CN210349936U - 一种轨道工程车用动力电池包的安装和防护结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轨道工程车用动力电池包的安装和防护结构，涉及轨道工程车技术领域；其包括电池箱体、电池模组安装结构和电池模组防护结构，待安装电池模组通过电池模组安装结构固定于电池箱体内部；电池模组防护结构包括由电池箱体外向内依次设置的金属防护层、第一缓冲空间层和支撑绝缘层，电池箱体在沿机车前进方向的左右两侧还设置有第二缓冲空间层和检修门；通过实施本技术方案，可有效解决现有轨道工程车用动力电池包安装受限且防护性能极低的技术问题，利用了车架下方有限的安装空间且采用全方位防护结构，可实现极大的减小电池包受外部挤压或撞击带来的安全风险，提高轨道工程车电池包的安全性和可靠性。

Description

一种轨道工程车用动力电池包的安装和防护结构

技术领域

本实用新型涉及轨道工程车技术领域，尤其涉及一种轨道工程车用动力电池包的安装和防护结构。

背景技术

近年来，随着混合动力机车、纯电池机车的飞速发展，电动机车在整个机车市场占有率逐年增张，进而大续航里程、安全可靠的电动机车成为其领域技术人员研究开发的重点，在电动机车的技术开发中，电池包作为电动机车的关键部件之一，其安全性能直接影响着电动机车的整车安全性能。现有混合动力机车、纯电池机车的动力电池主要布置在机车车架上方靠中部的位置，无特殊防护措施，电池包主要由单层电池模组构成，这对于一些安全需求较高位置的布置以及尺寸空间受限位置的布置是不合理的。

例如本申请发明人在实施本发明实施例过程中，发现现有轨道工程车用动力电池包至少存在如下技术问题：一方面轨道工程车由于受车上空间高度尺寸限制，无法再为动力电池设置单独的安装防护结构，整个电池包无法满足较高的防护强度要求；另一方面在整车发生碰撞及挤压的情况下，电池包内部的电池模组容易由受挤压或撞击以及模组自身结构失效带来的安全风险，其安全性及可靠性极低。

实用新型内容

为解决上述现有轨道工程车用动力电池包安装受限且防护性能极低的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种轨道工程车用动力电池包的安装和防护结构，可有效利用了车架下方有限的安装空间且采用全方位防护结构，可实现极大的减小电池包受外部挤压或撞击带来的安全风险，提高轨道工程车电池包的安全性和可靠性。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种轨道工程车用动力电池包的安装和防护结构，包括

电池箱体，所述电池箱体固定于机车车架底部并位于车架下安装面与轨道上平面之间的安装空间内，所述电池箱体的顶部设有一顶盖；

电池模组安装结构，待安装电池模组通过所述电池模组安装结构固定于电池箱体内部的箱体钢架上；

电池模组防护结构，所述电池模组防护结构包括由所述电池箱体外向内依次设置的金属防护层、第一缓冲空间层和支撑绝缘层，所述电池箱体在沿机车前进方向的左右两侧还设置有第二缓冲空间层和检修门，且第二缓冲空间层和检修门沿靠近所述金属防护层的方向依次设置。

可选地，所述电池模组安装结构包括上电池模组安装架和下电池模组安装架，所述箱体钢架内侧设置有第一箱体安装座，所述上电池模组安装架和下电池模组安装架分别通过其底部的电池模组安装座固定在所述第一箱体安装座上。具体地，上电池模组安装架可根据需要设计成用于存放长电池模组的特定尺寸，而下电池模组安装架可根据需要设计成用于存放短电池模组的特定尺寸，如此上电池模组与下电池模组采用分开安装方式，即可有效利用车架下安装面到轨道上平面之间的车下局限安装空间，也可有效避免现有单层电池模组结构尺寸大且整体机械强度低的问题；并且为了预留电池模组安装及操作空间，下层电池模组比上层电池模组短，该结构设计巧妙合理，可有效提高电池模组整体安装结构的稳定性。

