CN117059985B - 一种高效减振及碰撞多级缓冲的动力电池包 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效减振及碰撞多级缓冲的动力电池包，涉及动力电池技术领域，包括外壳组件，外壳组件左右两侧分别连接有壳体头部吸能盒和壳体尾部吸能盒，内壳组件前后两侧面对称连接有多个减振组件，内壳组件通过多个减振组件连接在外壳组件内，且内壳组件下表面与外壳组件上表面不接触，内壳组件左右两侧分别与壳体头部吸能盒和壳体尾部吸能盒接触，多个电池模组连接在内壳组件内部，一级缓冲组件下端连接在外壳组件上，且一级缓冲组件上端连接在内壳组件内部；该电池包用以减轻因为车辆振动、碰撞等机械运动造成的电池包损坏，降低电池包热失控事故的概率，提高电动汽车安全性能。

Description

一种高效减振及碰撞多级缓冲的动力电池包

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，具体是指一种高效减振及碰撞多级缓冲的动力电池包。

背景技术

电动汽车发展迅猛，锂离子动力电池以其能量密度高、比功率高、寿命长、自放电率低以及存储时间长等优点，成为电动车辆首选动力来源。近年来，电动汽车行驶过程中，因为车辆振动，碰撞等机械运动造成的电池包损坏，导致电池包热失控，甚至发生起火爆炸等事故时有发生，严重危害了乘客的生命安全。

目前，针对电池包内的防护主要分为两个方面，一是延缓电池包热失控蔓延的防护组件，比如在电池模组与电池模组间、电池模组与箱盖之间布置防火隔热材料；二是通过灭火装置，比如喷淋灭火剂或各种溶液阻止热失控的蔓延。这两种防护方式制造工艺较为复杂，成本较高，只能延缓电池包热失控的蔓延，无法从源头上减少电池包热失控的概率。若后续处理不及时，车辆仍很有可能发生起火甚至爆炸。因此，设计一种简单有效的缓冲减振部件，提高电池包的缓冲减振性能，从源头上减少锂电池因共振或者车辆碰撞事故产生热失控是一个亟需解决的问题。

发明内容

针对背景技术中存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种高效减振及碰撞多级缓冲的动力电池包，用以减轻因为车辆振动、碰撞等机械运动造成的电池包损坏，降低电池包热失控事故的概率，提高电动汽车安全性能。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种高效减振及碰撞多级缓冲的动力电池包，包括内壳组件、外壳组件、多个电池模组、多个减振组件、壳体头部吸能盒、壳体尾部吸能盒和两个一级缓冲组件，外壳组件左右两侧分别连接有壳体头部吸能盒和壳体尾部吸能盒，内壳组件前后两侧面对称连接有多个减振组件，内壳组件通过多个减振组件连接在外壳组件内，且内壳组件下表面与外壳组件上表面不接触，内壳组件左右两侧分别与壳体头部吸能盒和壳体尾部吸能盒接触，多个电池模组连接在内壳组件内部，一级缓冲组件下端连接在外壳组件上，且一级缓冲组件上端连接在内壳组件内部。

优选的，内壳组件整体呈“田”字形结构，内壳组件包括两组外横梁、两组倒L形外纵梁、内横梁、倒U形内纵梁和多组电池模组支撑板，两组倒L形外纵梁的左右两侧分别固定连接有外横梁，内横梁的前后两侧分别与两组倒L形外纵梁固定连接，倒U形内纵梁的左右两侧分别与两组外横梁固定连接，倒U形内纵梁与内横梁垂直交叉设置并与倒L形外纵梁和外横梁配合形成容置腔，倒L形外纵梁的内侧和倒U形内纵梁的外侧均固定连接有电池模组支撑板，倒L形外纵梁和倒U形内纵梁的上端均开设有电池模组安装孔，倒L形外纵梁下端开设有上滑块定位安装孔，倒U形内纵梁下端对称开设有两组倒U形内纵梁凹陷部。

优选的，外壳组件包括两个外壳体凸缘安装部、多个吸能盒安装孔、滑轨安装槽、两个吸能盒定位槽、下滑块定位安装孔和外壳体，外壳体的前后两侧固定连接有两组外壳体凸缘安装部，外壳体的左右两侧安装有多个吸能盒安装孔，外壳体上表面设有滑轨安装槽，外壳体上表面位于滑轨安装槽的左右两侧开设有吸能盒定位槽，外壳体上表面位于滑轨安装槽的前后两侧开设有多个下滑块定位安装孔。

优选的，多个电池模组设置在容置腔内部，电池模组包括模组主体、模组盖板和两个电池模组凸缘安装部，模组主体上端固定连接有模组盖板，模组主体的左右两侧均固定连接有电池模组凸缘安装部，电池模组凸缘安装部分别通过螺钉与电池模组安装孔连接，模组主体底部与电池模组支撑板接触。

优选的，减振组件包括八个摇杆、两个U形阻尼块、阻尼装置外壳、上滑块、下滑块、四个高阻尼橡胶层和金属挡板，阻尼装置外壳内部固定连接有金属挡板，两个U形阻尼块对称设置阻尼装置外壳左右两侧，U形阻尼块上的两个阻尼金属片延伸至阻尼装置外壳内部并对称设置在金属挡板的两侧，高阻尼橡胶层紧密贴合在阻尼装置外壳与U形阻尼块的阻尼金属片之间或者紧密贴合在U形阻尼块的阻尼金属片与金属挡板之间，上滑块和下滑块分别设置在阻尼装置外壳上下两侧，四个摇杆的首端与上滑块铰接，四个摇杆的末端与下滑块铰接，八个摇杆的末端与U形阻尼块铰接，上滑块通过螺钉与倒L形外纵梁下端的上滑块定位安装孔连接，下滑块通过螺钉与外壳体上表面的下滑块定位安装孔连接。

