一种镁合金动力电池模组支架的制作方法

本发明涉及电动汽车电池技术领域，特别是一种镁合金动力电池模组支架。

背景技术：

随着国家对电动汽车的大力推广，国内电动汽车的发展也越来越迅速。电池包总成是电动汽车动力系统中非常关键的部件之一，该总成由多个电池模组组成，动力电池模组作为电动汽车的核心组成部分，其结构的稳定可靠性直接关系和影响到整个电池系统的性能表现与寿命。伴随着动力电池越来越广泛的使用，高电压和高容量的电池模组成了主流配置，通常该类电池模组需要将多个单体电芯进行串并连接，在串并连接过程中，不仅需要保证电连接的可靠性，防止电池组出现短路问题，也要保证电池组的结构的稳定。为保证电池模组正常的充放电功能和结构稳定，普遍采用了电池模组支架。

现有的电池模组支架采用铝合金型材挤压成型，由前后端堵板、左右侧挡板及固定螺栓构成的框架结构，这样的铝合金动力电池支架不仅重量比较重，而且在装配时需要将支架的各部件装入夹具，然后装入电芯液压装置推动并卡紧，再锁紧夹具，然后进入机器人焊接线焊接，最后拆除夹具做成。其部件大且重，工艺复杂，设备要求高，效率低，人力成本高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述技术问题，提供一种质量轻、部件精简、装配简单的电池模组支架。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种镁合金动力电池模组支架，其特征在于包括前端堵板、后端堵板、左上侧挡条、左下侧挡条、右上侧挡条、右下侧挡条、装接螺栓和固定螺栓；所述前端堵板和后端堵板的结构相同；所述前端堵板和/或后端堵板的下部两端设有向外凸出的固定螺孔座，固定螺孔座上设有固定螺孔，用于通过固定螺栓穿过固定螺孔将前端堵板和/或后端堵板固定安装在电池箱的安装螺孔上；所述前端堵板和/或后端堵板的左下端、右下端、左上端和右上端均设有安装螺孔；所述左上侧挡条和右上侧挡条的结构相同；所述左上侧挡条和/或右上侧挡条的上方加设有侧扣板，侧扣板的上边缘向内加设有上扣条，用于使侧扣板结合上扣条从侧面和上方扣住安装后的电池芯；所述左上侧挡条和/或右上侧挡条的两端设有装接螺孔，用于通过装接螺栓穿过装接螺孔将左上侧挡条和/或右上侧挡条固定安装在前端堵板和后端堵板的左上端和右上端的安装螺孔上；所述左下侧挡条和右下侧挡条的结构相同；所述左下侧挡条和/或右下侧挡条的底边缘向内加设有托扣条，用于从底面扣住安装后的电池芯；所述左下侧挡条和/或右下侧挡条的两端设有装接螺孔，用于通过装接螺栓穿过装接螺孔将左下侧挡条和/或右下侧挡条固定安装在前端堵板和后端堵板的左下端和右下端的安装螺孔上。

所述镁合金动力电池模组支架组件采用镁合金材料压铸制造。

一种镁合金动力电池模组支架的安装方法，其特征在于：将左上侧挡条两端的装接螺孔与前端堵板和后端堵板的左上端安装螺孔对接，再用装接螺栓螺旋装接固定；将有上侧挡条两端的装接螺孔与前端堵板和后端堵板的右上端安装螺孔对接，再用装接螺栓螺旋装接固定；将左下侧挡条两端的装接螺孔与前端堵板和后端堵板的左下端安装螺孔对接，再用装接螺栓螺旋装接固定；将右下侧挡条两端的装接螺孔与前端堵板和后端堵板的右下端安装螺孔对接，再用装接螺栓螺旋装接固定；再将固定螺栓预装在固定螺孔上；安装顺序不限。

一种侧面装接式镁合金动力电池模组支架，在前述基础上，在所述前端堵板和/或后端堵板的的外侧的左下端、右下端、左上端和右上端均设置有安装凸台，安装凸台的外侧面设有安装凹台，所述安装螺孔设置在安装凹台上；所述安装螺孔可以是通孔，也可以是盲孔；这种支架结构适用于电池模组之间有间距的情况。

一种端面装接式镁合金动力电池模组支架，在前述基础上，在所述前端堵板和/或后端堵板的外侧的左下端、右下端、左上端和右上端均设置有安装凸台，所述安装螺孔设置在安装凸台的正面；所述安装螺孔可以是通孔，也可以是盲孔；所述左上侧挡条、右上侧挡条、左下侧挡条和右下侧挡条的两端加设有向内垂直伸出的扣板，所述装接螺孔设置在扣板上；这种支架结构适用于电池模组之间没有间距的情况。

