CN112234291B - 一种带有缓冲的箱体强化边梁结构及其电池箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有缓冲的箱体强化边梁结构及其电池箱。该电池箱的箱体由四根L形壁架围成。L形壁架包括水平边板和竖直墙板。竖直墙板构成箱壁。箱体内前后端内侧设置有带有缓冲的箱体强化边梁结构。该强化边梁结构包括设置在箱体内水平边板上的边横梁以及被边横梁扣压在边横梁与箱壁之间的弹性边梁。边横梁设有腰形孔，并通过腰形孔内设置的螺栓连接水平边板。腰形孔使得边横梁在外力作用下能够朝向箱壁位移，并受弹性边梁的弹性形变所支撑。本发明的电池箱通过带有缓冲的箱体强化边梁结构以及L形壁架和L形壁架之间的斜端面连接的相互配合，使得电池箱受撞击时传递至电池箱内电池的冲击力大大减少，从而保护电池。

Description

一种带有缓冲的箱体强化边梁结构及其电池箱

技术领域

本发明涉及电池包的电池封装技术，特别涉及用于收容电池的电池箱。

背景技术

电动汽车的电池包装配技术中，电池包的物理强度和抗碰撞冲击强度。电池包的物理强度和抗碰撞冲击强度由容纳电池的电池箱所提供。因此电池箱的物理强度和抗碰撞冲击强度非常重要。现有技术下动力电池箱中，为了强化电池箱的物理强度和抗碰撞冲击强度，通常均设计有加强梁结构。但是现有技术下电池箱中的加强梁结构均为固定连接，缺少卸冲击的部件，当汽车受到撞击时，撞击产生的冲击力照常通过加强梁传递至电池，使得电池爆裂引发电池短路，甚至引起电池起火爆炸。

发明内容

本发明所要解决的问题：动力电池箱抗冲击强度不足。

为解决上述问题，本发明采用的方案如下：

根据本发明的一种带有缓冲的箱体强化边梁结构，包括设置在箱体内边缘的边横梁以及被所述边横梁扣压在所述边横梁与箱壁之间的弹性边梁；所述边横梁设有腰形孔，并通过所述腰形孔内设置的螺栓连接箱底，并平行于所述箱壁；所述腰形孔长度方向上垂直于所述箱壁，使得所述边横梁在外力作用下能够朝向所述箱壁位移；当所述边横梁在向所述箱壁位移时，所述边横梁受所述弹性边梁的弹性形变所支撑。

进一步，根据本发明的带有缓冲的箱体强化边梁结构，所述边横梁设有用于扣压所述弹性边梁的扣压斜面；所述弹性边梁由板体折弯而成，并设有与所述扣压斜面相配合的斜向折弯板；所述扣压斜面紧贴斜向折弯板并扣压在斜向折弯板上。

进一步，根据本发明的带有缓冲的箱体强化边梁结构，边横梁包括顶面、底面、第一竖直面、扣压斜面和第二竖直面；第一竖直面竖直并连接边横梁的顶面，第二竖直面竖直并连接底面；第一竖直面和第二竖直面之间通过扣压斜面相连；扣压斜面使得边横梁的顶面比底面宽；所述弹性边梁包括由板体按顺序依次折弯而成的第一折弯板、第二折弯板、第三折弯板、斜向折弯板、第五折弯板和第六折弯板；其中，第一折弯板竖直并紧贴连接端壁墙板；第三折弯板竖直并和边横梁的第一竖直面相对设置，第五折弯板竖直并和边横梁的第二竖直面相对设置，第六折弯板水平并紧贴连接端壁边板。

进一步，根据本发明的带有缓冲的箱体强化边梁结构，第三折弯板和第一竖直面之间留有缓冲间隙。

进一步，根据本发明的带有缓冲的箱体强化边梁结构，第二折弯板是水平的平板。

进一步，根据本发明的带有缓冲的箱体强化边梁结构，边横梁的第二竖直面紧贴连接第五折弯板。

进一步，根据本发明的带有缓冲的箱体强化边梁结构，所述箱体设有L形壁架；所述L形壁架包括水平边板和竖直墙板；所述水平边板连接所述竖直墙板的底边，使得所述L形壁架呈L形结构；所述竖直墙板构成所述箱壁；所述边横梁和弹性边梁设置在所述水平边板上。