优选的，下滑块上设置有诱导槽，当发生汽车碰撞事故时，惯性会使诱导槽沿其延伸方向被破坏。

优选的，一级缓冲组件包括滑轨、两个基座壳体、四个锯齿和两个单向拉紧装置，滑轨通过螺钉与滑轨安装槽固定连接，滑轨上对称固定连接有两个基座壳体，基座壳体上下两端均固定连接有锯齿，倒U形内纵梁设置在滑轨上端并置于基座壳体外侧，单向拉紧装置与基座壳体固定连接；

单向拉紧装置包括弹簧基座、基座固定螺栓、弹簧安装套、弹簧安装套固定螺栓、减速弹簧、盖板固定螺栓、单向拉紧装置盖板、单向拉紧装置壳体、挡板、回复螺栓、挡板固定螺栓、预紧弹簧、单向拉紧装置滑块、单向拉紧装置连杆和单向拉紧装置曲柄；

弹簧基座通过基座固定螺栓与基座壳体左侧固定连接，弹簧基座右侧通过弹簧安装套固定螺栓安装有两个弹簧安装套，两个减速弹簧左侧分别与弹簧基座上的两个弹簧安装套固定连接，单向拉紧装置壳体左侧通过弹簧安装套固定螺栓安装有两个弹簧安装套，两个减速弹簧右侧与单向拉紧装置壳体上的两个弹簧安装套固定连接，单向拉紧装置壳体右侧固定连接有空心套筒，单向拉紧装置壳体内部滑动连接有单向拉紧装置滑块，单向拉紧装置滑块左侧固定连接有实心圆柱，实心圆柱滑动连接在空心套筒内，预紧弹簧套接在实心圆柱与空心套筒外侧，单向拉紧装置滑块右侧对称设有两个单向拉紧装置连杆，且单向拉紧装置滑块右侧与两个单向拉紧装置连杆的首端铰接，单向拉紧装置壳体内部对称铰接有两个单向拉紧装置曲柄，单向拉紧装置连杆的末端与单向拉紧装置曲柄中部铰接且单向拉紧装置曲柄的末端贯穿单向拉紧装置壳体后与锯齿卡接，单向拉紧装置壳体右侧通过两个挡板固定螺栓固定连接有挡板，回复螺栓螺纹连接在挡板上且回复螺栓左侧抵接在单向拉紧装置滑块右侧，单向拉紧装置壳体能在上下两个锯齿之间滑动，挡板两侧滑动连接在倒U形内纵梁凹陷部内；挡板高度小于单向拉紧装置壳体，挡板的宽度大于滑轨的宽度。

本发明的有益效果：

本发明创新性的将电池包壳体划分为内壳组件和外壳组件，内壳组件通过安装在外壳组件四个角的减振组件与外壳组件相连接，能够在汽车正常行驶过程中有效减少电池模组上的振动频率；本发明还设置了多级缓冲组件，当汽车发生强烈碰撞时，减振组件沿着诱导槽发生破坏，带动内壳组件及电池模组滑动，滑动期间通过一级缓冲组件、壳体头部吸能盒和壳体尾部吸能盒耗散电池模组的能量，与现有技术相比，该电池包能够减少电池模组的振动，在汽车发生严重碰撞事故时，可以有效耗散电池包上的动能，实现了高效减振和冲击防护，减少了电池包热失控事故的发生，提高了电动汽车的行驶安全性能；

本发明内壳组件和外壳组件分体设计，并在内壳组件与外壳组件间安装多组减振组件，实现了内壳组件在外壳组件间内的固定，还能够有效减少车辆传递到电池模组上的振动，减振组件受到阻尼器及贝壳珍珠层结构的启发，能够通过高阻尼橡胶层的变形，高效吸收振动产生的能量，减少传递到电池模组上的振动；

本发明可以通过破坏减振组件的诱导槽使得内壳组件在外壳组件内相对滑动，配合安装于电池包内的一级缓冲组件、壳体头部吸能盒和壳体尾部吸能盒，使得在车辆发生严重碰撞时，可以通过滑动摩擦及一级缓冲组件、壳体头部吸能盒和壳体尾部吸能盒的缓冲作用，有效吸收电池模组的动能，提升电池包的缓冲防撞性能；

本发明一级缓冲组件、壳体头部吸能盒和壳体尾部吸能盒可以根据碰撞的严重程度，选择性地调用一级缓冲组件还是壳体头部吸能盒和壳体尾部吸能盒，当碰撞严重程度最低时，诱导槽不发生断裂，一级缓冲组件、壳体头部吸能盒和壳体尾部吸能盒不工作；当碰撞较为严重时，一级缓冲组件开始工作；若碰撞过于严重，壳体头部吸能盒和壳体尾部吸能盒最后开始工作；