一种上下层接式镁合金动力电池模组支架，在前述基础上，在所述前端堵板和/或后端堵板的外侧的上部两端加设向外凸出的层接凸台，层接凸台上设置有层接螺孔；所述层接螺孔可以是通孔，也可以是盲孔；这种支架结构适用于将电池模组进行上下层层安装的情况。

为便于在装接时便于压紧电芯，在所述左上侧挡条和左下侧挡条的同一端的扣板内侧还加设有压紧板条，同样，在所述右上侧挡条和右下侧挡条的同一端的扣板内侧也加设有压紧板条；所述压紧板条的两端在扣板内侧直接铸造生成，即所述左上侧挡条、左下侧挡条和压紧板条可通过铸造方式一体生成，所述右上侧挡条、右下侧挡条和压紧板条也通过铸造方式一体生成；所述压紧板条的中部设有顶丝孔，另外配套预设有顶紧螺栓；用于将顶紧螺栓穿过顶丝孔抵紧前端堵板或者后端堵板，使前端堵板或者后端堵板压紧电芯。

本发明的有益效果是，①采用镁合金材料压铸而成，质量轻，且抗震散热性能好；②采用精简的侧面挡条结构可以节省材料，进一步减轻质量；③采用设有螺孔座的固定装接方式可以大大缩短螺栓的长度，进一步减轻质量；④采用多个扣板扣条的协同结构可以使电池芯更加稳定牢固；⑤采用螺栓螺孔装接结构和方式可以简化生产设备，大大减少设备投资和操作人员；⑥采用螺栓螺孔装接结构还可方便拆卸，便于更换电池芯；⑦使用在电动汽车上可大幅整体提高电池包的能量密度比，提高电动汽车的续航里程。

附图说明

图1为实施例1中侧面装接式镁合金动力电池模组支架的整体结构示意图。

图2为实施例1中侧面装接式镁合金动力电池模组支架各部件的分解结构示意图。

图3为实施例2中端面装接式镁合金动力电池模组支架的整体结构示意图。

图4为实施例2中端面装接式镁合金动力电池模组支架各部件的分解结构示意图。

图5为实施例3中上下层接式镁合金动力电池模组支架的整体结构示意图。

图6为实施例3中上下层接式镁合金动力电池模组支架各部件的分解结构示意图。

图中：1.前端堵板、2.后端堵板、3.左上侧挡条、4.左下侧挡条、5.右上侧挡条、6.右下侧挡条、7.装接螺栓、8.固定螺栓、9.固定螺孔座、10.固定螺孔、11.安装螺孔、12.侧扣板、13.上扣条、14.装接螺孔、15.托扣条、16.安装凸台、17.安装凹台、18.扣板、19.层接凸台、20.层接螺孔、21.压紧板条、22.顶丝孔、23.顶紧螺栓。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1。

如图1、2所示，制作一种镁合金动力电池模组支架，采用镁合金材料压铸制造前端堵板1、后端堵板2、左上侧挡条3、左下侧挡条4、右上侧挡条5、右下侧挡条6、装接螺栓7和固定螺栓8；所述前端堵板1和后端堵板2的结构相同；所述前端堵板1的下部两端设有向外凸出的固定螺孔座9，固定螺孔座9上设有固定螺孔10，用于通过固定螺栓8穿过固定螺孔10将前端堵板固定安装在电池箱的安装螺孔上；所述后端堵板2的下部两端设有向外凸出的固定螺孔座9，固定螺孔座9上设有固定螺孔10，用于通过固定螺栓8穿过固定螺孔10将后端堵板2固定安装在电池箱的安装螺孔上；所述前端堵板1和后端堵板2的的外侧的左下端、右下端、左上端和右上端均设置有安装凸台16，安装凸台16的外侧面设有安装凹台17，安装凹台17上设置有安装螺孔11；所述左上侧挡条3和右上侧挡条5的结构相同；所述左上侧挡条3和右上侧挡条5的上方均加设有侧扣板12，侧扣板12的上边缘向内加设有上扣条13，用于使侧扣板12结合上扣条13从侧面和上方扣住安装后的电池芯；所述左上侧挡条3和右上侧挡条5的两端均设有装接螺孔14，用于通过装接螺栓7穿过装接螺孔14将左上侧挡条3和右上侧挡条5固定安装在前端堵板和后端堵板的左上端和右上端的安装凹台17的安装螺孔11上；所述左下侧挡条4和右下侧挡条6的结构相同；所述左下侧挡条4和右下侧挡条6的底边缘均向内加设有托扣条15，用于从底面扣住安装后的电池芯；所述左下侧挡条4和右下侧挡条6的两端均设有装接螺孔14，用于通过装接螺栓7穿过装接螺孔14将左下侧挡条4和右下侧挡条6固定安装在前端堵板1和后端堵板2的左下端和右下端的的安装凹台17的安装螺孔11上。

