CN115472992A - 一种电池包框架结构及汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及领域，公开一种电池包框架结构及汽车，该电池包框架结构用于保护汽车的高压电池，包括：第一边框、第二边框、第三边框、第四边框、第一中框和第二中框；其中，第一边框和第二边框平行且相对设置，第三边框和第四边框平行且相对设置，第三边框和第四边框均位于第一边框和第二边框之间、且均与第一边框和第二边框可拆卸连接，第一边框、第二边框、第三边框和第四边框形成容纳空间；第一中框和第二中框交叉设置，以将容纳空间分成用于容纳电池包的四个子容纳空间，第一中框位于第一边框和第二边框之间，且与第一边框平行，第一中框的另一端与第四边框的另一端可拆卸连接；用于提高在新能源汽车发生碰撞过程中电池包的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车部件技术领域，特别涉及一种电池包框架结构及汽车。
背景技术
现在汽车碰撞安全性能受到广泛关注，汽车碰撞通常分为正面、侧面、后面碰撞、翻滚和行人碰撞等情况。此外随着新能源汽车市场的快速发展，国内外车企在新能源、混动等新能源汽车研发上也投入大量人力及物力。如何保证在不同碰撞区域，特别是侧面碰撞中保护高压电池及驾乘人员安全成为了市场和社会的关注焦点。
侧面碰撞工况中，新能源车型车身压溃空间较少，传力路径较少甚至缺失或者中断，难以在侧碰中有效传力，电池包及内部模组容易受到挤压漏液、热失控等，导致电池包损坏引发安全事故。
发明内容
本发明公开了一种电池包框架结构及汽车，用于提高在新能源汽车发生碰撞过程中电池包的安全性。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
第一方面，本发明提供的一种电池包框架结构，用于保护汽车的高压电池，包括：第一边框、第二边框、第三边框、第四边框、第一中框和第二中框；
其中，所述第一边框和所述第二边框平行且相对设置，所述第三边框和所述第四边框平行且相对设置，所述第三边框和所述第四边框均位于所述第一边框和所述第二边框之间、且均与所述第一边框和所述第二边框可拆卸连接，所述第一边框、所述第二边框、所述第三边框和所述第四边框形成容纳空间；
所述第一中框和所述第二中框交叉设置，以将所述容纳空间分成用于容纳电池包的四个子容纳空间，所述第一中框位于所述第一边框和所述第二边框之间，且与所述第一边框平行，所述第一中框的一端与所述第三边框可拆卸连接，所述第一中框的另一端与所述第四边框的另一端可拆卸连接；
所述第二中框位于所述第三边框和所述第四边框之间，且与所述第三边框平行，所述第二中框的一端与所述第一边框可拆卸连接，所述第二中框的另一端与所述第二边框可拆卸连接。
通过第一边框、第二边框、第三边框和第四边框形成容纳空间，第三边框和第四边框均位于第一边框和第二边框之间、且均与第一边框和第二边框可拆卸连接，为了增加第一边框、第二边框、第三边框和第四边框形成容纳空间整体的支撑力，将交叉设置的第一中框和第二中框放在容纳空间内，并且第一中框的一端与第三边框可拆卸连接，第一中框的另一端与第四边框的另一端可拆卸连接，第二中框的一端与第一边框可拆卸连接，第二中框的另一端与第二边框可拆卸连接，通过第一中框和第二中框将第一边框、第二边框、第三边框和第四边框支撑，通过设计合理的结构形式，充分考虑通用化、布置、成型、成本及安装强度等要求，采用交叉设置的第一中框和第二中框组合梁结构，有效的传递载荷，形成稳定的传力结构，保证车身及电池的结构完整性，提升整车碰撞性能。从而提高电池包框架的抵抗变形的能力，提高电池包框架的整体结构及刚度，让其能够在碰撞过程中传递载荷，避免挤压到位于子容纳空间内的电池包，降低电池包受到挤压的风险，间接降低电池包出现机械、热失控起火的风险。
可选地，所述四个子容纳空间的空间大小相同。
