CN112117411A - 动力电池下箱体的夹层结构底板及动力电池下箱体 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种动力电池下箱体的夹层结构底板及动力电池下箱体，夹层结构底板包括从上到下分层设置的水冷系统(3.4)、钢制的冲压下底板(3.6)和碳纤维板(3.1)；水冷系统(3.4)包括至少一个水冷板，水冷板上分布有挂耳通孔(3.4.9)，冲压下底板(3.6)上分布有压铆螺母(3.3)，水冷板固定螺栓(3.5)穿过挂耳通孔(3.4.9)与压铆螺母(3.3)连接从而将水冷板固定在冲压下底板(3.6)上，碳纤维板(3.1)胶接固定在冲压下底板(3.6)上，冲压下底板(3.6)上分布有用于外接的底板紧固螺栓(3.2)。本发明可以提高箱体底部耐腐蚀与抗石击能力，便于维护，在轻量化的同时，机械性能好，结构刚度高。

Description

动力电池下箱体的夹层结构底板及动力电池下箱体
技术领域
本发明属于动力电池领域，具体涉及一种动力电池下箱体的夹层结构底板及动力电池下箱体。
背景技术
目前，动力电池系统多采用铸造/钣金/型材箱体集成锂电池模组。铸造技术成熟成本低，但铸造箱体重量大，致使电池系统成组效率低；钣金技术改善了铸造箱体重量大的缺陷，但其装配工艺复杂，箱体密封设计复杂；铝型材技术改善了二者的不足，被广泛应用于电池系统箱体，但其成本高，底部抗冲击能力不足，空间利用率不高。
中国专利CN110380153A公开了一种动力电池包液冷系统，包括布设在电池箱体底板与电池模组之间的液冷板及位于液冷板两侧的液冷管，所述液冷板的顶端面平铺有导热片，位于液冷板的底部设有保温支撑件；所述保温支撑件包括用于支撑液冷板的支撑件以及用于填充液冷板和电池箱体底板之间的保温层。上述方案中的液冷系统组件复杂，箱体在Z方向要预留布置空间，导致整个动力电池系统空间利用率降低。
中国专利CN209183614U公开了一种电池包及用于电池包的框体，所述框体用于电池包的框体包括相对并间隔开的第一梁和第二梁以及相对并间隔开的第三梁和第四梁；第一梁具有位于其横向侧的第一台阶部；第二梁具有位于其横向侧的与第一台阶部相对的第二台阶部；第三梁具有位于其纵向两侧的第三台阶部，第三台阶部分别搭接并固定在第一台阶部和第二台阶部上；第四梁具有位于其纵向两侧的第四台阶部，第四台阶部分别搭接并固定在第一台阶部和第二台阶部上；第三梁的上表面和第四梁的上表面用于支撑并固定电池模组。电池包包括所述用于电池包的框体以及电池模组，电池模组分别搭接并固定在第三梁的上表面和第四梁的上表面上。上述方案中下底板采用铝材料，抗冲击能力不足，易导致水冷板破损，电池系统内部短路，采用FDS(热熔自攻丝铆接)技术连接水冷板，易导致水冷板拉裂。
发明内容
本发明的目的是提供一种动力电池下箱体的夹层结构底板及动力电池下箱体，可以提高箱体底部耐腐蚀与抗石击能力，便于维护，在轻量化的同时，机械性能好，结构刚度高。
本发明所采用的技术方案是：
一种动力电池下箱体的夹层结构底板，包括从上到下分层设置的水冷系统、钢制的冲压下底板和碳纤维板；水冷系统包括至少一个水冷板，水冷板上分布有挂耳通孔，冲压下底板上分布有压铆螺母，水冷板固定螺栓穿过挂耳通孔与压铆螺母连接从而将水冷板固定在冲压下底板上，碳纤维板胶接固定在冲压下底板上，冲压下底板上分布有用于外接的底板紧固螺栓。
进一步地，水冷系统包括多个水冷板，水冷板间通过两通连接。
进一步地，水冷板包括上盖板和并联水道冲压下底板。
进一步地，水冷板顶面设有导热垫。
进一步地，水冷板与冲压下底板之间设有纤维保温垫。
进一步地，保温垫与冲压下底板之间设有支撑垫。
进一步地，整个夹层结构底板的Z向设有若干个车身挂载连接用的贯通孔F。
一种动力电池下箱体，包括电池模组、铝型材制成的框架梁组件和上述的夹层结构底板；框架梁组件包括围在四周的边梁以及位于边梁内的横梁和纵梁，边梁上下侧分别设有密封泡棉和密封泡棉，边梁上下侧沿线均分布有拉铆螺母，边梁包括前边梁、后边梁、左右边梁以及连接前边梁与左右边梁的拐角边梁，左右边梁的内侧设有薄板腔体a、外侧设有用于与车身挂载连接的腔体b，纵梁的两侧设有薄板腔体c，薄板腔体a和薄板腔体c上均分布有孔槽挂耳，孔槽挂耳之间设有U形缺口，U形缺口对应水冷板固定螺栓的安装位置；框架梁组件与夹层结构底板通过下侧的拉铆螺母和底板紧固螺栓连接且压紧密封泡棉，上侧的拉铆螺母用于与上箱体连接并压紧密封泡棉，电池模组的端板贴合支撑在薄板腔体a和薄板腔体c上，长螺栓穿过电池模组的端板和孔槽挂耳后与压铆螺母连接从而实现电池模组、框架梁组件和夹层结构底板的一起连接，碳纤维板能将电池模组底部密封。
