CN116111254A - 一种装配式自锁定位结构电池箱体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种装配式自锁定位结构电池箱体，包括底板、边框以及横梁，所述底板边缘与所述边框内侧面通过第一拼接结构嵌合设置，所述横梁两端与所述边框两侧内壁面通过第二拼接结构嵌合设置，所述横梁贴合于所述底板设置；所述底板包括若干底板组件，多个所述底板组件线性排列设置，相邻所述底板组件之间通过第三拼接结构嵌合设置；所述边框包括若干边梁组件，多个所述边梁组件围绕设置构成框状，相邻所述边梁组件端部通过第四拼接结构嵌合设置。本发明通过采用装配式的自锁定位结构，简化箱体焊装拼接流程，增加箱体强度的同时减轻箱体重量，满足新能源电车市场轻量化对电池箱体的性能以及生产制造要求。

Description

一种装配式自锁定位结构电池箱体
技术领域
本发明涉及电池箱体领域，特别是一种装配式自锁定位结构电池箱体。
背景技术
随着新能源电车市场的发展，对电车轻量化、性能及产品质量要求日益增长，电池箱体作为新能源电车电池的重要组成部分，是轻量化以及性能优化的可选对象；现有的电池箱体焊接大多采用直边拼接底板，斜边拼接边框的拼装方式，后采用FSW进行双面焊接，底板与边框之间采用反面FSW焊接，正面弧焊补焊；电芯模组的受力承重强度仅靠正反面FSW焊道及部分拼接处的熔深来保证，且存在Z向振动模态低，需要依靠增加额外加强梁和加强块来解决，无法满足对轻量化和性能的需求，另外直边、斜边的拼接方式，导致拼焊流程繁琐，定位困难，易错位，导致拼焊不精准，边框异形等情况，无法满足对产品质量的需求。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种装配式自锁定位结构电池箱体，通过采用装配式的自锁定位结构，简化箱体焊装拼接流程，增加箱体强度的同时减轻箱体重量，满足新能源电车市场轻量化对电池箱体的性能以及产品质量要求。
技术方案：为实现上述目的，本发明的一种装配式自锁定位结构电池箱体，包括底板、边框以及横梁，所述底板边缘与所述边框内侧面通过第一拼接结构嵌合设置，所述横梁两端与所述边框两侧内壁面通过第二拼接结构嵌合设置，所述横梁贴合于所述底板设置；
所述底板包括若干底板组件，多个所述底板组件线性排列设置，相邻所述底板组件之间通过第三拼接结构嵌合设置；
所述边框包括若干边梁组件，多个所述边梁组件围绕设置构成框状，相邻所述边梁组件端部通过第四拼接结构嵌合设置；
所述横梁上通过第五拼接结构嵌合设置有定位块。
进一步地，所述第一拼接结构、第二拼接结构、第三拼接结构、第四拼接结构以及第五拼接结构均为凹凸嵌合结构。
进一步地，所述底板为矩形结构，每个所述边梁组件对应于所述底板一侧边缘设置。
进一步地，所述第一拼接结构包括设置在所述底板边缘的凹槽，以及在所述边梁组件内侧拼接面对应设置的凸棱。
进一步地，所述底板组件包括A类底板组件以及B类底板组件，所述A类底板组件边缘均设置为凹槽，所述B类底板组件与相邻底板组件拼接边缘设置为凸棱，所述B类底板组件与边梁组件拼接边缘设置为凹槽；所述A类底板组件与所述B类底板组件交替间隔拼接构成所述底板。
进一步地，所述边梁组件包括E类边梁组件以及F类边梁组件，所述E类边梁组件两端均设置有垂直于斜边拼接面的凹槽，所述F类边梁组件两端均设置有垂直于斜边拼接面的凸棱，所述E类边梁组件与所述F类边梁组件交替首尾拼接构成所述边框。
进一步地，所述底板边缘的侧向凹槽下方槽壁宽于上方槽壁设置。