本发明采用模块化设计，便于电池包的维修及零部件更换，若只触发了一级缓冲组件，只需要更换减振组件的下滑块，并对一级缓冲组件进行复位操作；若还触发了壳体头部吸能盒和壳体尾部吸能盒，则还需要相应的更换壳体头部吸能盒和壳体尾部吸能盒，就可以实现整个电池包的维修更换。

附图说明

图1为本发明的整体结构分解示意图；

图2为本发明的内壳组件与外壳组件的俯视分解示意图；

图3为本发明的内壳组件与外壳组件的仰视分解示意图；

图4为本发明电池模组结构示意图；

图5为本发明减振组件的立体示意图；

图6为本发明减振组件的主视图；

图7为本发明图6中A-A处的剖视图；

图8为减振组件安装在倒L形外纵梁与外壳体之间的结构示意图；

图9为二级缓冲组件与一级缓冲组件安装在外壳体和滑轨上的结构示意图；

图10为本发明图9中C处的局部放大示意图；

图11为本发明的俯视图；

图12为本发明图11中D-D处的剖视图；

图13为本发明图12中B处的局部放大示意图；

图14为本发明图11中E-E处的局部剖视图；

图15为本发明一级缓冲组件的剖视图；

图16为滑轨的局部剖视图；

图17为滑轨的立体示意图。

图中：

111、外横梁；112、倒L形外纵梁；113、电池模组安装孔；114、内横梁；115、倒U形内纵梁；116、电池模组支撑板；117、容置腔；118、上滑块定位安装孔；119、倒U形内纵梁凹陷部；

121、外壳体凸缘安装部；122、吸能盒安装孔；123、滑轨安装槽；124、吸能盒定位槽；125、下滑块定位安装孔；126、外壳体；

201、模组主体；202、模组盖板；203、电池模组凸缘安装部；

301、摇杆；302、U形阻尼块；303、阻尼装置外壳；304、上滑块；305、下滑块；306、高阻尼橡胶层；307、金属挡板；308、诱导槽；

411、壳体头部吸能盒；412、壳体尾部吸能盒；

421、弹簧基座；422、基座固定螺栓；423、弹簧安装套；424、弹簧安装套固定螺栓；425、减速弹簧；426、滑轨；427、盖板固定螺栓；428、单向拉紧装置盖板；429、单向拉紧装置壳体；430、挡板；431、回复螺栓；432、挡板固定螺栓；433、预紧弹簧；434、单向拉紧装置滑块；435、单向拉紧装置连杆；436、单向拉紧装置曲柄；437、基座壳体；438、锯齿。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中呈对称设置或者等距排列，且形状尺寸相同的元件，若其不做重复标明，表明其标号相同。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

请参阅图1至图17所示，一种高效减振及碰撞多级缓冲的动力电池包，包括内壳组件、外壳组件、多个电池模组、多个减振组件、壳体头部吸能盒411、壳体尾部吸能盒412和两个一级缓冲组件，外壳组件左右两侧分别连接有壳体头部吸能盒411和壳体尾部吸能盒412，内壳组件前后两侧面对称连接有多个减振组件，内壳组件通过多个减振组件连接在外壳组件内，且内壳组件下表面与外壳组件上表面不接触，内壳组件左右两侧分别与壳体头部吸能盒411和壳体尾部吸能盒412接触，多个电池模组连接在内壳组件内部，一级缓冲组件下端连接在外壳组件上，且一级缓冲组件上端连接在内壳组件内部。

请参阅图1至图5所示，具体的，内壳组件整体呈“田”字形结构，内壳组件包括两组外横梁111、两组倒L形外纵梁112、内横梁114、倒U形内纵梁115和多组电池模组支撑板116，两组倒L形外纵梁112的左右两侧分别固定连接有外横梁111，内横梁114的前后两侧分别与两组倒L形外纵梁112固定连接，倒U形内纵梁115的左右两侧分别与两组外横梁111固定连接，倒U形内纵梁115与内横梁114垂直交叉设置并与倒L形外纵梁112和外横梁111配合形成容置腔117，倒L形外纵梁112的内侧和倒U形内纵梁115的外侧均固定连接有电池模组支撑板116，倒L形外纵梁112和倒U形内纵梁115的上端均开设有电池模组安装孔113，倒L形外纵梁112下端开设有上滑块定位安装孔118，倒U形内纵梁115下端对称开设有两组倒U形内纵梁凹陷部119；倒L形外纵梁112下端的上滑块定位安装孔118可以与上滑块304相连接。

请参阅图1至图4和图15所示，具体的，外壳组件包括两个外壳体凸缘安装部121、多个吸能盒安装孔122、滑轨安装槽123、两个吸能盒定位槽124、下滑块定位安装孔125和外壳体126，外壳体126的前后两侧固定连接有两组外壳体凸缘安装部121，外壳体126的左右两侧安装有多个吸能盒安装孔122，外壳体126上表面设有滑轨安装槽123，外壳体126上表面位于滑轨安装槽123的左右两侧开设有吸能盒定位槽124，外壳体126上表面位于滑轨安装槽123的前后两侧开设有多个下滑块定位安装孔125；吸能盒定位槽124用于安装壳体头部吸能盒411和壳体尾部吸能盒412，其中，壳体头部吸能盒411较壳体尾部吸能盒412宽，这是由于车辆正面碰撞产生的冲击大多高于汽车追尾产生的冲击，所以本专利提高了壳体头部吸能盒411的缓冲性能，壳体头部吸能盒411和壳体尾部吸能盒412内部分布有蜂窝状的吸能结构，由于壳体头部吸能盒411和壳体尾部吸能盒412的蜂窝状吸能结构侧面形状相同，这里只给出壳体头部吸能盒411的结构示意图。