可选地，所述第一中框和所述第二中框的交叉区域设置十字连接组件，以将所述第一中框和所述第二中框两者相对固定。
可选地，所述第一中框和所述第二中框的交叉区域中所述第一中框的横截面积为“目”字型。
可选地，还包括：前框，所述前框位于所述第一边框背离所述第二边框的一侧，所述前框的第一端与所述第三边框的端部固定连接，所述前框的第二端与所述第四边框的端部固定连接。
可选地，沿平行所述第一中框所在平面，所述第三边框和所述第四边框的横截面积为中空结构，所述中空结构具有多个子空间，所述多个子空间中的底部子空间的形状为梯形。
可选地，还包括：后框，所述后框位于所述第二边框背离所述第一边框的一侧，所述后框的第一端与所述第三边框的端部固定连接，所述后框的第二端与所述第四边框的端部固定连接。
可选地，所述前框背离所述容纳空间的一侧设置有用于与汽车车体相对固定的安装固定点；
所述后框背离所述容纳空间的一侧设置有用于与汽车车体相对固定的安装固定点；
所述第三边框背离所述容纳空间的一侧设置有用于与汽车车体相对固定的安装固定点；
所述第四边框背离所述容纳空间的一侧设置有用于与汽车车体相对固定的安装固定点；
所述第一中框的顶侧设置有用于与汽车车体相对固定的安装固定点。
可选地，所述第一边框、所述第二边框、所述第三边框、所述第四边框、所述第一中框、所述第二中框、所述前框和所述后框的材料均为铝合金材料。
第二方面，本发明提供一种汽车，包括第一方面任一项所述的电池包框架结构。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种电池包框架结构的立体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种电池包框架结构的主视图；
图3为本发明实施例提供的前框的立体结构示意图；
图4为本发明实施例提供的第三边框和第四边框的立体结构示意图；
图5为图4中A-A处的剖视图；
图6为本发明实施例提供的后框的立体结构示意图；
图7为图6中B-B处的剖视图；
图8为本发明实施例提供的第一中框的立体结构示意图；
图9为图8中C-C处的剖视图；
图10为本发明实施例提供的第一边框的立体结构示意图；
图11为图10中D-D处的剖视图；
图12为本发明实施例提供的第二中框的立体结构示意图；
图13为图12中E-E处的剖视图；
图14为本发明实施例提供的十字连接组件的结构示意图；
图15为本发明实施例提供的连接结构的位置关系示意图。
图标：A-容纳空间；A1-子容纳空间；1-第一边框；11-安装槽；12-子空间；2-第二边框；3-第三边框；31-安装固定点；32-子空间；321-底部子空间；4-第四边框；41-安装固定点；5-第一中框；51-安装固定点；52-安装槽；53-子空间；6-第二中框；61-安装槽；62-子空间；7-连接结构；71-十字连接组件；72-第一拐角连接组件；73-第二拐角连接组件；74-第三拐角连接组件；75-第四拐角连接组件；76-第一交叉连接组件；77-第二交叉连接组件；78-第三交叉连接组件；79-第四交叉连接组件；8-前框；81-安装固定点；82-加强筋；9-后框；91-安装固定点；92-子空间。
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做出创造性劳动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。
如图1和图2所示，第一方面，本发明实施例提供了一种电池包框架结构，用于保护汽车的高压电池，包括：第一边框1、第二边框2、第三边框3、第四边框4、第一中框5和第二中框6；
其中，第一边框1和第二边框2平行且相对设置，第三边框3和第四边框4平行且相对设置，第三边框3和第四边框4均位于第一边框1和第二边框2之间、且均与第一边框1和第二边框2可拆卸连接，第一边框1、第二边框2、第三边框3和第四边框4形成容纳空间A；
