动力电池包及其箱体的制作方法

1.本实用新型属于动力电池技术领域，更具体地说，是涉及一种动力电池包及其箱体。


背景技术：

2.动力电池包作为新能源汽车的主要动力来源，其箱体的机械性能，如抗拉伸性能、屈服强度、碰撞刚度等，是实现整车安全行驶中十分重要的一环。一般地，为了满足电池包箱体的机械性能要求，采用低碳钢钣金结合焊接工艺加工制作箱体，再通过在箱体内部及外部设置加强筋、加强肋等来进一步增加箱体的整体强度，箱体结构复杂，制作工艺繁琐。或者，也常采用采用铝合金通过折弯、冲压等方式进行制造，此类制作方式虽然成本较低，但箱体整体质量大、重量重，与动力电池包的整体系统能量密度的提高和新能源汽车的轻量化发展的需求不相符。
3.相关技术中，为了解决铝合金材料质量较大的问题，对箱体进行“薄壁化”设计，即通过降低箱体壁的厚度来减轻重量。但是，箱体侧壁厚度降低会使箱体结构的机械性能同步下降，箱体在碰撞及挤压时出现的微小变形都难以有效恢复，箱体整体抗变形能力差，挤压碰撞时将应力直接传导至在箱体内的电池模组，导致模组变形，严重时可能引发电池短路发生爆炸。此外，箱体壁厚降低，箱体的导热能力也相应变差，交换传导热量的效率降低，不利于动力电池包在使用过程中的散热，严重影响电池的使用安全和寿命。因此，亟需设计一款高强度轻质量的电池包箱体。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例的目的在于提供一种动力电池包及其箱体，以解决现有技术中的动力电池包通过降低箱体的壁厚减轻铝合金箱体的重量导致箱体强度降低、抗变形能力及导热能力变差的技术问题。
5.为实现本实用新型的前述目的，基于动力电池包箱体的轻量化设计理念，在保证箱体的机械强度和安全性能的前提下，尽可能的降低箱体的整体质量，并保证箱体的制造成本控制在合理的范围内，从而实现安全性与经济性的兼顾统一。在此基础上，申请人对动力电池包的箱体结构进行了研究，基于研究结果提供以下技术方案。
6.本实用新型采用的技术方案是：一种动力电池包箱体，包括底板和设置于底板的侧边的侧板，底板与侧板围设形成供电池模组安装的安装腔，底板和侧板均为中空板，侧板的内部填充有铝蜂窝芯，底板的内部间隔设置有多个加强筋，底板的内壁面与加强筋之间的间隙内填充有泡沫铝材。
7.通过采用上述技术方案，在底板内设置加强筋提高底板的结构强度，在侧板内填充铝蜂窝芯，并在加强筋与底板内壁的间隙内填充泡沫铝材。如此，对于侧板而言，设置铝蜂窝芯提高了侧板对外部冲击能量的吸收能力，提高侧板发生微小形变时的恢复能力，提高侧板的结构强度；对于底板而言，由于泡沫铝材具有强度高、能量吸收能力强的优势，使
用其填充底板内的空隙，能够进一步增加底板的结构强度，提高底板抗外部冲击的能力；且铝蜂窝芯及泡沫铝材均还具有密度低、热传导能力强的特点，保证箱体强度的同时，还能够保证具有良好的热传导能力，同时还能兼顾箱体的轻量化设计需求。
8.在一些实施例中，铝蜂窝芯的蜂窝的开口面与侧板的侧面平行，侧板的相对两侧面分别封盖铝蜂窝芯的各蜂窝的相对两开口。
9.通过采用上述技术方案，铝蜂窝芯的各个蜂窝被侧板的两侧面封盖，蜂窝开口处与侧板的侧面抵接，从而能够有效的增加铝蜂窝芯的吸能能力，增强侧板抗冲击和挤压的能力。
10.在一些实施例中，侧板为铝合金侧板，铝蜂窝芯的侧边与侧板的侧边焊接或者粘接。
11.通过采用上述技术方案，铝蜂窝芯与侧板的连接结构简单，便于实现侧板的批量化生产。
12.在一些实施例中，铝蜂窝芯的密度为0.05g/cm3～0.5g/cm3。
13.通过采用上述技术方案，采用低密度的铝蜂窝芯填充侧板，相比实心侧板，能够有效的降低侧板的质量，从而减小箱体的质量。
