CN114497854A - 一种电池包箱体结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池包箱体结构，包括第一盖体、第二盖体和托盘框架，托盘框架包括依次连接的第一边梁、第二边梁、前面板和后部横梁，第一边梁和第二边梁之间平行设置有中间纵梁，中间纵梁用于将托盘框架分隔为两个半边框体；中间纵梁的两侧和第一边梁、第二边梁上都设置有高度呈阶梯状的盖体安装面和模组安装面；第一盖体和第二盖体分别设置在中间纵梁的两侧，且分别与两侧盖体安装面配合固定在两个半边框体上。本申请电池包箱体结构包括两个独立的半边框体，且分别设置有独立式盖体结构，箱体密封效果更好，托盘框架的空间利用率、结构强度和可靠性更高。

Description

一种电池包箱体结构

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，具体涉及一种电池包箱体结构。

背景技术

近年来电动汽车逐渐取代燃油车并取得高速发展，其中续驶里程和安全问题一直是制约电动汽车发展的关键因素，电池包箱体作为电池包系统的承载部件，内部结构和布局直接影响电池包的使用寿命。做为电动汽车的核心储能装置，电池包能量密度和结构可靠性的提升成为科研机构和企业一直不懈追求的目标。能量密度指电池包所具有的总电量与电池包重量之比。除去电池包所搭载的电池体积、容量及重量的因素影响，电池包壳体的重量越轻、能够搭载的电池越多，电池包的能量密度也就越高。但是，随着电池数量的增加，电池包系统的重量也就越大，对电池包壳体的结构强度也提出了更高的要求。

因此，如何设计一种密封可靠、空间利用率高、重量轻且结构强度大的电池包壳体，成为目前急需解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中电池包箱体内部空间不合理、结构强度差、质量较大的问题。本申请提供了一种电池包箱体结构，包括第一盖体、第二盖体和托盘框架，所述托盘框架包括依次连接的第一边梁、第二边梁、前面板和后部横梁，所述第一边梁和第二边梁之间平行设置有中间纵梁，所述中间纵梁用于将所述托盘框架分隔为两个半边框体；

所述中间纵梁的两侧和所述第一边梁、第二边梁上都设置有高度呈阶梯状的盖体安装面和模组安装面；所述第一盖体和第二盖体分别设置在所述中间纵梁的两侧，且分别与两侧所述盖体安装面配合固定在两个所述半边框体上。

进一步地，所述第一边梁、第二边梁和中间纵梁上的模组安装面用于配合安装电池模组，所述模组安装面的高度低于所述盖体安装面。

进一步地，所述前面板和后部横梁之间还平行设置有多个加强横梁，多个所述加强横梁与所述中间纵梁垂直且对称设置在所述中间纵梁的两侧。

进一步地，所述中间纵梁的高度高于两侧所述第一边梁和第二边梁。

进一步地，所述第一边梁、第二边梁、中间纵梁、后部横梁和加强横梁都为铝合金挤压型材制成。

进一步地，所述前面板为铝压铸结构面板。

进一步地，所述第一边梁、第二边梁、前面板和后部横梁之间依次焊接连接。

进一步地，所述托盘框架的下方设置有液冷板组件，所述液冷板组件通过热熔自攻丝螺钉与所述托盘框架连接。

进一步地，所述托盘框架靠近所述前面板的一端设置有电池控制主单元和两个高压切断控制单元，两个所述高压切断控制单元分别设置在两个所述半边框体内。

进一步地，所述中间纵梁在垂直于自身的横向方向上开设有用于高低压线束通过的通道。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

(1)本申请电池包箱体结构包括两个独立的半边框体，两个半边框体分别设置有独立式盖体结构，使得箱体密封效果更好，托盘框架的空间利用率更好、结构强度和可靠性更高。

(2)本申请中间纵梁的两侧、第一边梁和第二边梁上都设置有模组安装面，电池模组固定在两侧边梁和中间纵梁上，托盘框架的两侧边梁和中间纵梁为受力结构，电池模组安装后起到了连接两侧边梁和中间纵梁的作用，进一步加强了托盘强度。