请参阅图1至图4，具体的，多个电池模组设置在容置腔117内部，电池模组包括模组主体201、模组盖板202和两个电池模组凸缘安装部203，模组主体201上端固定连接有模组盖板202，模组主体201的左右两侧均固定连接有电池模组凸缘安装部203，电池模组凸缘安装部203分别通过螺钉与电池模组安装孔113连接，模组主体201底部与电池模组支撑板116接触；将模组主体201安装于四个容置腔117内，每个容置腔117可以并排安装四个电池模组，模组主体201平放于电池模组支撑板116上。

请参阅图2、图3、图5至图8，具体的，减振组件为一种阻尼减振器，减振组件受到贝壳“砖－泥结构”的启发，自然界贝壳珍珠层具有独特的片层堆叠方式，即将扁平硬质“砖”（碳酸钙）嵌入到了软质有机物“泥”中，当贝壳受到外界载荷时，相邻“砖”层发生相对滑动，“泥”层由于质地较软，其阻尼特性可以阻碍这种滑动，并吸收一定的能量。本发明将珍珠层的这种3D“砖－泥”微观结构利用到阻尼减振器的设计中，选择硬质的金属挡板307、U形阻尼块302上的两个阻尼金属片和阻尼装置外壳303作为“砖”，高阻尼橡胶层306作为“泥”，通过将金属挡板307、U形阻尼块302上的两个阻尼金属片和阻尼装置外壳303与高阻尼橡胶层306交替堆叠，获得仿珍珠贝壳层的减振组件；

减振组件包括八个摇杆301、两个U形阻尼块302、阻尼装置外壳303、上滑块304、下滑块305、四个高阻尼橡胶层306和金属挡板307，阻尼装置外壳303内部固定连接有金属挡板307，两个U形阻尼块302对称设置阻尼装置外壳303左右两侧，U形阻尼块302上的两个阻尼金属片延伸至阻尼装置外壳303内部并对称设置在金属挡板307的两侧，高阻尼橡胶层306紧密贴合在阻尼装置外壳303与U形阻尼块302的阻尼金属片之间或者紧密贴合在U形阻尼块302的阻尼金属片与金属挡板307之间，上滑块304和下滑块305分别设置在阻尼装置外壳303上下两侧，四个摇杆301的首端与上滑块304铰接，四个摇杆301的末端与下滑块305铰接，八个摇杆301的末端与U形阻尼块302铰接，上滑块304通过螺钉与倒L形外纵梁112下端的上滑块定位安装孔118连接，下滑块305通过螺钉与外壳体126上表面的下滑块定位安装孔125连接；U形阻尼块302上的两个阻尼金属片用于粘附高阻尼橡胶层306，金属挡板307与两侧的阻尼装置外壳303使用螺钉固定连接，高阻尼橡胶层306一面粘附于U形阻尼块302的阻尼金属片上，另一面粘附于金属挡板307或者阻尼装置外壳303上，由于金属挡板307与阻尼装置外壳303固定连接，相当于高阻尼橡胶层306间接粘附于阻尼装置外壳303上；

请参阅图2、图3、图5至图8，减振组件可以将汽车行驶过程传递给电池包的垂直路面方向的振动位移转化为平行路面方向的振动位移，摇杆301、上滑块304和下滑块305的配合用于改变运动的方向，由于下滑块305仅比上滑块304多了诱导槽308，这里以上滑块304和与上滑块304连接的摇杆301为例说明其原理，由于摇杆301一端与上滑块304相连，另一端与U形阻尼块302相连，当上滑块304向下运动，摇杆301发生摆动，与U形阻尼块302相连一端会朝远离阻尼装置外壳303的方向运动，也就是将U形阻尼块302往外拉；当上滑块304向上运动时，摇杆301向相反方向摆动，与U形阻尼块302相连的一端会向阻尼装置外壳303的方向运动，也就是将U形阻尼块302向里推，U形阻尼块302无论是向外拉还是往内推，U形阻尼块302上的两个阻尼金属片都会带动高阻尼橡胶层306发生变形，吸收振动产生的能量，从而实现减振功能；

请参阅图2、图3、图5至图8，减振组件的下滑块305与外壳体126相连接，上滑块304与倒L形外纵梁112相连接，由于减振组件的整体高度大于倒L形外纵梁112到外壳体126底部的距离，内壳组件整体处于悬空状态，如此，振动载荷只能通过外壳组件传递到减振组件上，有效减少了安装在内壳组件内电池模组的振动；

请参阅图1至图8，下滑块305上设置有诱导槽308，当发生汽车碰撞事故时，巨大的惯性会使诱导槽308沿其延伸方向被破坏，被破坏的原理是：由于下滑块305和外壳体126通过螺钉固定连接，在碰撞时，内壳组件和电池模组在巨大的惯性下会向壳体头部吸能盒411或壳体尾部吸能盒412方向运动，由于螺钉是固定连接在外壳体126上的，因此，螺钉会沿着诱导槽308将下滑块305撕裂开，抵消汽车碰撞的惯性，实现对电池包进行减速缓冲。

