CN219163587U - 一种设有台阶结构的电池箱及电池包 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种设有台阶结构的电池箱，包括外框架，外框架包括两个第一边框及两个第二边框，两个第一边框相对设置，两个第二边框相对设置，两个第一边框与两个第二边框围设成用于容纳电池单体的装配腔，装配腔的侧壁上设置有第一限位台阶、第二限位台阶及第三限位台阶，第一限位台阶、第二限位台阶与第三限位台阶自外框架的其中一大面沿着外框架的高度方向依次分布；底护板，底护板嵌于第一限位台阶，并与外框架焊接连接。同时，还公开了一种应用上述设有台阶结构的电池箱的电池包，解决了现有电池箱体的生产制作工艺复杂，制作工艺要求高，且长期使用时，容易出现螺栓松动的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种设有台阶结构的电池箱及电池包。
背景技术
电池箱体主要为电池模组提供防护作用，作为整个电源系统的承载，电池箱体承受电池模组的主要重量。当电池包在使用过程受到的振动、机械冲击、碰撞或挤压工况，如果电池箱体机械性能不足，会造成箱体变形严重及破裂，从而导致电池包内部短路或电芯损坏，影响电池包的整体性能以及威胁着人们的生命财产安全，因此，电池箱体的机械结构对电池包的性能具有重要的作用。此外，还应当考虑热防护效果以及轻量化等。
由于近年被越来越重视电池箱体的轻量化，而出现越来越多的钣金组装箱体，如可参考2022年9月6日公开的公开号CN115020898A的一种电池箱体，其中，该电池箱体的下护板与框架的下端通过螺栓连接，螺栓通过铆螺母与框架连接。该电池箱体的生产制作工艺复杂，制作工艺要求高，且长期使用时，容易出现螺栓松动的问题。
实用新型内容
为了克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，本实用新型提供一种设有台阶结构的电池箱及电池包，解决了现有电池箱体的生产制作工艺复杂，制作工艺要求高，且长期使用时，容易出现螺栓松动的问题。
本实用新型为解决其问题所采用的技术方案是：
一种设有台阶结构的电池箱，包括：
外框架，所述外框架包括两个第一边框及两个第二边框，两个所述第一边框相对设置，两个所述第二边框相对设置，两个所述第一边框与两个所述第二边框围设成用于容纳电池单体的装配腔，所述装配腔的侧壁上设有第一限位台阶、第二限位台阶及第三限位台阶，所述第一限位台阶、所述第二限位台阶与所述第三限位台阶自所述外框架的其中一大面沿着所述外框架的高度方向依次分布；
底护板，所述底护板嵌于所述第一限位台阶，并与所述外框架焊接连接。综合上述可知，通过第一限位台阶、第二限位台阶及第三限位台阶所形成的三台阶结构，不仅实现底护板与外框架之间焊接一体，简化了现有下护板的钣金工艺以及下护板与框架之间高要求的装配工艺，降低生产成本，还避免了螺栓长期连接所存在的失效风险。同时，通过第一限位台阶与底护板搅拌摩擦焊接，有效保证甚至提高了电池箱的气密性，有利于电池包的气密性测试。
进一步地，该设有台阶结构的电池箱还包括设置在所述装配腔的内部的横梁，所述横梁用于将所述装配腔分隔成第一装配区与第二装配区，所述横梁与所述外框架焊接连接。
进一步地，所述横梁包括主梁体、长梁体及过渡梁体，所述长梁体与所述过渡梁体均设置在所述主梁体上，所述过渡梁体位于所述主梁体与所述长梁体之间，所述长梁体的端部固定连接于所述第二限位台阶，所述过渡梁体的端部固定连接于所述第三限位台阶。
进一步地，所述长梁体与所述过渡梁体之间设置成第一梁台阶，所述过渡梁体与所述主梁体之间设置成第二梁台阶。