根据本发明的一种电池箱，包括主箱体；所述主箱体包括箱体底板和四根L形壁架；所述四根L形壁架通过L形壁架的斜端面相互焊接成直角四边形框架；箱体底板和四根L形壁架相焊接；所述四根L形壁架分为两根侧壁架和两根端壁架；侧壁架包括竖直的侧壁墙板和水平的侧壁边板；侧壁边板连接于侧壁墙板的底边，使得侧壁架呈L形结构；两根侧壁架相对并平行设置，侧壁边板朝向内侧；端壁架包括竖直的端壁墙板和水平的端壁边板；端壁边板连接于端壁墙板的底边，使得端壁架呈L形结构；两根端壁架相对并平行设置，端壁边板朝向内侧；所述两块侧壁墙板和两块端壁墙板构成所述主箱体的四面箱壁；端壁架的端壁边板上设有强化边梁结构；强化边梁结构是上述的带有缓冲的箱体强化边梁结构；边横梁和弹性边梁两端分别连接侧壁架。

进一步，根据本发明的电池箱，所述主箱体内还设有中横梁；中横梁平行于端壁架并垂直于侧壁架；中横梁的两端分别架设在两根侧壁架的侧壁边板并与侧壁墙板焊接相连；中横梁将主箱体内的腔体划分成若干子腔体。

进一步，根据本发明的电池箱，箱体底板的厚度与侧壁边板和端壁边板相同；箱体底板的四边分别与两块侧壁边板和两块端壁边板焊接相连；箱体底板与中横梁焊接相连。

本发明的技术效果如下：本发明的电池箱安装在汽车上时，两个端壁架分别位于前后，由此使得电池箱的前后设置有带有缓冲的箱体强化边梁结构，通过缓冲配合，当汽车受到正面撞击时，冲撞至箱壁的冲击力，通过缓冲传递至边横梁上，使得由边横梁传递至电池箱内电池的冲击力大大减少，再配合箱体四边的L形壁架以及L形壁架之间的斜端面连接，使得撞击的冲击力很容易被导向至两边边框。

附图说明

图1是本发明电池箱实施例的俯视示意图。

图2是本发明电池箱实施例的分解示意图。

图3是侧壁架的立体结构示意图。

图4是端壁架和边横梁连接的立体结构示意图。

图5是端壁架和边横梁的结构分解的端视图。

图6是端壁架和边横梁的结构连接的端视图。

图7是端壁架和边横梁的连接结构受外力挤压时弹性边梁形变的示意图。

图8是端壁架和边横梁的结构分解的俯视图。

图9是侧壁架和中横梁连接的俯视图。

其中，

1是箱体底板；

2是侧壁架，21是侧壁墙板，22是侧壁边板，23是安装块，24是箱体固定梁，242是箱体安装孔；

3是端壁架，31是端壁墙板，32是端壁边板，329是边横梁固定孔，33是第一接线口；

4是强化边梁结构，41是边横梁，411是顶面，412是底面，413是第一竖直面，414是扣压斜面，415是第二竖直面，416是内侧面，419是边横梁安装孔，42是弹性边梁，421是第一折弯板，422是第二折弯板，423是第三折弯板，424是斜向折弯板，425是第五折弯板，426是第六折弯板，428是边线腔，429是螺栓避让缺，43是缓冲间隙；

5是中横梁，51是三角连接块；

61是控制箱底板，62是控制箱侧板，63是控制箱端板，64是第二接线口；

901是主箱体，902是控制箱，999是L形壁架的斜端边；

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1、图2所示，一种拼焊结构的电池箱，包括主箱体901和控制箱902。其中，主箱体901用于收容电池包的电池模组，包括箱体底板1以及由四根L形壁架所围成的直角四边形框架。直角四边形框架围成用于收容电池模组的容纳腔。箱体底板1位于该容纳腔的底部，并与四根L形壁架相连。L形壁架包括长条形的水平边板和长条形的竖直墙板。水平边板连接于竖直墙板的底边，使得L形壁架呈长条形并横截面呈L形结构。L形壁架的两端的端部分别具有斜端面999。斜端面999呈45度角。两根L形壁架通过斜向45度角的斜端面999之间的焊接连接呈直角结构。四根L形壁架分别为侧壁架2和两根端壁架3。

