一种动力电池的下箱体制造技术

本实用新型专利技术揭示了一种动力电池的下箱体，为由金属框架及其外侧全包覆的复合材料一体成型的敞口容器，其中金属框架为具有镂空区域的杆件组合体且金属框架的幅面覆盖整个下箱体，复合材料为一层以上纤维片堆叠并在树脂中浸润固化成型的壁板，壁板的导热系数小于1W/m.K。其制法为将复合材料在金属框架嵌装前后分次铺设，而后灌入树脂并固化成一体。应用本实用新型专利技术结构优化的下箱体结构于动力电池，该下箱体采用高分子复合材料和金属一体结合成型，相对单纯使用复合材料或金属材料制得的下箱体在重量减轻20%的同时，使得强度满足GB/T31467.3的要求，而且经测试得知，同等使用条件下该下箱体比纯金属箱体的保温时间延长一倍以上。

A lower case of power battery

【技术实现步骤摘要】
一种动力电池的下箱体
本技术涉及一种用于新能源汽车动力电池结构设计，尤其涉及一种具有质量轻盈、保温且结构强度高的下箱体。
技术介绍
随着政府对新能源汽车在财政杠杆撬动和不断调整，日渐朝着能量密度提升、续航里程提升、百公里耗电量下降的方向引导。这些都对整车和电池包的轻量化提出了更高的要求。电池包是新能源汽车核心能量源，为整车提供驱动电能。传统电池包主要通过金属材质的箱体包络构成电池包主体。电池包包括电芯、模组、电气系统、热管理系统、电池箱体和BMS等。电池箱内部的主要构件为电池组，其充放电效率易受到箱内温度稳定性的影响，当环境温度维持在20℃左右时，电池的充放电效率和寿命均达到最优，但传统的电池箱材质一般以铝、钢等金属为主，保温效果非常差，为了维持电池箱内部温度则需在箱体内部安装热管理系统以控制内部温场，这样的保温方式导致电池包能量的极大损耗，整车续航时间和续航里程均会下降。当前新能源汽车因自身故障的安全事故频发，新能源汽车电池包的安全、寿命和充放电性能有着至关紧要的影响。为了提高制冷和加热的效率，切断电池包与外部环境的交换路径，需要为电池包设计完整的保温系统，目前电池包保温主要采用聚苯乙烯、隔热棉和气凝胶毡等；部分制造厂家将复合材料用于电池箱的轻量化设计，但也未将电池箱保温纳入考虑范畴，且箱体的结构强度无法得到保障。
技术实现思路
本技术的目的旨在提出一种动力电池的下箱体，解决兼顾电池箱轻量化、保温和高承载强度的问题。本技术实现上述目的的技术解决方案是，一种动力电池的下箱体，其特征在于为由金属框架及其外侧全包覆的复合材料一体成型的敞口容器，其中所述金属框架为具有镂空区域的杆件组合体且金属框架的幅面覆盖整个下箱体，所述复合材料为一层以上纤维片堆叠并在树脂中浸润固化成型的壁板，所述壁板的导热系数小于1W/m.K。进一步地，所述金属框架为一体铸造成型或由三根以上刚性杆焊接、栓接成一体的桁架。更进一步地，所述金属框架成型为对应下箱体壁板中底面的平面桁架。更进一步地，所述金属框架成型为对应下箱体壁板中底面及侧壁交汇四角的立体桁架。更进一步地，所述金属框架的外框为首尾相接的实心方杆，且外框内设有纵横交错相连的空心方管梁。进一步地，所述壁板在金属框架镂空区域的厚度介于3mm-5mm，且在包覆金属框架表层的厚度介于2mm-3mm。进一步地，所述纤维片为玻璃纤维、玄武岩纤维或碳纤维的纤维布、纤维毡；两层以上同种的纤维片堆叠或异种的纤维片间隔层叠。应用本技术结构优化的下箱体，具备实质性特点和进步性：该下箱体采用高分子复合材料和金属一体结合成型，相对单纯使用复合材料或金属材料制得的下箱体在重量减轻20%的同时，使得强度满足GB/T31467.3的要求，而且经测试得知，同等使用条件下该下箱体比纯金属箱体的保温时间延长一倍以上。附图说明图1是本技术动力电池下箱体装配电池组的立体结构示意图。图2是图1所示下箱体倒置的分层结构示意图。图3是图2所示下箱体的局部剖视图。图4是本技术动力电池下箱体的制法工艺流程图。具体实施方式以下便结合实施例附图，对本技术的具体实施方式作进一步的详述，以使本技术技术方案更易于理解、掌握，从而对本技术的保护范围做出更为清晰的界定。本技术设计者在长期从事汽车电池生产制造过程中不断积累经验，分析并研究了现有新能源汽车电池的诸多不足，为满足当前动力电池要求高结构强度、轻质量和完善的保温性能的成品，着手研发并创新提出了一种动力电池的下箱体结构改良，为新能源汽车的健康发展奠定了一方面基础。首先，如图1至图3所示的立体结构示意图、分层结构示意图和局部剖视图可见，该动力电池下箱体的结构改良特点：该下箱体为由金属框架2及其外侧全包覆的复合材料1一体成型的敞口容器，产品装配时电池组3装填于其中定位固定。