进一步地，该设有台阶结构的电池箱还包括用于装配、固定电池单体的电池托架，所述电池托架位于所述第一装配区的内部，且所述电池托架嵌于所述第三限位台阶，所述外框架与所述横梁均与所述电池托架焊接连接。
进一步地，该设有台阶结构的电池箱还包括隔热绝缘层，所述隔热绝缘层设置在所述电池托架与所述底护板之间。
进一步地，该设有台阶结构的电池箱还包括减震缓冲件，所述减震缓冲件设置在所述电池托架与所述隔热绝缘层之间。
进一步地，所述外框架的内部设置有泄压腔、泄压孔以及排气口，所述第一装配区通过所述泄压孔与所述泄压腔相导通，所述泄压腔通过所述排气口与所述外框架的外部相连通。
进一步地，所述外框架还包括过渡边框，所述过渡边框的两端分别固定连接所述第一边框与所述第二边框。
本实用新型还公开了一种电池包，包括：
若干电池单体；
上述的设有台阶结构的电池箱，每一所述电池单体均位于所述电池箱的装配腔的内部，且每一所述电池单体均装配固定在所述电池箱的电池托架上。
综上所述，本实用新型提供的一种设有台阶结构的电池箱及电池包，具有如下技术效果：
巧妙的在外框架上设置成三台阶结构，使得底护板与外框架之间能够焊接一体成型，从而有效解决现有电池箱体的生产制作工艺复杂，制作工艺要求高，且长期使用时，容易出现螺栓松动的问题。
附图说明
图1为本实用新型第一实施例设有台阶结构的电池箱的爆炸示意图；
图2为本实用新型第一实施例设有台阶结构的电池箱的整体结构图；
图3为本实用新型第一实施例设有台阶结构的电池箱的正面装配图；
图4为图3中A处的局部放大示意图；
图5为本实用新型第一实施例设有台阶结构的电池箱的局部装配图；
图6为图5中B处的局部放大示意图；
图7为本实用新型第一实施例中第二边框的结构示意图；
图8为本实用新型第一实施例中横梁的结构示意图。
图标：1-外框架，11-第一边框，12-第二边框，13-装配腔，131-第一装配区，132-第二装配区，14-第一限位台阶，141-第一台阶竖直面，142-第一台阶水平面，15-第二限位台阶，151-第二台阶竖直面，152-第二台阶水平面，16-第三限位台阶，161-第三台阶竖直面，162-第三台阶水平面，17-过渡边框，18-装配孔，2-横梁，21-主梁体，22-长梁体，23-过渡梁体，24-第一梁台阶，241-第一梁台水平面，242-第一梁台垂直面，25-第二梁台阶，251-第二梁台水平面，252-第二梁台垂直面，3-电池托架，31-电芯固定孔，4-隔热绝缘层，5-减震缓冲件，61-泄压腔，62-泄压孔，63-排气口，7-底护板。
具体实施方式
为了更好地理解和实施，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。
第一实施例
图1为本实用新型第一实施例设有台阶结构的电池箱的爆炸示意图，图2为本实用新型第一实施例设有台阶结构的电池箱的整体结构图，图3为本实用新型第一实施例设有台阶结构的电池箱的正面装配图，图4为图3中A处的局部放大示意图，图5为本实用新型第一实施例设有台阶结构的电池箱的局部装配图，图7为本实用新型第一实施例中第二边框12的结构示意图，其中，为更清楚展示台阶结构的结构以及与底护板7的连接关系，图3中第一边框11作隐藏示意。为更清楚展示横梁2与外框架1的结构及其连接关系，图5仅对横梁2与外框架1作局部装配示意。
具体请结合图1、图2、图3、图4、图5及图7所示，本实用新型公开了一种设有台阶结构的电池箱，包括外框架1以及底护板7，其中，外框架1包括两个第一边框11及两个第二边框12，两个第一边框11相对设置，两个第二边框12相对设置，两个第一边框11与两个第二边框12围设成用于容纳电池单体的装配腔13。
