皮113的正上方；

蜂窝铝板112设在外蒙皮111和内蒙皮113之间的中间夹层中；

外蒙皮111、蜂窝铝板112和内蒙皮113三者通过结构胶连接。

具体实现上，外蒙皮111的顶部四周环绕设置有多个侧板(1毫米厚度的四个侧板)；

外蒙皮111顶部右侧的侧板的外侧前后两端，分别固定设置(例如胶接，同时可以栓接)有右前侧吊耳12和右后侧吊耳16；

外蒙皮111顶部左侧的侧板的外侧前后两端，分别固定设置(例如胶接，同时可以栓接)有左前侧吊耳23和左后侧吊耳22；

外蒙皮111顶部后侧的侧板的后侧面左右两端，分别固定设置有一个后吊耳19；

外蒙皮111顶部前侧的侧板的前侧面，固定设置有一个前吊耳25。

具体实现上，外蒙皮111顶部的多个侧板(具体为四个)内侧，分别与相邻的前侧围24、后侧围20、左侧围21和右侧围13的外侧相粘接；

前侧围24、后侧围20、左侧围21和右侧围13的内侧，与内蒙皮113的顶部四周具有的内蒙皮侧围(即图示的小侧围，高度较低，使得前侧围24、后侧围20、左侧围21和右侧围13的内侧大部没有遮挡，能够连接对应的横梁和纵梁)的外侧相粘接。

需要说明的是，外蒙皮111的顶部四周侧板(很薄1mm)与前后左右四个侧围是胶接的(胶接的是前侧围24、后侧围20、左侧围21和右侧围13等四个侧围的外侧)，外蒙皮111在外部，前侧围24、后侧围20、左侧围21和右侧围13等四个侧围在内部，并且，蜂窝铝112与外蒙皮111胶接，内蒙皮113与蜂窝铝112胶接，内蒙皮113的顶部四周小侧围与前后左右四个侧围胶接(胶接的是前侧围24、后侧围20、左侧围21和右侧围13等四个侧围的内侧)，最终形成下底壳，然后胶接四周的吊耳和内部的横纵梁。

需要说明的是，在本发明中，具体实现上，外蒙皮、蜂窝铝板与内蒙皮通过胶接组成底板，蜂窝铝板为夹层，形状为六边形。

需要说明的是，在本发明中，下箱体4包括的各组件为复合材质；其中，外蒙皮111、内蒙皮113、右侧围13、左侧围21、第一横梁、第二横梁、第三横梁、第一纵梁以及第二纵梁的材质为碳纤维材质，而多个吊耳(左前侧吊耳23、左后侧吊耳22、前吊耳25、后吊耳19、右前侧吊耳12和右后侧吊耳16)、前侧围24和后侧围20的材质为铝材质。

需要说明的是，本发明是一种新的轻材质结构形式箱体，采用的碳纤维具有较高的比强度，能达到普通钢材的5倍，碳纤维与环氧树脂形成的复合材料密度仅为1.6kg/m3，是典型的高强度轻量化材料，并且其还具有优良的耐蚀性和阻燃性，因而在性能方面，是传统金属材质电池箱体的理想替代品。考虑安全性、经济性、抗冲击能力及轻量化，本发明采用铝型材、碳纤维、蜂窝铝板复合而成的箱体，从而满足新能源汽车发展的需求。

对于本发明，其采用铝型材、碳纤维、蜂窝铝复合而成，选用低密度材质碳纤维，使电池箱体更轻，从而提高电池系统能量密度，而多种材质复合使用，充分发挥各个材质的优势，从而提高电池系统的安全性、经济性、抗冲击能力。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种轻量化复合材质电池箱体，其结构设计科学，采用铝型材、碳纤维、蜂窝铝板复合而成的箱体，具有安全性、经济性、抗冲击能力及轻量化的优点，从而能够满足新能源汽车发展的需求，具有重大的生产实践意义。

以上所述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 (10)

1.一种轻量化复合材质电池箱体，其特征在于，包括下箱体(1)和上盖(4)；

上盖(4)位于下箱体(1)的正上方，上盖(4)与下箱体(1)相栓接；

上盖(4)为采用碳纤维材质制成的上盖；

下箱体(1)包括底板(11)；

底板(11)的顶部前后两端，分别设置有前侧围(24)和后侧围(20)；

底板(11)的顶部左右两侧，分别设置有左侧围(21)和右侧围(13)

底板(11)的顶部前端，固定设置有横向分布的第一横梁(14)；

底板(11)的顶部中部，设置有三个间隔分布的第二横梁(15)；

底板(11)的顶部后端，设置有第三横梁(17)；

第三横梁(17)的后侧左右两端，分别通过一个第一纵梁(18)，与后侧围(20)的前侧面固定连接；

第一横梁(14)的前侧中部，通过三个间隔分布的第二纵梁(26)，与前侧围(24)的后侧面固定连接。

2.如权利要求1所述的轻量化复合材质电池箱体，其特征在于，后侧围(20)的左右两侧中部，分别通过一个后侧围连接块(27)，与左侧围(21)和右侧围(13)的内侧面固定连接；

