CN208819943U - 高效防护的电池箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效防护的电池箱，包括：箱体上盖内设置密封圈，当箱体上盖和下箱体盖合时，密封圈贴合在箱体上盖的内表面和下箱体的外表面之间；下箱体的面板是由两块碳纤维板以及蜘蛛网状的夹心组成的三明治板结构；下箱体的空腔内设有BMS管理系统电路板以及类蜂窝状电池安装架的安装位置，并通过螺栓将类蜂窝状安装架，BMS管理系统电路板与下箱体紧固连接；类蜂窝状电池安装架由铝材材料制成，其具有六边形蜂窝的结构，每一个六边形蜂窝中设置一圆柱电池安装孔；六边形蜂窝和圆柱电池安装孔之间增设了加强肋；类蜂窝状电池安装架的肋板间隙填充有经编间隔织物和氢氧化镁阻燃剂；类蜂窝状电池安装架的轴向位置与汽车行驶方向一致。

Description

高效防护的电池箱

技术领域

本实用新型涉及电动车电池组件领域，尤其涉及一种电动车电池箱。

背景技术

随着近几年电动车的飞速发展，越来越多的电动车涌现出来，成为人们一种新型便利的交通工具，然而在复杂的交通环境中，不可避免的会发生交通事故，给人们的生命安全造成威胁的同时带来不同程度的财产损失。电动车相对于燃油车而言，不仅需要考虑碰撞中对乘员的保护，还要考虑电动车所独有的电池安全的相关问题。然而，传统的电池箱主要由钣金冲压制成，结构简易，缺少必要的吸能，缓冲等框架结构。当事故发生时，传统电池箱对电池不能很好的起到吸能和保护的作用，尤其车辆在高速的状态下，导致电池承受大量冲击能量引发短路爆炸等危害，对乘员生命安全造成严重威胁。因此，完善电动车电池组件的保护系统成为了现在汽车安全研究的一大热点。

电池箱结构的设计可以从新材料、新结构、新工艺的角度进行完善，从而在提高电池安全性能的同时达到轻量化的目的。如今随着三明治结构的高速发展，已经在例如汽车、高速列车、飞行器、包装等领域得到了广泛的应用。三明治结构在改善力学性能，实现轻量化方面的表现十分突出，因此利用三明治结构设计一种高效防护的三明治电动车电池箱有十分重要的现实意义和应用价值。

实用新型内容

本实用新型涉及本实用新型是一种高效防护的三明治电动车电池箱的目的在于克服现有电动车电池箱的不足，旨在提高电池安全性能的同时达到轻量化，可持续使用性强的优势。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种高效防护的电池箱，包括：箱体上盖，下箱体，类蜂窝状安装架，BMS管理系统电路板，密封圈，经编间隔织物，氢氧化镁阻燃剂；

所述箱体上盖内设置密封圈，当箱体上盖和下箱体盖合时，所述密封圈贴合在箱体上盖的内表面和下箱体的外表面之间；

所述下箱体的面板是由两块碳纤维板以及蜘蛛网状的夹心组成的三明治板结构；所述蜘蛛网状的夹心包括正六边形的最小单元，每一个正六边形的最小单元中，正六边形的相对的两个顶点相互连接，并且每一个顶点连接线的中点依次连接形成一个小的正六边形；

所述下箱体的空腔内设有BMS管理系统电路板以及类蜂窝状电池安装架的安装位置，并通过螺栓将类蜂窝状安装架，BMS管理系统电路板与下箱体紧固连接；

所述类蜂窝状电池安装架由铝材材料制成，其具有六边形蜂窝的结构，每一个六边形蜂窝中设置一圆柱电池安装孔；六边形蜂窝和圆柱电池安装孔之间增设了加强肋；所述类蜂窝状电池安装架的肋板间隙填充有所述经编间隔织物和氢氧化镁阻燃剂；