此处所指的围设即为第一边框11与第二边框12垂直设置，每一第一边框11的两端分别与两个第二边框12的端部拼接，第一边框11与第二边框12之间的拼接可以为直接连接。此外，基于电池箱在用电装置中的装配考虑以及电池箱的结构设计考虑，外框架1还包括过渡边框17，过渡边框17的两端分别固定连接第一边框11与第二边框12，即为第一边框11与第二边框12通过过渡边框17间接拼接，从而消除第一边框11与第二边框12直接连接的尖角结构。
应当注意的，如图1、图2及图5所示，上述第一边框11与第二边框12通过过渡边框17间接拼接的方式可与第一边框11与第二边框12直接连接的方式结合使用。
作为本方案的核心，具体结合图4及图7示出的本实用新型第一实施例中第二边框12的结构示意图所示，上述装配腔13的侧壁自外框架1的其中一大面沿着外框架1的高度方向依次设置有第一限位台阶14、第二限位台阶15及第三限位台阶16，底护板7嵌于第一限位台阶14，并与外框架1焊接连接，此处所指的焊接连接优选为搅拌摩擦焊接工艺。
在本实施例中，第一边框11、第二边框12及过渡边框17组合而成的封闭面为外框架1的大面，垂直于大面的方向为外框架1的高度方向。优选的，第一限位台阶14、第二限位台阶15及第三限位台阶16沿着外框架1的高度方向顺次设置，并逐级向装配腔13的中部延伸。
具体为，根据图6示出图5中B处的局部放大示意图，第一限位台阶14具有平行于装配腔13的侧面的第一台阶竖直面141、以及平行于外框架1的大面的第二台阶水平面152，第一台阶水平面142与第一台阶竖直面141垂直连接，第一台阶水平面142向装配腔13的侧面延伸并连接，且第一台阶水平面142与外框架1的大面不相重合。
第二限位台阶15具有平行于装配腔13的侧面的第二台阶竖直面151、以及平行于第一台阶水平面142的第二台阶水平面152，第二台阶水平面152与第二台阶竖直面151垂直连接，第二台阶水平面152向第一台阶竖直面141延伸并连接。
第三限位台阶16具有平行于装配腔13的侧面的第三台阶竖直面161、以及平行于第二台阶水平面152的第三台阶水平面162，第三台阶水平面162与第三台阶竖直面161垂直连接，第三台阶水平面162向第二台阶竖直面151延伸并连接。
此时，外框架1的外侧面与第一台阶竖直面141之间的垂直距离小于外框架1的外侧面与第二台阶竖直面151之间的垂直距离，外框架1的外侧面与第二台阶竖直面151之间的垂直距离小于外框架1的外侧面与第三台阶竖直面161之间的垂直距离。底护板7的侧面均与第一台阶竖直面141抵接接触，底护板7的大面边缘位置与第一台阶水平面142抵接接触，并将底护板7与外框架1搅拌摩擦焊接处理，从而实现底护板7与外框架1固定连接的目的。
一方面，底护板7仅需为平板，制作底护板7时仅需切割工艺，相较于现有的电池箱的底护板7需进行钣金拉伸、折弯处理，不仅简化了加工制作工艺，同时，也节省了折弯所需的模具成本，大大降低了电池箱的成本。
另一方面，底护板7与外框架1的第一限位台阶14在加工制作的过程中进行贴合，并通过搅拌摩擦焊接进行固定，使得电池箱的整体结构更加紧凑，结构拼接得更加平整。
更重要的，底护板7的侧面在加工装配的过程中能够更好地与第一台阶竖直面141抵接贴合，底护板7的大面边缘位置在加工装配的过程中能够更好地与第一台阶水平面142抵接接触，因此，底护板7与外框架1之间装配缝隙(焊接缝隙)更小，从而有效提高了电池箱整体的气密性。
应当补充说明的，外框架1的其中一大面通过底护板7进行连接密封，外框架1的另一大面上均匀设置有若干装配孔18，装配孔18优选为与螺栓相适配的螺纹孔，电池箱还包括与外框架1的形状大小相适配的箱盖，箱盖通过若干螺栓与外框架1螺栓连接，从而实现将若干电池单体封装在装配腔13内部的目的。
