一种新型全天候电动车电池包外壳的制作方法

1.本发明涉及新能源电池包技术领域，具体涉及一种新型全天候电动车电池包外壳。


背景技术：

2.电动车电池包是存储蓄电池的容器，从使用角度看，要求电池包外壳具有一定强度，刚性，抗冲击、减震、阻燃、密封、保温、轻量化、快速更换的性能。现有技术的缺陷和不足至少在于：
3.1、电池包材料通常为铝合金或钢材，可设计性不足，造型简单，工序多，不能一次性制造出来，质量重，不保温，不能适应南北方，冬夏温度差异，导致续航里程下降。
4.2、目前蓄电池的充电方式多为充电桩形式，又可延伸为慢充和快充，其中慢充时间6-8h充满电，充电时间过长，不够灵活，对工作生活多有不便尤其面对一下突发状况不能及时反应。快充时间10-30min，虽然极大压缩了充电时间，但是因为在快速充电过程中，电池发热量急剧增加，同时电池内部剧烈进行化学反应，所以对电池的寿命会造成一定影响，从而使电动车的后期使用成本大幅度增加。
5.3、市面上常见的密封结构为平面密封，密封条宽度覆盖整个法兰面的宽度。所需的密封锁紧力大，因此锁紧螺钉数量众多。
6.4、常规的电池包上盖和下箱体多以螺钉连接，螺钉数量繁多，螺钉锁紧后要求每个螺钉锁紧扭矩达到同样的扭矩，在实际操作过程中会发现已经拧好的螺钉在拧紧别的螺钉的时候扭矩会发生变化，还要在所有螺钉拧紧后检查一遍螺钉锁紧扭矩是否达标，否则要重新拧紧，造成工序繁杂。或者设计一套专用工装，气动控制所有的螺钉一起拧进去，但成本增加。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种新型全天候复合材料的电动车电池包外壳，复合材料具有更好的可设计性，采用多层中空的立体结构设计，在满足力学性能，同时使电池壳体具有更好的隔热保温性能。
8.本发明为达到上述目的，具体通过以下技术方案得以实现的：
9.一种新型全天候电动车电池包外壳，包括通过u形密封条边沿舌式配合安装的上盖总成和下箱体总成，上盖总成包括自外向内通过上粘接层固定的上盖和上保温层，下箱体总成包括自内向外固定的冷热循环铝管、内板、下粘接层和外板，外板外周通过粘接l形钣金件后形成封闭空腔，密封空腔被固定有下保温层。上盖总成和下箱体总成的边沿连接处设置舌式配合的u形密封条，以及电芯、结构胶和导热胶构成一体式组合结构的电池模组。该结构很好地实现了全面保温，刚性增强，电池容量密度增加和热平衡作用。
10.进一步地，所述上盖材料为smc片材和预浸布复合而成，其厚度为1.5-3mm，边沿设置密封卡条和上卡，u形密封条用通过胶水粘接在密封卡条上，，上卡扣侧壁间隔开设连接
孔。
11.进一步地，上粘接层的材料为pu或胶水；上保温层的材料为气凝胶、保温毡、保温棉或pu。
12.进一步地，上保温层的材料为气凝胶、保温毡、保温棉或pu。
13.进一步地，内板材料为smc片材和预浸布复合而成，其壁厚为2-3mm，其边沿设置u形密封槽，u形密封条与u形密封槽密封配合。
14.进一步地，外板材料为smc片材和预浸布复合而成，壁厚为3-5mm，其边沿设置卡扣凸起。
15.进一步地，外板内侧底面具有至少两条纵横交错凸起的加强筋，下粘接层设置在加强筋顶面。
16.进一步地，下箱体总成一端开设集成端口，集成端口处安装端口加强件。
17.进一步地，l形钣金件外侧面安装至少四组滑动锁轴。
18.进一步地，u形密封条外侧面凸出形成至少2个三角形密封凸筋。进一步地，下箱体总成内安装电芯组，电芯组通过结构胶将自身与内板粘接成整体，电芯与电芯之间的空隙用导热胶填充。
19.与现有技术相比，本发明采用复合材料，多层中空的立体结构设计，u型密封条形成u形配合，下箱体总成为三明治结构，有冷热循环，可实现全面保温；电池盒电芯、结构胶和导热胶构成一体式组合结构的电池模组。该结构很好地实现了全面保温，刚性增强，电池容量密度增加和热平衡作用；密封效果好，能够满足力学性能，同时使电池壳体具有更好的隔热保温、气密性、绝缘性以及更好的防火防爆性能。
附图说明
20.图1为本发明的整体结构示意图；
21.图2为本发明的上盖总成和下盖总成的连接处局部放大图；
22.图3为本发明的上盖总成与u形密封条的连接示意图；
23.图4为本发明中u型密封条的结构示意图。