(3)本申请托盘框架的前面板为铝压铸结构，采用铝压铸结构代替铝挤压型材拼焊结构，可以简化加工工艺，提高托盘良品率，并且压铸结构设计灵活，可以通过局部加强设计来提高强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明实施例一种电池包箱体结构的结构示意图；

图2是本发明实施例托盘框架的结构示意图；

图3是本发明实施例电池包箱体结构的A-A向剖面图；

图4是本发明实施例托盘框架与液冷板组件的连接结构示意图。

其中，图中附图标记对应为：1-第一盖体，2-第二盖体，3-托盘框架，30-半边框体，301-连接套筒，31-第一边梁，32-第二边梁，33-前面板，34-后部横梁，35-中间纵梁，36-加强横梁，4-盖体安装面，5-模组安装面，6-液冷板组件，61-液冷板，62-防护板，7-电池控制主单元，8-高压切断控制单元，9-电池模组，10-热熔自攻丝螺钉。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。

此外，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

电池包箱体结构是电池模组的承载和防护机构，多个电池模组安装在电池包箱体内，电池模组由多个电芯经串联或并联组成。如图1-3所示，本申请实施例电池包箱体结构包括第一盖体1、第二盖体2和托盘框架3，托盘框架3包括依次连接的第一边梁31、第二边梁32、前面板33和后部横梁34，第一边梁31和第二边梁32之间平行设置有中间纵梁35，中间纵梁35用于将托盘框架3分隔为两个半边框体30；

具体地，托盘框架3包括第一边梁31、第二边梁32、前面板33和后部横梁34依次焊接成的矩形框架结构，托盘框架3的中部设置中间纵梁35，中间纵梁35与第一边梁31和第二边梁32平行设置，中间纵梁35的两端分别与前面板和后部横梁34焊接，中间纵梁35将托盘框架3分为左右两个半边框体30，中间纵梁35的高度高于两侧第一边梁31和第二边梁32，且同样高于前面板33和后部横梁34。本实施例中间纵梁35将托盘框架3分为左右两个独立的半边框体30，电池模组9可以均匀布置在两个半边框体30内，中间纵梁的设置增加了托盘框架3的结构强度，且分隔后的托盘框架3空间利用率更好，可以布置更多电池模组。

具体地，中间纵梁35的两侧和第一边梁31、第二边梁32上都设置有高度呈阶梯状的盖体安装面4和模组安装面5，盖体安装面4的高度高于模组安装面5；第一盖体1和第二盖体2分别设置在中间纵梁35的两侧，且分别与两侧盖体安装面4配合固定在两个半边框体30上。在本实施例中，托盘框架3的两半边框体30分别配置一个单独的盖体，具体地，第一盖体1的下部安装面与前面板33、后部横梁34的上表面，和第一边梁31、中间纵梁35上的盖体安装面4配合密封安装在一侧半边框体30上；第二盖体2的下部安装面与前面板33、后部横梁34的上表面，和第二边梁32、中间纵梁35上的盖体安装面4配合密封安装在另一侧半边框体30上；第一盖体1和第二盖体2可以通过螺栓、螺钉、套筒、卡接等紧固方式配合密封垫、密封条、密封胶或其它密封结构与托盘框架密封连接。相比于大体积盖体的密封，本申请将设置两个独立的小体积盖体结构的安装密封更加可靠。

具体地，电池模组9设置在第一边梁31、第二边梁32和中间纵梁35上的模组安装面5上。电池包装配时，多个电池模组9从上向下有序排列安装在中间纵梁35的两侧半边框体30内。多个电池模组9分别通过第一边梁31与中间纵梁35上的模组安装面5和第二边梁32与中间纵梁35上的模组安装面与托盘框架3连接。例如，电池模组的两端可以设置安装耳，安装耳和模组安装面5通过螺栓或螺钉等紧固件连接固定。本实施例，托盘框架3为承载电池模组的主要受力承重结构，相比于底板承重，托盘框架是周边横梁共同受力承重，通过将电池模组重力分散，可承受重量增加，且支撑更加稳定。固定后电池模组9还起到了连接两侧边梁和中间纵梁35的作用，进一步加强了托盘强度。