侧壁架2，参照图3和图8，包括由铝合金型材一体化制成的侧壁墙板21和侧壁边板22。侧壁墙板21呈竖直设置的长条形板体，侧壁边板22呈水平设置的长条形板体。侧壁边板22连接于侧壁墙板21的底边，使得侧壁架2横截面呈L形结构。两根侧壁架2相对并平行设置；其中，侧壁墙板21朝向外侧，侧壁边板22朝向内侧。两根侧壁架2两端分别通过斜端面999与两根端壁架3焊接相连，并与端壁架3相垂直。侧壁边板22上设置有若干安装块23。安装块23上设置有螺孔，用于固定主箱体901内放置的电池模组。侧壁墙板21外侧连接有箱体固定梁24。箱体固定梁24与侧壁墙板21之间通过焊接相连。箱体固定梁24上设置有若干用于固定电池箱的箱体安装孔242。在侧壁架2中，侧壁墙板21即为前述L形壁架的竖直墙板，侧壁边板22即为前述L形壁架的水平边板。

端壁架3，参照图4、图5、图6、图7和图8，包括由铝合金型材一体化制成的端壁墙板31和端壁边板32。端壁墙板31呈竖直设置的长条形板体，端壁边板32成水平设置的长条形板体。端壁边板32连接于端壁墙板31的底边使得端壁架3横截面呈L形结构。两根端壁架3相对并平行设置；其中，端壁墙板31朝向外侧，端壁边板32朝向内侧。两根端壁架3两端分别通过斜端面999与两根侧壁架2焊接相连，并与侧壁架2相垂直。在端壁架3中，端壁墙板31即为前述L形壁架的竖直墙板，端壁边板32即为前述L形壁架的水平边板。

端壁边板32和侧壁边板22的厚度相同。四根L形壁架焊接成的直角四边形框架后，端壁边板32和侧壁边板22的顶面相齐平，底面相齐平。箱体底板1的厚度与端壁边板32和侧壁边板22的厚度相同相同。箱体底板1的四边分别与端壁边板32和侧壁边板22的内侧边焊接相连，并且箱体底板1的顶面与端壁边板32和侧壁边板22的顶面相齐平，箱体底板1的底面与端壁边板32和侧壁边板22的底面相齐平。两块端壁墙板31和两块侧壁墙板21构成主箱体901的四面箱壁。

主箱体901内设置有强化梁结构。强化梁结构包括强化边梁结构4和中横梁5。其中，强化边梁结构4是一个带有缓冲的箱体强化梁结构，设置在端壁架3的端壁边板32上，参照图4、图5、图6和图7，包括弹性边梁42和边横梁41。

边横梁41由铝合金型材制成，呈长条形，并平行于端壁墙板31，两端连接分别连接侧壁架2，包括顶面411、底面412、第一竖直面413、扣压斜面414、第二竖直面415和内侧面416。第一竖直面413竖直并连接边横梁41的顶面411，第二竖直面415竖直并连接底面412；内侧面416竖直并分别连接顶面411和底面412。第一竖直面413和第二竖直面415之间通过扣压斜面414相连。扣压斜面414为斜面，使得边横梁41的顶面411比底面412宽，并使得扣压斜面414和第二竖直面415之间构成一个台阶槽。边横梁41的底面412紧贴连接端壁边板32。扣压斜面414用于扣压弹性边梁42。

弹性边梁42位于边横梁41和端壁墙板31之间，并平行于端壁架3，两边分别连接边横梁41和端壁墙板31，两端分别连接侧壁架2。弹性边梁42是由铝合金板体折弯而成，包括由板体按顺序依次折弯而成的第一折弯板421、第二折弯板422、第三折弯板423、斜向折弯板424、第五折弯板425和第六折弯板426。其中，第一折弯板421、第三折弯板423和第五折弯板425竖直，第二折弯板422和第六折弯板426水平，斜向折弯板424倾斜。第一折弯板421、第二折弯板422、第三折弯板423、斜向折弯板424、第五折弯板425和第六折弯板426围成边线腔428。

弹性边梁42位于边横梁41和端壁墙板31之间，两边分别紧贴连接边横梁41和端壁墙板31。具体而言，竖直的第一折弯板421紧贴连接端壁墙板31的内侧面，竖直的第三折弯板423和第一竖直面413相对设置，水平的第六折弯板426紧贴连接端壁边板32，竖直的第五折弯板425和边横梁41的第二竖直面415相对设置，边横梁41的扣压斜面414紧贴并压持弹性边梁42的倾斜的斜向折弯板424。斜向折弯板424与边横梁41的扣压斜面414相配合。通过边横梁41的扣压斜面414对弹性边梁42的斜向折弯板424的扣压压持，使得边横梁41扣压在弹性边梁42上，并将弹性边梁42扣压在端壁墙板32上，从而也使得边横梁41受弹性边梁42支撑。

