CN215418433U - 动力电池托盘框架结构及电池箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新能源汽车动力电池承载系统，公开了一种动力电池托盘框架结构，包括框架梁、横梁(3)和纵梁(2)，所述框架梁合围形成框形，所述横梁(3)和纵梁(2)交叉设置在所述框架梁内侧，将所述框架梁的内部区域分割为若干独立空间，所述框架梁、横梁(3)及纵梁(2)之间采用螺栓连接与焊接相结合方式。本实用新型的电池托盘框架结构电池托盘框架主体采用螺栓连接与焊接组合方式成组，避免由于整体焊接产生的应力开裂等结构破坏，且在该电池托盘框架内设置有若干独立空间，来避免当单个电芯热失控时产生热蔓延。

Description

动力电池托盘框架结构及电池箱

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车动力电池承载系统，具体地,涉及一种动力电池托盘框架结构。另外，本实用新型还涉及一种电池箱。

背景技术

新能源汽车动力电池系统，在新能源汽车产业中至关重要，新能源汽车动力电池系统开发涉及材料、化学、机械、热力学、传热学、流体力学、电学、系统与控制多个学科，其关键技术包括电池零配件技术、热管理技术、电池的承载技术和安全管理技术等。动力电池系统技术己成为电动汽车走向普及的瓶颈。

典型地，在日常生活中的各种环境下，动力电池能够正常工作，这一点尤为重要，这就对除电池自身性能之外的电池承载容器有了新的要求。在新能源汽车动力电池系统中，电池托盘是承载电池的容器，托盘框架起到抵抗外部碰撞、挤压带来的破坏性损伤的作用，但同时也需要避免由于自身的内应力造成的疲劳损伤等。

为了降低电池系统的风险，减少托盘开裂等结构破坏。现有技术的电池箱框架一般采用铝合金型材料，通过横梁和纵梁焊接成型，同时电池箱底板和框架均为一体结构。

但是，这些现有技术具有明显的缺点，首先，现有技术的电池箱框架采用铝合金材料且需要整体焊接成型，但整体焊接产生的内应力会随着时间推迟，导致托盘产生应力开裂等结构破坏。其次，现有技术的电池箱底板和框架为一体结构，这使得某一电池模块热失控后会造成热蔓延的问题，从而影响到其他电池模块或者电器件，进而影响整个动力电池系统。

鉴于现有技术的上述缺陷，需要设计一种新型的动力电池托盘框架结构。

实用新型内容

本实用新型一方面所要解决的问题是提供一种电池托盘框架结构，该电池托盘框架结构能够减小焊接产生的应力，防止框架开裂。

本实用新型第二方面所要解决的问题是提供一种电池箱，该电池箱的电池托盘框架焊接应力小，结构稳定性高。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供这样一种动力电池托盘框架结构，包括框架梁、横梁和纵梁，所述框架梁合围形成框形，所述横梁和纵梁交叉设置在所述框架梁内侧，并将所述框架梁的内部区域分割为若干独立空间，所述框架梁、横梁及纵梁之间采用螺栓连接与焊接相结合方式。

优选地，横梁与纵梁通过横纵梁连接件采用螺栓连接的方式相互连接，所述横梁与所述框架梁通过纵梁连接件采用螺栓连接的方式相互连接。通过该优选技术方案，横纵梁连接件与纵梁连接件通过螺栓连接的方式对框架梁以及横纵梁进行固定，从而使得横梁、纵梁和框架梁之间能够便捷的在框架梁的既定范围内改变固接位置，方便调节独立空间尺寸大小。

进一步优选地，所述电池托盘框架结构还包括前防撞梁，所述框架梁包括第一框架梁、第二框架梁、第三框架梁、第四框架梁和第五框架梁，所述第一框架梁、第二框架梁、前防撞梁、第三框架梁、第四框架梁和第五框架梁依次首尾相连形成框形的外围结构。通过该优选技术方案，框架梁和前防撞梁对形成的外围框架结构能够对其中的元器件起到保护作用。

优选地，所述第五框架梁的外侧设置有后防撞梁，所述第五框架梁的外侧设置有后防撞梁，所述后防撞梁通过斜加强梁固定连接在所述第五框架梁的两端，通过该优选技术方案，后防撞梁通过斜加强梁加固了与第五框架梁之间的连接强度，从而能够更好的保障第五框架梁内侧区域的安全。

进一步优选地，所述后防撞梁的长度不大于第五框架梁的长度。通过该优选技术方案，使得后防撞梁在斜加强梁的支撑下与第五框架梁的连接更加稳固。

优选地，在所述第五框架梁、后防撞梁与斜加强梁之间形成有缓冲区。通过该优选技术方案，能够对独立空间起到有效的缓冲作用，从而防止设置在独立空间内的元器件受到损坏。

进一步优选地，所述独立空间包括模组放置区和电器件放置区，所述独立空间中靠近前防撞梁部分区域设置为电器件放置区，靠近后防撞梁部分区域设置为模组放置区。通过该优选技术方案，将电器件和电池模组分别设置在独立空间中，使得电器件和电池模组之间相互独立，避免单个电器元件发生热失控时相互蔓延。