具体地，本申请前面板33和后部横梁34之间还平行设置有多个加强横梁36，多个加强横梁36与中间纵梁35垂直且对称设置在中间纵梁35的两侧。具体地，多个加强横梁36可以通过焊接或螺栓连接的方式连接在两侧边梁与中间纵梁35之间。加强横梁36可以设置在两个电池模组9之间，同时起到加强托盘框架3结构强度和分隔电池模组的作用。本实施例电池包箱体结构设置的加强横梁，提高了托盘框架的结构强度，使箱体受力时不易变形，同时固定了电池模组，提高抗弯扭强度，改善了其抗失衡能力。

具体地，第一边梁31、第二边梁32、后部横梁34、中间纵梁35和加强横梁36都为铝合金挤压型材制成，第一边梁31、第二边梁32、前面板33和后部横梁34之间依次拼焊连接。采用铝合金挤压型材作为构成托盘框架的材料，具有质量轻、易加工成形、高温耐腐蚀性、良好的传热性和导电性，可以满足托盘框架强度和轻量化的需求，尽可能地降低了整个电池包壳体的重量。具体地，前面板33可以为铝压铸结构面板，压铸结构件设计比较灵活，可以满足复杂的结构要求，也可以通过局部加强设计来提高整体强度。

需要指出的是，本实施例电池包箱体结构采用铝型材和铝压铸结构拼焊而成，其重量远小于同体积钢板拼焊形成的电池包的重量，结构强度却比普通的电池包箱体高出很多。并且，可以极大的提高空间利用率，在相对较小的体积下能够布置更多的电池模组，进而提高电池包的能量密度。再者，由于铝型材具有开模周期短、费用低等优点，采用铝型材拼焊得到的壳体，也具备了与铝型材相同的优点，即，其开模时间和费用相对于冲压壳体和铸造壳体来说至少减少了一半，生产周期和费用极具竞争力。另一方面，由于铝型材本身的结构强度和自身精度都很高，所以整个电池包壳体采用铝型材作为主受力框架，可以设计较少的结构件就能达到强度要求，具有结构及加工工艺简单、轻量化设计、易于装配等优点。

具体地，第一边梁31、第二边梁32和中间纵梁35上还设置有用于与整车固定的连接套筒301，连接套筒301可以在第一边梁31、第二边梁32和中间纵梁35的长度方向上间隔设置，电池包箱体结构通过连接套筒与对应的车体连接结构配合安装。

具体地，托盘框架3靠近前面板33的一端设置有电池控制主单元7和两个高压切断控制单元8，两个高压切断控制单元8分别设置在两个半边框体30内。中间纵梁35在垂直于自身的横向方向上开设有用于高低压线束通过的通道。电池控制主单元7和高压切断控制单元8是电池控制系统的主要组成部件，其中，电池控制主单元7和高压切断控制单元8分离式设置，高压切断控制单元8分为两个且分别设置在两个半边框体30内，各单元之间通过线束连接，有效利用了托盘框架的内部空间，使得托盘框架3的布置更加紧凑、空间利用率更高。

具体地，托盘框架3的下方设置有液冷板组件6，液冷板组件6通过热熔自攻丝螺钉10与托盘框架3连接。在一些可能的实施例中，液冷板组件6包括液冷板61和防护板62，托盘框架3下部安装面与液冷板61之间设置有密封装置，密封装置用来隔绝液冷板61与托盘框架3结构之间的热传递。液冷板61上可以设置用于容纳密封装置的凹槽，密封装置可以为胶水、密封圈或其它密封装置。通过热熔自攻丝螺钉10穿过液冷板61和隔热垫固定在托盘框架3的框架结构上。液冷板61的下方安装防护板62，防护板62与液冷板61之间可以设置保温板，保温板用于有效隔绝液冷板与外界的热量传递，减少液冷系统热交换过程中能量损失。防护板通过螺栓螺母与托盘框体3固定连接。本实施例液冷板组件6替换传统的托盘底板和液冷板组合的结构，减小了电池包重量，提高了能量密度。

