CN113036288A - 一种电池箱、动力电池系统及电动车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池箱、动力电池系统及电动车辆，属于电动车辆技术领域。电池箱包括箱体框架、液冷板及水管接头；箱体框架包括纵梁、多个边梁及多个间隔设置的横梁，多个边梁依次连接以围合成环形结构，且纵梁、横梁及边梁能形成多个用于放置电池的容纳空间，每个横梁的底端均设置有第一支撑板，第一支撑板的两侧边均凸出于横梁的两侧边，沿横梁长度方向延伸的边梁的底端设置有第二支撑板，第二支撑板上位于环形结构内侧的侧边凸出于边梁的侧边；环形结构围合于液冷板的周向，且液冷板上设置有多个第一安装通孔，以用于安装第一支撑板及第二支撑板；水管接头设置在边梁上位于环形结构外侧的一侧上。优点在于：其结构强度及安全性均较高。

Description

一种电池箱、动力电池系统及电动车辆

技术领域

本发明涉及电动车辆技术领域，尤其涉及一种电池箱、动力电池系统及电动车辆。

背景技术

电池箱作为动力电池系统的关键组成，既要保护动力电池系统中的电池免受外界的碰撞，也要保证电池处于适宜的温度范围内，以使电池能够进行正常工作。

其中，电池箱是用于支撑及防护的箱体和用于热管理电池的液冷板相互分离设置，且液冷板安装在箱体的底板上，并在液冷板与箱体两者之间设置有隔热泡棉以作为隔热和缓冲使用；由于液冷板安装在箱体的底板上，液冷板与底板两者的重量会极大地增加整个电池箱的重量，无法实现电池箱的轻量化需求；且将液冷板安装在箱体上还需要较多的隔热泡棉等辅助材料，导致电池箱的成本较高。

为了解决以上问题，现有的电池箱将液冷板与箱体框架直接集成设置，使液冷板直接作为箱体框架的底板，虽然能够使液冷板既作为电池箱的支撑以承载电池，又能够用于冷却电池以使电池处于较为适宜的温度范围内，且不需要额外的辅助材料，使生产成本较低。

但由于直接将液冷板直接作为箱体框架的底板很容易导致箱体框架底部的支撑强度较弱，无法保证较为稳定支撑电池，使整个电池箱的结构强度较差；同时，由于设置在液冷板上的用于接入冷却介质的水管接头均位于箱体框架的内部，很容易导致冷却介质从水管接头处渗出，从而流入电池内而损坏电池，导致其使用安全性较差。

综上所述，亟需设计一种电池箱、动力电池系统及电动车辆，来解决上述问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种电池箱，其结构强度及安全性均较高，生产成本较低，且能够满足电池箱的轻量化需求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种电池箱，包括：

箱体框架，其包括纵梁、多个边梁及多个间隔设置的横梁，多个所述边梁依次连接以围合形成环形结构，所述纵梁与所述横梁交叉设置，所述纵梁与所述横梁的两端均分别与所述边梁抵接，以使所述纵梁、所述横梁及所述边梁形成多个用于放置电池的容纳空间，且每个所述横梁的底端沿其长度方向均设置有第一支撑板，所述第一支撑板的两侧边均凸出于所述横梁的两侧边，以能够将位于所述容纳空间内的所述电池放置在相邻两个所述第一支撑板上，沿所述横梁长度方向延伸的所述边梁的底端设置有第二支撑板，所述第二支撑板的方向沿所述边梁的长度方向延伸，所述第二支撑板上位于所述环形结构内侧的侧边凸出于所述边梁的侧边，以能够将所述电池放置在相邻的所述第一支撑板与所述第二支撑板上；

液冷板，所述环形结构围合于所述液冷板的周向，且所述液冷板上设置有多个第一安装通孔，以用于安装所述第一支撑板及所述第二支撑板，所述第一支撑板与所述第二支撑板的顶端面凸出于所述第一安装通孔的顶端面；

