模块化车用电池箱和车用电池包的制作方法

本发明涉及车用电池包技术领域，具体涉及一种模块化车用电池箱和车用电池包。

背景技术：

电池包是电动车的关键零部件之一，其设计相当重要，较轻的电池包将有助于电动车的续航。电池包设于电池包箱体内，现有的电池包箱体存在以下缺陷：

1.结构和制造工艺复杂，重量大，不利于更换。现有的电池包箱体多为金属通过压铸或焊接而成，结构和加工工艺复杂，重量大，箱体部件损坏后只能全部重新更换，有些电池包箱体采用复合材料制造，但是重量也较大；此外，采用现有工艺制造的同一款车型的电池包箱体，不同配置之间的互换性也不高；

2.保温效果差，“三防”能力不足。金属制成的电池包箱体保温效果差、热传导速率快，容易和外界发生热交换，使得电池包的控温系统容易受到外部温度干扰，增大了控温系统的复杂性，不利于保证电池的寿命。此外，现有电池包箱体的防撞、防火、防水性能较差。钣金、型材焊接而成的箱体结构强度较低、焊缝品质不均一、防水能力一般。复合材料箱体因结构和材质上未进行特殊处理，只能应对一般火情，对极端条件出现的燃烧，比如撞击后爆炸燃烧，其防火能力显得不足；

3.自洁性差。电池包安装于汽车底部，使用环境恶劣。在汽车寿命内更换电芯时，电池包箱体容易形成大面积污垢，容易将灰尘带入电池包内部，影响更换电芯后的电池包性能，同时也使得电芯更换周期较长。

4.此外，现有电池包箱体还存在连接点强度不足、寿命短、表面易刮伤等缺陷。

因此，期待开发一种重量轻、易于更换维护、防护效果良好的电池包箱体。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种模块化车用电池箱和车用电池包，其能够克服现有车用电池箱重量大、不易于更换维护、防护效果不佳的缺陷。

为了实现上述目的，本发明的一方面提出了一种模块化车用电池箱，包括：

盖板，所述盖板由纤维复合材料制成；

电池仓，所述电池仓连接至所述盖板，用于容纳车用电池模组，所述电池仓包括电池仓主体，所述电池仓主体由纤维复合材料板与金属板复合形成；

防护板，所述防护板设置于所述电池仓底部；

连接组件，所述连接组件连接至所述电池仓，用于将所述模块化车用电池箱连接至车体。

优选地，所述电池仓主体包括多个纤维复合材料板和设置于相邻纤维复合材料板之间的金属板。

优选地，所述盖板和/或所述纤维复合材料板由纤维和树脂复合形成。

优选地，所述盖板和/或所述纤维复合材料板由混杂纤维和树脂复合形成，所述混杂纤维包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维的至少其中之一。

优选地，所述树脂包括酚醛树脂、改性环氧树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚亚苯基砜树脂的至少其中之一。

优选地，所述电池仓内部设有至少一个加强梁，所述加强梁将电池仓内部分隔为多个仓室，所述多个仓室用于容纳车用电池模组和电池管理系统。

优选地，所述加强梁的至少一部分的内部设有预埋金属件。

优选地，所述加强梁设于所述纤维复合材料板与金属板之间，所述加强梁的材料选自聚氯乙烯泡沫、聚甲基丙烯酰亚胺泡沫、玻璃蜂窝、芳纶蜂窝、碳纤维蜂窝、木头的至少其中之一。

优选地，所述防护板通过芳纶纤维模压形成。

优选地，所述电池仓主体和/或盖板的外表面上附有自洁净薄膜。

优选地，所述盖板的边缘设有第一凸缘，所述电池仓的边缘设有第二凸缘，所述第一凸缘和第二凸缘通过连接件相连接。

优选地，所述第一凸缘和所述第二凸缘上均设有燕尾形密封槽，所述燕尾形密封槽用于容纳密封件。

优选地，所述第一凸缘和第二凸缘之间设有垫片。

优选地，所述连接组件包括相互连接的托架和紧固端，所述托架连接至所述电池仓，所述紧固端上设有连接孔，所述连接组件借助于所述连接孔连接至车体。

本发明另一方面提供一种车用电池包，包括所述的模块化车用电池箱。

本发明的有益效果在于：

1.采用模块化设计，通过盖板、电池仓、防护板、连接组件组装而成，简化了电池箱的制造过程，且在某个部件损坏报废时，可以独立地进行部件更换，降低了电池箱的维护成本；

2.盖板由纤维复合材料制成，电池仓主体由纤维复合材料板与金属板复合形成，显著降低了电池箱的重量，提高了电池箱的保温性能和阻燃性能，此外，纤维复合材料板能够承担载荷，金属板能够提高电池仓主体的延展性、耐冲击性能和抗疲劳性，对于可能出现的侧向碰撞，具有极优的吸能特性；