14.在一些实施例中，多个加强筋沿底板的长度方向均匀间隔布设；
15.或者，多个加强筋沿底板的宽度方向均匀间隔布设；
16.或者，多个加强筋从底板的一角均匀间隔布设至相对的另一角；
17.或者，多个加强筋交错均匀布设。
18.通过采用上述技术方案，加强筋按照一定的排布方式均匀布设于底板的内部，相对应地，泡沫铝均匀填充在底板内部形成的各个间隙内，尽可能的提高底板强度的整体均匀性。
19.在一些实施例中，加强筋沿长度方向的截面呈折线状。
20.通过采用上述技术方案，采用折线形的加强筋，其具有较高的结构强度，能够有效提高底板的机械强度。
21.在一些实施例中，加强筋沿其长度方向上各折角的角度值为30
°
～120
°
。
22.通过采用上述技术方案，可以根据底板的厚度，以及底板的整体强度需求，选择折角合适的加强筋，设计更加贴切灵活。
23.在一些实施例中，加强筋沿其长度方向上各折角的角度值、加强筋与底板的上顶面的夹角，以及加强筋与底板的下底面的夹角均为60
°
。
24.通过采用上述技术方案，加强筋的各折角的两边与底板的内壁围设形成等边三角形结构，结构稳定性高，底板机械强度更高。
25.在一些实施例中，底板为铝合金底板，加强筋为铝合金加强筋，铝合金加强筋与底板的内壁面焊接或者粘接。
26.通过采用上述技术方案，加强筋与底板的连接结构简单，便于实现底板的批量化生产。
27.本实用新型提供的动力电池包箱体中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：通过在侧板内填充铝蜂窝芯，铝蜂窝芯能够提高侧板对外部冲击能量的吸收能力，从而提高侧板发生微小形变时的恢复能力，提高侧板的结构强度。通过在底板内设
置加强筋，并在加强筋与底板内壁的间隙内填充泡沫铝材，加强筋的设置能够制成底板的内壁，一定程度的提高底板的结构强度，且由于泡沫铝材具有强度高、能量吸收能力强的优势，使用其填充底板内的空隙，能够进一步增加底板的结构强度，提高底板抗外部冲击的能力。此外，由于铝蜂窝芯及泡沫铝材均还具有密度低、热传导能力强的特点，其还能够在保证箱体强度的同时，使箱体具有良好的热传导能力，同时还能兼顾箱体的轻量化设计需求。
28.本实用新型提供的另一技术方案是：一种动力电池包，包括电池模组和上述的动力电池包箱体，电池模组安装于箱体的安装腔内。
29.本实用新型的动力电池包，将电池模组安装与上述的箱体的安装腔内，一方面，箱体具有较强的机械强度，且质量相对较轻，在不增加箱体质量的前提下，能够为电池模组提供可靠的安全屏障；另一方面，箱体具有良好的导热能力有利于电池模组及时散热，电池模组工作更加稳定，动力电池包的使用寿命得以有效延长。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本实用新型实施例提供的动力电池包箱体的结构示意图；
32.图2为图1所示的动力电池包箱体的侧板的结构示意图；
33.图3为图2所示的动力电池包箱体的侧板的侧视图(其中内部结构用虚线表示)；
34.图4为图1所示的动力电池包箱体的底板的剖切视图一；
35.图5为图1所示的动力电池包箱体的底板的剖切视图二；
36.图6为另一实施例的动力电池包箱体的底板的剖切视图。
37.其中，图中各附图标记：
38.10、底板；11、加强筋；12、泡沫铝材；20、侧板；21、铝蜂窝芯；22、凸台；30、安装腔。
具体实施方式
39.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图1～6及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