具体地，热熔自攻丝铆接技术是通过螺钉的高速旋转并在轴向压力作用下与连接板材摩擦生热，待板材产生塑性形变后自攻丝并螺接的成型工艺。本申请液冷板组件6由下往上安装，液冷板61通过热熔自攻丝螺钉10与托盘框架3的框架结构固定连接。自攻丝螺钉在低转速、低压力下与液冷板61接触，旋转摩擦加热；自攻丝螺钉高速旋转，轴向高压力下刺透液冷板61和托盘框架3，形成通孔；自攻丝螺钉降低转速及压力在通孔内自攻螺纹，并进一步降低转速拧紧；最后，紧固螺钉达到设定扭矩，液冷板和托盘框架3的框架冷却，并与螺钉紧密结合。

本申请电池包箱体结构包括两个独立的半边框体，两个半边框体分别设置有独立式盖体结构，使得箱体密封效果更好，托盘框架的空间利用率、结构强度和可靠性更高。本申请中间纵梁的两侧、第一边梁和第二边梁上都设置有模组安装面，电池模组固定在两侧边梁和中间纵梁上的模组安装面上，电池模组安装后起到了连接两侧边梁和中间纵梁的作用，进一步加强了托盘强度。本申请托盘框架的前面板为铝压铸结构，采用铝压铸结构代替铝挤压型材拼焊结构，可以简化加工工艺，提高托盘良品率，并且压铸结构设计灵活，可以通过局部加强设计来提高强度。

以上是本发明的优选实施方式，应该指出，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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池包箱体结构，其特征在于，包括第一盖体(1)、第二盖体(2)和托盘框架(3)，所述托盘框架(3)包括依次连接的第一边梁(31)、第二边梁(32)、前面板(33)和后部横梁(34)，所述第一边梁(31)和第二边梁(32)之间平行设置有中间纵梁(35)，所述中间纵梁(35)用于将所述托盘框架(3)分隔为两个半边框体(30)；

所述中间纵梁(35)的两侧和所述第一边梁(31)、第二边梁(32)上都设置有高度呈阶梯状的盖体安装面(4)和模组安装面(5)；所述第一盖体(1)和第二盖体(2)分别设置在所述中间纵梁(35)的两侧，且分别与两侧所述盖体安装面(4)配合固定在两个所述半边框体(30)上。

2.根据权利要求1所述的一种电池包箱体结构，其特征在于，所述第一边梁(31)、第二边梁(32)和中间纵梁(35)上的模组安装面(5)用于配合安装电池模组(9)，所述模组安装面(5)的高度低于所述盖体安装面(4)。

3.根据权利要求2所述的一种电池包箱体结构，其特征在于，所述前面板(33)和后部横梁(34)之间还平行设置有多个加强横梁(36)，多个所述加强横梁(36)与所述中间纵梁(35)垂直且对称设置在所述中间纵梁(35)的两侧。

4.根据权利要求1所述的一种电池包箱体结构，其特征在于，所述中间纵梁(35)的高度高于两侧所述第一边梁(31)和第二边梁(32)。

5.根据权利要求3所述的一种电池包箱体结构，其特征在于，所述第一边梁(31)、第二边梁(32)、后部横梁(34)、中间纵梁(35)和加强横梁(36)都为铝合金挤压型材制成。

6.根据权利要求5所述的一种电池包箱体结构，其特征在于，所述前面板(33)为铝压铸结构面板。

7.根据权利要求1所述的一种电池包箱体结构，其特征在于，所述第一边梁(31)、第二边梁(32)、前面板(33)和后部横梁(34)之间依次焊接连接。

8.根据权利要求1所述的一种电池包箱体结构，其特征在于，所述托盘框架(3)的下方设置有液冷板组件(6)，所述液冷板组件(6)通过热熔自攻丝螺钉(10)与所述托盘框架(3)连接。

9.根据权利要求1所述的一种电池包箱体结构，其特征在于，所述托盘框架(3)靠近所述前面板(33)的一端设置有电池控制主单元(7)和两个高压切断控制单元(8)，两个所述高压切断控制单元(8)分别设置在两个所述半边框体(30)内。

10.根据权利要求9所述的一种电池包箱体结构，其特征在于，所述中间纵梁(35)在垂直于自身的横向方向上开设有用于高低压线束通过的通道。

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