第一中框5和第二中框6交叉设置，以将容纳空间A分成用于容纳电池包的四个子容纳空间A1，第一中框5位于第一边框1和第二边框2之间，且与第一边框1平行，第一中框5的一端与第三边框3可拆卸连接，第一中框5的另一端与第四边框4的另一端可拆卸连接；
第二中框6位于第三边框3和第四边框4之间，且与第三边框3平行，第二中框6的一端与第一边框1可拆卸连接，第二中框6的另一端与第二边框2可拆卸连接。
需要说明的是，通过第一边框1、第二边框2、第三边框3和第四边框4形成容纳空间A，第三边框3和第四边框4均位于第一边框1和第二边框2之间、且均与第一边框1和第二边框2可拆卸连接，为了增加第一边框1、第二边框2、第三边框3和第四边框4形成容纳空间A整体的支撑力，将交叉设置的第一中框5和第二中框6放在容纳空间A内，并且第一中框5的一端与第三边框3可拆卸连接，第一中框5的另一端与第四边框4的另一端可拆卸连接，第二中框6的一端与第一边框1可拆卸连接，第二中框6的另一端与第二边框2可拆卸连接，通过第一中框5和第二中框6将第一边框1、第二边框2、第三边框3和第四边框4支撑，通过设计合理的结构形式，充分考虑通用化、布置、成型、成本及安装强度等要求，采用交叉设置的第一中框5和第二中框6组合梁结构，有效的传递载荷，形成稳定的传力结构，保证车身及电池的结构完整性，提升整车碰撞性能。从而提高电池包框架的抵抗变形的能力，提高电池包框架的整体结构及刚度，让其能够在碰撞过程中传递载荷，避免挤压到位于子容纳空间A1内的电池包，降低电池包受到挤压的风险，间接降低电池包出现机械、热失控起火的风险。
继续参考图1和图2，前框8位于第一边框1背离第二边框2的一侧，前框8的第一端与第三边框3的端部固定连接，前框8的第二端与第四边框4的端部固定连接。在第一边框1背离第二边框2的一侧设置有前框8，在第二边框2背离第一边框1的一侧设置有后框9，并且为了增加本发明实施例提供的电池包框架结构的整体强度，前框8的一端与第三边框3固定连接，前框8的另一端与第四边框4固定连接，例如，固定连接为焊接等方式；后框9的一端与第三边框3固定连接，后框9的另一端与第四边框4固定连接，例如，固定连接为焊接等方式。
继续参考图2，例如前框8背离容纳空间A的一侧设置有用于与汽车车体相对固定的安装固定点81；前框8有三个安装固定点81，第三边框3有三个安装固定点31，第四边框4有三个安装固定点41，后框9有两个安装固定点91、第一中框5有四个安装固定点51，共计17个安装点与汽车本体进行安装，从而保证车身及电池的结构完整性，提升整车碰撞性能。从而提高电池包框架的抵抗变形的能力，提高电池包框架的整体结构及刚度，让其能够在碰撞过程中传递载荷，避免挤压到位于子容纳空间A1内的电池包，降低电池包受到挤压的风险，间接降低电池包出现机械、热失控起火的风险。
在一些具体的实施方式中，四个子容纳空间A1的空间大小相同。采用第一中框5和第二中框6交叉设置以形成田字型组合梁，通过该组合梁作为电池包内部框架结构，从而让其能够在碰撞过程中传递载荷，避免挤压到位于子容纳空间A1内的电池包，降低电池包受到挤压的风险，间接降低电池包出现机械、热失控起火的风险。
为了安装的第一中框5和第二中框6的稳定性，在第一中框5和第二中框6的交叉区域设置十字连接组件71，以将第一中框5和第二中框6两者相对固定。为方便理解，十字连接组件71的具体结构如图14所示。
如图3所示，前框8采用铸造工艺，铝合金材料。当然为了节约成本，将前框8设计成为具有多个加强筋82的中空结构。具有加强筋82以提高前框8刚度，与汽车本体有三个安装固定点，并提供高压线束接插头安装点、冷却水管安装点、防爆阀安装点等；其顶侧表面和底侧表面提供安装点，在前框8的顶侧安装电池底护板，在前框8的底侧安装有电池上盖板；前框8的两侧面通过烧焊与第三边框3和第四边框4相连接。