安装时，将左上侧挡条3两端的装接螺孔14与前端堵板1和后端堵板2的左上端安装螺孔11对接，再用装接螺栓7螺旋装接固定；将右上侧挡条5两端的装接螺孔14与前端堵板1和后端堵板2的右上端安装螺孔11对接，再用装接螺栓螺7旋装接固定；将左下侧挡条4两端的装接螺孔14与前端堵板1和后端堵板2的左下端安装螺孔11对接，再用装接螺栓7螺旋装接固定；将右下侧挡条6两端的装接螺孔14与前端堵板1和后端堵板2的右下端安装螺孔11对接，再用装接螺栓7螺旋装接固定；最后将固定螺栓8预装在固定螺孔上，以待安装在电池箱上；这样就制作成了一种侧面装接式镁合金动力电池模组支架；其中固定螺栓8也可以不预装；采用任意安装顺序都可装好；这种支架结构适用于电池模组之间有间距的情况。

实施例2。

如图3、4所示，制作一种镁合金动力电池模组支架，采用镁合金材料压铸制造前端堵板1、后端堵板2、左上侧挡条3、左下侧挡条4、右上侧挡条5、右下侧挡条6、装接螺栓7和固定螺栓8；所述前端堵板1和后端堵板2的结构相同；所述前端堵板1和后端堵板2的下部两端设有向外凸出的固定螺孔座9，固定螺孔座9上设有固定螺孔10，用于通过固定螺栓8穿过固定螺孔10将前端堵板1或后端堵板2固定安装在电池箱的安装螺孔上；所述前端堵板1和后端堵板2的左下端、右下端、左上端和右上端均设置有安装凸台16，安装凸台16的正面设有安装螺孔11；所述左上侧挡条3和右上侧挡条5的结构相同；所述左上侧挡条3和右上侧挡条5的上方加设有侧扣板12，侧扣板12的上边缘向内加设有上扣条13，用于使侧扣板12结合上扣条13从侧面和上方扣住安装后的电池芯；所述左上侧挡条3和右上侧挡条5的两端加设有向内垂直伸出的扣板18，扣板18上设有装接螺孔14，用于通过装接螺栓7穿过装接螺孔14将左上侧挡条3或右上侧挡条5固定安装在前端堵板1和后端堵板2的左上端和右上端的安装螺孔11上；所述左下侧挡条4和右下侧挡条6的结构相同；所述左下侧挡条4和右下侧挡条6的底边缘向内加设有托扣条15，用于从底面扣住安装后的电池芯；所述左下侧挡条4和右下侧挡条6的两端设有装接螺孔14，用于通过装接螺栓7穿过装接螺孔14将左下侧挡条4或右下侧挡条6固定安装在前端堵板1和后端堵板2的左下端和右下端的安装螺孔11上。

安装时，将左上侧挡条3两端扣板18上的装接螺孔14与前端堵板1和后端堵板2的左上端的安装螺孔11对接，再用装接螺栓7螺旋装接固定；将右上侧挡条5两端扣板18上的装接螺孔14与前端堵板1和后端堵板2的右上端安装螺孔11对接，再用装接螺栓7螺旋装接固定；将左下侧挡条4两端扣板18上的装接螺孔14与前端堵板1和后端堵板2的左下端的安装螺孔11对接，再用装接螺栓7螺旋装接固定；将右下侧挡条6两端扣板18上的装接螺孔14与前端堵板1和后端堵板2的右下端的安装螺孔11对接，再用装接螺栓7螺旋装接固定；最后将固定螺栓8预装在固定螺孔上，以待安装在电池箱上；这样就制作成了一种端面装接式镁合金动力电池模组支架；其中固定螺栓8也可以不预装；采用任意安装顺序都可装好；这种支架结构适用于电池模组之间没有间距的情况。