水管接头，所述水管接头设置在所述边梁上位于所述环形结构外侧的一侧上，并与所述液冷板连接。

优选地，所述箱体框架还包括：

加强梁，其设置在两个相邻的所述第一支撑板之间以及设置在两个相邻的所述第一支撑板与所述第二支撑板之间，所述加强梁位于所述纵梁的底端，所述加强梁用于支撑所述电池。

优选地，所述液冷板上还设置有第二安装通孔，以用于安装所述加强梁，且所述加强梁的顶端面凸出于所述第二安装通孔的顶端面。

优选地，所述液冷板的底端设置有多个并联流道，所述流道均与所述水管接头连通，且所述流道的入口口径随所述流道与所述水管接头的距离远近逐渐变小。

优选地，所述流道内设置有多个凸起。

优选地，所述横梁、所述加强梁、所述纵梁及所述边梁之间均通过搅拌摩擦焊接与弧焊相结合的方式固定，以形成所述环形结构。

优选地，所述箱体框架与所述液冷板之间通过搅拌摩擦焊接的方式固定，且所述箱体框架与所述液冷板之间涂覆有密封胶。

优选地，所述边梁上位于所述环形结构外侧的一侧设置有凹槽，以用于安装所述水管接头。

本发明的另一个目的在于提出一种动力电池系统，其包括的电池箱的结构强度及安全性均较高，生产成本较低，且能够满足电池箱的轻量化需求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种动力电池系统，包括如上所述的电池箱。

本发明的再一个目的在于提出一种电动车辆，其包括的电池箱的结构强度及安全性均较高，生产成本较低，且能够满足电池箱的轻量化需求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种电动车辆，包括如上所述的动力电池系统。

本发明的有益效果为：

通过使箱体框架中的多个边梁依次连接以围合形成环形结构，且使环形结构围合于液冷板的周向，以使液冷板既作为电池箱的型材支撑以用于承载电池的重量，又可以用来冷却电池，使电池处于最合适的温度范围内，进而免去了箱体框架的底板设置，不仅降低了整个电池箱的重量，使其能够满足电池箱的轻量化需求，而且减少了用于装配所需的隔热泡棉等辅助材料，使电池箱的生产成本较低；同时使箱体框架中的纵梁与横梁交叉设置，纵梁与横梁的两端均分别与边梁抵接，以使纵梁、横梁及边梁相互之间能够形成多个用于放置电池的容纳空间，以能够避免当其中一个容纳空间内的电池发生热失控时，各个容纳空间之间的横梁与纵梁能够有效阻隔电池的热量蔓延，以使整个电池箱的使用安全性较高；且每个横梁的底端沿其长度方向均设置有第一支撑板，沿横梁长度方向延伸的边梁的底端设置有第二支撑板，以增强整个电池箱的结构强度；并使第一支撑板的两侧边均凸出于横梁的两侧边，以能够将位于容纳空间内的电池放置在相邻两个第一支撑板上，使第二支撑板上位于环形结构内侧的侧边凸出于边梁的侧边，以能够将电池放置在相邻的第一支撑板与第二支撑板上，从而能够避免直接将电池放置在位于容纳空间内的液冷板上，以避免将电池直接放置在液冷板上而压坏液冷板的问题，以能够较好地保护液冷板，进一步使其安全使用性较高；且在液冷板上设置有多个第一安装通孔，以用于安装第一支撑板及第二支撑板，以使液冷板与整个箱体框架能够形成交错式连接结构，使液冷板与箱体框架之间的固定较为牢固，同时使纵梁与横梁交叉设置以形成类似于鱼骨结构，使箱体框架的结构强度较高，从而进一步使整个电池箱的结构强度较高；且将用于接入冷却介质的水管接头设置在边梁上位于环形结构外的一侧上，实现了环形结构的内外侧干湿分离，以避免将水管接头设置在环形结构内侧而导致冷却介质从水管接头处渗出以流入电池内而损坏电池的问题，进一步使其使用安全性较高。

附图说明

图1是本发明提供的电池箱的结构示意图；

图2是本发明提供的液冷板的结构示意图；

图3是本发明提供的电池箱底端的结构示意图。

附图标记说明：

11-边梁；12-横梁；13-纵梁；14-加强梁；15-第一支撑板；16-第二支撑板；2-液冷板；21-流道；22-凸起；23-第一安装通孔；24-第二安装通孔；3-电池；4-水管接头。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其它等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而己。在整个说明书中，同样的附图标记指示同样的元件。

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例中，提出了一种电池箱、包括该电池箱的动力电池系统以及包括该动力电池系统的电动车辆。动力电池系统还包括电池，电池安装在电池箱内，以保护电池免受外界的碰撞，并能够保证电池处于适宜的温度范围内，以使电池能够进行正常工作。其中，电池指的是电池模组或电池单体。