如图4和图5所示，第三边框3和第四边框4相对设置，第三边框3和第四边均采用铝合金挤压成型工艺，第三边框3背离容纳空间A的一侧设置有用于与汽车车体相对固定的安装固定点31；第四边框4背离容纳空间A的一侧设置有用于与汽车车体相对固定的安装固定点41；例如在第三边框3和第四边框4与汽车本体共计八个安装固定点。沿平行第一中框5所在平面，A-A处的横截面形状如图5所示，第三边框3和第四边框4的横截面积为中空结构，中空结构具有多个子空间32，多个子空间32中的底部子空间321的形状为梯形，采用梯形设计降低边框翻转程度，在第一边框1和第二边框2被碰撞过程中可以抵抗变形，避免挤压到电池包中的电芯，第三边框3的一端与前框8烧焊连接，第三边框3的一端与第一边框1通过连接结构7中第一拐角连接组件72可拆卸连接，第三边框3的另一端与后框9烧焊连接，第三边框3的另一端与第二边框2通过第四拐角连接组件75可拆卸连接；同理，第四边框4的一端与前框8烧焊连接，第四边框4的一端与第一边框1通过连接结构7中第二拐角连接组件73可拆卸连接，第四边框4的另一端与后框9烧焊连接，第四边框4的另一端与第二边框2通过第三拐角连接组件74可拆卸连接；通过上述结构和连接安装方式，可以更好的保证本发明实施例提供的电池包框架结构的整体刚度、传递载荷。
如图6所示和图7所示，后框9位于第二边框2背离第一边框1的一侧，后框9的第一端与第三边框3的端部固定连接，后框9的第二端与第四边框4的端部固定连接。后框9的立体结构示意图如图6所示，例如后框9背离容纳空间A的一侧设置有用于与汽车车体相对固定的两个安装固定点；后框9采用挤压铝成型工艺。B-B横截面如图7所示，后框9与第三边框3和第四边框4采用烧焊连接。当然为了节约成本，将后框9设计成为具有多个子空间92的中空结构。
如图8和图9所示，第一中框5采用铝合金挤压工艺成型，其中第一中框5和第二中框6通过十字连接组件71相对固定，在第一中框5的顶侧设置有用于与汽车车体相对固定的安装固定点51，例如安装固定点51为四个螺栓过孔，提高了第一中框5的抗弯性能，保证在碰撞过程中抵抗变形，第一中框5是重要的碰撞传力路径。当然为了节约成本，将第一中框5设计成为具有多个子空间53的中空结构。在图9中，第一中框5和第二中框6的交叉区域中第一中框5的横截面积为“目”字型，也就是采用目字型断面。
图10和图11，为本发明实施例提供的第一边框1采用铝合金挤压工艺成型，第一边框1的两端分别与第三边框3第四边框4可拆卸连接，例如，第一边框1的第一端与第三边框3通过第一拐角连接组件72可拆卸连接，第一边框1的第二端与第四边框4通过第二拐角连接组件73可拆卸连接。D-D处的横截面如图11所示，第一边框1提供了电池包内部相关电器元件的安装位置，并在第三边框3和第四边框4被碰撞中辅助传力，支撑并保护电池包；继续参考图10，第一边框1的安装槽11与第二中框6配合，并通过第一交叉连接组件76实现第一边框1和第二中框6的可拆卸连接。为了节约成本，将第一边框1设计成为具有多个子空间12的中空结构。
如图12和图13所示，第二中框6采用铝合金挤压工艺成型，第二中框6与第三边框3和第四边框4均平行，第二中框6的第一端与第一边框1通过第一交叉连接组件76可拆卸连接，第二中框6的第二端与第二边框2通过第三交叉连接组件78可拆卸连接。继续参考图13，为了节约成本，将第二中框6设计成为具有多个子空间62的中空结构。
为方便理解，参考图8和图12，第一中框5的安装槽52和第二中框6的安装槽61插接配作为第一中框5和第二中框6交叉区域。
如图15所示，为本发明实施例提供的连接结构7中的十字连接组件71、第一拐角连接组件72、第二拐角连接组件73、第三拐角连接组件74、第四拐角连接组件75、第一交叉连接组件76、第二交叉连接组件77、第三交叉连接组件78、第四交叉连接组件79，为方便理解，通过第一拐角连接组件72将第一边框1和第三边框3相对固定，通过第二拐角连接组件73将第一边框1和第四边框4相对固定，通过第三拐角连接组件74将第四边框4和第二边框2相对固定，通过第四拐角连接组件75将第三边框3和第二边框2相对固定，通过第一交叉连接组件76将第一边框1和第二中框6相对固定，通过第二交叉连接组件77将第四边框4和第一中框5相对固定，通过第三交叉连接组件78将第二边框2和第二中框6相对固定，通过第四交叉连接组件79将第三边框3和第一中框5相对固定。连接结构7中连接组件全部通过螺栓连接，让本发明实施例提供的电池包框架结构形成一个整体。