可选地，所述支撑绝缘层设于上电池模组安装架和下电池模组安装架的底部，用于支撑电池模组，所述支撑绝缘层由上层的绝缘板和下层的支撑钢板粘贴而成，且所述电池模组安装座经绝缘板与第一箱体安装座隔开并通过螺栓固定在第一箱体安装座上。如此，当电池模组本身结构因冲击振动或其它原因失效，电池模组内部电芯如呈现下凹状态时，支撑绝缘板将起到支撑电芯的作用，避免电池模组过度变形带来的安全隐患；而绝缘板的设计不仅可提高支撑钢板的钢结构支撑强度，且其对单个电池模组实现了完全隔离，使得上电池模组安装架和下电池模组安装架构成独立电池模组安装空间，且每个电池模组设有内部分割结构，可有效避免电池间的相互影响。

可选地，所述支撑钢板外表面喷涂有绝缘油漆。可进一步提高单个电池模组之间的绝缘效果，单个模组相当于安装在独立的封闭空间内，若发生局部模组失控，可以从物理上暂时阻挡电池能量的扩散，给予司乘人员更多的反应操作时间，减小事故损失。

可选地，所述箱体钢架包括沿电池箱体底部横向分布的弯折钢板和绕电池箱体四周分布的钢结构主梁，所述金属防护层包括固定在箱体钢架上的侧面防护板和底面防护板，所述第一缓冲空间层包括侧面缓冲空间和底面缓冲空间，所述侧面防护板与其内侧上电池模组安装架和下电池模组安装架之间构成的空间为侧面缓冲空间，所述底面防护板与弯折钢板配合形成的空间为底面缓冲空间。具体地，弯折钢板的下表面呈均匀排布的多个凸起结构，底面防护板与弯折钢板采用焊接方式固定，可增加整体结构强度的同时其形成的底面缓冲空间也可增加电池能量吸收密度；而侧面缓冲空间的形成也从空间上延缓了电池能量的扩散速率，降低了安全风险。

可选地，所述箱体钢架以及侧面防护板和底面防护板上均喷涂有绝缘油漆。可最大可能限制高压放电、物理接触放电和短路等现象。

可选地，所述第二缓冲空间层由焊接在电池箱体两侧的槽形端板形成，检修门通过门锁固定在槽形端板上且检修门与槽形端板的连接处设有密封胶条。由于沿机车前进方向的左右两侧容易受到外部物件挤压或撞击，检修门和第二缓冲空间的设置与其内部的电池模组防护结构看可构成五层防护结构，若电池包受外部撞击或挤压，其能量将由检修门变形吸收，确保其内部的电池模组的安全，可显著的增加机车电池包的安全性和可靠性；而密封胶条采用双层胶条密封结构，可有效保证其密封可靠性；且检修门的设置有利于电气设备的检修和维护。

可选地，所述侧面缓冲空间层内设置有干燥剂。干燥剂布置在电池箱体内部的缓冲空间内，能减小密封电池箱体内的空气湿度，增加电气设备工作的可靠性。

可选地，所述顶盖与电池箱体之间设有密封垫，所述顶盖与电池箱体之间均匀设置有多个限位安装结构，顶盖通过限位安装结构沿电池箱体方向进行压紧并通过密封垫对电池箱体进行密封。具体地，限位安装结构包括固定在顶盖上的上L型安装座、固定在电池箱体上的下L型安装座以及用于连接上L型安装座和L型安装座的螺栓螺母结构，如此通过上L型安装座和下L型安装座的接触限位保证密封垫的压缩量与密封性，进而保证电池箱体内部的电池模组具有良好的工作环境；而多个限位安装结构均匀密集布置，能有效避免因电池箱体钢结构变形导致密封失效的问题。

可选地，所述电池箱体在纵向及横向均为对称结构，且电池箱体的上平面呈矩形状，其在机车前进方向的前后两侧靠近四个转角处均设置有第二箱体安装座，机车车架的底部设置有用于固定第二箱体安装座的防脱结构。具体地，防脱结构包括对称设置在车架底部的车架安装座，车架安装座具相对设置的L型安装面，电池箱体的四个第二箱体安装座位于L型安装面的水平段并通过螺栓固定在车架安装座上，构成悬挂式防脱电池包安装结构，保证电池包车下安装的安全性和可靠性；而整个电池箱体采用模块化设计安装，拆装方便，具有较好的实用性。