3.最后，根据功率要求，电池箱可选配不同规格的电池仓，从而实现不同功率电池箱之间部件的互换。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。

图1显示根据本发明示例性实施例的模块化车用电池箱的安装位置示意图；

图2显示根据本发明示例性实施例的模块化车用电池箱的立体图；

图3显示根据本发明示例性实施例的模块化车用电池箱的电池仓的结构示意图；

图4显示图3中a-a剖面的剖面图；

图5显示图3中b-b剖面的剖面图；

图6显示图3中c-c剖面的剖面图

图7显示根据本发明示例性实施例的模块化车用电池箱的连接组件的立体图；

图8显示根据本发明示例性实施例的模块化车用电池箱的紧固端的内部结构图。

附图标记说明：

201-盖板，202-电池仓，203-防护板，204-连接组件；

301-车用电池模组，302-加强梁，303-电池管理系统；

401-第一凸缘，402-第二凸缘，403-翻边，404-垫片，405-连接件，406-加强板，407-橡胶片；

501-燕尾形密封槽，502-电池仓主体，503-预埋金属件，504-纤维复合材料板，505-金属板，506-支撑材料；

601-螺钉孔，602-紧固端，603-连接孔，604-托架。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

根据本发明的示例性实施例的模块化车用电池箱包括：

盖板，盖板由纤维复合材料制成；

电池仓，电池仓连接至盖板，用于容纳车用电池模组，电池仓包括电池仓主体，电池仓主体由纤维复合材料板与金属板复合形成；

防护板，防护板设置于电池仓底部；

连接组件，连接组件连接至电池仓，用于将模块化车用电池箱连接至车体。

根据本发明实施例的模块化车用电池箱采用模块化设计，通过盖板、电池仓、防护板、连接组件组装而成，简化了电池箱的制造过程，且在某个部件损坏报废时，可以独立地进行部件更换，降低了电池箱的维护成本；此外，盖板由纤维复合材料制成，电池仓主体由纤维复合材料板与金属板复合形成，显著降低了电池箱的重量，提高了电池箱的保温性能和阻燃性能，此外，纤维复合材料板能够承担载荷，金属板能够提高电池仓主体的延展性、耐冲击性能和抗疲劳性，对于可能出现的侧向碰撞，具有极优的吸能特性，在电池仓底部加装防护板也利于保护电池仓，提高其抗冲击性能。最后，根据功率要求，电池箱可选配不同规格的电池仓，从而实现不同功率电池箱之间部件的互换。

在一个示例中，电池仓主体包括多个纤维复合材料板和设置于相邻纤维复合材料板之间的金属板，从而形成夹层结构，重量低、保温性能好。

在一个示例中，盖板和/或纤维复合材料板由纤维和树脂复合形成。特别地，盖板和/或纤维复合材料板由混杂纤维和树脂复合形成。混杂纤维可包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维的至少其中之一，碳纤维重量轻，玻璃纤维价格低，可以实现性能和成本的平衡。树脂为航空级阻燃树脂，满足美国航空局(faa)制定的阻燃、低烟、无毒(fst)的阻燃标准，osu≤65(osu表示热释放属性，单位为j/m².s)。树脂可包括酚醛树脂、改性环氧树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚亚苯基砜树脂的至少其中之一。

在一个示例中，电池仓内部设有至少一个加强梁，加强梁将电池仓内部分隔为多个仓室，多个仓室用于容纳车用电池模组和电池管理系统(bms)。

通过设置加强梁，可以提高电池仓的强度，有利于保护车用电池模组和电池管理系统。

在一个示例中，加强梁的至少一部分的内部设有预埋金属件。通过设置预埋金属件，便于模组和bms的连接。

在一个示例中，加强梁设于纤维复合材料板与金属板之间，加强梁的材料选自聚氯乙烯(pvc)泡沫、聚甲基丙烯酰亚胺(pmi)泡沫、玻璃蜂窝、芳纶蜂窝、碳纤维蜂窝、木头的至少其中之一。设置轻质材料的加强梁有利于进一步减小电池箱的重量。