第一横梁(14)的左右两侧中部，分别通过一个第一横梁连转接块(29)，与左侧围(21)和右侧围(13)的内侧面固定连接；

每个第二横梁(15)的左右两侧中部，分别通过一个第二横梁转接块(31)，与左侧围(21)和右侧围(13)的内侧面固定连接；

第三横梁(17)的左右两侧中部，分别通过一个第三横梁转接块(28)，与左侧围(21)和右侧围(13)的内侧面固定连接；

前侧围(24)的左右两侧中部，分别通过一个前侧围连接块(30)，与左侧围(21)和右侧围(13)的内侧面固定连接。

3.如权利要求2所述的轻量化复合材质电池箱体，其特征在于，前侧围转接块(30)，包括前侧围转接块第一端(301)和前侧围转接块第二端(302)；

前侧围转接块第一端(301)与前侧围(24)，通过结构胶嵌合安装；

前侧围转接块第二端(302)与左侧围，通过结构胶嵌合安装；

前侧围转接块第一端(301)的形状与前侧围(24)内侧的预留内孔一致；

前侧围转接块第二端(302)的形状与相邻的左侧围(21)内侧的预留内孔或者右侧围(13)内侧的预留内孔一致。

4.如权利要求2所述的轻量化复合材质电池箱体，其特征在于，左侧围(21)的底部设有向上的折边(211)，用于托住内蒙皮(113)、第一横梁(14)、第二横梁(15)以及第三横梁(17)；

后侧围转接块(27)包括后侧围转接块第一端(271)和后侧围转接块第二端(272)；

后侧围转接块第一端(271)与后侧围(20)，通过结构胶嵌合安装；

后侧围转接块第二端(272)与左侧围(21)，通过结构胶嵌合安装；

后侧围转接块第一端(271)的形状与后侧围(20)的预留内孔一致；

后侧围转接块第二端(272)的形状与左侧围(21)的预留内孔一致。

5.如权利要求2所述的轻量化复合材质电池箱体，其特征在于，第一横梁转接块(29)与第一横梁(14)，通过结构胶嵌合安装；

第一横梁转接块(29)上的第一凸起(291)的形状与第一横梁(14)的预留内孔一致；

第一横梁转接块(29)的另一端与左侧围(21)胶接固定；

第二横梁转接块(31)与第二横梁(15)，通过结构胶嵌合安装；

第二横梁转接块(31)上的第二凸起(311)形状与第二横梁(15)的预留内孔一致；

第二横梁转接块(31)的另一端，与左侧围(21)胶接固定；

第三横梁转接块(28)与第三横梁(17)，通过结构胶嵌合安装；

第三横梁转接块(28)上的第三凸起(281)的形状，与第三横梁(17)的预留内孔一致；

第三横梁转接块(28)的另一端与左侧围(21)胶接固定。

6.如权利要求1所述的轻量化复合材质电池箱体，其特征在于，第一横梁(14)、第二横梁(15)、第三横梁(17)、第一纵梁(18)、第二纵梁(26)与底板(11)胶接固定；

上盖(4)的顶部后端设置有沉槽孔(41)；

上盖(4)的顶部前端设置有第三凸筋(44)；

上盖(4)的顶部中部以及后端，从前往后设置有多个横向分布的第一凸筋(42)；

任意相邻的两个第一凸筋(42)之间，设置有两个第二凸筋(43)。

7.如权利要求1所述的轻量化复合材质电池箱体，其特征在于，底板(11)包括外蒙皮(111)、蜂窝铝板(112)和内蒙皮(113)；

外蒙皮(111)位于内蒙皮(113)的正上方；

蜂窝铝板(112)设在外蒙皮(111)和内蒙皮(113)之间的中间夹层中；

外蒙皮(111)、蜂窝铝板(112)和内蒙皮(113)三者通过结构胶连接。

8.如权利要求7所述的轻量化复合材质电池箱体，其特征在于，外蒙皮(111)的顶部四周环绕设置有多个侧板；

外蒙皮(111)顶部右侧的侧板的外侧前后两端，分别固定设置有右前侧吊耳(12)和右后侧吊耳(16)；

外蒙皮(111)顶部左侧的侧板的外侧前后两端，分别固定设置有左前侧吊耳(23)和左后侧吊耳(22)；

外蒙皮(111)顶部后侧的侧板的后侧面左右两端，分别固定设置有一个后吊耳(19)；

外蒙皮(111)顶部前侧的侧板的前侧面，固定设置有一个前吊耳(25)。

9.如权利要求7所述的轻量化复合材质电池箱体，其特征在于，外蒙皮(111)顶部的多个侧板内侧，分别与相邻的前侧围(24)、后侧围(20)、左侧围(21)和右侧围(13)的外侧相粘接；

前侧围(24)、后侧围(20)、左侧围(21)和右侧围(13)的内侧，与内蒙皮(113)的顶部四周具有的内蒙皮侧围的外侧相粘接。

10.如权利要求9所述的轻量化复合材质电池箱体，其特征在于，外蒙皮(111)、内蒙皮(113)、右侧围(13)、左侧围(21)、第一横梁、第二横梁、第三横梁、第一纵梁以及第二纵梁的材质为碳纤维材质；

左前侧吊耳(23)、左后侧吊耳(22)、前吊耳(25)、后吊耳(19)、右前侧吊耳(12)和右后侧吊耳(16)、前侧围(24)和后侧围(20)的材质为铝材质。

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