如上所述，本实用新型至少具有如下有益效果：

1.本实用新型电池箱体位于机车架下安装面到轨道上平面之间的安装空间内，可有效利用车架下方有限的安装空间，有效解决现有技术将电池包安装在车架上方中部容易受车上空间高度限制无法安装电池防护结构的缺陷，并采用悬挂式防脱电池包安装结构，保证电池包车下安装的安全性和可靠性。

2.本实用新型电池箱体内具有双层模组安装架，上电池模组安装架可根据需要设计成用于存放长电池模组的特定尺寸，而下电池模组安装架可根据需要设计成用于存放短电池模组的特定尺寸，其内部的上电池模组与下电池模组采用分开安装方式，可有效避免现有单层电池模组结构尺寸大且整体机械强度低的问题，且为了预留电池模组安装及操作空间，下层电池模组比上层电池模组短，可有效提高电池模组整体安装结构的稳定性，该结构设计巧妙合理。

3.本实用新型上电池模组与下电池模组之间设置有由上层的绝缘板和下层的支撑钢板粘贴而成的支撑绝缘层，使得上电池模组安装架和下电池模组安装架构成独立电池模组安装空间，且每个电池模组设有内部分割结构，可有效避免电池间的相互影响，若发生局部模组失控，可以从物理上暂时阻挡电池能量的扩散，给予司乘人员更多的反应操作时间，减小事故损失。

4.本实用新型顶盖与电池箱体之间设有密封垫，并可通过限位安装结构保证密封垫的压缩量与密封性，进而保证电池箱体内部的电池模组具有良好的工作环境；而多个限位安装结构均匀密集布置，能有效避免因电池箱体钢结构变形导致密封失效的问题。

5.本实用新型沿电池箱体设置有防护板、内部缓冲空间和绝缘板等多层防护结构，同时在钢结构材料表面喷涂绝缘油漆以及在侧面缓冲空间层内设置有干燥剂等辅助防护措施，可有效提高机车电池包的安全防护性能；尤其针对沿机车前进方向的左右两侧容易受到外部物件挤压或撞击的问题，增设有检修门和第二缓冲空间，可显著的增加机车电池包的安全防护性能。

如上所述，本实用新型将电池箱体设置在车架下方有限的安装空间内，可适应轨道工程车车架上方高度受限的特点，不仅可有效利用安装空间设置双层模组结构，且可巧妙设置多层电池模组防护结构，极大地适应了车下安装动力电池包的防护强度要求，在整车发生碰撞及挤压的情况下，可最大限度降低电池包内部的电池模组由受挤压或撞击以及模组自身结构失效带来的安全风险，具有较好的安全性及可靠性。

附图说明

本实用新型将通过具体实施例并参照附图的方式说明，其中

图1是本实用新型实施例轨道工程车用动力电池包的安装和防护结构的安装示意图；

图2是图1中电池箱体的俯视图；

图3是图2中A-A的剖视示意图；

图4是图2中B-B的剖视示意图；

图5是图4中C-C的剖视示意图；

图6是本实用新型实施例电池模组防护结构的流程示意图；

图7是图5中D部的放大示意图；

图8是图5中E部的放大示意图；

图9是图3中F部的放大示意图。

附图标记说明：100-电池箱体；110-顶盖；111-限位安装结构；120-箱体钢架；130-弯折钢板；140-钢结构主梁；150-第一箱体安装座；160-第二箱体安装座；200-电池模组安装结构；210-上电池模组安装架；220-下电池模组安装架；230-电池模组安装座；300-电池模组防护结构；310-金属防护层；311-侧面防护板；312-底面防护板；320-第一缓冲空间层；321-侧面缓冲空间；322-底面缓冲空间；330-支撑绝缘层；331-绝缘板；332-支撑钢板；340-第二缓冲空间层；341-槽形端板；350-检修门；400-密封胶条；500-密封垫；600-车架；610-车架安装座；700-轨道上平面。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