为便于在装接时便于压紧电芯，在所述左上侧挡条3和左下侧挡条5的同一端的扣板18的内侧还加设有压紧板条21，同样，在所述右上侧挡条4和右下侧挡条6的同一端的扣板18的内侧也加设有压紧板条21；该压紧板条21的两端在扣板18的内侧直接铸造生成；压紧板条21的中部设有顶丝孔22，另外配套预设有顶紧螺栓23；用于将顶紧螺栓23穿过顶丝孔22抵紧前端堵板1或者后端堵板2，使前端堵板1或者后端堵板2压紧电芯，即只在前端堵板1或者后端堵板2中的一个堵板的前侧两端加设压紧板条21，压紧板条21只设置在全部左上侧挡条3、左下侧挡条4、右上侧挡条5、右下侧挡条6的同一端，另一端不设置；如一般只设置在所有左上侧挡条3、左下侧挡条4、右上侧挡条5、右下侧挡条6的前端。

在安装时，首先将左上侧挡条3上穿过前端扣板18和压紧板条21上端的装接螺孔14与前端堵板1的左上端的安装螺孔11对接，再用装接螺栓7螺旋装接；将左上侧挡条3上穿过后端扣板18的装接螺孔14与后端堵板2的左上端的安装螺孔11对接，再用装接螺栓7螺旋装接；将左下侧挡条4上穿过前端扣板18和压紧板条21下端的装接螺孔14与前端堵板1的左下端的安装螺孔11对接，再用装接螺栓7螺旋装接；将左下侧挡条4的后端扣板18上的装接螺孔14与后端堵板2的左下端的安装螺孔11对接，再用装接螺栓7螺旋装接；将右上侧挡条5上穿过前端扣板18和压紧板条21上端的装接螺孔14与前端堵板1的右上端安装螺孔11对接，再用装接螺栓7螺旋装接；将右上侧挡条5的后端扣板18上的装接螺孔14与后端堵板2的右上端安装螺孔11对接，再用装接螺栓7螺旋装接；将右下侧挡条6上穿过前端扣板18和压紧板条21上端的装接螺孔14与前端堵板1的右下端的安装螺孔11对接，再用装接螺栓7螺旋装接；将右下侧挡条6的后端扣板18上的装接螺孔14与后端堵板2的右下端的安装螺孔11对接，再用装接螺栓7螺旋装接；在装满电芯后，将顶紧螺栓23螺旋穿过顶丝孔22将前端堵板1顶紧；再将装接螺栓7拧紧，将装接螺孔14及安装螺孔11通过装接螺栓7螺旋装接固定；将前端堵板1的左上端、左下端、右上端和右下端均同样螺旋装接固定，这样就将电芯压紧固定了；最后将固定螺栓8预装在固定螺孔上，以待安装在电池箱上。

实施例3。

如图5、6所示，在实施例2的基础上，制作一种镁合金动力电池模组支架，采用镁合金材料压铸制造前端堵板1、后端堵板2、左上侧挡条3、左下侧挡条4、右上侧挡条5、右下侧挡条6、装接螺栓7和固定螺栓8；所述前端堵板1和后端堵板2的结构相同；所述前端堵板1和后端堵板2的下部两端设有向外凸出的固定螺孔座9，固定螺孔座9上设有固定螺孔10，用于通过固定螺栓8穿过固定螺孔10将前端堵板1或后端堵板2固定安装在电池箱的安装螺孔上；所述前端堵板1和后端堵板2的上部两端设有向外凸出的层接凸台19，层接凸台19上设有层接螺孔20，用于通过固定螺栓8穿过上层电池模组支架的前端堵板1或后端堵板2上的固定螺孔10，并将上层的固定螺孔10固定安装在本层电池模组支架上的前端堵板1或后端堵板2上的层接螺孔20上；所述前端堵板1和后端堵板2的左下端、右下端、左上端和右上端均设置有安装凸台16，安装凸台16的正面设有安装螺孔11；所述左上侧挡条3和右上侧挡条5的结构相同；所述左上侧挡条3和右上侧挡条5的上方加设有侧扣板12，侧扣板12的上边缘向内加设有上扣条13，用于使侧扣板12结合上扣条13从侧面和上方扣住安装后的电池芯；所述左上侧挡条3和右上侧挡条5的两端加设有向内垂直伸出的扣板18，扣板18上设有装接螺孔14，用于通过装接螺栓7穿过装接螺孔14将左上侧挡条3或右上侧挡条5固定安装在前端堵板1和后端堵板2的左上端和右上端的安装螺孔11上；所述左下侧挡条4和右下侧挡条6的结构相同；所述左下侧挡条4和右下侧挡条6的底边缘向内加设有托扣条15，用于从底面扣住安装后的电池芯；所述左下侧挡条4和右下侧挡条6的两端设有装接螺孔14，用于通过装接螺栓7穿过装接螺孔14将左下侧挡条4或右下侧挡条6固定安装在前端堵板1和后端堵板2的左下端和右下端的安装螺孔11上。