此外，第一限位台阶14、第二限位台阶15及第三限位台阶16可均布置在装配腔13的每一侧壁上。优选的，结合电池设计、结构设计以及工艺制作的综合考虑，两个第一边框11与两个第二边框12中任意之一仅设置第一限位台阶14，或不设置第一限位台阶14、第二限位台阶15及第三限位台阶16，其余均设置第一限位台阶14、第二限位台阶15及第三限位台阶16。
例如，结合图5所示，设置有接线口、数据连接口及电源口的第一边框11上仅设置有第一限位台阶14，另一第一边框11及两个第二边框12均设置有不仅第一限位台阶14、第二限位台阶15及第三限位台阶16，不仅保证底护板7能够与外框架1均匀受力，保证结构的稳定性，同时，还保证底护板7与外框架1的每一位置均能够搅拌摩擦焊接，从而保证电池箱的每一位置均具备良好的气密性。
进一步的，具体结合图1、图2及图5所示，在装配腔13的内部设置有横梁2，且装配腔13通过横梁2分隔成第一装配区131与第二装配区132。第一装配区131用于安装若干电池单体，第二装配区132用于安装电气部件，如继电器、传感器等，当然，第二装配区132可根据电池设计或设计需求进行调整，并不限定用于安装电气部件，横梁2可以与第一边框11平行设置，并与第二边框12焊接连接，横梁2也可以第二边框12平行设置，并与第一边框11焊接连接，另外，底护板7可以抵接于横梁2，底护板7优选与横梁2焊接连接。
具体的，结合图6以及图8示出的本实用新型第一实施例中横梁2的结构示意图，横梁2包括主梁体21、长梁体22及过渡梁体23，长梁体22与过渡梁体23均设置在主梁体21上，长梁体22与过渡梁体23均优选与主梁体21焊接连接，过渡梁体23位于主梁体21与长梁体22之间，长梁体22的端部固定连接于第二限位台阶15，过渡梁体23的端部固定连接于第三限位台阶16。
优选的，长梁体22的其中一大面与第二台阶水平面152抵接接触，长梁体22的另一大面与底护板7的大面抵接接触，长梁体22沿着长梁体22的长度方向延伸，并抵接接触至第二台阶竖直面151。过渡梁体23的大面与第三台阶水平面162抵接接触，过渡梁体23沿着过渡梁体23的长度方向延伸，并抵接接触至第三台阶竖直面161。
因此，在横梁2的作用下，能够有效增强电池箱整体的结构强度，从而保护装配腔13中的每一电池单体不受外界的作用力而受到破坏，并使每一电池单体均保持在最佳的使用环境下使用，达到最佳的充放电状态。
进一步的，具体结合图1、图2及图4所示，该设有台阶结构的电池箱还包括电池托架3及隔热绝缘层4，此处所指的隔热绝缘层4优选为云母片复合板，保证良好的防火性能以达到电池处于热失控状态的防护要求外，还具备材质柔软、绝缘性良好以及轻量化的特点。其中，电池托架3上设置有若干电芯固定孔31，每一电芯固定孔31的形状尺寸均与每一电池单体的形状尺寸相适配，每一电池单体均能够插接配合在电芯固定孔31内。
具体的，结合图1、图2及图4所示，电池托架3位于第一装配区131的内部，且电池托架3嵌于第三限位台阶16，外框架1与横梁2均与电池托架3焊接连接。此处所指的焊接连接优选为搅拌摩擦焊，也即电池托架3的形状尺寸与第一装配区131的形状尺寸的相适配，使得电池托架3的大面边缘能够抵接在第三限位台阶16的第三台阶水平面162上，电池托架3的侧面能够抵接于相对应的第三台阶竖直面161，不仅使得电池托架3能够稳固地连接在外框架1上，同时，使得电池托架3与外框架1之间的受力更加均匀，更重要的，电池托架3均能够与第三限位台阶16搅拌摩擦焊接，使得电池托架3与外框架1之间保持良好的密封性。
