CN212517314U - 一种高刚性轻量化电池包结构 - Google Patents

Abstract

一种高刚性轻量化电池包结构，包括从上至下依次设置的电池包上壳体、电池模组、导热垫或导热胶、水冷板集成式下箱体、隔热垫、底护板。水冷板集成式下箱体包括下箱体框架和水冷板，下箱体框架包括铝型材边框、纵梁、横梁，铝型材边框由四根边框梁连接成矩形框架，水冷板设置于下箱体框架的底部，水冷板的四边与铝型材边框的四根边框梁通过搅拌摩擦焊连接，水冷板的顶面与纵梁和横梁的底面通过结构胶连接，既保持了下箱体刚度及模态性能，又保证了密封性。水冷板的内部集成有冷却流道，从结构上节省了下箱体的底板、冷却管路、管接头这些零件，实现了轻量化的目的。

Description

一种高刚性轻量化电池包结构

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，特别涉及一种高刚性轻量化电池包结构。

背景技术

为了实现节能减排，世界各国均在大力推进新能源汽车战略，电动汽车由于其无污染、噪声低、能源效率高、多样化、结构简单维修方便等诸多优点目前正在迅速发展。动力电池作为新能源汽车的核心部件，为电动汽车提供主要动力来源，因此必须保证电池包安装的固定可靠性，对其安全性起着至关重要的作用。随着新能源汽车对动力电池包能量密度要求越来越高，新的电池材料体系和快速充放电的应用，在保证电池寿命的要求下，越来越多的动力电池系统开始使用液冷系统，从而高刚性、高可靠度的轻量化箱体技术需要开发应用，而如何保证液冷板的可靠性是结构工程师要解决的重要技术问题。

为确保电池包在电动汽车不同工况运行过程中，尤其是在高速过程侧面碰撞及异常冲击下，满足电池包内电池模组安全工作，需要刚度及模态性能满足一定要求的电池包结构。通常将电池包箱体设计为冲压钣金托盘或铝型材焊接边框加底板，中间设置若干纵横梁结构来保持箱体的刚度及模态性能。

现有电池包的一种结构如图1所示，主要有由上至下依次设置的电池包上壳体8、电池模组7、导热垫5、水冷板4及冷却管路6、隔热垫3、下箱体2、底护板1。水冷板4设置在箱体内，电池模组7中的电芯可以直接通过导热垫5与水冷板4接触，保证温度处于正常运行温度范围。但因箱体内设置有若干纵横梁，故只能将若干块水冷板4设置在纵横梁中间，再通过冷却管路6进行冷却系统的串并联连接，可以从图2中看到每块水冷板4上设有两个管接头401，这种结构接头多，会有更多的因冷却管路泄露造成电池包短路及热失控的风险。

现有电池包的另一种结构主要有由上至下依次设置的电池包上壳体、电池模组、导热垫、下箱体、导热胶、水冷板及冷却管路、隔热垫、底护板。水冷板设置在箱体外，电池模组中的电芯需要通过导热垫、下箱体、导热胶导热才能与水冷板接触，增加了电芯与水冷板中间的接触热阻，降低了水冷的冷却效率，同时使电池包托盘重量增加，电池包能量密度不佳，没有达到更好的轻量化目的。

实用新型内容

本实用新型针对上述问题，提供一种高刚性轻量化电池包结构。

本实用新型的目的可以通过下述技术方案来实现：一种高刚性轻量化电池包结构，包括从上至下依次设置的电池包上壳体、电池模组、导热垫或导热胶、水冷板集成式下箱体、隔热垫、底护板；所述水冷板集成式下箱体包括下箱体框架和水冷板，所述下箱体框架包括铝型材边框、纵梁、横梁，所述铝型材边框由四根边框梁连接成矩形框架，铝型材边框内连接有一根以上的纵梁和一根以上的横梁，所述水冷板设置于下箱体框架的底部，水冷板的四边与铝型材边框的四根边框梁通过搅拌摩擦焊连接，水冷板的顶面与纵梁和横梁的底面通过结构胶连接，水冷板的内部设有冷却流道。

进一步地，所述铝型材边框的每根边框梁的横截面呈L形且横向部分朝向铝型材边框的内侧。

更进一步地，所述铝型材边框的每根边框梁的竖向部分为空心结构、横向部分为实心结构。

进一步地，所述下箱体框架的纵梁的底面和水冷板的顶面上分别相对应地设有多个凸块和多个凹槽，相对应的凸块和凹槽之间满焊密封。

进一步地，所述电池模组通过六角螺栓安装于铝型材边框的边框梁和纵梁上。

进一步地，所述水冷板的顶面一端设有防呆柱。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：采用水冷板集成式下箱体，相对于原有的下箱体保留了铝型材边框，铝型材边框中间设置纵梁和横梁保持箱体刚度及模态性能，下箱体的底部通过搅拌摩擦焊连接一体式的水冷板，其中，水冷板的四边与铝型材边框通过搅拌摩擦焊连接，水冷板的顶面与纵梁和横梁的底面通过结构胶连接，纵梁底面的凸块和水冷板顶面的凹槽之间满焊密封，确保了下箱体的密封性；水冷板内部集成冷却流道，无需冷却管路和接头，而且从结构上，节省了下箱体的底板、冷却管路、管接头这些零件，实现了轻量化的目的。