具体地，如图1所示，电池箱包括箱体框架、用于热管理的液冷板2及用于接入冷却介质的水管接头4。其中，箱体框架包括纵梁13、多个边梁11及多个间隔设置的横梁12，多个边梁11依次连接以围合形成环形结构，环形结构围合于液冷板2的周向；纵梁13与横梁12相互交叉设置，且纵梁13与横梁12的两端均分别与边梁11抵接，以使纵梁13、横梁12及边梁11相互之间能够形成多个用于放置电池3的容纳空间；且在每个横梁12的底端沿其长度方向均设置有第一支撑板15，第一支撑板15的两侧边均凸出于横梁12的两侧边，以能够将位于容纳空间内的电池3放置在相邻两个第一支撑板15上；沿横梁12长度方向延伸的边梁11的底端设置有第二支撑板16，第二支撑板16的方向沿边梁11的长度方向延伸，第二支撑板16上位于环形结构内侧的侧边凸出于边梁11上位于环形结构内侧的侧边，以能够将位于容纳空间内的电池3放置在相邻的第一支撑板15与第二支撑板16上。

其中，如图1和图2所示，在液冷板2上设置有多个第一安装通孔23，第一安装通孔23用于安装第一支撑板15及第二支撑板16，以便于使液冷板2与箱体框架的底端焊接配合，第一安装通孔23的形状及尺寸均与第一支撑板15和第二支撑板16的形状及尺寸相匹配；且将第一支撑板15及第二支撑板16安装在第一安装通孔23内后，第一支撑板15与第二支撑板16的顶端面凸出于第一安装通孔23的顶端面，以能够直接将电池3放置在第一支撑板15或者第二支撑板16上而不直接接触液冷板2；水管接头4设置在边梁11上位于环形结构外侧的一侧上并与液冷板2连接，以使冷却介质经水管接头4流至液冷板2，以对电池3进行冷却，从而能够保证电池3处于适宜的温度范围内。其中，将电池3采用导热胶粘接至容纳空间内的第一支撑板15或者第二支撑板16上。其中，横梁12与第一支撑板15之间为一体成型结构，边梁11与第二支撑板16为一体成型结构。

通过使箱体框架中的多个边梁11依次连接以围合形成环形结构，且使环形结构围合于液冷板2的周向，以使液冷板2既作为电池箱的型材支撑以用于承载电池3的重量，又可以用来冷却电池3，使电池3处于最合适的温度范围内，进而免去了箱体框架的底板设置，不仅使整个电池箱的结构较为简单，电池箱内的空间利用率较高，并降低了整个电池箱的重量，使其能够满足电池箱的轻量化需求，而且减少了用于装配所需的隔热泡棉等辅助材料，使电池箱的生产成本较低。其中，将液冷却板直接置于电池3的下方，当外界环境温度的变化时，由于液冷板2中的冷却介质的比热容(≥3000J/kg×K)较大，冷却介质会较于电池3先感应到并直接吸收或者释放大量能量，从而能够避免电池3受到外界环境温度的影响较小，以能够保证电池3的正常工作。

通过在液冷板2上设置有多个第一安装通孔23，以用于安装第一支撑板15及第二支撑板16，以便于使液冷板2与箱体框架的底端焊接配合，以使液冷板2与整个箱体框架能够形成交错式连接结构，使液冷板2与箱体框架之间的固定较为牢固；同时使纵梁13与横梁12交叉设置以形成类似于鱼骨结构，使箱体框架的结构强度较高，从而使整个电池箱的结构强度较高；且设置的第一支撑板15与第二支撑板16能够进一步增强整个电池箱的结构强度；且通过在液冷板2上设置多个第一安装通孔23，还能够降低整个液冷板2的重量，以使整个电池箱的重量较轻，从而能够进一步满足电池箱的轻量化需求。

通过使纵梁13、横梁12及边梁11相互之间能够形成多个用于放置电池3的容纳空间，以能够避免当其中一个容纳空间内的电池3发生热失控时，各个容纳空间之间的横梁12与纵梁13能够有效阻隔电池3的热量蔓延，以使整个电池箱的使用安全性较高；且将液冷板2与箱体框架直接相连，当电池3发生热失控时，电池3的热量会迅速传递到液冷板2上，从而有效延缓热失控，以保证电池箱的安全性；并使第一支撑板15的两侧边均凸出于横梁12的两侧边，以能够将位于容纳空间内的电池3放置在相邻两个第一支撑板15上，使第二支撑板16上位于环形结构内侧的侧边凸出于边梁11的侧边，以能够将电池3放置在相邻的第一支撑板15与第二支撑板16上，从而能够避免直接将电池3放置在位于容纳空间内的液冷板2上，以避免将电池3直接放置在液冷板2上而压坏液冷板2的问题，以能够减轻液冷板2上的承载重量以能够较好地保护液冷板2，进一步使其安全使用性较高；同时通过将水管接头4设置在边梁11上位于环形结构外的一侧上，实现了环形结构的内外侧干湿分离，以避免将水管接头4设置在环形结构内侧而导致冷却介质从水管接头4处渗出以流入电池3内而损坏电池3的问题，进一步使其使用安全性较高。