请参阅图2、图9、图13、图14、图16和图17，具体的，一级缓冲组件包括滑轨426、两个基座壳体437、四个锯齿438和两个单向拉紧装置，滑轨426通过螺钉与滑轨安装槽123固定连接，滑轨426上对称固定连接有两个基座壳体437，基座壳体437上下两端均固定连接有锯齿438，倒U形内纵梁115设置在滑轨426上端并置于基座壳体437外侧，单向拉紧装置与基座壳体437固定连接；

请参阅图10至图17，单向拉紧装置包括弹簧基座421、基座固定螺栓422、弹簧安装套423、弹簧安装套固定螺栓424、减速弹簧425、盖板固定螺栓427、单向拉紧装置盖板428、单向拉紧装置壳体429、挡板430、回复螺栓431、挡板固定螺栓432、预紧弹簧433、单向拉紧装置滑块434、单向拉紧装置连杆435和单向拉紧装置曲柄436；

请参阅图3、图10至图17，弹簧基座421通过基座固定螺栓422与基座壳体437左侧固定连接，弹簧基座421右侧通过弹簧安装套固定螺栓424安装有两个弹簧安装套423，两个减速弹簧425左侧分别与弹簧基座421上的两个弹簧安装套423固定连接，单向拉紧装置壳体429左侧通过弹簧安装套固定螺栓424安装有两个弹簧安装套423，两个减速弹簧425右侧与单向拉紧装置壳体429上的两个弹簧安装套423固定连接，单向拉紧装置壳体429右侧固定连接有空心套筒，单向拉紧装置壳体429内部滑动连接有单向拉紧装置滑块434，单向拉紧装置滑块434左侧固定连接有实心圆柱，实心圆柱滑动连接在空心套筒内，预紧弹簧433套接在实心圆柱与空心套筒外侧，单向拉紧装置滑块434右侧对称设有两个单向拉紧装置连杆435，且单向拉紧装置滑块434右侧与两个单向拉紧装置连杆435的首端铰接，单向拉紧装置壳体429内部对称铰接有两个单向拉紧装置曲柄436，单向拉紧装置连杆435的末端与单向拉紧装置曲柄436中部铰接且单向拉紧装置曲柄436的末端贯穿单向拉紧装置壳体429后与锯齿438卡接，单向拉紧装置壳体429右侧通过两个挡板固定螺栓432固定连接有挡板430，回复螺栓431螺纹连接在挡板430上且回复螺栓431左侧抵接在单向拉紧装置滑块434右侧，单向拉紧装置壳体429能在上下两个锯齿438之间滑动，挡板430两侧滑动连接在倒U形内纵梁凹陷部119内；挡板430高度略小于单向拉紧装置壳体429，挡板430的宽度大于滑轨426的宽度；

请参阅图10至图17，安装在滑轨426左侧的一级缓冲组件用于阻碍内壳组件向右滑动；安装在滑轨426右侧的一级缓冲组件用于阻碍内壳组件向左滑动；

请参阅图3、图10至图17，我们将图9左侧的一级缓冲组件放大，这里以左侧一级缓冲组件为例，说明其工作原理，挡板430上下两侧紧贴滑轨426两个侧面，挡板430左右两侧正好滑动连接在倒U形内纵梁凹陷部119内，当汽车碰撞过于剧烈时，内壳组件发生相对滑动时，内壳组件的倒U形内纵梁凹陷部119会带动挡板430向右一起滑动，而挡板430与减速弹簧425间接相连，在挡板430滑动过程中，减速弹簧425被拉长，借此耗散内壳组件上的能量；不难想象，与左侧一级缓冲组件对称的右侧一级缓冲组件可以在内壳组件向左滑动时，起到缓冲减速的作用；

请参阅图3、图10至图17，这里以左侧一级缓冲组件为例，单向拉紧装置利用了曲柄滑块机构的工作原理，单向拉紧装置壳体429右侧有凸起的空心套筒，单向拉紧装置滑块434左侧凸起的实心圆柱插入空心套筒内，预紧弹簧433套于空心套筒和实心圆柱外，并抵住单向拉紧装置滑块434，单向拉紧装置滑块434、单向拉紧装置连杆435和单向拉紧装置曲柄436组成一个曲柄滑块机构，单向拉紧装置滑块434可以沿着单向拉紧装置壳体429水平左右滑动，当回复螺栓431不限制单向拉紧装置滑块434位置时，预紧弹簧433会将单向拉紧装置滑块434向右推，单向拉紧装置滑块434带动单向拉紧装置连杆435摆动，单向拉紧装置连杆435带动单向拉紧装置曲柄436末端伸出单向拉紧装置壳体429，当内壳组件带着挡板430向右滑动，单向拉紧装置也拉动减速弹簧425向右运动，由于滑轨426内部固定连接有锯齿438，单向拉紧装置曲柄436末端会被锯齿438压回单向拉紧装置壳体429内，随着内壳组件动能耗尽，单向拉紧装置不再向右运动，单向拉紧装置曲柄436由于预紧弹簧433的存在，重新伸出单向拉紧装置壳体429，此时减速弹簧425被拉长，单向拉紧装置开始向左滑动，由于单向拉紧装置曲柄436末端伸出单向拉紧装置壳体429，卡进滑轨426内部的锯齿438上，整个单向拉紧装置被卡死，减速弹簧425储存的能量不会被立刻释放出来，无法伤害到电池模组；