进一步地，所述边梁组件上与所述横梁端部拼接处设置有卡槽，所述卡槽与所述横梁端部嵌合设置。
进一步地，所述横梁上设置有与所述定位块配合的槽口，所述定位块底部设置为凹槽与所述槽口内的凸型结构筋条配合设置，所述定位块两侧设置有耳畔与所述横梁上的耳槽对应配合设置。
有益效果：本发明的一种装配式自锁定位结构电池箱体，至少包括以下优点：
(1)各零件之间均先通过连接结构来实现自锁、预固定以及粗导向后，再对必要拼接部位进行焊接，可以简化箱体焊接制作时的拼接流程，降低拼接误差，提高生产效率，降低生产成本。
(2)通过采用凹凸嵌合的自锁结构，可在不增加额外加强零件的基础上，将电池箱体的整体刚度和强度综合提高180％，这为新能源整车轻量化提供了一种新的可能。
(3)提高了边框的边梁拼接处在法向抗剪切力的能力、横梁与边梁拼接处的侧向抗剪切力和挤压力。
(4)自锁限位结构与焊道双重保障，延长电池箱体使用寿命。
附图说明
附图1为本方案的一种装配式自锁定位结构电池箱体的大致结构框图；
附图2为本方案的一种装配式自锁定位结构电池箱体的结构及拼接结构关系图；
附图3为图2中C-C处截面图及第一拼接结构的一种实施例结构图；
附图4为图2中D-D处截面图及第三拼接结构的一种实施例结构图；
附图5为第二拼接结构的一种实施例结构图；
附图6为第四拼接结构的一种实施例结构图；
附图7为第五拼接结构的一种实施例结构图；
附图8为本方案的一种装配式自锁定位结构电池箱体对优选实施例拼装示意图；
附图9为图8实施例的底板拼装步骤示意图；
附图10为图8实施例的边框拼装步骤示意图及相对位置粗定位部分放大示意图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1-10所述的一种装配式自锁定位结构电池箱体，包括底板1、边框2以及横梁3，所述底板1边缘与所述边框2内侧面通过第一拼接结构41嵌合设置，所述横梁3两端与所述边框2两侧内壁面通过第二拼接结构42嵌合设置，所述横梁3贴合于所述底板1设置；
所述底板1包括若干底板组件11，多个所述底板组件11线性排列设置，相邻所述底板组件11之间通过第三拼接结构43嵌合设置；
所述边框2包括若干边梁组件21，多个所述边梁组件21围绕设置构成框状，相邻所述边梁组件21端部通过第四拼接结构44嵌合设置；
所述横梁3上通过第五拼接结构45嵌合设置有定位块5；
综上，本方案的电池箱体主要采用了一种装配式自锁定位结构设计，整个电池箱体是由底板、边框和一处横梁装配构成的，其中底板与边框构成箱体大致轮廓，横梁用于加强箱体内部结构以及安装定位块；而底板、边框又是由各自相应的组件装配构成，从而形成一个初步的生产思路，即先分别批量生产各自相应组件，再按照一定的步骤将各零件装配构成该电池箱体；区别于现有的各部件采用直边拼接后进行直接焊接的制造方式，本方案各零件之间均先通过连接结构来实现自锁、预固定以及粗导向后，再对必要拼接部位进行焊接，可以简化箱体焊接制作时的拼接流程，降低拼接误差，提高生产效率，降低生产成本。
其中，所述第一拼接结构41、第二拼接结构42、第三拼接结构43、第四拼接结构44以及第五拼接结构45均为凹凸嵌合结构。
对于底板各组件的拼接处，以及底板与边梁的拼接处，原先均采用直边拼接，使得电芯模组在Z向的受力承重均施加于底板拼接处的正反面FSW焊道，以及底板与边梁拼接处的反面FSW焊道和正面弧焊补焊，导致Z向振动模态低，pack整包漏气风险大，往往为了降低此种设计的失效模式，电池箱体内需要增加横梁、纵梁、三角加强块等冗余设计；