实施例基本如图1和图2所示：本实施例提供一种轨道工程车用动力电池包的安装和防护结构，包括电池箱体100，轨道工程车车架600上方空间有限，将电池箱体100固定于机车车架600底部并位于车架600下安装面与轨道上平面700之间的安装空间内，具体地，电池箱体100在纵向及横向两个方向均为对称结构，且电池箱体100的上平面呈矩形状，其在机车前进方向的前后两侧靠近四个转角处均安装有第二箱体安装座160，机车车架600的底部设置有用于固定第二箱体安装座160的防脱结构；防脱结构可选择现有技术中的防脱结构，用以将电池箱体100固定在机车车架600底部，本实施例提供的防脱结构为悬挂式防脱安装结构，防脱结构具体包括对称设置在车架600底部的车架安装座610，车架安装座610具相对设置的L型安装面，电池箱体100的四个第二箱体安装座160位于L型安装面的水平段内侧并通过螺栓固定在车架安装座610上，构成悬挂式防脱电池包安装结构，保证电池包车下安装的安全性和可靠性；而整个电池箱体100采用模块化设计安装，拆装方便，具有较好的实用性。

在电池箱体100的顶部设有一顶盖110，具体地，请结合图2、图3和图4所示，顶盖110与电池箱体100之间设有密封垫500，顶盖110的四周边缘处与电池箱体100之间均匀设置有多个限位安装结构111，顶盖110通过限位安装结构111沿电池箱体100方向进行压紧并通过密封垫500对电池箱体100进行密封，保证电池箱体100的密封性。限位安装结构111可选择现有技术中的限位安装结构，用以将顶盖110可拆卸安装在电池箱体100上并调节对密封垫500的压缩量，本实施例提供的限位安装结构111包括焊接在顶盖110侧壁上的上L型安装座、焊接在电池箱体100上的下L型安装座以及用于连接上L型安装座和L型安装座的螺栓螺母结构，如此通过上L型安装座和下L型安装座的接触限位保证密封垫500的压缩量与密封性，进而保证电池箱体100内部的电池模组具有良好的工作环境，该结构设计简单巧妙合理，便于顶盖110拆卸安装；而多个限位安装结构111均匀密集布置，能有效避免因电池箱体100钢结构变形导致密封失效的问题。

本实施例提供的电池模组安装结构200可选择现有技术中的固定安装结构，待安装电池模组存放在电池模组安装架内，电池模组安装架通过现有固定方式安装于电池箱体100内部的箱体钢架120上，例如现有技术中的卡接、焊接或嵌入式等多种固定连接的方式，只要保证电池模组安装架固定于电池箱体100内即可。

为实现对电池模组进行全方位防护，本实施例还提供有电池模组防护结构300，具体地，请结合图3和图5所示，电池模组防护结构300包括由电池箱体100外向内依次设置的金属防护层310、第一缓冲空间层320和支撑绝缘层330，电池箱体100在沿机车前进方向的左右两侧还设置有第二缓冲空间层340和检修门350，且第二缓冲空间层340和检修门350沿靠近金属防护层310的方向依次设置。如此电池模组具有多重防护结构，具有较好的安全防护性能；尤其针对沿机车前进方向的左右两侧容易受到外部物件挤压或撞击的问题，增设有检修门350和第二缓冲空间，可显著的增加机车电池包的安全防护性能。

综上所述，本实施例将电池箱体100便捷防脱式安装在车架600下方有限的安装空间内，便于检修拆卸安装，可适应轨道工程车车架600上方高度受限的特点，且可巧妙设置有多层电池模组防护结构300，极大地适应了车下安装动力电池包的防护强度要求，在整车发生碰撞及挤压的情况下，可最大限度降低电池包内部的电池模组由受挤压或撞击以及模组自身结构失效带来的安全风险，具有较好的安全性及可靠性。

