一种基于桁架的多层模组动力电池包的制作方法

本发明涉及车用动力电池系统，具体涉及一种基于桁架的多层模组动力电池包。

背景技术：

1、锂离子动力电池系统通常由电芯、电池管理系统、冷却系统、线束、外壳、结构件、泄压阀、接插件、msd等组成，是新能源车辆的核心部件之一，其性能的优劣直接影响整车性能的好坏。随着锂离子动力电池技术的发展，锂离子动力电池在混合动力特种车辆上的应用越来越广泛。然而，受限于整车重量和车内空间的要求，特种车辆对动力电池系统的轻量化和小体积的要求比新能源汽车更高，留给动力电池的空间通常比较狭小，长度和宽度空间十分有限，通常只能充分利用高度空间。

2、传统利用高度空间的方法为分层布置电池模组或电池包多箱叠放。利用层板虽然能满足电池包的结构强度要求，但也增加了整个系统的重量，为了固定层板，要增加副座等支撑结构，也占用了电池包内的空间，使得系统的空间利用率降低。此外，层板的加入也影响了电池的装配便利性和维修性，模组顶部的层板会影响电池模组的安装、线束和液冷连接，在维修时，也要先将模组的上层层板拆除，才能对模组进行维修。多箱叠放增加了箱体结构件，每一层都要有单独的箱体，同时对下层电池包强度要求高，电池包结构需要加强，占用更多的空间和重量，严重影响了系统的质量能量密度和体积能量密度。质量能量密度为电池的能量与其重量的比值，又称“质量比能量”，质量能量密度通常用瓦时每千克(w·h/kg)来表示。体积能量密度为电池的能量与其体积的比值，又称“体积比能量”，体积能量密度通常用瓦时每升(w·h/l)来表示。

3、因此，需要设计一种在紧凑狭小的空间内，充分利用空间，满足冲击振动、尺寸和重量要求的特种车辆用动力电池包，可以提高电池包的质量能量密度和体积能量密度，同时保证可维修性和密封性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于桁架的多层模组动力电池包，能够充分利用空间，满足冲击振动、尺寸和重量要求，且保证可维修性。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种基于桁架的多层模组动力电池包，包括桁架、薄壳、立柱、电气安装板、电池管理系统电子元器件、电池模组及液冷板；薄壳厚度小于1.5mm；

4、所述桁架由横梁、纵梁横纵交错构成，且横梁和纵梁布局与电池模组、液冷板相配合；所述电池模组、液冷板固定在桁架上；桁架上设有供线缆和水路固定的位置；多个桁架互相平行、在竖直方向上通过立柱固定连接形成多层结构；最上层桁架通过立柱连接电气安装板，用于安装电池管理系统电子元器件；所述薄壳包覆在桁架外作为电池包箱体；箱体表面设有动力、通讯、液冷连接器。

5、进一步地，所述薄壳为u型，采用两个u型薄壳；两个u型薄壳的对接端面设有密封垫。

6、进一步地，最底层桁架的横梁、纵梁焊接，同时与立柱焊接；其他层桁架的横梁、纵梁螺纹连接，同时与立柱螺纹连接。

7、进一步地，所述横梁、纵梁均为空心钢梁；薄壳为钢板。

8、进一步地，所述液冷板、电池模组位于横梁、纵梁横纵交错形成的空间内，液冷板位于电池模组底部，液冷板、电池模组一同通过螺栓与横梁、纵梁固定连接；

9、进一步地，所述桁架与薄壳通过螺栓固定连接。

10、进一步地，所述桁架与薄壳焊接。

11、有益效果：

12、1、本发明基于多层拆卸桁架设计，充分利用空间，将电池模组、液冷板等结构件固定在桁架上，提高系统的集成效率，桁架用于承重和满足冲击振动要求，桁架分层连接可单独拆卸，便于装配和维修；桁架作为电池包的承力结构，完全能够保证电池包的刚强度，因此，外壳采用薄壳，可大幅减重，同时满足防水密封等要求，进而解决电池包叠层布置的难题，实现拓扑优化，减少不必要的材料使用，提升特种车辆用动力电池包的质量能量密度和体积能量密度，保证系统的维修性。

13、2、本发明依据模组的形状尺寸进行桁架设计，横梁和纵梁布局与电池模组、液冷板相配合，可适应不同大小和形状的电池模组，具有较好的兼容性。电池模组采用分层阵列式布局，可任意调整横纵列的模组数量，达到调整电池包的外形的目的，可进行异形电池包设计，灵活适应不同的狭小空间要求，具有灵活布置的特点。

14、3、本发明采用两个u型薄壳，方便箱体安装，同时能够减小密封面，密封效果好。

15、4、本发明最底层桁架的横梁、纵梁以及立柱均焊接，强度高，其他每层桁架间用带螺纹立柱连接，方便分层拆卸。

技术特征：

1.一种基于桁架的多层模组动力电池包，其特征在于，包括桁架、薄壳、立柱、电气安装板、电池管理系统电子元器件、电池模组及液冷板；薄壳厚度小于1.5mm；

2.如权利要求1所述的基于桁架的多层模组动力电池包，其特征在于，所述薄壳为u型，采用两个u型薄壳；两个u型薄壳的对接端面设有密封垫。

3.如权利要求1所述的基于桁架的多层模组动力电池包，其特征在于，最底层桁架的横梁、纵梁焊接，同时与立柱焊接；其他层桁架的横梁、纵梁螺纹连接，同时与立柱螺纹连接。

4.如权利要求1所述的基于桁架的多层模组动力电池包，其特征在于，所述横梁、纵梁均为空心钢梁；薄壳为钢板。

5.如权利要求1所述的基于桁架的多层模组动力电池包，其特征在于，所述液冷板、电池模组位于横梁、纵梁横纵交错形成的空间内，液冷板位于电池模组底部，液冷板、电池模组一同通过螺栓与横梁、纵梁固定连接。

6.如权利要求1-5任意一项所述的基于桁架的多层模组动力电池包，其特征在于，所述桁架与薄壳通过螺栓固定连接。

7.如权利要求1-5任意一项所述的基于桁架的多层模组动力电池包，其特征在于，所述桁架与薄壳焊接。

技术总结本发明公开了一种基于桁架的多层模组动力电池包，包括桁架、薄壳、立柱、电气安装板、电池管理系统电子元器件、电池模组及液冷板；薄壳厚度小于1.5mm；桁架由横梁、纵梁横纵交错构成，且横梁和纵梁布局与电池模组、液冷板相配合；电池模组、液冷板固定在桁架上；桁架上设有供线缆和水路固定的位置；多个桁架互相平行、在竖直方向上通过立柱固定连接形成多层结构；最上层桁架通过立柱连接电气安装板，用于安装电池管理系统电子元器件；薄壳包覆在桁架外作为电池包箱体；箱体表面设有动力、通讯、液冷连接器。本发明能够充分利用空间，满足冲击振动、尺寸和重量要求，且保证可维修性。技术研发人员：陈亚东,王发成,田崔钧,孙德帅,高申,臧帏宏,佟玉琦,李幸港,王天泽,高洪波,瞿志峰受保护的技术使用者：中国北方车辆研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/25