进一步地，如图1和图2所示，箱体框架还包括多个加强梁14，加强梁14设置在两个相邻的第一支撑板15之间以及设置在两个相邻的第一支撑板15与第二支撑板16之间，加强梁14位于纵梁13的底端，加强梁14用于支撑电池3的中部；且在液冷板2上还设置有第二安装通孔24，以用于安装加强梁14，以便于使液冷板2与箱体框架的底端焊接配合，加强梁14安装在第二安装通孔24后，加强梁14的顶端面凸出于第二安装通孔24的顶端面，以能够将电池3放置在加强梁14、第一支撑板15和第二支撑板16上。

通过设置多个加强梁14，并使加强梁14安装在液冷板2上的第二安装通孔24，进一步使液冷板2与整个箱体框架能够形成交错式连接结构，以使液冷板2与箱体框架之间的固定较为牢固，从而使箱体框架的结构强度较高；且通过设置加强梁14能够避免直接将电池3的中部放置在位于容纳空间内的液冷板2上，以避免在长时间工况使用下将电池3的中部直接放置在液冷板2上而压坏液冷板2的问题，以能够减轻液冷板2上的承载重量以能够较好地保护液冷板2，以提升液冷板2的寿命，进一步使其安全使用性较高；且通过在液冷板2上设置多个第二安装通孔24，还能够降低整个液冷板2的重量，以使整个电池箱的重量较轻，从而能够进一步满足电池箱的轻量化需求。

具体而言，如图3所示，在液冷板2的底端设置有多个并联流道21，每个流道21均与水管接头4连通，并联流道21能够保证流入每个流道21入口处的冷却介质的温度一致；且在每条流道21内侧均设置有若干个均布结构，以能够有效将冷却介质均匀分配至各个电池3的下侧；同时流道21的入口口径随流道21与水管接头4的距离远近逐渐变小，以能够通过调节每个流道21的入口处的流量分配，保证所有流道21内的流量差在2％以内，从而能够实现每个流道21内的流量均匀，以保证对电池3的散热效果一致，以使位于各个容纳空间内的电池3的温度一致性较好。其中，在每个流道21内均设置有多个凸起22，以增强每个流道21的机械可靠性。本实施例中，流道21设置有六条。其它实施例中，流道21还可以设置为其它数量的条数。

进一步地，横梁12、加强梁14、纵梁13及边梁11之间均通过搅拌摩擦焊接与弧焊相结合的方式固定，以形成环形结构；其中，环形结构的外部平面处通过搅拌摩擦焊接，环形结构的内部采用弧焊，以使焊接形成的箱体框架的整体稳定性以及横梁12、加强梁14、第一支撑板15、第二支撑板16、纵梁13和边梁11之间的连接处的密封性均较好。其它实施例中，箱体框架也可以采用其它焊接方式进行固定。

具体而言，箱体框架与液冷板2之间通过搅拌摩擦焊接的方式固定，即液冷板2的周向边缘与环形结构之间、第一安装通孔23与第一支撑板15和第二支撑板16之间、以及第二安装通孔24与加强梁14之间均通过搅拌摩擦焊接的方式固定；通过搅拌摩擦焊接的方式固定一方面能够使箱体框架与液冷板2之间的连接较为稳固，另一方面能够使箱体框架与液冷板2之间的连接处的密封性较好；且在将箱体框架与液冷板2完全焊接固定后，再在位于环形结构内部的箱体框架与液冷板2之间的连接处涂覆密封胶，从而实现双层密封，进一步保证了整个电池箱的密封性能；且将液冷板2与箱体框架焊接以形成一体，当整个电池箱发生振动时，液冷板2内部的冷却介质可以起到阻尼减振的作用，延缓振动的频率，从而能够增强整个电池箱抗振动的能力。其它实施例中，箱体框架与液冷板2之间还可以通过FDS流钻螺钉拧紧连接、铆钉连接或者导热胶粘接的方式固定。