边横梁41通过螺栓固定在端壁边板32上，进而将弹性边梁42扣在端壁架3上。具体而言，边横梁41上设有边横梁安装孔419，端壁边板32上设有边横梁固定孔329，弹性边梁42上设有螺栓避让缺429。用以固定边横梁41的螺栓穿过边横梁安装孔419和螺栓避让缺429后连接边横梁固定孔329。

边横梁41和弹性边梁42之间组成一个缓冲结构。具体而言，横梁安装孔419是一个腰形孔，该腰形孔长度方向垂直于端壁墙板31，由此使得边横梁41受到内部电池模组挤压时，在腰形孔的导向下能够朝向端壁架3的端壁墙板31滑动位移。比如当端壁架3受到撞击时，边横梁41相对于端壁架3朝向端壁墙板31滑动位移。第三折弯板423和第一竖直面413之间具有缓冲间隙43。缓冲间隙43构成边横梁41滑动的空间。弹性边梁42本身具备弹性。当边横梁41朝向端壁墙板31滑动位移时，通过边横梁41的扣压斜面414和第二竖直面415对弹性边梁42挤压，在斜向折弯板424之间的斜面配合下，弹性边梁42在自身弹性的作用下发生形变，参照图7，弹性边梁42形变后，第三折弯板423由竖直变成倾斜。

本实施例中，第二折弯板422是一个连接第一折弯板421和第三折弯板423的水平平板，本领域技术人员理解，第二折弯板422也可以是带有弧度的弧形板，甚至可以是连接第一折弯板421和第三折弯板423之间的圆弧板。

此外，本实施例中，边横梁41的第二竖直面415紧贴连接第五折弯板425。本领域技术人员理解，第二竖直面415和第五折弯板425之间亦可以留有间隙。

此外，边横梁41两端与侧壁架2之间可以通过焊接相连，也可以活动相连。

参照图1、图2和图8，中横梁5设置在主箱体901内，使得主箱体901内的腔体被中横梁5划分成若干个子腔体。图1和图2的示例中，中横梁5为一根，主箱体901内的腔体被中横梁5划分成两个子腔体。本领域技术人员理解，中横梁5也可以设置两根或者三根。中横梁5平行于端壁架3并垂直于侧壁架2。中横梁5的两端分别架设在两根侧壁架2的侧壁边板22并与侧壁墙板21焊接相连。具体而言，中横梁5的两端的两侧分别设置有三角连接块51。中横梁5的端面与侧壁墙板21焊接相连，中横梁5的底面与侧壁边板22焊接相连，中横梁5的端部侧边与三角连接块51焊接相连，三角连接块51与侧壁墙板21焊接相连。进一步地，中横梁5底部亦可以与箱体底板1焊接相连。

控制箱902用于收容电池包的电池管理单元模块、电气件、液冷管接头等部件。控制箱902连接于其中一根端壁架3的外侧。控制箱902包括控制箱底板61、两块控制箱侧板62以及控制箱端板63。两块控制箱侧板62垂直焊接连接与端壁架3的端壁墙板31。控制箱端板63平行于端壁墙板31，两端分别焊接连接控制箱侧板62，使得控制箱端板63、两块控制箱侧板62以及端壁墙板31之间围成用于收容电池管理单元模块的腔体。控制箱底板61设置于腔体的底部，并焊接连接控制箱端板63、两块控制箱侧板62以及端壁墙板31。控制箱902和主箱体901之间通过端壁墙板31上设置有第一接线口33连通。由此线束可以穿过第一接线口33连接控制箱902内的电池管理单元模块和主箱体901内的电池模组以及温控机构。控制箱端板63上设置有电池管理单元模块连接外部机构的第二接线口64。

Claims (9)

1.一种带有缓冲的箱体强化边梁结构，其特征在于，包括设置在箱体内边缘的边横梁(41)以及被所述边横梁(41)扣压在所述边横梁(41)与箱壁之间的弹性边梁(42)；所述边横梁(41)设有腰形孔，并通过所述腰形孔内设置的螺栓连接箱底，并平行于所述箱壁；所述腰形孔长度方向上垂直于所述箱壁，使得所述边横梁(41)在外力的作用下能够朝向所述箱壁位移；当所述边横梁(41)在向所述箱壁位移时，所述边横梁(41)受所述弹性边梁(42)的弹性形变所支撑；所述边横梁(41)设有用于扣压所述弹性边梁(42)的扣压斜面(414)；所述弹性边梁(42)由板体折弯而成，并设有与所述扣压斜面(414)相配合的斜向折弯板(424)；所述扣压斜面(414)紧贴斜向折弯板(424)并扣压在斜向折弯板(424)上。