请参阅图10至图17，当一级缓冲装置被触发以后，为了便于一级缓冲装置的重复使用，将减速弹簧425恢复到最初位置极为重要，回复螺栓431一端抵住单向拉紧装置滑块434，只需拧动回复螺栓431，让单向拉紧装置滑块434向左滑动，单向拉紧装置曲柄436开始转动，单向拉紧装置滑块434末端收回单向拉紧装置壳体429内，单向卡死功能失效，便可以将减速弹簧425恢复到最初位置。

本发明的工作原理：

电动汽车在路面上正常行驶过程中，所受振动主要为垂直路面方向，这里以垂直路面方向的振动为例解释减振组件的工作原理。

电动汽车在行驶过程中，振动首先由车身传递到外壳组件上，并由外壳组件传递到与其直接相连的减振组件的下滑块305上，当振动传递到下滑块305时，下滑块305开始做垂直往复运动，并带动摇杆301进行往复摆动，摇杆301另一端与U形阻尼块302相连接，U形阻尼块302在摇杆301的带动下做水平小幅往复移动，由于U形阻尼块302的两个阻尼金属片两侧连接有高阻尼橡胶层306，U形阻尼块302的往复移动会引起高阻尼橡胶层306的变形，并通过变形吸收振动能量，经减振组件减弱后的振动再由减振组件上滑块304传递给内壳组件，减振组件对振动的削弱作用，减少了传递到内壳组件上的振动频率及振幅，防止电池包局部共振的产生。

在电动汽车发生正面碰撞或者追尾碰撞事故时，车辆的电池包会直接承受巨大的冲击加速度，由于传统的电池包在高速碰撞时，与车身仍旧保持固定，巨大的惯性力会直接施加于电池模组，电池包壳体无法对电池模组进行有效缓冲，电池包极易发生结构破坏，进而发生热失控事故，接下来以汽车正面碰撞为例，说明本电池包的多级缓冲原理。

本发明电池包壳体采用分体式设计，内壳组件被减振组件固定于外壳组件内，当汽车发生正面碰撞时，内壳组件及其上安装的若干电池模组由于惯性的存在，仍有向前运动的趋势，惯性力通过内壳组件作用于减振组件，由于减振组件的下滑块305上设置有诱导槽308，当碰撞事故过于严重时，诱导槽308无法承受巨大的碰撞加速度，下滑块305沿着诱导槽308延伸方向被破坏，减振组件与外壳组件发生分离，内壳组件在滑轨426及外壳组件的限制下向前滑动，并触发一级缓冲组件。

内壳组件发生相对滑动时，内壳组件的倒U形内纵梁凹陷部119用于卡住挡板430，并带动挡板430一起滑动，由于挡板430与单向拉紧装置壳体429通过挡板固定螺栓432连接在一起，减速弹簧425右侧通过弹簧安装套423与单向拉紧装置壳体429连接，当内壳组件发生相对滑动，内壳组件的倒U形内纵梁凹陷部119带动挡板430及与之相连的单向拉紧装置壳体429一起滑动，减速弹簧425被拉长。

单向拉紧装置滑块434、单向拉紧装置连杆435和单向拉紧装置曲柄436组成一个曲柄滑块机构，单向拉紧装置曲柄436末端伸出单向拉紧装置壳体429，当单向拉紧装置壳体429随着内壳组件一起滑动时，单向拉紧装置曲柄436的末端被分布在基座壳体437内部的锯齿438压入单向拉紧装置壳体429，随着内壳组件动能耗尽，单向拉紧装置逐渐减速为零，此时预紧弹簧433推动单向拉紧装置滑块434滑动，单向拉紧装置连杆435随之摆动，并带动单向拉紧装置曲柄436旋转，单向拉紧装置曲柄436末端再次伸出单向拉紧装置壳体429，并卡入锯齿438的齿根，内壳组件减速为零后，由于减速弹簧425此时处于拉紧状态，有带动单向拉紧装置壳体429反向滑动的趋势，由于单向拉紧装置曲柄436末端卡入锯齿438，单向拉紧装置无法反向滑动，避免了减速弹簧425储存的动能被释放出来。

进一步的，如果碰撞过于剧烈，根据内壳组件滑动方向的不同，内壳组件滑动到一定距离时，内壳组件的外横梁111会与壳体头部吸能盒411或者壳体尾部吸能盒412相接触，并通过压缩破坏壳体头部吸能盒411或者壳体尾部吸能盒412的吸能蜂窝结构，达到耗散能量的目的。

进一步的，事故发生后，为了便于一级缓冲组件的重复使用，固定好挡板430以后，拧动回复螺栓431，让其推动单向拉紧装置滑块434并向压缩预紧弹簧433，单向拉紧装置连杆435随之摆动，并带动单向拉紧装置曲柄436转动，单向拉紧装置曲柄436末端收回单向拉紧装置壳体429内，单向卡死功能失效，便可以移动挡板430将减速弹簧425恢复到最初位置。

本发明减振组件分布于外壳组件及内壳组件之间，振动载荷由外壳组件通过减振组件传递到内壳组件，由于减振组件的下滑块305与外壳组件直接相连，外壳组件带动下滑块305产生竖直位移，下滑块305带动摇杆301发生摆动，摇杆301另一端带动U形阻尼块302发生水平位移，由于U形阻尼块302的两个阻尼金属片两侧分布有高阻尼橡胶层306，其能够阻碍U形阻尼块302的移动，并通过变形吸收能量，由此达到减弱电池包上的振动的目的；