而本方案通过在底板各组件的拼接处，以及底板与边梁拼接处均采用凹凸嵌合拼接设计，可提高电芯模组在Z向的承载力和剪切力，在不增加额外加强梁的情况下，大大提高了振动模态，满足了新能源车市场日益增长的对轻量化的高要求；而对于型材的挤出工艺来说，在底板和边梁上加工形成相应的凹凸结构，与原先拼接方式无生产制造成本上的差异；
综上，本方案通过凹凸嵌合的自锁结构，可在不增加额外加强零件的基础上，将电池箱体的整体刚度和强度综合提高180％，这为新能源整车轻量化提供了一种新的可能。
对于边梁密封面拼接处以及边梁底部拼接处，原先均采用斜边拼接，在壳体焊接制造过程中，对接误差大，需依靠工装进行定位，容易产生偏差，出现斜边未对齐或拼接缝隙大的现象；在拼接方向上，抗剪切应力小，容易发生侧微滑导致焊道开裂，若有整包漏气，则会有导致整包热失控失效的风险；
而本方案边梁采用凹凸嵌合的自锁定位结构，可以实现快速拼接，只需将其中一根边梁由上至下卡入对应槽口即可完成拼接，可完全依靠自身即可完成自定位，减小拼接尺寸不一致或拼接成平行四边形的风险；且极大提高了拼接处在法向抗剪切力的能力。
不同于原先横梁与边梁直接靠接的拼接方式，本方案边梁与中间横梁定位采用凹槽卡接，便于横梁的粗定位；基于此设计，横梁可采用自上而下的插接方式，待边梁拼焊完成后，插入边梁定位凹槽内，进行拼装焊接，为一线生产制作提供了便捷，实现了一定的降本增效；另外，由于有焊道和此新设计的凹槽结构，有了双重受力结构，此处侧向抗剪切力和挤压力提高了150％。
对于定位块的安装，原先采用直边设计，振动和疲劳强度完全靠一圈弧焊道保证，且由于不能影响模组装配干涉，弧焊焊道都需要打磨平整不能凸出横梁面；至此，整个固定块在横向受力仅仅靠一点点熔深进去的焊道保证；后期在整车严酷环境路试时，焊道开裂、定位块松动等风险极大；
而本方案通过凹凸嵌合的自锁结构，实现定位块相对于横梁槽口的前后左右方向上的自锁定位，大大降低了拼接尺寸结构误差，简化了拼焊过程。
作为一种优选实施例，所述底板1为矩形结构，每个所述边梁组件21对应于所述底板1一侧边缘设置，符合大多数新能源电车实际应用中的安装需求。
所述第一拼接结构41包括设置在所述底板1边缘的凹槽，以及在所述边梁组件21内侧拼接面对应设置的凸棱。
所述底板组件11包括A类底板组件111以及B类底板组件112，所述A类底板组件111边缘均设置为凹槽，所述B类底板组件112与相邻底板组件11拼接边缘设置为凸棱，所述B类底板组件112与边梁组件21拼接边缘设置为凹槽；所述A类底板组件111与所述B类底板组件112交替间隔拼接构成所述底板1。
所述边梁组件21包括E类边梁组件211以及F类边梁组件212，所述E类边梁组件211两端均设置有垂直于斜边拼接面的凹槽，所述F类边梁组件212两端均设置有垂直于斜边拼接面的凸棱，所述E类边梁组件211与所述F类边梁组件212交替首尾拼接构成所述边框2；相邻所述边梁组件21端部拼接处为45°角拼接缝。
所述底板1边缘的侧向凹槽下方槽壁宽于上方槽壁设置。
所述边梁组件21上与所述横梁3端部拼接处设置有卡槽421，所述卡槽421与所述横梁3端部嵌合设置，其中，所述卡槽设置为1mm深度。
所述横梁3上设置有与所述定位块5配合的槽口31，所述定位块5底部设置为凹槽与所述槽口31内的凸型结构筋条32配合设置，所述定位块5两侧设置有耳畔51与所述横梁3上的耳槽33对应配合设置；其中，凸型结构筋条通过挤压型材截面形成凸棱，不增加工艺成本，且两侧对应设置耳槽与耳畔的配合，能与定位块底部凹槽和凸型结构筋条的配合，共同实现双重限位，对定位块的侧向挤压力和剪切力提高3倍以上。