进一步地，整个夹层结构底板的Z向设有若干个车身挂载连接用的贯通孔F，中间的横梁上设有与贯通孔F一一对应的安装点，套筒组件穿过贯通孔F和安装点后与车身的挂载连接。
进一步地，水冷系统的管头密封的从前边梁的孔槽中伸出。
本发明的有益效果是：
碳纤维板与冲压下底板胶接密封，可以提高箱体底部耐腐蚀与抗石击能力；水冷系统均可拆卸，便于后期维护使用；水冷系统和冲压下底板通过水冷板固定螺栓和压铆螺母连接紧固，形成夹层结构的箱体集成底板，充分利用电池系统Z向空间，电池箱体的空间利用率和能量密度得以提升，在轻量化的同时，机械性能好，通过非焊接的方式集成，结构刚度高。
附图说明
图1是本发明实施例中夹层结构底板的分解示意图。
图2是本发明实施例中夹层结构底板的俯视图。
图3是图2中A-A的剖面图。
图4是图3中B处的放大图。
图5是本发明实施例中框架梁组件的俯视及各处截面图。
图6是本发明实施例中框架梁组件分解后的示意图。
图7是本发明实施例中动力电池下箱体的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一
如图1至图4所示，一种动力电池下箱体的夹层结构底板，包括从上到下分层设置的水冷系统3.4、钢制的冲压下底板3.6和碳纤维板3.1；水冷系统3.4包括至少一个水冷板，水冷板上分布有挂耳通孔3.4.9，冲压下底板3.6上分布有压铆螺母3.3，水冷板固定螺栓3.5穿过挂耳通孔3.4.9与压铆螺母3.3连接从而将水冷板固定在冲压下底板3.6上，碳纤维板3.1胶接固定在冲压下底板3.6上，冲压下底板3.6上分布有用于外接的底板紧固螺栓3.2。碳纤维板3.1与冲压下底板3.6胶接密封，可以提高箱体底部耐腐蚀与抗石击能力；水冷系统3.4均可拆卸，便于后期维护使用；水冷系统3.4和冲压下底板3.6通过水冷板固定螺栓3.5和压铆螺母3.3连接紧固，形成夹层结构的箱体集成底板，充分利用电池系统Z向空间，电池箱体的空间利用率和能量密度得以提升，在轻量化的同时，机械性能好，通过非焊接的方式集成，结构刚度高。
如图1至图3所示，在本实施例中，水冷板顶面设有导热垫3.4.4。
如图1和图2所示，在本实施例中，水冷系统3.4包括多个水冷板，水冷板间通过两通3.4.1连接。
如图3所示，在本实施例中，水冷板包括上盖板3.4.5和并联水道冲压下底板3.4.6。
如图3所示，在本实施例中，水冷板与冲压下底板3.6之间设有纤维保温垫3.4.7，纤维保温垫3.4.7可以防止冬季电池包快速散热，改善电动车冷启动“趴窝”问题。
如图3所示，在本实施例中，保温垫3.4.7与冲压下底板3.6之间设有支撑垫3.4.8，支撑垫3.4.8有效支撑水冷板且避免水冷板与冲压下底板3.6直接接触，提高热效率。
如图5至图7所示，一种动力电池下箱体，包括电池模组1.1、铝型材制成的框架梁组件和上述的夹层结构底板；框架梁组件包括围在四周的边梁以及位于边梁内的横梁2.5、2.6和纵梁2.7，边梁上下侧分别设有密封泡棉2.11和密封泡棉2.10，边梁上下侧沿线均分布有拉铆螺母2.8，边梁包括前边梁2.1、后边梁2.3、左右边梁2.4以及连接前边梁2.1与左右边梁2.4的拐角边梁2.2，左右边梁2.4的内侧设有薄板腔体a、外侧设有用于与车身挂载连接的腔体b，纵梁2.7的两侧设有薄板腔体c，薄板腔体a和薄板腔体c上均分布有孔槽挂耳2.4.1，孔槽挂耳2.4.1之间设有U形缺口2.4.2，U形缺口2.4.2对应水冷板固定螺栓3.5的安装位置；框架梁组件与夹层结构底板通过下侧的拉铆螺母2.8和底板紧固螺栓3.2连接且压紧密封泡棉2.10，上侧的拉铆螺母2.8用于与上箱体连接并压紧密封泡棉2.11，电池模组1.1的端板贴合支撑在薄板腔体a和薄板腔体c上，长螺栓穿过电池模组1.1的端板和孔槽挂耳2.4.1后与压铆螺母3.3连接从而实现电池模组1.1、框架梁组件和夹层结构底板的一起连接，碳纤维板3.1能将电池模组1.1底部密封。