其中，在边梁11上位于环形结构外侧的一侧设置有凹槽，以用于安装水管接头4；水管接头4通过卡接或者焊接的方式固定在凹槽内。水管接头4包括用于连接冷却介质的第一接口及用于连通流道21的第二接口，以将冷却介质经第一接口及第二接口流至各个流道21内。本实施例中，水管接头4的数量设置有两个。其中一个水管接头4用于流入冷却介质，另一个水管接头4用于流出冷却介质。

其中，液冷板2是一种钎焊铝合金，通过上下两块板子叠加钎焊而成。本实施例中，液冷板2的材质为冲压铝板。其它实施例中，液冷板2的材质还可以为吹胀铝板。本实施例中，箱体框架的材质为铝合金。其它实施例中，箱体框架的材质还可以为钛合金或者铁合金。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种电池箱，其特征在于，包括：

箱体框架，其包括纵梁(13)、多个边梁(11)及多个间隔设置的横梁(12)，多个所述边梁(11)依次连接以围合形成环形结构，所述纵梁(13)与所述横梁(12)交叉设置，所述纵梁(13)与所述横梁(12)的两端均分别与所述边梁(11)抵接，以使所述纵梁(13)、所述横梁(12)及所述边梁(11)形成多个用于放置电池(3)的容纳空间，且每个所述横梁(12)的底端沿其长度方向均设置有第一支撑板(15)，所述第一支撑板(15)的两侧边均凸出于所述横梁(12)的两侧边，以能够将位于所述容纳空间内的所述电池(3)放置在相邻两个所述第一支撑板(15)上，沿所述横梁(12)长度方向延伸的所述边梁(11)的底端设置有第二支撑板(16)，所述第二支撑板(16)的方向沿所述边梁(11)的长度方向延伸，所述第二支撑板(16)上位于所述环形结构内侧的侧边凸出于所述边梁(11)的侧边，以能够将所述电池(3)放置在相邻的所述第一支撑板(15)与所述第二支撑板(16)上；

液冷板(2)，所述环形结构围合于所述液冷板(2)的周向，且所述液冷板(2)上设置有多个第一安装通孔(23)，以用于安装所述第一支撑板(15)及所述第二支撑板(16)，所述第一支撑板(15)与所述第二支撑板(16)的顶端面凸出于所述第一安装通孔(23)的顶端面；

水管接头(4)，所述水管接头(4)设置在所述边梁(11)上位于所述环形结构外侧的一侧上，并与所述液冷板(2)连接。

2.如权利要求1所述的电池箱，其特征在于，所述箱体框架还包括：

加强梁(14)，其设置在两个相邻的所述第一支撑板(15)之间以及设置在两个相邻的所述第一支撑板(15)与所述第二支撑板(16)之间，所述加强梁(14)位于所述纵梁(13)的底端，所述加强梁(14)用于支撑所述电池(3)。

3.如权利要求2所述的电池箱，其特征在于，所述液冷板(2)上还设置有第二安装通孔(24)，以用于安装所述加强梁(14)，且所述加强梁(14)的顶端面凸出于所述第二安装通孔(24)的顶端面。

4.如权利要求1所述的电池箱，其特征在于，所述液冷板(2)的底端设置有多个并联流道(21)，所述流道(21)均与所述水管接头(4)连通，且所述流道(21)的入口口径随所述流道(21)与所述水管接头(4)的距离远近逐渐变小。

5.如权利要求4所述的电池箱，其特征在于，所述流道(21)内设置有多个凸起(22)。

6.如权利要求2所述的电池箱，其特征在于，所述横梁(12)、所述加强梁(14)、所述纵梁(13)及所述边梁(11)之间均通过搅拌摩擦焊接与弧焊相结合的方式固定，以形成所述环形结构。

7.如权利要求1所述的电池箱，其特征在于，所述箱体框架与所述液冷板(2)之间通过搅拌摩擦焊接的方式固定，且所述箱体框架与所述液冷板(2)之间涂覆有密封胶。

8.如权利要求1所述的电池箱，其特征在于，所述边梁(11)上位于所述环形结构外侧的一侧设置有凹槽，以用于安装所述水管接头(4)。

9.一种动力电池系统，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的电池箱。

10.一种电动车辆，其特征在于，包括如权利要求9所述的动力电池系统。

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