在一个示例中，防护板通过芳纶纤维模压形成，具有很好的耐冲击性能，有利于保护电池仓。

在一个示例中，盖板的边缘设有第一凸缘，电池仓的边缘设有第二凸缘，第一凸缘和第二凸缘通过连接件相连接。优选地，连接件为螺栓。

在一个示例中，第一凸缘和第二凸缘上均设有燕尾形密封槽，燕尾形密封槽用于容纳密封件。通过在第一凸缘和第二凸缘设置燕尾形密封槽和密封件，形成双向密封结构，有利于进一步提高电池箱的密封性。为了调整密封件的变形量，还可以在第一凸缘和第二凸缘之间设置垫片，垫片优选地为塑料垫片。

在一个示例中，盖板的至少一部分内设有金属预埋结构。例如，在盖板上需要固定连接件的位置设置金属预埋结构，从而便于在金属预埋结构上钻孔，从而将连接件连接至金属预埋结构，达到提高连接强度的目的。

在一个示例中，连接组件包括相互连接的托架和紧固端，托架连接至电池仓，紧固端上设有连接孔，连接组件借助于连接孔连接至车体。托架可以由金属制成，紧固端可以由金属复合碳纤维材料制成。为了减轻电池箱的重量，紧固端的内部可为中空结构。

连接组件的两部分分别由不同材料制成，利用复合材料的高强度高刚度、破碎形式吸能的特性，结合金属塑性吸能的特点，设计出了“外刚内柔”的连接组件。在碰撞和挤压过程中，复合材料的高强高刚性可以提高产品的抗压极限，达到极限值后，复合材料以破碎的形式吸能，但内部为塑性形变，仍然保持结构的完好。

在一个示例中，电池仓主体和/或盖板的外表面上附有自洁净薄膜，例如ppsu薄膜，这种薄膜具有阻燃、高韧性的特性，能够极大提高电池箱的自洁功能和耐刮檫性能。

本发明实施例还提供一种车用电池包，包括上述的模块化车用电池箱。

实施例

如图1-8所示，根据本发明示例性实施例的模块化车用电池箱一般安装于车体底部，其包括：

盖板201，盖板201由纤维复合材料制成；

电池仓202，电池仓202连接至盖板201，用于容纳车用电池模组301，电池仓202包括电池仓主体502，电池仓主体502由纤维复合材料板504与金属板505复合形成，在本实施例中，金属板505设于两层纤维复合材料板504之间，见图6，三层结构的总厚度大约为1.5mm，在图6中，为了清楚地显示纤维复合材料板504和金属板505的复合结构，将其厚度绘制得较大，没有按比例进行绘制；

防护板203，防护板203设置于电池仓202底部，用于保护电池仓202；

连接组件204，连接组件204连接至电池仓202，用于将模块化车用电池箱连接至车体。

其中，电池仓202内部设有一横三纵共四根加强梁302，如图3所示，加强梁302将电池仓内部分隔为多个仓室，多个仓室用于容纳车用电池模组301和电池管理系统303。如图6所示，加强梁302设于纤维复合材料板504与金属板505之间，加强梁302由pvc泡沫制成，以减小电池箱的重量。在加强梁302的一部分的内部设有多个预埋金属件503，如图4所示。

其中，如图4所示，在电池仓202的内壁上进一步设置支撑材料506，以提高电池仓的强度。支撑材料506也由轻质的pvc泡沫制成。

如图5所示，盖板201的边缘设有第一凸缘401，电池仓202的边缘设有第二凸缘402，第一凸缘401和第二凸缘402通过连接件405相连接，连接件405为螺栓。第一凸缘401和第二凸缘402上均设有燕尾形密封槽501，燕尾形密封槽501用于容纳密封件，从而形成双向密封结构。第一凸缘401和第二凸缘402之间设有垫片404，用于调节密封件的变形量。此外，为清楚起见，在图5中并未绘制设于电池仓202底部的防护板203。

盖板201的一部分内设有与预埋金属件503类似的金属预埋结构(未显示)。盖板201的第一凸缘401的边缘处设有翻边403，以与电池仓配合形成保温密闭空间。

连接组件204包括相互连接的托架604和紧固端602，托架604为l型，其通过螺钉孔601和设于螺钉孔601内的螺钉(未显示)连接至电池仓202，在托架与电池仓202的连接处设有橡胶片407，可以起到密封和缓冲的效果。紧固端602上设有连接孔603，连接组件204借助于连接孔603和设置于连接孔603内的连接件(例如螺栓)以及粘结剂连接至车体。托架604由金属制成，紧固端602由金属复合碳纤维材料制成。紧固端602的内部为中空结构，如图8所示。

其中，紧固端602的上表面和下表面分别设有加强板406，以提高紧固端602的强度。

以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明的实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的实施例。