一种动力电池用钢铝复合铸造托盘的制作方法

1.本实用新型涉及电动汽车动力电池的技术领域，尤其是一种动力电池用钢铝复合铸造托盘，特别涉及其机械连接结构。


背景技术：

2.当前电动汽车动力电池托盘按材质分主要分为钢托盘、铝托盘。钢托盘主要通过钣金冲压、拼焊成型。铝托盘分为挤压铝托盘和铸造铝托盘。钢钣金托盘优点主要为：体积单位强度高、成本低等。缺点主要为：焊接不良、重量高等。铸造铝合金托盘主要通过铝液低压铸造成型电池框架，再通过机加工、焊接等工艺完成成品电池托盘的加工。
3.铸造铝合金托盘内部普遍存在气孔、缩松等不良，尤其关键受力路径存在的铸造不良往往导致严重的力学失效。目前通过增加铸铝壁厚来增加电池托盘局部强度，往往会造成更严重的内部铸造缺陷，导致质量不一致性增加。且电池包体积紧张，往往没有足够的空间给电池托盘来做局部加强。
4.电池托盘为铸造铝合金，电池内部空间紧张，电池托盘内部支架往往选用单位体积强度较高的钢材质支架。通常钢材质支架需要通过螺栓与铸铝托盘连接（不同材质无法焊接），导致铸铝托盘重量增加、局部内部铸造缺陷风险增加和螺栓松动的风险存在。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种动力电池用钢铝复合铸造托盘。在电池托盘铸造成型的过程中，通过嵌件的方式，将钢件嵌入铸铝托盘中，利用钢材的体积单位强度高的特点，使用较小的空间来解决铸铝的局部加强问题。通过在铸铝托盘中嵌入钢钣金，亦可以解决电池托盘内部支架与电池托盘的焊接问题，避免使用螺栓而引起的风险。克服了现有技术中存在的缺点和不足。
6.为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种动力电池用钢铝复合铸造托盘，包括铸铝电池托盘，所述铸铝电池托盘的底板内嵌入有若干平行分布的钢制横梁嵌件，钢制横梁嵌件的两端分别设有一钢制吊耳嵌件，上述钢制吊耳嵌件分布在铸铝电池托盘的两侧壁处，所述钢制吊耳嵌件由背板、顶板和位于左右两侧的侧板构成，其中，背板和两片侧板上均分布有吊耳嵌件钢铝连接孔，顶板处设有吊装孔，钢制吊耳嵌件的背板和侧板的局部嵌入铸铝电池托盘的侧壁内，铸铝电池托盘内分布有若干片热失控隔离板，热失控隔离板垂直于铸铝电池托盘底板设置，所述热失控隔离板与钢制横梁嵌件在空间内相互垂直分布，所述钢制横梁嵌件处分布有若干横梁嵌件钢铝连接孔。
7.本实用新型公开了一种动力电池用钢铝复合铸造托盘，技术效果：1.动力电池用钢铝复合铸造托盘可以大幅度增加动力电池托盘关键部位的强度。同时可以降低电池包铝材料的用量，降低电池包成本。
附图说明
8.图1为本实用新型结构示意图。
9.图2为本实用新型立体图。
10.图3为本实用新型钢制横梁嵌件结构示意图。
具体实施方式
11.下面将结合本实用新型专利实施例中的附图，对本实用新型专利实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型专利一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型专利保护的范围。
12.在本实用新型专利的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型专利的限制。
13.在本实用新型专利的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型专利中的具体含义。