基于以上本方案的一种优选实施例，提出一种优选的拼焊流程，具体包括以下步骤：
步骤一，首先取用若干A、B类底板组件，交替排列放置于水平端面，使得相邻底板组件凹凸结构对应，再通过两侧限位板夹持于多个底板组件两端，使得端面齐平，然后推动位于最外侧的两个底板组件向内靠拢，使得多个底板组件拼接在一起，最后对各底板组件拼接处进行焊接构成底板；
其中，为满足拼接后构成的底板边缘均为凹槽结构，可取用A类底板组件多余B类底板组件一个，使得位于最外侧的两个底板组件均为A类底板组件即可；
步骤二，首先分别取用两个E、F类边梁组件，按照对应底板边缘长度进行交替间隔放置，再通过让相邻边梁组件拼接处所对应凹凸结构进行小部分对应嵌合，实现对多个边梁组件相对位置确定，然后通过同时推动多个边梁向内聚拢实现边框拼接，主要依靠凹凸结构相对滑动嵌合过程完成边框的快速拼接，最后对边梁拼接处进行焊接；
其中，在进行边梁组件放置时，可将边梁组件内侧凸棱结构先相对于底板边缘侧向凹槽结构下方的较宽槽壁贴合放置，以实现一个粗定位；
在此基础上，考虑到生产加工难度，为简化A类底板组件生产工艺，仅将与底板组件排列方向平行的两侧凹槽结构设置为“下宽上窄”的槽壁结构，而垂直于排列方向的两侧凹槽结构则设置为等宽槽壁结构；
故在边梁组件放置定位时，可先放置平行于底板组件排列方向的两侧边梁组件，利用下方较宽槽壁辅助粗定位，使得这两个边梁组件内侧凸棱的三处竖向端面分别相对于底板的三条边齐平对应，最后在这两个边梁组件的两端插装剩余两个边梁组件即可；
由于边梁组件内侧凸棱宽度相同，在进行剩余两个边梁组件的插装时，只需同样通过使内侧凸棱的三处竖向端面分别相对于底板的三条边齐平对应，就能够使得边梁组件斜边拼接处的凹凸结构由上至下的插入，插入到位后，四条边梁的相对位置关系就被锁定，只需再同时推动四条边梁使其聚拢与底板边缘嵌合即可完成边框拼装；
步骤三，对应于边梁上设置有的卡槽，将横梁两端相对于卡槽由上至下插入，贴合于底板到位后，对横梁与边梁拼接处进行焊接；
可选的，定位块相对于横梁的拼接可在插装横梁后，再相对于横梁进行拼接焊装，也可单独与横梁拼接安装后，在步骤三中与横梁一同相对于边梁插装；
综上，在底板与边框的拼接过程中均采用了先相对放置粗定位，后通过推合聚拢一步到位的拼接方式，简化了拼接流程，且拼接定位精准，不会出现错位变形等影响箱体质量的情况；一旦拼接到位，各拼接处的凹凸嵌合结构就形成自锁，在后续的焊接过程中不会发生移位，简化了焊接的难度，保证了焊接的质量；焊接完成后，凹凸嵌合的自锁结构，配合焊道实现双重受力，强度更大，不易出现断裂，松动等现象，箱体质量及寿命得到保障。
在上述的一种优选实施例基础上，还可在横梁3的两侧端部均设置有插片，并相对应的所述卡槽421内设置有插槽；
相应的在拼接流程上，可摒弃步骤三的横梁插装步骤，将横梁在步骤二的粗定位过程中与边梁组件一同放置定位，主要利用端部的插片与先放置的两个边梁组件上的插槽对应实现相对粗定位，插片宽度可设置于边梁内侧凸棱宽度一致，以便于定位操作，相对粗定位完成之后，后续步骤一致，只需通过同时推动四条边梁使其聚拢与底板边缘嵌合即可同时完成边框拼装以及横梁的拼装，进一步提高拼装效率，且在拼装完成后，横梁在竖直方向上和水平方向上均受到了限位，配合焊道能够承受更强的挤压力的剪切力，不易出现横梁焊缝断裂导致横梁松动的现象。