单个减振组件上下各分布有一个上滑块304和下滑块305，组成对称的双摆动导杆机构，这是因为对称的两个摇杆301协同作用，可以抵消单个摇杆301对U形阻尼块302产生的斜向力，使U形阻尼块302的受力沿着平行路面方向，保证减振组件的正常工作。

所述多级缓冲组件由一级缓冲组件及二级缓冲组件（壳体头部吸能盒411和壳体尾部吸能盒412）组成。一级缓冲组件由滑轨426、单向拉紧装置、回复螺栓431组成，当内壳组件带动挡板430发生移动，挡板430带动滑轨426内部的减速弹簧425拉长，内壳组件、安装于内壳组件上的电池模组与减振组件的动能被分散到减速弹簧425上。

如果没有单向拉紧装置，那么减速弹簧425被拉长后所储存的能量仍会转移回电池模组，易使电池模组受到二次伤害，所以本发明的单向拉紧装置可以限制减速弹簧425回弹，基座壳体437内分布有锯齿438，当减速弹簧425被拉长时，单向拉紧装置曲柄436末端被锯齿438压入单向拉紧装置壳体429内，随着内壳组件的动能被耗散，内壳组件逐渐减速为零，且有被减速弹簧425往回拉的趋势时，基座壳体437内的锯齿438会将单向拉紧装置曲柄436的末端卡住，限制减速弹簧425回弹。

汽车碰撞事故发生以后，对汽车进行检查维修时，一级缓冲组件应当是可以重复使用的，要将电池包一级缓冲组件恢复原样，需要收回锁死的单向拉紧装置曲柄436，使减速弹簧425回弹到最初的长度。

单向拉紧装置曲柄436通过预紧弹簧433提供预紧力，使单向拉紧装置曲柄436末端伸出单向拉紧装置壳体429，如果想要使单向拉紧装置曲柄436末端缩回单向拉紧装置壳体429，拧动回复螺栓431便可以移动单向拉紧装置滑块434，并将单向拉紧装置曲柄436收回到整个单向拉紧装置内部，锯齿438便无法限制单向拉紧装置的位置，减速弹簧425储存的动能可以被释放出来。

两个一级缓冲组件对称布置在滑轨426的基座壳体437内，

分别用于减小汽车内壳组件沿行驶方向滑动及相反方向滑动的速度。

本发明所述的二级缓冲组件安装在汽车外壳组件的两端，分为壳体头部吸能盒411和壳体尾部吸能盒412，如果碰撞过于剧烈，一级缓冲组件无法完全耗散电池模组的动能，安装有电池模组的内壳组件滑动到一定位置时，内壳组件的外横梁111便会与壳体头部吸能盒411或壳体尾部吸能盒412接触，并通过压缩破坏壳体头部吸能盒411或壳体尾部吸能盒412的蜂窝结构，以达到减速吸能的作用。

在触发二级缓冲组件之后，一级缓冲组件与二级缓冲组件协同作用，实现更强的减速缓冲能力。只要内壳组件仍然在滑动状态，一级缓冲组件都在持续耗散电池模组上的动能。

Claims (3)

1.一种高效减振及碰撞多级缓冲的动力电池包，其特征在于：包括内壳组件、外壳组件、多个电池模组、多个减振组件、壳体头部吸能盒（411）、壳体尾部吸能盒（412）和两个一级缓冲组件，外壳组件左右两侧分别连接有壳体头部吸能盒（411）和壳体尾部吸能盒（412），内壳组件前后两侧面对称连接有多个减振组件，内壳组件通过多个减振组件连接在外壳组件内，且内壳组件下表面与外壳组件上表面不接触，内壳组件左右两侧分别与壳体头部吸能盒（411）和壳体尾部吸能盒（412）接触，多个电池模组连接在内壳组件内部，一级缓冲组件下端连接在外壳组件上，且一级缓冲组件上端连接在内壳组件内部；

内壳组件整体呈“田”字形结构，内壳组件包括两组外横梁（111）、两组倒L形外纵梁（112）、内横梁（114）、倒U形内纵梁（115）和多组电池模组支撑板（116），两组倒L形外纵梁（112）的左右两侧分别固定连接有外横梁（111），内横梁（114）的前后两侧分别与两组倒L形外纵梁（112）固定连接，倒U形内纵梁（115）的左右两侧分别与两组外横梁（111）固定连接，倒U形内纵梁（115）与内横梁（114）垂直交叉设置并与倒L形外纵梁（112）和外横梁（111）配合形成容置腔（117），倒L形外纵梁（112）的内侧和倒U形内纵梁（115）的外侧均固定连接有电池模组支撑板（116），倒L形外纵梁（112）和倒U形内纵梁（115）的上端均开设有电池模组安装孔（113），倒L形外纵梁（112）下端开设有上滑块定位安装孔（118），倒U形内纵梁（115）下端对称开设有两组倒U形内纵梁凹陷部（119）；