如图1、图2、图5和图6所示，在本实施例中，整个夹层结构底板的Z向设有若干个车身挂载连接用的贯通孔F，中间的横梁2.5上设有与贯通孔F一一对应的安装点2.5.2，套筒组件2.9穿过贯通孔F和安装点2.5.2后与车身的挂载连接。
如图7所示，在本实施例中，水冷系统3.4的管头3.4.2和3.4.3密封的从前边梁2.1的孔槽中伸出后与整车热管理系统构成闭环回路。
在本实施例中，碳纤维板3.1和冲压下底板3.6的胶接采用通过丙烯酸结构胶，底板紧固螺栓3.2采用M6；碳纤维板3.1为1mm厚，冲压下底板3.6为1.5mm厚且电泳防腐处理，纤维保温垫3.4.7为1mm厚，导热垫3.4.4为1mm厚，整个下箱体Z向高度可控制在128mm以内；相比于全铝结构，本发明专利钢铝混合箱体结构增重约5％，空间利用率提高8％，电池系统能量密度可达175Wh/kg。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种动力电池下箱体的夹层结构底板，其特征在于：包括从上到下分层设置的水冷系统(3.4)、钢制的冲压下底板(3.6)和碳纤维板(3.1)；水冷系统(3.4)包括至少一个水冷板，水冷板上分布有挂耳通孔(3.4.9)，冲压下底板(3.6)上分布有压铆螺母(3.3)，水冷板固定螺栓(3.5)穿过挂耳通孔(3.4.9)与压铆螺母(3.3)连接从而将水冷板固定在冲压下底板(3.6)上，碳纤维板(3.1)胶接固定在冲压下底板(3.6)上，冲压下底板(3.6)上分布有用于外接的底板紧固螺栓(3.2)。
2.如权利要求1所述的动力电池下箱体的夹层结构底板，其特征在于：水冷系统(3.4)包括多个水冷板，水冷板间通过两通(3.4.1)连接。
3.如权利要求1所述的动力电池下箱体的夹层结构底板，其特征在于：水冷板包括上盖板(3.4.5)和并联水道冲压下底板(3.4.6)。
4.如权利要求1所述的动力电池下箱体的夹层结构底板，其特征在于：水冷板顶面设有导热垫(3.4.4)。
5.如权利要求1所述的动力电池下箱体的夹层结构底板，其特征在于：水冷板与冲压下底板(3.6)之间设有纤维保温垫(3.4.7)。
6.如权利要求5所述的动力电池下箱体的夹层结构底板，其特征在于：保温垫(3.4.7)与冲压下底板(3.6)之间设有支撑垫(3.4.8)。
7.如权利要求1所述的动力电池下箱体的夹层结构底板，其特征在于：整个夹层结构底板的Z向设有若干个车身挂载连接用的贯通孔F。
8.一种动力电池下箱体，其特征在于：包括电池模组(1.1)、铝型材制成的框架梁组件和如权利要求1至7任一所述的夹层结构底板；框架梁组件包括围在四周的边梁以及位于边梁内的横梁(2.5、2.6)和纵梁(2.7)，边梁上下侧分别设有密封泡棉(2.11)和密封泡棉(2.10)，边梁上下侧沿线均分布有拉铆螺母(2.8)，边梁包括前边梁(2.1)、后边梁(2.3)、左右边梁(2.4)以及连接前边梁(2.1)与左右边梁(2.4)的拐角边梁(2.2)，左右边梁(2.4)的内侧设有薄板腔体a、外侧设有用于与车身挂载连接的腔体b，纵梁(2.7)的两侧设有薄板腔体c，薄板腔体a和薄板腔体c上均分布有孔槽挂耳(2.4.1)，孔槽挂耳(2.4.1)之间设有U形缺口(2.4.2)，U形缺口(2.4.2)对应水冷板固定螺栓(3.5)的安装位置；框架梁组件与夹层结构底板通过下侧的拉铆螺母(2.8)和底板紧固螺栓(3.2)连接且压紧密封泡棉(2.10)，上侧的拉铆螺母(2.8)用于与上箱体连接并压紧密封泡棉(2.11)，电池模组(1.1)的端板贴合支撑在薄板腔体a和薄板腔体c上，长螺栓穿过电池模组(1.1)的端板和孔槽挂耳(2.4.1)后与压铆螺母(3.3)连接从而实现电池模组(1.1)、框架梁组件和夹层结构底板的一起连接，碳纤维板(3.1)能将电池模组(1.1)底部密封。
9.如权利要求8所述的动力电池下箱体，其特征在于：整个夹层结构底板的Z向设有若干个车身挂载连接用的贯通孔F，中间的横梁(2.5)上设有与贯通孔F一一对应的安装点(2.5.2)，套筒组件(2.9)穿过贯通孔F和安装点(2.5.2)后与车身的挂载连接。
10.如权利要求8所述的动力电池下箱体，其特征在于：水冷系统(3.4)的两个管头(3.4.2、3.4.3)密封的从前边梁(2.1)的孔槽中伸出。
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