优选的，具体结合图6及图8所示，过渡梁体23与主梁体21之间设置成第二梁台阶25，应当说明的，可以为横梁2的两相对侧均设置有第二梁台阶25，优选的，第二梁台阶25设置在第一装配区131的一侧。
具体为，第二梁台阶25具有平行于第三台阶水平面162的第二梁台水平面251、以及垂直连接于第二梁台水平面251的第二梁台垂直面252，第二梁台水平面251与第三台阶水平面162均在同一水平高度上，且第二梁台水平面251与第三台阶水平面162相连接，第二梁台垂直面252朝第三台阶竖直面161延伸，并连接至第三台阶竖直面161，则电池托架3的大面抵接至第三台阶水平面162的同时，还抵接至第二梁台水平面251，电池托架3的侧面抵接至第二梁台垂直面252，且电池托架3与第二梁台阶25焊接连接，使得电池托架3能够受力在横梁2上，从而提高电池托架3的装配稳定性，简化了通过加装螺栓的装配工艺，还实现电池单体的稳固安装的效果，同时，更进一步提高了电池箱的密封性。
此外，隔热绝缘层4设置在第二限位台阶15与底护板7之间，即隔热绝缘层4的其中一大面边缘抵接在第二台阶水平面152上，隔热绝缘层4的侧面能够抵接于相对应的第二台阶竖直面151，而隔热绝缘层4的另一大面抵接在底护板7上，从而实现隔热绝缘层4的装配固定。当然，隔热绝缘层4夹设固定在电池托架3与底护板7之间。
同理的，具体结合图6及图8所示，为使得隔热绝缘层4的每一侧边均能被夹紧固定，长梁体22与过渡梁体23之间设置成第一梁台阶24，应当说明的，可以为横梁2的两相对侧均设置有第一梁台阶24，优选的，第一梁台阶24设置在第一装配区131的一侧。
具体为，第一梁台阶24具有平行于第二台阶水平面152的第一梁台水平面241、以及垂直连接于第一梁台水平面241的第一梁台垂直面242，第一梁台水平面241与第二台阶水平面152均在同一水平高度上，且第一梁台水平面241与第二台阶水平面152相连接，第一梁台垂直面242朝第二台阶竖直面151延伸，并连接至第二台阶竖直面151，则隔热绝缘层4的大面抵接至第二台阶水平面152的同时，还抵接至第一梁台水平面241，隔热绝缘层4的侧面抵接至第一梁台垂直面242。因此，使隔热绝缘层4的每一侧边均能被夹紧固定的目的。
进一步的，具体请结合图1和图4所示，在电池托架3与隔热绝缘层4之间设置有减震缓冲件5，减震缓冲件5可以呈条形状，还可以呈块状。通过多个减震缓冲件5均匀分布在电池托架3与隔热绝缘层4之间，使得电池箱在产生震动的情况下，电池托架3与底护板7之间的隔热绝缘层4仍然保持相对静止不动，有效避免电池箱产生异响的问题。
此外，具体请结合图2、图5、图6及图7所示，外框架1的内部设置有泄压腔61、泄压孔62以及排气口63，第一装配区131通过泄压孔62与泄压腔61相导通，泄压腔61通过排气口63与外框架1的外部相连通。
具体为，第一边框11与第二边框12的内部均设置有泄压腔61，且第一边框11的泄压腔61与第二边框12的泄压腔61相导通，泄压孔62设置在第二限位台阶15上，电池单体的底部贯穿电芯固定孔31并抵接至隔热绝缘层4。当电池单体处于热失控状态时，使得电池托架3与底护板7之间产生高压气流，高压气流穿过泄压孔62进入到泄压腔61，最终沿着泄压腔61流向排气口63并排出电池箱的外部。
第二实施例
基于第一实施例所公开的一种设有台阶结构的电池箱，具体结合图1至图8所示，发明人还公开了一种电池包，包括：
若干电池单体；
上述的设有台阶结构的电池箱，每一电池单体均位于电池箱的装配腔13的内部，且每一电池单体均装配固定在电池箱的电池托架3上。