实施例2

实施例2与实施例1基本相同，其不同之处在于：请结合图5和图7所示，本实施例提供的电池模组安装结构200包括上电池模组安装架210和下电池模组安装架220，箱体钢架120包含有其侧壁的钢结构主梁140，在箱体钢架120的内侧设置有第一箱体安装座150，第一箱体安装座150与钢结构主梁140焊接为一体，保证第一箱体安装座150的结构强度与尺寸精度。上电池模组安装架210和下电池模组安装架220分别通过其底部的电池模组安装座230固定在第一箱体安装座150上。具体地，上电池模组安装架210可根据需要设计成用于存放长电池模组的特定尺寸，而下电池模组安装架220可根据需要设计成用于存放短电池模组的特定尺寸，如此上电池模组与下电池模组采用分开安装方式的独立结构，避免电池模组间的相互影响，即可有效利用车架600下安装面到轨道上平面700之间的车下局限安装空间，也可有效避免现有单层电池模组结构尺寸大且整体机械强度低的问题；并且为了预留电池模组安装及操作空间，下层电池模组比上层电池模组短，该结构设计巧妙合理，可有效提高电池模组整体安装结构的稳定性。

进一步地，本实施例提供的支撑绝缘层330位于上电池模组安装架210和下电池模组安装架220的底部，具体通过螺纹连接方式固定在箱体钢架120上，用于支撑电池模组，支撑绝缘层330由上层的绝缘板331和下层的支撑钢板332粘贴而成，且电池模组安装座230经绝缘板331与第一箱体安装座150隔开并通过螺栓固定在第一箱体安装座150上，同理在上电池模组安装架210和下电池模组安装架220的上端通过螺纹连接的方式可拆卸连接有绝缘板331。如此，当电池模组本身结构因冲击振动或其它原因失效，电池模组内部电芯如呈现下凹状态时，支撑绝缘板331将起到支撑电芯的作用，避免电池模组过度变形带来的安全隐患；而绝缘板331的设计不仅可提高支撑钢板332的钢结构支撑强度，且其对单个电池模组实现了完全隔离，进而使得上电池模组安装架210和下电池模组安装架220构成独立电池模组安装空间，且每个电池模组设有内部分割结构，可有效避免电池间的相互影响。

为进一步提高单个电池模组之间的绝缘效果，支撑钢板332外表面喷涂有绝缘油漆，单个模组相当于安装在独立的封闭空间内，若发生局部模组失控，可以从物理上暂时阻挡电池能量的扩散，给予司乘人员更多的反应操作时间，减小事故损失。

实施例3

实施例3与实施例2基本相同，其不同之处在于：请参考图5、图6和图8所示，本实施例提供的箱体钢架120包括沿电池箱体100底部横向分布的弯折钢板130和绕电池箱体100四周分布的钢结构主梁140，金属防护层310包括固定在箱体钢架120上的侧面防护板311和底面防护板312，第一缓冲空间层320包括侧面缓冲空间321和底面缓冲空间322，侧面防护板311的上端和下端分别焊接在钢结构主梁140上，用以保证安装防护结构的机械强度，如此侧面防护板311与其内侧上电池模组安装架210和下电池模组安装架220之间构成的空间为侧面缓冲空间321，从空间上延缓了电池能量的扩散速率，降低了安全风险；底面防护板312与弯折钢板130配合形成的空间为底面缓冲空间322。具体地，弯折钢板130的下表面呈均匀排布的多个凸起结构，底面防护板312与弯折钢板130采用焊接方式固定，可增加整体结构强度的同时其形成的底面缓冲空间322也可增加电池能量吸收密度。

为最大可能限制高压放电、物理接触放电和短路等现象，箱体钢架120以及侧面防护板311和底面防护板312上均喷涂有绝缘油漆；且在侧面缓冲空间层内设置有干燥剂，可有效减小密封电池箱体100内的空气湿度，增加电气设备工作的可靠性。

由于沿机车前进方向的左右两侧容易受到外部物件挤压或撞击，本实施例提供的第二缓冲空间层340由焊接在电池箱体100沿机车前进方向左右两侧的槽形端板341形成，检修门350通过门锁固定在槽形端板341上。如此检修门350和第二缓冲空间的设置与其内部的电池模组防护结构300看可构成五层防护结构，若电池包受外部撞击或挤压，其能量将由检修门350变形吸收，确保其内部的电池模组的安全，可显著的增加机车电池包的安全性和可靠性。