14.本实用新型公开了一种动力电池用钢铝复合铸造托盘，如图1所示，包括铸铝电池托盘1，其区别于现有技术在于：所述铸铝电池托盘1的底板10内嵌入有若干平行分布的钢制横梁嵌件2，钢制横梁嵌件2的两端分别设有一钢制吊耳嵌件3，上述钢制吊耳嵌件3分布在铸铝电池托盘1的两侧壁处，所述钢制吊耳嵌件3由背板4、顶板5和位于左右两侧的侧板6构成，其中，背板4和两片侧板6上均分布有吊耳嵌件钢铝连接孔7，顶板5处设有吊装孔8，钢制吊耳嵌件3的背板4和侧板6的局部嵌入铸铝电池托盘1的侧壁内，铸铝电池托盘1内分布有若干片热失控隔离板9，热失控隔离板9垂直于铸铝电池托盘1底板设置，所述热失控隔离板9与钢制横梁嵌件2在空间内相互垂直分布，所述钢制横梁嵌件2处分布有若干横梁嵌件钢铝连接孔11，横梁嵌件钢铝连接孔的内缘处可均匀分布有导流槽，所述导流槽具又快速引流铝液的效果。
15.在具体实施时，所述钢制吊耳嵌件主要加强电池包吊耳的强度，钢制横梁嵌件主要加强电池横梁的强度，并连接电池包两个吊耳，使电池包在力学路径上形成贯通，有利于电池包在受力过程中力的传递。通过钢材料牌号的选择可以调节该嵌件的强度，通过冲压工艺可以解决钢嵌件的复杂成型问题。相同的，也可以选择其它金属来制备金属嵌件如铜等，但成本及强度优势考虑，推荐钢制嵌件。
16.在铸铝电池托盘生产过程中，先将钢制子零件做相应的除锈，除油、电镀（铝液除氢不彻底将会导致钢件氢脆失效，所以推荐钢件电镀）等表面处理。为了在铸造过程中，让铝液更好的与钢材结合在一起，钢件预处理中可以将钢件加热到一定温度，这样可以增加铝液的流动性，提供模具的保温效果，降低铸铝电池箱内部的孔隙率，提供电池箱铸造质量。相同的，也可以按照工艺要求降低钢嵌件的温度来调节模具的整体温度。
17.在生产过程中，先将处理好的钢制零件放置在模具相应位置，然后模具合模、浇筑，保压、冷却、开模。在电池包传递路径上，通过钢铝复合，增加了电池包传递路径的强度，但不会增加铝液的用量，甚至可以降低铝件的用量。
18.为了得到更好的铝液与钢件的连接强度，可以分别在钢制吊耳嵌件、钢制横梁嵌件和钢制吊耳嵌件上开孔形成钢铝连接孔，在浇筑成型后，铝液填充进钢铝连接孔中，铝液凝固后，与钢嵌件形成紧密的无间隙销轴配合。相比钢嵌件不开孔，与铝液凝固形成的面接触相比，获得更高的连接强度。
19.在具体实施时，所述底板10处分别设有线束固定支架12和铜排固定支架13，线束固定支架12和铜排固定支架13靠近铸铝电池托盘1内侧壁设置。动力电池包中需要大量的支架来固定线束及铜排等附属件，本专利通过在成型低压铸造铝合金托盘过程中嵌入钢制铜排固定支架及线束固定支架，减少支架固定螺栓松动的风险和后续的装配工序，同时钢制铜排固定支架与线束固定支架比铝制铜排固定支架及线束固定支架占据更小的体积，电池包体积利用率更高。如图1所示，铜排固定支架和线束固定支架为钢制件，在铸铝托盘生产过程中，将支架预置在模具相应位置。铝液浇筑、凝固后，铜排固定支架和线束固定支架与托盘紧密的固定在一起。铜排和线束通过卡扣与铜排固定支架及线束固定支架固定，提供电气系统的安全性，提高电池包内体积利用率。
20.在动力电池设计过程中，需要考虑动力电池热失控的情况发生。有效的防止整包热失控的方式为分区管理。即在电池包内，需要将整个电池包腔体分成若干小腔体。并且，动力电池热失控系统发生时，电芯喷射出的高温物质温度较高，铝板及一般的隔板无法抵挡高温的冲击，会使本区域的电芯热失控影响到其它区域功能正常的电芯。如图1所示。本专利采用耐高温的能力比铝板更好的钢板作为隔板，通过在托盘铸造过程中镶嵌的方式，将热失控隔离板内置在托盘上，相比铸铝托盘成型热失控隔离板，本专利所指的钢嵌件热失控隔离板占用电池包更小的体积，或者更好的隔离效果。并且减少了热失控隔离板的连接设计，使电池包具有优异的防火性能。
21.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型具体实施只局限于上述这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。