所述类蜂窝状电池安装架的轴向位置与汽车行驶方向一致。

在一较佳实施例中：所述蜘蛛网状的夹心的材质为铝。

在一较佳实施例中：所述箱体上盖的两侧面具有扶手。

在一较佳实施例中：所述类蜂窝状电池安装架分为2X2排列的4个组，每一组中含有3个沿着下箱体长度方向间隔设置的类蜂窝状电池安装架。

在一较佳实施例中：还包括烟雾自动灭火器，其设置在箱体上盖朝向下箱体的一侧，并位于类蜂窝状安装架的上部。

相较于现有技术，本实用新型的有益效果如下：

1、提供良好的耐撞性和吸能性。

碳纤维和铝材都具有良好的耐撞性和吸能性，碳纤维的抗拉伸性能相对突出，而与之对应的铝材材料具有良好的抗压性能，因此二者通过环氧树脂胶粘剂结合成三明治板可以起到优势互补，相辅相成的作用。同时蜘蛛网状的仿生结构在面外的冲击工况下吸收大量的能量并具有良好的耐撞性，能够将冲击带来的巨大能量，通过碳纤维的撕裂，蜘蛛网铝制结构的压溃等变形模式吸收能量，有效保护电池内部组件的安全，形成电池保护的第一道防线。并且，类蜂窝状电池安装架在六边形蜂窝和圆柱电池安装孔间增设了加强肋，配合六边形结构的折叠吸能在面内的冲击工况下具有良好的稳定性和耐撞性，将类蜂窝状电池安装架轴向位置与汽车行驶方向一致的布置方式，目的是为了利用该类蜂窝结构的面内稳定性来实现对电池组的保护，是电池的第二道防线。经编间隔织物中的间隔丝通常采用模量较大的涤纶或丙纶单丝，因此这类织物具有良好的抗压性能，可以增强第二道防线对电池进行保护，同时起到一定的缓冲减震作用。

2、有助于提升电池箱的散热性和安全性。

经编间隔织物具有良好的透气性、隔音性、抗压性及减震缓冲性与氢氧化镁阻燃剂结合后可以提升填充材料的耐热性。碳纤维具有良好的导热性可以配合蜘蛛网状多孔结构快速将电池在工作中的产生的热量导出，提升电池箱的散热性。类蜂窝状电池安装架前后通透，各个安装架之间留有间隙，以满足电池自身热膨胀和散热的需要，保证电池处在最佳工况。在极端情况下，如电池短路着火，烟雾灭火器头盖上的易熔合金熔化，引燃导火索，使得烟雾灭火剂瞬时发生连锁反应，产生出大量氮气、二氧化碳等烟雾灭火气体，形成一种均匀而浓厚的灭火气体层，起到隔绝氧气灭火的作用，从而增强电池箱的安全性。

3、具有良好的稳定性以及轻量化特点。

三明治下箱体采用的碳纤维不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。碳纤维与传统的玻璃纤维相比，杨氏模量是其3倍多；与凯夫拉纤维相比，杨氏模量是其2倍左右。采用这种材料增强了电池箱体的强度和刚度。并且，蜘蛛网结构和类蜂窝结构分别在面外和面内具有良好的耐撞性，这种多孔结构既能节省材料又能保证结构的稳定性，实现轻量化。氢氧化镁阻燃剂能帮助提高合成材料的抗火性能，充分发挥经编间隔织物的填充作用。同时碳纤维，经编间隔织物，铝材具有很高的比性能，可达到轻量化的目的。

4、装配简单方便，可持续使用性高。

本实用新型提供了一种高效防护的三明治电动车电池箱各部件装配方便快捷，整体上避免了复杂的装配方式和机械构造。三明治结构的碳纤维外板具有强度高，在非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，热膨胀系数小，耐腐蚀性好等特点，可提高电池箱的使用寿命。并且，氢氧化镁阻燃剂能帮助提高合成材料的抗火性能。此外，铝材蜘蛛网结构和类蜂窝结构同样具有良好的强度和耐腐蚀性，能有效提高电池箱的可持续使用性。