优选地，所述独立空间中由横梁，第二框架梁，前防撞梁和第三框架梁依次首尾相连构成电器件放置区，所述独立空间中由第一框架梁，横梁，第四框架梁和第五框架梁依次首尾相连构成模组放置区。通过该优选技术方案，便于对电器件和电池模组进行有序归类，防止元器件之间互相干涉。

进一步优选地，所述框架梁，横梁和纵梁均采用6系铝合金材料制成。通过该优选技术方案，采用6系铝合金材料能够在保证电池托盘框架结构强度的同时，减轻电池系统重量。

本实用新型第二方面提供了一种电池箱，包括本实用新型第一方面所提供的动力电池托盘框架。

通过上述技术方案，本实用新型的电池托盘框架结构，通过横纵梁将框架梁合围产生的内部区域分割成若干独立空间，能够保证分割形成的独立空间之间互不干涉，相互独立，将电器元件放入其中后，当其中一电器元件发生损坏时，电器元件之间无法产生热蔓延，从而使得电器元件之间不会受到相邻元器件的影响，保证了电器元件能够在独立空间中稳定安全的进行后续的工作。在横梁与纵梁的连接处可采用螺栓连接的方式进行固定，横纵梁与框架梁的连接处也可采用螺栓连接的方式进行固定，框架梁的各个部件之间可采用焊接的方式来进行固定，从而形成框架梁采用焊接，横梁与纵梁，横纵梁与框架梁之间采用螺栓连接，动力电池托盘框架整体采用螺栓连接与焊接相结合的连接方式，以此达到减少框架连接处的焊接量，以及由焊接引起的焊接变形的目的，并且还能降低由焊接应力引起的框架梁主体结构的焊接节点开裂的情况。框架梁、横梁和纵梁均由6系铝合金材料制成的设置，能够在保证整体框架强度的同时降低托盘框架的重量。

本实用新型的电池箱使用了本实用新型的动力电池托盘框架结构，也具有上述优点。

附图说明

图1是一种现有的动力电池托盘框架结构的结构示意图；

图2是本实用新型的动力电池托盘框架的结构示意图。

附图标记说明

1第一框架梁 2纵梁

3横梁 4后防撞梁

5前防撞梁 6第二框架梁

7第三框架梁 8第四框架梁

9第五框架梁 10斜加强梁

11缓冲区 12模组放置区

13电器件放置区 14横纵梁连接件

15纵梁连接件

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右、前、后”通常是基于本实用新型的安装结构正常安装到主体框架上后的方位或位置关系，其中，前防撞梁所在方向为“前”。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，术语“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的动力电池托盘框架结构一个实施例，如图2所示，采用框架梁与横纵梁相结合的方式，横梁3，纵梁2和框架梁合围形成框形区域，框形区域具体由第一框架梁1，第二框架梁6，和前防撞梁5，第三框架梁7，第四框架梁8和第五框架梁9依次首尾相连组合而成，且在第五框架梁9的后端还设置有一与前防撞梁5相对设置的后防撞梁4，该后防撞梁4与斜加强梁10，第五框架梁9共同构成的缓冲区11设置在框形区域的后端外侧，从而形成由第一框架梁1，第二框架梁6，和前防撞梁5，第三框架梁7，第四框架梁8，斜加强梁10，后防撞梁4，斜加强梁10顺次首尾相连构成的六边形结构，横梁3和纵梁2交叉设置在框架梁的内侧区域，为了在框架梁内部空间中形成相互独立的安装空间，将框架梁的内部区域分割为若干独立空间，使得安置在独立空间中的电器件和电池模组相互独立，互不干涉，且框架梁、横梁3及纵梁2之间采用螺栓连接与焊接相结合方式进行连接，例如，在横梁3与纵梁2的连接处可采用螺栓连接的方式进行固定，横纵梁与框架梁的连接处可采用螺栓连接的方式进行固定，框架梁的各个部件连接处可采用焊接的方式来进行固定，采用螺栓连接的方式能够方便横梁3、纵梁2、框架梁之间的拆卸与安装，并且螺栓连接相对于整体焊接的方式来说更加的灵活，且整体焊接容易产生内应力而导致焊接结构产生应力破坏等结构问题，并且采用螺栓连接的方式可以让操作者更加便捷的调节独立空间的尺寸大小，操作者可自由调节螺栓连接件的连接点来改变框架结构内部独立空间的尺寸大小，以此来适应不同规格的电器件与电池模组。