以上描述仅为本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明上述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也同样视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种装配式自锁定位结构电池箱体，其特征在于：包括底板(1)、边框(2)以及横梁(3)，所述底板(1)边缘与所述边框(2)内侧面通过第一拼接结构(41)嵌合设置，所述横梁(3)两端与所述边框(2)两侧内壁面通过第二拼接结构(42)嵌合设置，所述横梁(3)贴合于所述底板(1)设置；
所述底板(1)包括若干底板组件(11)，多个所述底板组件(11)线性排列设置，相邻所述底板组件(11)之间通过第三拼接结构(43)嵌合设置；
所述边框(2)包括若干边梁组件(21)，多个所述边梁组件(21)围绕设置构成框状，相邻所述边梁组件(21)端部通过第四拼接结构(44)嵌合设置；
所述横梁(3)上通过第五拼接结构(45)嵌合设置有定位块(5)。
2.根据权利要求1所述的一种装配式自锁定位结构电池箱体，其特征在于：所述第一拼接结构(41)、第二拼接结构(42)、第三拼接结构(43)、第四拼接结构(44)以及第五拼接结构(45)均为凹凸嵌合结构。
3.根据权利要求2所述的一种装配式自锁定位结构电池箱体，其特征在于：所述底板(1)为矩形结构，每个所述边梁组件(21)对应于所述底板(1)一侧边缘设置。
4.根据权利要求3所述的一种装配式自锁定位结构电池箱体，其特征在于：所述第一拼接结构(41)包括设置在所述底板(1)边缘的凹槽，以及在所述边梁组件(21)内侧拼接面对应设置的凸棱。
5.根据权利要求4所述的一种装配式自锁定位结构电池箱体，其特征在于：所述底板组件(11)包括A类底板组件(111)以及B类底板组件(112)，所述A类底板组件(111)边缘均设置为凹槽，所述B类底板组件(112)与相邻底板组件(11)拼接边缘设置为凸棱，所述B类底板组件(112)与边梁组件(21)拼接边缘设置为凹槽；所述A类底板组件(111)与所述B类底板组件(112)交替间隔拼接构成所述底板(1)。
6.根据权利要求5所述的一种装配式自锁定位结构电池箱体，其特征在于：所述边梁组件(21)包括E类边梁组件(211)以及F类边梁组件(212)，所述E类边梁组件(211)两端均设置有垂直于斜边拼接面的凹槽，所述F类边梁组件(212)两端均设置有垂直于斜边拼接面的凸棱，所述E类边梁组件(211)与所述F类边梁组件(212)交替首尾拼接构成所述边框(2)。
7.根据权利要求6所述的一种装配式自锁定位结构电池箱体，其特征在于：所述底板(1)边缘的侧向凹槽下方槽壁宽于上方槽壁设置。
8.根据权利要求7所述的一种装配式自锁定位结构电池箱体，其特征在于：所述边梁组件(21)上与所述横梁(3)端部拼接处设置有卡槽(421)，所述卡槽(421)与所述横梁(3)端部嵌合设置。
9.根据权利要求1所述的一种装配式自锁定位结构电池箱体，其特征在于：所述横梁(3)上设置有与所述定位块(5)配合的槽口(31)，所述定位块(5)底部设置为凹槽与所述槽口(31)内的凸型结构筋条(32)配合设置，所述定位块(5)两侧设置有耳畔(51)与所述横梁(3)上的耳槽(33)对应配合设置。
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