外壳组件包括两个外壳体凸缘安装部（121）、多个吸能盒安装孔（122）、滑轨安装槽（123）、两个吸能盒定位槽（124）、下滑块定位安装孔（125）和外壳体（126），外壳体（126）的前后两侧固定连接有两组外壳体凸缘安装部（121），外壳体（126）的左右两侧安装有多个吸能盒安装孔（122），外壳体（126）上表面设有滑轨安装槽（123），外壳体（126）上表面位于滑轨安装槽（123）的左右两侧开设有吸能盒定位槽（124），外壳体（126）上表面位于滑轨安装槽（123）的前后两侧开设有多个下滑块定位安装孔（125）；

多个电池模组设置在容置腔（117）内部，电池模组包括模组主体（201）、模组盖板（202）和两个电池模组凸缘安装部（203），模组主体（201）上端固定连接有模组盖板（202），模组主体（201）的左右两侧均固定连接有电池模组凸缘安装部（203），电池模组凸缘安装部（203）分别通过螺钉与电池模组安装孔（113）连接，模组主体（201）底部与电池模组支撑板（116）接触；

减振组件包括八个摇杆（301）、两个U形阻尼块（302）、阻尼装置外壳（303）、上滑块（304）、下滑块（305）、四个高阻尼橡胶层（306）和金属挡板（307），阻尼装置外壳（303）内部固定连接有金属挡板（307），两个U形阻尼块（302）对称设置阻尼装置外壳（303）左右两侧，U形阻尼块（302）上的两个阻尼金属片延伸至阻尼装置外壳（303）内部并对称设置在金属挡板（307）的两侧，高阻尼橡胶层（306）紧密贴合在阻尼装置外壳（303）与U形阻尼块（302）的阻尼金属片之间或者紧密贴合在U形阻尼块（302）的阻尼金属片与金属挡板（307）之间，上滑块（304）和下滑块（305）分别设置在阻尼装置外壳（303）上下两侧，四个摇杆（301）的首端与上滑块（304）铰接，四个摇杆（301）的末端与下滑块（305）铰接，八个摇杆（301）的末端与U形阻尼块（302）铰接，上滑块（304）通过螺钉与倒L形外纵梁（112）下端的上滑块定位安装孔（118）连接，下滑块（305）通过螺钉与外壳体（126）上表面的下滑块定位安装孔（125）连接。

2.根据权利要求1所述的一种高效减振及碰撞多级缓冲的动力电池包，其特征在于：下滑块（305）上设置有诱导槽（308），当发生汽车碰撞事故时，惯性会使诱导槽（308）沿其延伸方向被破坏。

3.根据权利要求2所述的一种高效减振及碰撞多级缓冲的动力电池包，其特征在于：一级缓冲组件包括滑轨（426）、两个基座壳体（437）、四个锯齿（438）和两个单向拉紧装置，滑轨（426）通过螺钉与滑轨安装槽（123）固定连接，滑轨（426）上对称固定连接有两个基座壳体（437），基座壳体（437）上下两端均固定连接有锯齿（438），倒U形内纵梁（115）设置在滑轨（426）上端并置于基座壳体（437）外侧，单向拉紧装置与基座壳体（437）固定连接；

单向拉紧装置包括弹簧基座（421）、基座固定螺栓（422）、弹簧安装套（423）、弹簧安装套固定螺栓（424）、减速弹簧（425）、盖板固定螺栓（427）、单向拉紧装置盖板（428）、单向拉紧装置壳体（429）、挡板（430）、回复螺栓（431）、挡板固定螺栓（432）、预紧弹簧（433）、单向拉紧装置滑块（434）、单向拉紧装置连杆（435）和单向拉紧装置曲柄（436）；

弹簧基座（421）通过基座固定螺栓（422）与基座壳体（437）左侧固定连接，弹簧基座（421）右侧通过弹簧安装套固定螺栓（424）安装有两个弹簧安装套（423），两个减速弹簧（425）左侧分别与弹簧基座（421）上的两个弹簧安装套（423）固定连接，单向拉紧装置壳体（429）左侧通过弹簧安装套固定螺栓（424）安装有两个弹簧安装套（423），两个减速弹簧（425）右侧与单向拉紧装置壳体（429）上的两个弹簧安装套（423）固定连接，单向拉紧装置壳体（429）右侧固定连接有空心套筒，单向拉紧装置壳体（429）内部滑动连接有单向拉紧装置滑块（434），单向拉紧装置滑块（434）左侧固定连接有实心圆柱，实心圆柱滑动连接在空心套筒内，预紧弹簧（433）套接在实心圆柱与空心套筒外侧，单向拉紧装置滑块（434）右侧对称设有两个单向拉紧装置连杆（435），且单向拉紧装置滑块（434）右侧与两个单向拉紧装置连杆（435）的首端铰接，单向拉紧装置壳体（429）内部对称铰接有两个单向拉紧装置曲柄（436），单向拉紧装置连杆（435）的末端与单向拉紧装置曲柄（436）中部铰接且单向拉紧装置曲柄（436）的末端贯穿单向拉紧装置壳体（429）后与锯齿（438）卡接，单向拉紧装置壳体（429）右侧通过两个挡板固定螺栓（432）固定连接有挡板（430），回复螺栓（431）螺纹连接在挡板（430）上且回复螺栓（431）左侧抵接在单向拉紧装置滑块（434）右侧，单向拉紧装置壳体（429）能在上下两个锯齿（438）之间滑动，挡板（430）两侧滑动连接在倒U形内纵梁凹陷部（119）内；挡板（430）高度小于单向拉紧装置壳体（429），挡板（430）的宽度大于滑轨（426）的宽度。