传统的托盘框架结构设计，如图1所示，一般设计为横梁1a和纵梁2a焊接成型，同时电池箱底板4a与框架3a整体焊接为一体的方式，由于采用整体焊接的方式，从而导致传统托盘框架的焊接量过大，容易产生过高的内应力，且内应力的增大对整体结构易造成应力破坏。纵梁2a固定垂直设置在两根横梁1a之间，横梁1a与纵梁2a将框架3a的内部区域分割为若干元器件放置区，相邻放置区之间通过同一底板4a对元器件进行承托，而每个元器件在工作的过程中都会产生一定的热能，当元器件正常工作时产生的热能还在一定的控制范围内，不会对周围的其他元器件产生影响，而当元气件发生故障时，产生故障的元器件会释放巨大的热能，这些热能会通过底板向周围蔓延，进而影响到其他元器件的正常工作。

在本实用新型的托盘框架结构的一些实施例中，横梁3与纵梁2通过横纵梁连接件14采用螺栓连接的方式相互连接，通过将横纵梁连接件14放置在横梁3与纵梁2的交接处，使用连接螺栓穿过横纵梁连接件14，横梁3和纵梁2，以达到将横纵梁连接件14与横梁3，纵梁2相固定的目的，横梁3与框架梁通过纵梁连接件15采用螺栓连接的方式相互连接，此时将纵梁连接件15放置在框架梁的内侧，横梁3放置在纵梁连接件15上，通过设置在纵梁连接件15两侧的连接螺栓与框架梁固定，设置在纵梁连接件15中部的连接螺栓与横梁3固定，从而达到通过纵梁连接件15将横梁3与框架梁固定连接的目的。采用螺栓连接的方式使横梁3、纵梁2和框架梁之间能够便捷的在框架梁的既定范围内改变固接位置，从而达到调节独立空间尺寸大小的目的，以此能够与不同规格的元器件相适配，并且相对于整体焊接成型的结构，由于部分框架结构采用了螺栓连接的方式相连，能够有效减少焊接的焊接量，进而减小了焊接后产生的应力残留，并且降低了应力开裂导致结构破坏的风险，从而保护了整体动力托盘框架结构的安全。

在本实用新型的托盘框架结构的一些实施例中，还包括前防撞梁5，框架梁包括第一框架梁1、第二框架梁6、第三框架梁7、第四框架梁8和第五框架梁9，第一框架梁1和第四框架梁8组成托盘框架两侧的防护结构，与第五框架梁9以及与第五框架梁9相对设置在第一框架梁1和第四框架梁8端部的横梁3构成矩形框架区域，第二框架梁6，前防撞梁5和第三框架梁7构成设置在托盘框架前端的防护结构，由于前防撞梁5的长度小于横梁3的长度，从而与上述位置设置的横梁3共同构成梯形框架区域，将矩形框架区域与梯形框架区域相结合，组成由第一框架梁1、第二框架梁6、前防撞梁5、第三框架梁7、第四框架梁8和第五框架梁9依次首尾相连形成的外围框架结构，该外围框架结构能够对框形区域内的电器件和电池模组进行保护。

在本实用新型的托盘框架结构的一些实施例中，后防撞梁4设置在第五框架梁9的外侧，所述后防撞梁4通过斜加强梁10固定连接在所述第五框架梁9的两端，后防撞梁4能够对框架结构后端的冲击力产生一定的抵御作用，并且斜加强梁10对后防撞梁4起到支撑作用，从而使得后防撞梁能够抵御更大的冲击力，后防撞梁4通过斜加强梁10加固了与第五框架梁9之间的连接强度，并且后防撞梁4的长度小于第五框架梁9的长度，因此，当后防撞梁4受到冲击时，第五框架梁9和斜加强梁10能够对后防撞梁4起到一定的稳定加固的作用，使得后防撞梁4能够更好的保障第五框架梁9内侧区域的安全。

作为本实用新型的动力电池托盘框架结构的一种具体实施方式，由后防撞梁4、斜加强梁10和第五框架梁9共同构成缓冲区11，缓冲区11的设置对框架结构起到有效的缓冲作用，当框架后方受到外界的冲击时，后防撞梁4能够对受到的冲击力进行削减，而后防撞梁4与第五框架梁9之间的缓冲区11则会对剩余的冲击力进一步削弱，从而使得外界对框架结构整体产生的冲击力降到最小，进而起到对设置在框架梁内部区域的电器件和电池模组的保护作用。