该电池包的电池箱通过第一限位台阶14、第二限位台阶15及第三限位台阶16的台阶结构实现两次搅拌摩擦焊接工艺的目的，包括底护板7与第一限位台阶14之间的焊接以及电池托架3的焊接，不仅简化现有的加工工艺，同时，还保证了电池箱的气密性，有利于电池包的气密性测试。
本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种设有台阶结构的电池箱，其特征在于，包括：
外框架(1)，所述外框架(1)包括两个第一边框(11)及两个第二边框(12)，两个所述第一边框(11)相对设置，两个所述第二边框(12)相对设置，两个所述第一边框(11)与两个所述第二边框(12)围设成用于容纳电池单体的装配腔(13)，所述装配腔(13)的侧壁上设置有第一限位台阶(14)、第二限位台阶(15)及第三限位台阶(16)，所述第一限位台阶(14)、所述第二限位台阶(15)与所述第三限位台阶(16)自所述外框架(1)的其中一大面沿着所述外框架(1)的高度方向依次分布；
底护板(7)，所述底护板(7)嵌于所述第一限位台阶(14)，并与所述外框架(1)焊接连接。
2.根据权利要求1所述的设有台阶结构的电池箱，其特征在于：还包括设置在所述装配腔(13)的内部的横梁(2)，所述横梁(2)用于将所述装配腔(13)分隔成第一装配区(131)与第二装配区(132)，所述横梁(2)与所述外框架(1)焊接连接。
3.根据权利要求2所述的设有台阶结构的电池箱，其特征在于：所述横梁(2)包括主梁体(21)、长梁体(22)及过渡梁体(23)，所述长梁体(22)与所述过渡梁体(23)均设置在所述主梁体(21)上，所述过渡梁体(23)位于所述主梁体(21)与所述长梁体(22)之间，所述长梁体(22)的端部固定连接于所述第二限位台阶(15)，所述过渡梁体(23)的端部固定连接于所述第三限位台阶(16)。
4.根据权利要求3所述的设有台阶结构的电池箱，其特征在于：所述长梁体(22)与所述过渡梁体(23)之间设置成第一梁台阶(24)，所述过渡梁体(23)与所述主梁体(21)之间设置成第二梁台阶(25)。
5.根据权利要求3或4所述的设有台阶结构的电池箱，其特征在于：还包括用于装配、固定电池单体的电池托架(3)，所述电池托架(3)位于所述第一装配区(131)的内部，且所述电池托架(3)嵌于所述第三限位台阶(16)，所述外框架(1)与所述横梁(2)均与所述电池托架(3)焊接连接。
6.根据权利要求5所述的设有台阶结构的电池箱，其特征在于：还包括隔热绝缘层(4)，所述隔热绝缘层(4)设置在所述电池托架(3)与所述底护板(7)之间。
7.根据权利要求6所述的设有台阶结构的电池箱，其特征在于：还包括减震缓冲件(5)，所述减震缓冲件(5)设置在所述电池托架(3)与所述隔热绝缘层(4)之间。
8.根据权利要求2所述的设有台阶结构的电池箱，其特征在于：所述外框架(1)的内部设置有泄压腔(61)、泄压孔(62)以及排气口(63)，所述第一装配区(131)通过所述泄压孔(62)与所述泄压腔(61)相导通，所述泄压腔(61)通过所述排气口(63)与所述外框架(1)的外部相连通。
9.根据权利要求1所述的设有台阶结构的电池箱，其特征在于：所述外框架(1)还包括过渡边框(17)，所述过渡边框(17)的两端分别固定连接所述第一边框(11)与所述第二边框(12)。
10.一种电池包，其特征在于：包括：
若干电池单体；
权利要求1至9任意一项所述的设有台阶结构的电池箱，每一所述电池单体均位于所述电池箱的装配腔(13)的内部，且每一所述电池单体均装配固定在所述电池箱的电池托架(3)上。
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