24.图中，1-上盖总成；11-上盖；111-密封卡条；112-上卡扣；113-连接孔；12-上粘接层；13-上保温层；2-下箱体总成；21-内板；211-u形密封槽；22-下粘接层；23-外板；231-卡扣凸起；232-加强筋；233-u形槽；24-下保温层；25-l形钣金件；26-集成端口；27-端口加强件；3-u型密封条；31-u型部；32-l型部；33-密封凸筋；4-滑动锁轴；5-冷热循环铝管；6-电芯组。
具体实施方式
25.以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
26.在本发明的描述中，需要理解的是，除非另有明确的规定和限定，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中心”、“竖直”、“水平”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发明和简化描述，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发明的限制。
27.第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
28.术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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发明中的具体含义。
29.如图1至图4所示，本发明的一种新型全天候电动车电池包外壳，包括通过u形密封条3边沿舌式配合安装的上盖总成1和下箱体总成2，上盖总成1包括自外向内通过上粘接层12固定的上盖11和上保温层13。
30.下箱体总成2包括自内向外依次固定的冷热循环铝管5、内板21、下粘接层22和外板23，外板23外周通过粘接l形钣金件25后形成封闭空腔，密封空腔内固定有下保温层24，上盖总成1和下箱体总成2的边沿连接处设置舌式配合的u形密封条3。冷热循环铝管5内流通有换热液体。
31.优选的，上盖总成1和下箱体总成2边沿还进一步通过螺钉紧固连接。下箱体总成2通过下粘接层22、螺钉连接形成立体中空结构，使下箱体总成2具有保温、减震、高强度和轻质的性能。
32.l形钣金件25选用高强度钢，外板23外框包裹一层l形钣金件25，外板23与l形钣金件25之间形成的封闭空腔，l形钣金件25与外板23的固定方式包括打胶和螺钉连接。下保温层24固定在外板23与l形钣金件25之间的封闭空腔，其材料为气凝胶、保温毡、保温棉或pu。
33.如图2和图3所示，u形密封条3形状设计成u形，内表面背胶，粘接在上盖11边沿法兰的密封卡条111上。u形密封条3外侧面凸出形成至少2个三角形密封凸筋33，密封凸筋33为三角形结构，一侧壁与u形密封条3固定，另两侧壁中的一侧壁朝向安装方案，另一侧壁形成棘刺，防止脱出，增强密封效果。密封凸筋33起主要密封作用，其余面为辅，这样的结构能使上盖11与下箱体总成2装配时，所需的力不大又能密封。
34.如图4所示，u形密封条3包括u型部31和一体连接在u型部31外侧边的l型部32，u型部31内侧与上盖11的密封卡条111配合固定，u型部31外侧与内板21的u形密封槽211配合安装，在一实施例中优选的，密封凸筋33数量为5，包括对称设置在u型部31外侧的4个和设置在l型部32外侧的1个。
35.优选的，如图4所示，上盖11材料为smc片材和预浸布双层复合而成，其厚度为1.5-3mm，一实施例从为2mm，边沿设置密封卡条111和上卡扣112，密封卡条111与u形密封条3密封连接，u形密封条3用通过胶水粘接在密封卡条111上。在实施例中，上盖边沿为局部加厚的法兰面，具有两圈立面，其中内圈立面为密封卡条111，用于与u形密封条3配合安装，外圈立面为上卡扣112，用于与下箱体总成2的外板23配合安装。上卡扣112侧壁间隔开设连接孔113，与外板23设置的凸点一一对应，实现定位安装。
36.优选的，上粘接层12的材料为pu或胶水，在实施例中选用pu，用于将上保温层13和上盖11粘接成整体。