40.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
41.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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。
42.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
43.如图1所示，本实用新型的一实施例提供了一种动力电池包箱体，包括底板10和设置于底板10的侧边的侧板20，底板10与侧板20围设形成安装腔30，该安装腔30用于供电池模组安装。
44.在本实施例中，如图2～4所示，底板10和侧板20均为中空板，侧板20的内部填充有铝蜂窝芯21，侧板20呈铝合金表皮+铝蜂窝芯21+铝合金表皮的“三明治”结构。具体地，如图3所示，铝蜂窝芯21可以采用具有六角形蜂窝孔的芯材，在蜂窝孔的切向上能够承受较大的压力，使得这些相互牵制的密集蜂窝孔犹如许多小工字梁，能够分散承担来自侧板20传导过来的压力，当侧板20收到侧向碰撞或冲击时，侧板20瞬间产生的机械应力绝大部分可被填充的铝蜂窝芯21吸收，在通过铝蜂窝芯21的弹性特性，使侧板20出现的微小形变缓缓恢复。如此，通过填充铝蜂窝芯21，使侧板20受力更加均匀，从而能够提高侧板20的结构强度，保证侧板20在较大面积时仍能保持很高的强度和平整度。
45.进一步地，如图4和图5所示，底板10的内部间隔设置有多个加强筋11，加强筋11的底面与底板10的内底面连接，顶面与底板10的内顶面连接，底板10的内壁面与加强筋11之间的间隙内填充有泡沫铝材12，其中，泡沫铝材12是在纯铝或铝合金中加入添加剂后经过发泡工艺而成，相比铝蜂窝芯其具有更高的强度和吸能能力，并且结构具有各向同性，可以起到良好的减震吸能及增加复合材料刚度的作用，如此，通过在底板10内设置加强筋11，并在加强筋11与底板10内壁的间隙内填充泡沫铝材12，加强筋11的设置能够制成底板10的内壁，一定程度的提高底板10的结构强度，且由于泡沫铝材12具有强度高、能量吸收能力强的优势，使用其填充底板10内的空隙，能够进一步增加底板10的结构强度，提高底板10抗外部冲击的能力。
46.本实用新型实施例的动力电池包的箱体，其通过在底板10内设置加强筋11提高底板10的结构强度，在侧板20内填充铝蜂窝芯21，并在加强筋11与底板10内壁的间隙内填充泡沫铝材12。如此，对于侧板20而言，设置铝蜂窝芯21提高了侧板20对外部冲击能量的吸收能力，提高侧板20发生微小形变时的恢复能力，提高侧板20的结构强度；对于底板10而言，由于泡沫铝材12具有强度高、能量吸收能力强的优势，使用其填充底板10内的空隙，能够进一步增加底板10的结构强度，提高底板10抗外部冲击的能力；且铝蜂窝芯21及泡沫铝材12均还具有密度低、热传导能力强的特点，保证箱体强度的同时，还能够保证具有良好的热传导能力，同时还能兼顾箱体的轻量化设计需求。
47.在本实用新型的另一实施例中，如图1和图2所示，底板10可以为矩形板，侧板20包括首尾依次连接的四块侧板20，四块侧板20焊接如铣焊等垂直连接于底板10的四边，并与底板10围成矩形状的安装腔30。具体地，侧板20与侧板20连接的部位背离安装腔30凸设有凸台22，凸台22能够起到支撑侧板20的作用，从而使侧板20更为稳定连接于底板10上。