2.如权利要求1所述的带有缓冲的箱体强化边梁结构，其特征在于，边横梁(41)包括顶面(411)、底面(412)、第一竖直面(413)、扣压斜面(414)和第二竖直面(415)；第一竖直面(413)竖直并连接边横梁(41)的顶面(411)，第二竖直面(415)竖直并连接底面(412)；第一竖直面(413)和第二竖直面(415)之间通过扣压斜面(414)相连；扣压斜面(414)使得边横梁(41)的顶面(411)比底面(412)宽；所述弹性边梁(42)包括由板体按顺序依次折弯而成的第一折弯板(421)、第二折弯板(422)、第三折弯板(423)、斜向折弯板(424)、第五折弯板(425)和第六折弯板(426)；其中，第一折弯板(421)竖直并紧贴连接端壁墙板(31)；第三折弯板(423)竖直并和边横梁(41)的第一竖直面(413)相对设置，第五折弯板(425)竖直并和边横梁(41)的第二竖直面(415)相对设置，第六折弯板(426)水平并紧贴连接端壁边板(32)。

3.如权利要求2所述的带有缓冲的箱体强化边梁结构，其特征在于，第三折弯板(423)和第一竖直面(413)之间留有缓冲间隙(43)。

4.如权利要求2所述的带有缓冲的箱体强化边梁结构，其特征在于，第二折弯板(422)是水平的平板。

5.如权利要求2所述的带有缓冲的箱体强化边梁结构，其特征在于，边横梁(41)的第二竖直面(415)紧贴连接第五折弯板(425)。

6.如权利要求1至5任一项所述的带有缓冲的箱体强化边梁结构，其特征在于，所述箱体设有L形壁架；所述L形壁架包括水平边板和竖直墙板；所述水平边板连接所述竖直墙板的底边，使得所述L形壁架呈L形结构；所述竖直墙板构成所述箱壁；所述边横梁(41)和弹性边梁(42)设置在所述水平边板上。

7.一种电池箱，其特征在于，包括主箱体(901)；所述主箱体(901)包括箱体底板(1)和四根L形壁架；所述四根L形壁架通过L形壁架的斜端面(999)相互焊接成直角四边形框架；箱体底板(1)和四根L形壁架相焊接；所述四根L形壁架分为两根侧壁架(2)和两根端壁架(3)；侧壁架(2)包括竖直的侧壁墙板(21)和水平的侧壁边板(22)；侧壁边板(22)连接于侧壁墙板(21)的底边，使得侧壁架(2)呈L形结构；两根侧壁架(2)相对并平行设置，侧壁边板(22)朝向内侧；端壁架(3)包括竖直的端壁墙板(31)和水平的端壁边板(32)；端壁边板(32)连接于端壁墙板(31)的底边，使得端壁架(3)呈L形结构；两根端壁架(3)相对并平行设置，端壁边板(32)朝向内侧；两块侧壁墙板(21)和两块端壁墙板(31)构成所述主箱体(901)的四面箱壁；端壁架(3)的端壁边板(32)上设有强化边梁结构(4)；强化边梁结构(4)是如权利要求6所述的带有缓冲的箱体强化边梁结构；边横梁(41)和弹性边梁(42)两端分别连接侧壁架(2)。

8.如权利要求7所述的电池箱，其特征在于，所述主箱体(901)内还设有中横梁(5)；中横梁(5)平行于端壁架(3)并垂直于侧壁架(2)；中横梁(5)的两端分别架设在两根侧壁架(2)的侧壁边板(22)并与侧壁墙板(21)焊接相连；中横梁(5)将主箱体(901)内的腔体划分成若干子腔体。

9.如权利要求8所述的电池箱，其特征在于，箱体底板(1)的厚度与侧壁边板(22)和端壁边板(32)相同；箱体底板(1)的四边分别与两块侧壁边板(22)和两块端壁边板(32)焊接相连；箱体底板(1)与中横梁(5)焊接相连。

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