附图说明

图1是本实用新型是所述的一种高效防护的三明治电动车电池箱整体示意图；

图2是本实用新型是所述的一种高效防护的三明治电动车电池箱三明治下箱体结构示意图；

图3是本实用新型是所述的一种高效防护的三明治电动车电池箱类蜂窝安装架局部放大示意图；

图4是本实用新型是所述的一种高效防护的三明治电动车电池箱箱体上盖结构示意图。

图中：101是箱体上盖，201是下箱体，202是碳纤维板，203是蜘蛛网状夹心，301是类蜂窝安装架，302是类蜂窝结构，303是经编间隔织物和氢氧化镁阻燃剂填充，401是BMS管理系统电路板，501是密封圈，601是烟雾自动灭火器。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述说明。应该说明的是：以下实施例仅用于说明本实用新型，并非限制本实用新型所描述的技术方案，一切不脱离本范围的技术方案及其改进均应包括在本实用新型的权利要求范围当中。

本实用新型为了克服现有电动车电池箱的不足，旨在提高电池安全性能的同时达到轻量化，可持续使用性强的优势。如图1-4所示，一种高效防护的电池箱，包括箱体上盖101、下箱体201、类蜂窝安装架301、BMS管理系统电路板401，密封圈501，烟雾自动灭火器601。

上述的电动车电池箱，总高度390mm，长度820mm，宽度660mm，依据电动车总布置安装即可使用。如图1所示，箱体上盖101主要起密封和防护作用，不作为支撑部件，高度60mm，长度820mm，宽度660mm，厚度1mm，中间附有密封圈501起到密封的作用，密封圈厚度1mm。箱体上盖101设有两处扶手，便于电池箱的安装和放置。箱体上盖101与下箱体201之间通过螺栓紧固连接。当箱体上盖101和下箱体201盖合时，所述密封圈501贴合在箱体上盖101的内表面和下箱体201的外表面之间；

所述下箱体的面板是由两块碳纤维板202以及蜘蛛网状的夹心组成的三明治板结构；所述蜘蛛网状的夹心包括正六边形的最小单元，每一个正六边形的最小单元中，正六边形的相对的两个顶点相互连接，并且每一个顶点连接线的中点依次连接形成一个小的正六边形；如图2所示。其中碳纤维板202厚度为1mm，蜘蛛网状夹芯203厚度为3mm。碳纤维采用含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料，具有耐腐蚀、模量高，密度低、比性能高等优点，且抗拉伸性能突出，而与之对应的铝材材料6061的蜘蛛网状夹心在面外冲击工况下具有良好的抗压性能，二者通过环氧树脂胶粘剂结合成三明治板可以起到优势互补，相辅相成的作用，增强对电池的保护。

蜘蛛网状夹心通过3D打印制备而得。蜘蛛网状的仿生结构在面外冲击的工况下具有良好的耐撞性，能够有效保护电池内部组件的安全，并且，蜘蛛网状的多孔结构能够加快电池箱的散热，使电池组件能在良好的环境中发挥最佳性能，同时能够节省材料的使用，降低电池箱的整体质量。

所述下箱体201的空腔内设有BMS管理系统电路板401以及类蜂窝状电池安装架301的安装位置，并通过螺栓将类蜂窝状安装架301，BMS管理系统电路板401与下箱体201紧固连接；

类蜂窝安装架301分为4个(2×2)组，每个组有3个类蜂窝安装架301，BMS管理系统电路板401是电池箱的大脑，它掌握着电池包充放电的状态，控制各电池单体的温度变化，起到实时调节电池温度使之在合理范围内、达到温度均一性的作用。每个组的间距是30mm，在组中每个蜂窝安装架301的间距是15mm，此布置有助于电池的导热和散热，以满足电池自身热膨胀和散热的需要。类蜂窝安装架301由铝材6061制成，高度300mm，长度200mm，宽度100mm。电池安装直径为18mm，六边形内接圆直径20mm，加强肋沿六边形三条对角线布置，增强了类蜂窝结构在面内的冲击工况下具有良好的稳定性和耐撞性。侧面碰撞相比与正面碰撞形式而言对电池造成的损伤更大，所以提高侧面碰撞耐撞性尤为重要。将类蜂窝状电池安装架301轴向位置与汽车行驶方向一致的布置方式，目的是为了利用该类蜂窝结构的面内稳定性来实现对电池组的保护。