48.在另外的一些实施例中，底板10可以设置为圆形板，侧板20为矩形板，底边与底板10的侧边连接，整个侧板20弯曲形成筒形结构，并于底板10围成圆形状的安装腔30。当然，在其他的一些实施例中，底板10和侧板20还可以被设计成其他不同的结构形式，满足电池模组的安装需求即可，此处不做唯一限定。
49.在本实用新型的另一实施例中，如图3所示，铝蜂窝芯21的蜂窝的开口面与侧板20
的侧面平行，侧板20的相对两侧面分别封盖铝蜂窝芯21的各蜂窝的相对两开口。如此，铝蜂窝芯21的各个蜂窝被侧板20的两侧面封盖，蜂窝开口处与侧板20的侧面抵接，当侧板20受外力冲击时，能将冲击力迅速传导至铝蜂窝芯21，铝蜂窝芯21通过自身的形变吸收该冲击力，从而避免传导至安装腔30内的电池模组，导致模组发生变形，从而能够有效的增加铝蜂窝芯21的吸能能力，增强侧板20抗冲击和挤压的能力。
50.在本实用新型的另一实施例中，上述的侧板20为铝合金侧板20，铝蜂窝芯21的侧边与侧板20的侧边焊接，如采用钎焊焊接等，铝蜂窝芯21与侧板20的连接结构简单，侧板20的整个加工伸长过程可以全部在现代化工厂中完成，便于实现侧板20的批量化生产。
51.或者，在另外的一些实施例中，铝蜂窝芯21的侧边与侧板20的侧边粘接，如使用双组份聚胺酯高温固化胶，通过加压高温复合制作侧板20，连接结构简单，同样可以实现批量化生产。
52.当然，在其他的一些实施例中，也可以使用蜂窝板制作设备一体成型制作侧板20。
53.在本实用新型的另一实施例中，铝蜂窝芯21的密度为0.05g/cm3～0.5g/cm3采用低密度的铝蜂窝芯21填充侧板20，相比实心侧板20，能够有效的降低侧板20的质量，从而减小箱体的质量。在具体实施例中，铝蜂窝芯21的密度可以为0.05g/cm3、0.08g/cm3、0.1g/cm3、0.15g/cm3、0.2g/cm3、0.25g/cm3、0.3g/cm3、0.4g/cm3以及0.5g/cm3等，设计时可以根据侧板20的强度需求进行选用。
54.在本实用新型的另一实施例中，如图4所示，加强筋11沿长度方向的截面呈折线状。采用折线形的加强筋11，相比瓦楞形(即波浪形)或者梯形状的加强筋11，折线状的加强筋11具有更高的结构强度，能够更为有效提高底板10的机械强度。
55.在本实用新型的另一实施例中，如图4所示，加强筋11沿其长度方向上各折角α的角度值为30
°
～120
°
，可以根据底板10的厚度，以及底板10的整体强度需求，选择折角合适的加强筋11，设计更加贴切灵活。在一些具体的实施例中，加强筋11的折角的角度可以为30
°
、45
°
、60
°
、75
°
、90
°
、110
°
以及120
°
等。
56.在本实用新型的另一实施例中，如图4所示，加强筋11沿其长度方向上各折角的角度值、加强筋11与底板10的上顶面的夹角，以及加强筋11与底板10的下底面的夹角均为60
°
。如此，加强筋11的各折角的两边与底板10的内壁围设形成等边三角形结构，结构稳定性高，底板10机械强度更高。
57.在本实用新型的另一实施例中，底板10为铝合金底板10，加强筋11为铝合金加强筋11，铝合金加强筋11与底板10的内壁面焊接或者粘接，加强筋11与底板10的连接结构简单，便于实现底板10的批量化生产。
58.在本实用新型的另一实施例中，多个加强筋11沿底板10的长度方向均匀间隔布设，即同一加强筋11相对的两端分别延伸至底板10宽度方向的两端，如图5所示；或者，多个加强筋11沿底板10的宽度方向均匀间隔布设，即同一加强筋11相对的两端分别延伸至底板10长度方向的两侧(图未示)；或者，多个加强筋11从底板10的一角均匀间隔布设至相对的另一角，即同一加强筋11相对的两端分别延伸至底板10相邻的侧边(图未示)；或者，多个加强筋11交错均匀布设，如图6所示。如此，加强筋11按照一定的排布方式均匀布设于底板10的内部，相对应地，泡沫铝均匀填充在底板10内部形成的各个间隙内，尽可能的提高底板10强度的整体均匀性。
