一种用于乘用车的高强度电池箱及其制造方法与流程

本发明涉及电池箱技术领域，具体地说是一种用于乘用车的高强度电池箱及其制造方法。

背景技术：

新能源汽车与传统燃油汽车主要差异在于动力系统，新能源汽车动力系统主要是三电系统，三电即电驱，电控，电池。由于以上产品都在高能量交换或者传输中产生大量的热量需要即时冷却，否则部件极易损坏或者降低各零件使用寿命。

电池目前是三电系统中质量，体积，价值都是最大的，三电的电池部分冷却系统主流采取分体水冷板/管与电池通过导热胶/垫耦合，对于电池冷却部分形式多样有底部承载式的，侧面非承载式的等不同接触形式。

电池箱体主要作用是承载电池及冷却系统，因此当前分体的水冷板方式将使电池箱体设计需考虑水冷板装配空间，对电池箱体及整车布局空间占用较大，整体重量大，水冷板与箱体分开制造后再安装成本高。箱体底板型材为单向挤压力学性能在型材挤压方向的垂直方向较弱。

技术实现要素：

本发明为克服现有技术的不足，提供一种用于乘用车的高强度电池箱及其制造方法，优化了新能源汽车电池箱体设计空间布局；有效降低电池箱体及冷却系统的制造成本。

为实现上述目的，设计一种用于乘用车的高强度电池箱，包括边梁、中间梁、水冷板，其特征在于：所述的边梁包括前边梁、后边梁、左边梁、右边梁，前边梁、后边梁、左边梁、右边梁两端相互连接形成四周边梁结构，位于前边梁、后边梁、左边梁、右边梁形成的四周边梁结构的下方连接底部护板，底部护板上设有水冷板；位于左边梁、右边梁的中部连接中间梁；位于前边梁、后边梁、左边梁、右边梁形成的四周边梁结构的上方连接箱盖。

所述的前边梁、后边梁及中间梁为“凸”字型梁架结构。

所述的左边梁、右边梁为矩形面板结构，并且位于左边梁、右边梁的外侧均布设有若干凸起结构。

所述的凸起结构为梯形框架结构。

一种用于乘用车的高强度电池箱的制造方法，具体方法如下：

（1）前边梁、后边梁、左边梁、右边梁、中间梁采用挤压工艺成型，箱盖根据车型采用铝板冲压工艺成型；

（2）前边梁、后边梁、左边梁、右边梁采用弧焊工艺连接形成四周边梁结构；

（3）水冷板采用铝挤压工艺成型的双层水冷板+两侧堵头fsw搅拌摩擦焊工艺连接，水冷板正面开孔焊接进出水嘴；

（4）水冷板采用fsw搅拌摩擦焊工艺与四周边梁结构连接而成；

（5）中间梁采用弧焊工艺与四周边梁结构及水冷板连接；

（6）底部护板采用钢板或者铝板冲压工艺成型；

（7）冲压工艺成型后的底部护板根据水冷板的位置冲压出凸包，并在凸包处贴覆隔热保温棉防止箱体直接与外界热交；

（8）水冷板采用螺纹/fds冷连接工艺与底部护板连接而成；

（9）箱盖采用涂布/粘贴密封胶+螺纹与四周边梁结构形成密封连接结构。

本发明同现有技术相比，优化了新能源汽车电池箱体设计空间布局；结构互为一体有效的减少整体重量；工艺性及焊接性能改善；有效降低电池箱体及冷却系统的制造成本。

附图说明

图1为本发明箱体总成结构示意图。

图2为本发明箱体总成结构主视图。

图3为本发明箱体总成结构俯视图。

图4为本发明箱体总成结构侧视图。

图5为四周边梁结构示意图。

图6为水冷板结构示意图。

图7为底部护板结构示意图。

图8为箱盖结构示意图。

参见图1至图8，1为前边梁，2为右边梁，3为中间梁，4为后边梁，5为水冷板，6为左边梁，7为凸起结构，8为底部护板，9为箱盖。

具体实施方式

下面根据附图对本发明做进一步的说明。

如图1至图8所示，前边梁1、后边梁4、左边梁6、右边梁2两端相互连接形成四周边梁结构，位于前边梁1、后边梁4、左边梁6、右边梁2形成的四周边梁结构的下方连接底部护板8，底部护板8上设有水冷板5；位于左边梁6、右边梁2的中部连接中间梁3；位于前边梁1、后边梁4、左边梁6、右边梁2形成的四周边梁结构的上方连接箱盖9。