37.优选的，上保温层13的材料为气凝胶、保温毡、保温棉或pu，上保温层13包括但不限于气凝胶保温毡、保温棉和pu。上保温层13完全覆盖上盖11内表面，上保温层13通过胶水或pu粘接，起到保温作用，使电池包适应各种外部环境温度。
38.优选的，内板21材料也为smc片材和预浸布复合而成，其壁厚为2-3mm，一具体实施例中为2.5mm，其边沿设置u形密封槽211，u形密封条3设置在u形密封槽211内。u形密封槽211形状与u形密封条3对应，u形密封条与u形密封槽密封配合，达到密封要求。这种密封结构相对与平面密封所需的锁紧力小，密封条侧面上设计反作用方向不同，平面密封为z向受力，现在的虽然z向也受力，但是相比于平面密封小很多，它同时也受侧向的力。
39.外板23的边沿法兰面具有u形槽233，内板21的u形密封槽211扣到外板23法兰面处的u形槽233里，通过此结构将内板21和外板23定好位置以及初步固定，内板21整体形状设计简单，外板作为主要承载力的零件，要考虑刚性和强度，设计得比较复杂，如做支撑筋或波浪结构。
40.优选的，外板23材料为smc片材和预浸布复合而成，壁厚为3-5mm，一具体实施例中为4mm，其边沿设置卡扣凸起231。外板23的边沿法兰面也具有与u形密封槽211对应u形槽233。
41.在具体实施例中，外板23的法兰立面一圈均布30-60个卡扣凸起231，卡扣凸起231形状为圆形或长圆形，卡扣凸起231可根据不同电池盒设计在上盖11或者下箱体总成2上，本实施例以卡扣凸起231设计在外板23上作为说明，卡扣凸起231大小为6-14mm，数量30-60，依据电池包大小具体计算，卡扣凸起231对应的上盖11位置设计孔，卡扣凸起231扣进去上盖11的孔1-3mm。
42.优选的，外板23内侧面具有至少两条纵横交错凸起的加强筋232，下粘接层22设置在加强筋232顶面。外板23四周的侧面设计得很厚，此处模具结构为四面抽芯。在抽芯方向做加强筋232，使侧面形成四方格子结构，同时加强筋232的边沿延伸高度与外板23内侧面的整体厚度一样高。
43.优选的，内板21和外板23边沿安装位置或关键位置加厚，下粘接层22的材料包括pu和结构胶，以具体实施例中以粘接层为pu作为说明。下粘接层22通过机械手均匀喷涂至内板21外表面，再与外板23粘合。
44.优选的，下箱体总成2一端设置集成端口26，集成端口26处安装端口加强件27。电池包内部的各种线路集中在一个集成端口26处的金属盒上，金属盒设计成航空插头形式，车身上与电池包连接的线路也是集成航空插头形式，线路连接方便快捷。
45.如图1所示，优选的，l形钣金件25外侧底部安装至少四组滑动锁轴4。外板23边框增加l形钣金件25，使四周侧面形成封闭的中空结构，可以在这个空间放保温材料，即下保温层24。外板23内表面设计加强筋232，使内板21和外板23合上后，这两个零件中间形成中空结构，增加整体刚性和强度。滑动锁轴4是安装在l形钣金件25上的零件，滑动锁轴4自带轴承，通过轴承设计带动整个电池包滑动，滑动锁轴4数量14-30个不等，依据电池包大小而定，滑动锁轴4排布在电池包两个长方向的侧面。
46.下箱体总成2内安装电芯组6，优选的，电芯组6通过结构胶将自身与内板21粘接成整体，电芯与电芯之间的空隙用导热胶填充，平衡各个电芯之间的热量。电芯组6通过结构胶与下箱体总成2粘在一起，整体形成刚体结构，大大提升了下箱体总成2的刚性，通过cae
分析，在20g的模态时，下箱体总成2底板面各层的最大形变量仅为0.26mm。
47.储能部分由多个独立的电芯组成，非电池模组的形式，能放置更多的电芯，增加电池的能量密度。电芯分布在内板上，通过结构胶将多个独立的电芯粘接成整体以及和内板粘接，电芯与电芯之间的空隙用导热胶填充，平衡各个电芯之间的热量，粘接成整体的电芯有助于提高电池箱体的整体刚性及强度。冷热循环铝管5由多根长方形扁铝管组成，内部流通液体，在外部环境温度过冷或过热时平衡电芯温度以达到理想温度。
48.本发明电池包的换电是在换电站将完全充满电的电池包替换到需要充电的车里。车身上有一个金属框架固定电池包，金属框架两侧面有滑槽，本发明的锁轴在滑槽里移动，全程由机械手操作，整个换电过程30s，实现快速换电。
49.本发明中的具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。