59.本实用新型的另一实施例还提供的一种动力电池包，包括电池模组和上述的动力电池包箱体，电池模组安装于箱体的安装腔30内。
60.本实用新型的动力电池包，将电池模组安装与上述的箱体的安装腔30内，一方面，箱体具有较强的机械强度，且质量相对较轻，在不增加箱体质量的前提下，能够为电池模组提供可靠的安全屏障；另一方面，箱体具有良好的导热能力有利于电池模组及时散热，电池模组工作更加稳定，动力电池包的使用寿命得以有效延长。
61.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种动力电池包箱体，包括底板和设置于所述底板的侧边的侧板，所述底板与所述侧板围设形成供电池模组安装的安装腔，所述底板和所述侧板均为中空板，其特征在于：所述侧板的内部填充有铝蜂窝芯，所述底板的内部间隔设置有多个加强筋，所述底板的内壁面与所述加强筋之间的间隙内填充有泡沫铝材。2.根据权利要求1所述的动力电池包箱体，其特征在于：所述铝蜂窝芯的蜂窝的开口面与所述侧板的侧面平行，所述侧板的相对两侧面分别封盖所述铝蜂窝芯的各蜂窝的相对两开口。3.根据权利要求2所述的动力电池包箱体，其特征在于：所述侧板为铝合金侧板，所述铝蜂窝芯的侧边与所述侧板的侧边焊接或者粘接。4.根据权利要求1所述的动力电池包箱体，其特征在于：所述铝蜂窝芯的密度为0.05g/cm3～0.5g/cm3。5.根据权利要求1所述的动力电池包箱体，其特征在于：所述多个加强筋沿所述底板的长度方向均匀间隔布设；或者，所述多个加强筋沿所述底板的宽度方向均匀间隔布设；或者，所述多个加强筋从所述底板的一角均匀间隔布设至相对的另一角；或者，多个加强筋交错均匀布设。6.根据权利要求1～5任一项所述的动力电池包箱体，其特征在于：所述加强筋沿长度方向的截面呈折线状。7.根据权利要求6所述的动力电池包箱体，其特征在于：所述加强筋沿其长度方向上各折角的角度值为30
°
～120
°
。8.根据权利要求7所述的动力电池包箱体，其特征在于：所述加强筋沿其长度方向上各折角的角度值、所述加强筋与所述底板的上顶面的夹角，以及所述加强筋与所述底板的下底面的夹角均为60
°
。9.根据权利要求1所述的动力电池包箱体，其特征在于：所述底板为铝合金底板，所述加强筋为铝合金加强筋，所述铝合金加强筋与所述底板的内壁面焊接或者粘接。10.一种动力电池包，其特征在于，包括电池模组和权利要求1～9任一项所述的动力电池包箱体，所述电池模组安装于所述箱体的安装腔内。

技术总结
本实用新型属于动力电池技术领域，更具体地说，是涉及一种动力电池包及其箱体，其中，箱体包括底板和设置于底板侧边的侧板，底板与侧板围设形成供电池模组安装的安装腔，底板和侧板均为中空板，侧板的内部填充有铝蜂窝芯，底板的内部间隔设置有多个加强筋，底板的内壁面与加强筋之间的间隙内填充有泡沫铝材。填充铝蜂窝芯能够提高侧板对外部冲击能量的吸收能力，从而提高侧板发生微小形变时的恢复能力，提高侧板的结构强度；填充泡沫铝材能够提高底板的结构强度和抗冲击能力。此外，由于铝蜂窝芯及泡沫铝材均还具有密度低、热传导能力强的特点，其还能够在保证箱体强度的同时，使箱体具有良好的热传导能力，同时还能兼顾箱体的轻量化设计需求。量化设计需求。量化设计需求。


技术研发人员：王冉 钟佳奇 谢炫辉
受保护的技术使用者：恒大新能源技术（深圳）有限公司
技术研发日：2021.04.19
技术公布日：2022/5/25