为保证检修门350与槽形端板341的连接处的密封性，如图9所示，在检修门350与槽形端板341的连接处设有密封胶条400，密封胶条400采用双层胶条密封结构，可有效保证其密封可靠性；且检修门350的设置有利于电气设备的检修和维护，具有较好的实用性。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种轨道工程车用动力电池包的安装和防护结构，其特征在于：包括

电池箱体，所述电池箱体固定于机车车架底部并位于车架下安装面与轨道上平面之间的安装空间内，所述电池箱体的顶部设有一顶盖；

电池模组安装结构，待安装电池模组通过所述电池模组安装结构固定于电池箱体内部的箱体钢架上；

电池模组防护结构，所述电池模组防护结构包括由所述电池箱体外向内依次设置的金属防护层、第一缓冲空间层和支撑绝缘层，所述电池箱体在沿机车前进方向的左右两侧还设置有第二缓冲空间层和检修门，且第二缓冲空间层和检修门沿靠近所述金属防护层的方向依次设置。

2.根据权利要求1所述的轨道工程车用动力电池包的安装和防护结构，其特征在于：所述电池模组安装结构包括上电池模组安装架和下电池模组安装架，所述箱体钢架内侧设置有第一箱体安装座，所述上电池模组安装架和下电池模组安装架分别通过其底部的电池模组安装座固定在所述第一箱体安装座上。

3.根据权利要求2所述的轨道工程车用动力电池包的安装和防护结构，其特征在于：所述支撑绝缘层设于上电池模组安装架和下电池模组安装架的底部，用于支撑电池模组，所述支撑绝缘层由上层的绝缘板和下层的支撑钢板粘贴而成，且所述电池模组安装座经绝缘板与第一箱体安装座隔开并通过螺栓固定在第一箱体安装座上。

4.根据权利要求3所述的轨道工程车用动力电池包的安装和防护结构，其特征在于：所述支撑钢板外表面喷涂有绝缘油漆。

5.根据权利要求2所述的轨道工程车用动力电池包的安装和防护结构，其特征在于：所述箱体钢架包括沿电池箱体底部横向分布的弯折钢板和绕电池箱体四周分布的钢结构主梁，所述金属防护层包括固定在箱体钢架上的侧面防护板和底面防护板，所述第一缓冲空间层包括侧面缓冲空间和底面缓冲空间，所述侧面防护板与其内侧上电池模组安装架和下电池模组安装架之间构成的空间为侧面缓冲空间，所述底面防护板与弯折钢板配合形成的空间为底面缓冲空间。

6.根据权利要求5所述的轨道工程车用动力电池包的安装和防护结构，其特征在于：所述箱体钢架以及侧面防护板和底面防护板上均喷涂有绝缘油漆。

7.根据权利要求5所述的轨道工程车用动力电池包的安装和防护结构，其特征在于：所述第二缓冲空间层由焊接在电池箱体两侧的槽形端板形成，检修门通过门锁固定在槽形端板上且检修门与槽形端板的连接处设有密封胶条。

8.根据权利要求5所述的轨道工程车用动力电池包的安装和防护结构，其特征在于：所述侧面缓冲空间层内设置有干燥剂。

9.根据权利要求1所述的轨道工程车用动力电池包的安装和防护结构，其特征在于：所述顶盖与电池箱体之间设有密封垫，所述顶盖与电池箱体之间均匀设置有多个限位安装结构，顶盖通过限位安装结构沿电池箱体方向进行压紧并通过密封垫对电池箱体进行密封。

10.根据权利要求2所述的轨道工程车用动力电池包的安装和防护结构，其特征在于：所述电池箱体在纵向及横向均为对称结构，且电池箱体的上平面呈矩形状，其在机车前进方向的前后两侧靠近四个转角处均设置有第二箱体安装座，机车车架的底部设置有用于固定第二箱体安装座的防脱结构。

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