在本实用新型的托盘框架结构的一些实施例中，独立空间包括模组放置区12和电器件放置区13，所述独立空间中靠近前防撞梁5部分区域设置为电器件放置区13，靠近后防撞梁4部分区域设置为模组放置区12，电器件放置区13由横梁3，第二框架梁6，前防撞梁5和第三框架梁7依次首尾相连构成，模组放置区12由第一框架梁1，横梁3，第四框架梁8和第五框架梁9依次首尾相连构成，从而将电器件和电池模组分别设置在既定的独立空间中，经过隔离的电器件和电池模组之间成为互不干涉的独立单元，且能够防止电器件之间，电器件和电池模组之间，以及电池模组之间由于单个电器元件发生热失控时产生的热蔓延。

在本实用新型的托盘框架结构的一些实施例中，框架梁，横梁3和纵梁2可以采用6系铝合金材料制成，其中，框架梁，横梁3和纵梁2可以均采用6系铝合金材料制成，也可以其中的部分构件采用6系铝合金材料制成，由于6系铝合金材料与常用材料相比，硬度能够满足电池托盘框架结构的需求，且其质量较小，因此在保证电池托盘框架结构强度的同时，能够减轻电池系统质量，防止由于框架结构过重而增大整体结构的惯性离心力，进而对整体电池系统产生更大的负荷。

作为本实用新型电池箱的一种实施例，电池箱内采用了一种本实用新型的动力电池托盘框架结构，其中，动力托盘框架结构固接在电池箱外壳体上，框架梁合围形成的框形区域用于存放电器件和电池模组，横梁3和纵梁2交叉设置在所述框架梁内侧，并将框架梁的内部区域分割为若干独立空间，使得安置在独立空间中的电器件和电池模组相互独立，互不干涉，且框架梁、横梁3及纵梁2之间采用螺栓连接与焊接相结合方式进行连接，相对于采用单一的焊接方式进行连接，焊接量更大，且焊接产生内应力明显大于焊接与螺栓连接相结合产生的内应力，这使得电池模组和电器件容易受到更多的应力作用，从而影响电池系统的整体稳定性，并且在电池箱内部采用螺栓连接的方式能让操作者可对连接件的连接点进行调整，从而使得电池箱内的电池模组能够及时完成更换，以适应不同的工作环境。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种动力电池托盘框架结构，其特征在于，包括框架梁、横梁(3)和纵梁(2)，所述框架梁合围形成框形，所述横梁(3)和纵梁(2)交叉设置在所述框架梁内侧，将所述框架梁的内部区域分割为若干独立空间，所述框架梁、横梁(3)及纵梁(2)之间采用螺栓连接与焊接相结合方式。

2.根据权利要求1所述的动力电池托盘框架结构，其特征在于，所述横梁(3)与所述纵梁(2)通过横纵梁连接件(14)采用螺栓连接的方式相互连接，所述横梁(3)与所述框架梁通过纵梁连接件(15)采用螺栓连接的方式相互连接。

3.根据权利要求2所述的动力电池托盘框架结构，其特征在于，还包括前防撞梁(5)，所述框架梁包括第一框架梁(1)、第二框架梁(6)、第三框架梁(7)、第四框架梁(8)和第五框架梁(9)，所述第一框架梁(1)、第二框架梁(6)、前防撞梁(5)、第三框架梁(7)、第四框架梁(8)和第五框架梁(9)依次首尾相连形成框形的外围结构。

4.根据权利要求3所述的动力电池托盘框架结构，其特征在于，所述第五框架梁(9)的外侧设置有后防撞梁(4)，所述后防撞梁(4)通过斜加强梁(10)固定连接在所述第五框架梁(9)的两端。

5.根据权利要求4所述的动力电池托盘框架结构，其特征在于，所述后防撞梁(4)的长度不大于第五框架梁(9)的长度。

6.根据权利要求5所述的动力电池托盘框架结构，其特征在于，在所述第五框架梁(9)、后防撞梁(4)与斜加强梁(10)之间形成有缓冲区(11)。

7.根据权利要求1所述的动力电池托盘框架结构，其特征在于，所述独立空间包括模组放置区(12)和电器件放置区(13)，所述独立空间中靠近前防撞梁(5)区域部分设置为电器件放置区(13)，所述独立空间中靠近后防撞梁(4)区域部分设置为模组放置区(12)。

8.根据权利要求7所述的动力电池托盘框架结构，其特征在于，所述独立空间中由横梁(3)，第二框架梁(6)，前防撞梁(5)和第三框架梁(7)依次首尾相连构成电器件放置区(13)，所述独立空间中由第一框架梁(1)，横梁(3)，第四框架梁(8)和第五框架梁(9)依次首尾相连构成模组放置区(12)。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的动力电池托盘框架结构，其特征在于，所述框架梁，横梁和纵梁均采用6系铝合金材料制成。

10.一种电池箱，其特征在于，该电池箱安装有根据权利要求1-9中任一项所述的动力电池托盘框架结构。

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