本实用新型所涉及的一种高效防护的三明治电动车电池箱类蜂窝安装架局部放大示意图，如图3所示，在六边形结构和肋板之间填充有经编间隔织物和氢氧化镁阻燃剂填充303，氢氧化镁是一种新型填充型阻燃剂，通过受热分解时释放出水蒸气，吸收大量的热量，降低它所填充的合成材料在火焰中的表面温度，具有抑制电池所产生的可燃气体进行冷却的作用。分解生成的氧化镁又是良好的耐火材料，也能帮助提高合成材料的抗火性能，同时它放出的水蒸气也可作为一种抑烟剂。通过添加氢氧化镁阻燃剂能够在极端条件下抑制电池的燃烧，防止电池发生漏电爆炸。

如图4所示，烟雾自动灭火器601设置在箱体上盖101朝向下箱体201的一侧，并位于类蜂窝状安装架301的上部。在四个组的类蜂窝安装架301上部设有对应的烟雾自动灭火器601，在极端情况下，如电池短路着火，烟雾灭火器头盖上的易熔合金熔化，引燃导火索，使得烟雾灭火剂瞬时发生连锁反应，产生出大量氮气、二氧化碳等烟雾灭火气体，形成一种均匀而浓厚的灭火气体层，起到隔绝氧气灭火的作用。

本实用新型所涉及的一种高效防护的三明治电动车电池箱多数部件仅需要简单的标准件加工和简单的装配即可完成制造。碳纤维板通过模具编织制成可批量生产，蜘蛛网结构和类蜂窝结构可以通过3D打印的方式制备而得，各构件在装配时应遵循由里到外的安装顺序进行装配连接，依次为三明治下箱体201，类蜂窝安装架301，BMS管理系统电路板401，密封圈501，烟雾自动灭火器601，箱体上盖101。

侧面碰撞相比与正面碰撞形式而言对电池造成的损伤更大，所以提高侧面碰撞耐撞性尤为重要。将类蜂窝状电池安装架轴向位置与汽车行驶方向一致的布置方式，目的是为了利用该类蜂窝结构的面内稳定性来实现对电池组的保护。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均属于侵犯本实用新型保护范围的行为。

Claims (5)

1.一种高效防护的电池箱，其特征在于包括：箱体上盖，下箱体，类蜂窝状安装架，BMS管理系统电路板，密封圈，经编间隔织物，氢氧化镁阻燃剂；

所述箱体上盖内设置密封圈，当箱体上盖和下箱体盖合时，所述密封圈贴合在箱体上盖的内表面和下箱体的外表面之间；

所述下箱体的面板是由两块碳纤维板以及蜘蛛网状的夹心组成的三明治板结构；所述蜘蛛网状的夹心包括正六边形的最小单元，每一个正六边形的最小单元中，正六边形的相对的两个顶点相互连接，并且每一个顶点连接线的中点依次连接形成一个小的正六边形；

所述下箱体的空腔内设有BMS管理系统电路板以及类蜂窝状电池安装架的安装位置，并通过螺栓将类蜂窝状安装架，BMS管理系统电路板与下箱体紧固连接；

所述类蜂窝状电池安装架由铝材材料制成，其具有六边形蜂窝的结构，每一个六边形蜂窝中设置一圆柱电池安装孔；六边形蜂窝和圆柱电池安装孔之间增设了加强肋；所述类蜂窝状电池安装架的肋板间隙填充有所述经编间隔织物和氢氧化镁阻燃剂；

所述类蜂窝状电池安装架的轴向位置与汽车行驶方向一致。

2.根据权利要求1所述的一种高效防护的电池箱，其特征在于：所述蜘蛛网状的夹心的材质为铝。

3.根据权利要求1所述的一种高效防护的电池箱，其特征在于：所述箱体上盖的两侧面具有扶手。

4.根据权利要求1所述的一种高效防护的电池箱，其特征在于：所述类蜂窝状电池安装架分为2X2排列的4个组，每一组中含有3个沿着下箱体长度方向间隔设置的类蜂窝状电池安装架。

5.根据权利要求1所述的一种高效防护的电池箱，其特征在于：还包括烟雾自动灭火器，其设置在箱体上盖朝向下箱体的一侧，并位于类蜂窝状安装架的上部。