前边梁1、后边梁4及中间梁3为“凸”字型梁架结构。

左边梁6、右边梁2为矩形面板结构，并且位于左边梁6、右边梁2的外侧均布设有若干凸起结构7。

凸起结构7为梯形框架结构。

一种用于乘用车的高强度电池箱的制造方法，具体方法如下：

（1）前边梁、后边梁、左边梁、右边梁、中间梁采用挤压工艺成型，箱盖根据车型采用铝板冲压工艺成型；

（2）前边梁、后边梁、左边梁、右边梁采用弧焊工艺连接形成四周边梁结构；

（3）水冷板采用铝挤压工艺成型的双层水冷板+两侧堵头fsw搅拌摩擦焊工艺连接，水冷板正面开孔焊接进出水嘴；

（4）水冷板采用fsw搅拌摩擦焊工艺与四周边梁结构连接而成；

（5）中间梁采用弧焊工艺与四周边梁结构及水冷板连接；

（6）底部护板采用钢板或者铝板冲压工艺成型；

（7）冲压工艺成型后的底部护板根据水冷板的位置冲压出凸包，并在凸包处贴覆隔热保温棉防止箱体直接与外界热交；

（8）水冷板采用螺纹/fds冷连接工艺与底部护板连接而成；

（9）箱盖采用涂布/粘贴密封胶+螺纹与四周边梁结构形成密封连接结构。

本发明通过整合汽车电池箱体与水冷系统，从根本解决上述技术问题。产品部件包含：箱盖9、底部护板8、箱体：带底部护板8fsw搅拌摩擦焊凸缘的四周边梁、中间的水冷板5、中间梁3。

箱盖9根据实际车型预算及环境需求采取铝板冲压或者smc材质打孔作为主体+打自发泡密封胶，安装到箱体上。

底部护板8采取钢板或者铝板冲压，材质和厚度根据整车重量控制及环境要求选择，根据水冷板5的位置冲出凸包，凸包处贴隔热保温棉防止箱体直接与外界热交换提高换热效率。

箱体包含：带底部护板8fsw搅拌摩擦焊凸缘的前边梁1、后边梁4、左边梁6、右边梁2分别采用铝挤压型材，其截面及厚度根据产品结构强度需求调整，底部凸缘焊接部分厚度与中间的水冷板5的厚度相同，原材料采用机加工达到图纸要求尺寸后待与中间的水冷板5拼焊。

水冷板5采用铝挤压型材的双层水冷板+两侧堵头密封，水冷板5正面开孔焊接进出水嘴，各层厚度根据结构承载可以布置为1mm-3.5mm之间，水道布筋厚度、密集度及流量根据电池箱体大小以及电池数量和布局定义，横向宽度大小可以调节挤压宽度+fsw搅拌摩擦焊连接方式进行焊接获取所需设计宽度，水冷板5中间布筋通过机加工形成水道。两侧堵头对加工后的水冷板5进行封堵形成密封的流道腔体，正面开孔弧焊连接水嘴形成进出水口，进出水口数量直径根据产品大小及水道布置。

中间梁3采用铝挤压或者铝合金冲压件，其尺寸和孔位根据电池模组安装需求布置。原材料采用机加工达到图纸要求尺寸后待与箱体总成拼焊。

以上部件或分总成加工/焊接完成后边梁4和水冷板5采取fsw搅拌摩擦焊连接替代传统无凸缘的结构弧焊，四周边梁连接角采用弧焊，中间梁3的连接采用弧焊/或者其它连接方式，如此整体结构形成一个将水冷板集成到箱体内部的密闭电池箱体，在水道区域上方安装导热垫后实现新能源汽车动力电池模组的换热系统。

本发明新设计主要特点：

1.优化了新能源汽车电池箱体设计空间布局。

主流箱体水冷板单独安装需要增加内部水冷板/管，连接管，安装空间等布局让位，新结构集成一体不需安装，节省了宝贵的电池箱体内部空间。

2.有效降低电池箱体及冷却系统的制造成本。

电池箱体和水冷板集成后，节省了单独水冷板的安装成本，单独测试评价等体系成本，水冷板可以做到整体结构替代箱体底板减少了箱体制造材料。

3.结构互为一体有效的减少整体重量。

主流箱体两个零件分开设计总重重，新结构水冷板与箱体互相替代部分结构功能，大大减轻整包重量。

4.工艺性及焊接性能改善。

传统的电池箱体底板主要采取背面fsw搅拌摩擦焊保证气密，内部由于结构形式无法实现fsw搅拌摩擦焊，采取弧焊连接方式。本发明使箱体内部以及外部都可以采取fsw搅拌摩擦焊工艺，其结构优势在于，fsw搅拌摩擦焊的焊接热输入低，对热处理后铝合金的强度削弱小于弧焊，焊缝性能得到改善。同时fsw摩擦搅拌焊更多的应用后整体的变形量远远小于弧焊铝合金结构。

5.承载能力。

主流箱体主要布局底板承载方式为横向或者纵向单向承载，本发明边梁带上了凸缘实现了纵向和横向交错布局，双向的挤压性能都非常优秀，整体结构性能大幅改善。焊缝由角焊缝+背面fsw变成全对接结构+整体边梁结构，结构强度大幅提升。