因此作为该下箱体成型基础的模具按额定容量的电池组综合排列后的整体外形及规格尺寸定制而成。区别于传统，该下箱体并非单纯金属材料冲压铸造成型或单纯复合材料制成，而是将两者有机结合，金属框架自内而外提供下箱体整个幅面向的支撑强度，而复合材料提供下箱体内腔相对外界的保温性。其中金属框架2为具有镂空区域的杆件组合体且金属框架的幅面覆盖整个下箱体。具体来看所谓杆件组合体，该金属框架为一体铸造成型或由三根以上刚性杆焊接、栓接成一体的桁架。如图1和图2所示的田字形金属框架实施例，其为对应下箱体壁板中底面的平面桁架。即整体为平面向的实体框架，如图3所示其外框为首尾相接的实心方杆21，且外框内设有纵横交错相连的空心方管梁22。实心方杆旨在保持金属框架及下箱体整体的结构强度，如为分段的金属直杆相接构成的框架，则优选焊接或栓接等工艺使其保持整体性；如为单根刚性杆成型的框架，则优选挤出弯曲闭环焊接或直接厚板冲压成型等工艺。外框内采用空心方管梁，在保障平面内刚性强度的前提下，进一步减轻了金属框架的整体重量，从而优化了下箱体的成品质量。而该些空心方管梁与外框之间则形成分隔状的各个镂空区域。由此可见，该下箱体在金属材料与复合材料的一体成型上并非采用与下箱体整体外形匹配的完整金属板材，而仅在承载应力相对集中的外框及对中轴线上组合性地增加结构强度。更是赋予了相对金属材料内、外侧表面的复合材料的一体成型性。当然，金属框架除上述优选实施例外，根据工艺制造的条件差异还具备多种可选的实施方式。具体来看，一方面作为平面桁架而言，其外框可以成型为圆形或椭圆形的闭环，并于外框内沿对称轴向或短轴向交错相连有空心方管梁。另一方面该金属框架也可以成型为对应下箱体壁板中底面及侧壁交汇四角的立体桁架，在前述优选实施例的基础上在外框的四角垂直焊接支撑杆，这样在复合材料结合成型后能进一步提升下箱体的结构强度，当然代价是重量增加，因此根据下箱体的成品性能要求适度抉择而定。上述复合材料1为一层以上纤维片堆叠并在树脂中浸润固化成型的壁板，壁板在金属框架镂空区域的厚度介于3mm-5mm，且在包覆金属框架表层的厚度介于2mm-3mm。该壁板的主要作用一是辅助承载、二是用于防水防尘、再者是降低下箱体的导热系数，使其具备较好的保温效果。上述镂空区域的厚度相对较厚偏重于辅助承载的作用，而包覆金属框架的表层的厚度相对较薄，旨在承载作用被分担后优化下箱体的总重。钢铁的导热系数约为44W/m.K，铝合金的导热系数约为209W/m.K，相对于此，该复合材料成型后的壁板的导热系数小于1W/m.K，因此具备保温性能提升显著。更细化来看，该纤维片包含但不限于玻璃纤维、玄武岩纤维或碳纤维片状织物，其原料外观形式可以为纤维布或纤维毡。在下箱体的成型结构中，可以采用两层以上同种的纤维片堆叠按额定厚度堆叠，也可以采用不同种的纤维片、各两层以上间隔层叠达到额定厚度。而且，上述壁板成型所需的树脂包含但不限于环氧树脂、酚醛树脂，所有树脂材料均需满足为阻燃型树脂。本技术在下箱体结构改良的基础上，同时提出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动力电池的下箱体，其特征在于为由金属框架及其外侧全包覆的复合材料一体成型的敞口容器，其中所述金属框架为具有镂空区域的杆件组合体且金属框架的幅面覆盖整个下箱体，所述复合材料为一层以上纤维片堆叠并在树脂中浸润固化成型的壁板，所述壁板的导热系数小于1W/m.K。/n

【技术特征摘要】
1.一种动力电池的下箱体，其特征在于为由金属框架及其外侧全包覆的复合材料一体成型的敞口容器，其中所述金属框架为具有镂空区域的杆件组合体且金属框架的幅面覆盖整个下箱体，所述复合材料为一层以上纤维片堆叠并在树脂中浸润固化成型的壁板，所述壁板的导热系数小于1W/m.K。


2.根据权利要求1所述动力电池的下箱体，其特征在于：所述金属框架为一体铸造成型或由三根以上刚性杆焊接、栓接成一体的桁架。


3.根据权利要求1或2所述动力电池的下箱体，其特征在于：所述金属框架成型为对应下箱体壁板中底面的平面桁架。


4.根据权利要求1或2所述动力电池的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王捆，姜春阳，吉增香，袁卓伟，孙倩倩，
申请(专利权)人：中材科技苏州有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32