附图说明

图1为现有技术的一种电池包结构的分解示意图。

图2为现有技术中的水冷板的结构示意图。

图1和图2中部件标号如下：

1底护板

2下箱体

3隔热垫

4水冷板

401管接头

5导热垫

6冷却管路

7电池模组

8电池包上壳体。

图3为本实用新型电池包结构的分解示意图。

图4为本实用新型中的水冷板集成式下箱体的结构示意图。

图5为本实用新型中的水冷板与下箱体框架的边框梁的连接结构示意图。

图6为本实用新型中的水冷板与纵梁和横梁的连接结构示意图。

图7为本实用新型中的电池模组与下箱体框架的边框梁和纵梁的连接结构示意图。

图8为本实用新型中的水冷板内部的冷却流道的分布结构示意图。

图3至图8中部件标号如下：

1底护板

2隔热垫

3水冷板集成式下箱体

301下箱体框架

3011铝型材边框

30111边框梁

3012纵梁

30121凸块

3013横梁

302水冷板

3021凹槽

3022冷却流道

3023防呆柱

4导热垫或导热胶

5电池模组

6电池包上壳体

7六角螺栓。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本实用新型。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本实用新型，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本实用新型的范围。

参见图3，一种高刚性轻量化电池包结构，包括从上至下依次设置的电池包上壳体6、电池模组5、导热垫或导热胶4、水冷板集成式下箱体3、隔热垫2、底护板1。

参见图4，所述水冷板集成式下箱体3包括下箱体框架301和水冷板302，所述下箱体框架301包括铝型材边框3011、纵梁3012、横梁3013，所述铝型材边框3011由四根边框梁30111焊接连接成矩形框架。参见图5，每根边框梁30111的横截面呈L形且竖向部分为空心结构、横向部分为实心结构，每根边框梁30111的横向部分朝向铝型材边框3011的内侧。参见图4，铝型材边框3011内焊接连接有一根纵梁3012和两根横梁3013，纵梁3012和横梁3013用于保持下箱体的刚度及模态性能，纵梁3012和横梁3013的数量可根据实际情况进行调整。

所述水冷板302为整体式结构，水冷板302设置于下箱体框架301的底部，节省了下箱体的底板，实现了轻量化的目的。参见图5，水冷板302的四边与铝型材边框3011的四根边框梁30111通过搅拌摩擦焊连接，确保密封性。参见图6，水冷板302的顶面与纵梁3012和横梁3013的底面通过结构胶连接，本实施例中，纵梁3012的底面和水冷板302的顶面上分别相对应地设有多个凸块30121和多个凹槽3021，相对应的凸块30121和凹槽3021之间满焊密封，见图6中的画圈处。

参见图7，电池模组5通过六角螺栓7安装于铝型材边框3011的边框梁30111和纵梁3012上。

参见图8，水冷板302内部直接集成有冷却流道3022，节省了原来多块水冷板之间连接的冷却管路和连接冷却管路的管接头零件，实现了轻量化的目的。水冷板302的顶面一端还设有防呆柱3023，防止水冷板302与下箱体框架301装配颠倒。

应当指出，对于经充分说明的本实用新型来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本实用新型的说明，而不是对本实用新型的限制。总之，本实用新型的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。

Claims (6)

1.一种高刚性轻量化电池包结构，其特征在于，包括从上至下依次设置的电池包上壳体、电池模组、导热垫或导热胶、水冷板集成式下箱体、隔热垫、底护板；

所述水冷板集成式下箱体包括下箱体框架和水冷板，所述下箱体框架包括铝型材边框、纵梁、横梁，所述铝型材边框由四根边框梁连接成矩形框架，铝型材边框内连接有一根以上的纵梁和一根以上的横梁，所述水冷板设置于下箱体框架的底部，水冷板的四边与铝型材边框的四根边框梁通过搅拌摩擦焊连接，水冷板的顶面与纵梁和横梁的底面通过结构胶连接，水冷板的内部设有冷却流道。

2.根据权利要求1所述的高刚性轻量化电池包结构，其特征在于，所述铝型材边框的每根边框梁的横截面呈L形且横向部分朝向铝型材边框的内侧。

3.根据权利要求2所述的高刚性轻量化电池包结构，其特征在于，所述铝型材边框的每根边框梁的竖向部分为空心结构、横向部分为实心结构。

4.根据权利要求1所述的高刚性轻量化电池包结构，其特征在于，所述下箱体框架的纵梁的底面和水冷板的顶面上分别相对应地设有多个凸块和多个凹槽，相对应的凸块和凹槽之间满焊密封。

5.根据权利要求1所述的高刚性轻量化电池包结构，其特征在于，所述电池模组通过六角螺栓安装于铝型材边框的边框梁和纵梁上。

6.根据权利要求1所述的高刚性轻量化电池包结构，其特征在于，所述水冷板的顶面一端设有防呆柱。

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