安装时，将左上侧挡条3两端扣板18上的装接螺孔14与前端堵板1和后端堵板2的左上端的安装螺孔11对接，再用装接螺栓7螺旋装接固定；将右上侧挡条5两端扣板18上的装接螺孔14与前端堵板1和后端堵板2的右上端安装螺孔11对接，再用装接螺栓7螺旋装接固定；将左下侧挡条4两端扣板18上的装接螺孔14与前端堵板1和后端堵板2的左下端的安装螺孔11对接，再用装接螺栓7螺旋装接固定；将右下侧挡条6两端扣板18上的装接螺孔14与前端堵板1和后端堵板2的右下端的安装螺孔11对接，再用装接螺栓7螺旋装接固定；最后将固定螺栓8预装在固定螺孔上，以待安装在电池箱上；这样就制作成了一种端面装接式镁合金动力电池模组支架；其中固定螺栓8也可以不预装；采用任意安装顺序都可装好；这种支架结构适用于将电池模组进行上下层层安装的情况。在进行上下层层安装时，首先将下层的电池模组支架装好，再将上层的电池模组支架装好，然后将固定螺栓8穿过上层电池模组支架的前端堵板1或后端堵板2上的固定螺孔10，再螺旋接入到下层电池模组支架上的前端堵板1或后端堵板2上的层接螺孔20中；将上层的固定螺孔10固定安装在下层的层接螺孔20上。

本发明所制造的镁合金动力电池模组支架的效果远远好于现有的电池模组支架。现有的电池模组支架一般采用铝合金型材制作，用铝合金型材制作前端堵板、后端堵板、左侧挡板和右侧挡板，其左侧挡板和右侧挡板是一整块挡板；为减轻重量，其采用型材，型材的中部是空的，因此不好进行螺接，其将堵板和挡板装接成支架时全部采用焊接，无法拆卸，且焊接时需要多个人工和复杂的设备才能完成；其安装在电池箱上的固定螺孔贯穿了全部的堵板高度，使得其固定螺栓比较长，增加了重量。

本发明产品与现有的铝合金动力电池模组支架相比较，具有很多优点：

1.采用镁合金材料制作，在材料属性上就减轻了30%左右。

2.采用了轻便结构，侧面挡板采用档条制作，减少了材料使用量，采用固定螺孔座，这样固定螺栓的长度大大缩短，进一步减少了材料使用量，从材料用量上减轻了10%左右。

3.采用了侧扣板和托扣条结构，可以使电池芯安装更加牢固，提高电池模组的使用寿命。

4.采用螺栓装接，工艺简单方便，无需复杂生产设备，生产效率高；而铝合金电池模组支架需要焊接才能装好，其工艺复杂，所需要的工艺设备如焊接机器人等投入资金大，生产效率低。

5.由于本产品采用螺栓装接，如个别电芯坏了可以螺旋拆卸更换，支架可以继续使用。而采用焊接的支架需要将支架破坏才能更换，费时费工且浪费材料。

总体上，标准规格的铝合金电池模组支架的重量有583g，而标准规格的镁合金电池模组支架的重量实施例1的只有377g，实施例2的只有385g，实施例3的只有397g。

现在一般的电动车有24个电池模组，按此计算，其铝合金支架总重量会有13992个，而采用镁合金支架的，其重量最多只有9528g，最少只有9048g，大大减轻了电池箱的整体重量。

电动汽车为提高续航里程和能量容度比唯有追求高档电芯，但目前储能较好的三元锂电池安全性能却不高，价格也较贵，如果将其模组和电池箱改为镁合金材料，可大幅整体提高电池包的能量密度比，这样电车企业可采用储能弱于三元锂电池，但其它性能如安全性较好的磷酸铁锂电池，可将电池包成本降低百分之30以上，又可不增加整体重量，可完全满足相关政策要求。