在一些具体的实施方式中，第一边框1、第二边框2、第三边框3、第四边框4、第一中框5、第二中框6、前框8和后框9的材料均为铝合金材料。
多层铝合金挤压边框等结构，辊压梁搭配支架的结构设计，与车身形成整体传力结构，有效的传递载荷，形成稳定的传力结构，保证车身及电池的结构完整性，提升整车碰撞性能。
第二方面，本发明实施例提供的一种汽车，包括第一方面任一项的电池包框架结构。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种电池包框架结构，用于保护汽车的高压电池，其特征在于，包括：第一边框、第二边框、第三边框、第四边框、第一中框和第二中框；
其中，所述第一边框和所述第二边框平行且相对设置，所述第三边框和所述第四边框平行且相对设置，所述第三边框和所述第四边框均位于所述第一边框和所述第二边框之间、且均与所述第一边框和所述第二边框可拆卸连接，所述第一边框、所述第二边框、所述第三边框和所述第四边框形成容纳空间；
所述第一中框和所述第二中框交叉设置，以将所述容纳空间分成用于容纳电池包的四个子容纳空间，所述第一中框位于所述第一边框和所述第二边框之间，且与所述第一边框平行，所述第一中框的一端与所述第三边框可拆卸连接，所述第一中框的另一端与所述第四边框的另一端可拆卸连接；
所述第二中框位于所述第三边框和所述第四边框之间，且与所述第三边框平行，所述第二中框的一端与所述第一边框可拆卸连接，所述第二中框的另一端与所述第二边框可拆卸连接。
2.根据权利要求1所述的电池包框架结构，其特征在于，所述四个子容纳空间的空间大小相同。
3.根据权利要求2所述的电池包框架结构，其特征在于，所述第一中框和所述第二中框的交叉区域设置十字连接组件，以将所述第一中框和所述第二中框两者相对固定。
4.根据权利要求3所述的电池包框架结构，其特征在于，所述第一中框和所述第二中框的交叉区域中所述第一中框的横截面积为“目”字型。
5.根据权利要求4所述的电池包框架结构，其特征在于，还包括：前框，所述前框位于所述第一边框背离所述第二边框的一侧，所述前框的第一端与所述第三边框的端部固定连接，所述前框的第二端与所述第四边框的端部固定连接。
6.根据权利要求5所述的电池包框架结构，其特征在于，沿平行所述第一中框所在平面，所述第三边框和所述第四边框的横截面积为中空结构，所述中空结构具有多个子空间，所述多个子空间中的底部子空间的形状为梯形。
7.根据权利要求6所述的电池包框架结构，其特征在于，还包括：后框，所述后框位于所述第二边框背离所述第一边框的一侧，所述后框的第一端与所述第三边框的端部固定连接，所述后框的第二端与所述第四边框的端部固定连接。
8.根据权利要求7所述的电池包框架结构，其特征在于，所述前框背离所述容纳空间的一侧设置有用于与汽车车体相对固定的安装固定点；
所述后框背离所述容纳空间的一侧设置有用于与汽车车体相对固定的安装固定点；
所述第三边框背离所述容纳空间的一侧设置有用于与汽车车体相对固定的安装固定点；
所述第四边框背离所述容纳空间的一侧设置有用于与汽车车体相对固定的安装固定点；
所述第一中框的顶侧设置有用于与汽车车体相对固定的安装固定点。
9.根据权利要求8所述的电池包框架结构，其特征在于，所述第一边框、所述第二边框、所述第三边框、所述第四边框、所述第一中框、所述第二中框、所述前框和所述后框的材料均为铝合金材料。
10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的电池包框架结构。
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