电池托盘、电池包及电动汽车的制作方法

1.本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电池托盘、电池包及电动汽车。


背景技术：

2.随着电动汽车的发展，用户对电动汽车的安全要求也越来越高，现有电动车电池包都放置于电动汽车底部，行车过程中容易对电池包底部托盘造成磕碰，进一步对电芯照成损伤，因此需要对托盘底部进行防护。然而相关技术中的电池托盘防护能力仍然不高，无法有效地对电池包进行防护。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是：针对现有的电池托盘防护能力不高，无法有效地对电池包进行防护的问题，提出一种电池托盘、电池包及电动汽车。
4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种电池托盘，其特征在于，包括：托盘本体，所述托盘本体包括托盘底板和位于所述托盘底板上的托盘侧梁，所述托盘侧梁与所述托盘底板围合形成容纳电池模组或单体电池的电池容纳腔；
5.第一防护板，所述第一防护板包括吸能板以及所述吸能板两侧的强度板，所述吸能板结构呈蜂窝状，所述第一防护板固定至所述托盘底板上；
6.第二防护板，所述第二防护板一侧连接所述第一防护板，另一侧连接所述托盘本体，所述第二防护板的波阻抗值小于所述强度板的波阻抗值。
7.在本技术实施例中，所述强度板材质为pp玻纤、树脂玻纤或者编织布层；所述吸能板材质为pp、pe或者金属。
8.在本技术实施例中，所述第二防护板材质为发泡材料。
9.在本技术实施例中，所述第二防护板材质为聚氨酯。
10.在本技术实施例中，所述第二防护板设有多个间隔通孔，所述间隔通孔的长度为 0-100mm，相邻两个所述间隔通孔之间的距离为50mm-100mm。
11.在本技术实施例中，所述间隔通孔的长度为25mm-50mm。
12.在本技术实施例中，所述托盘底板远离所述托盘侧梁的一侧具有底板凹槽，所述第二防护板设置在所述底板凹槽内。
13.在本技术实施例中，所述第二防护板的一侧粘接至所述托盘底板的底板凹槽内，另一侧粘接所述第一防护板；
14.所述第一防护板覆盖所述底板凹槽，并固定至所述托盘底板上。
15.在第三方面，本技术提供了一种电池包，包括上述所述的电池托盘以及多个电池模组或单体电池，所述多个电池模组或单体电池位于所述电池容纳腔内。
16.在第三方面，本技术提供了一种电动汽车，包括上述所述的电池包。
17.根据本发明的有益效果为：本技术的电池托盘设置两层防护板即第一防护板以及第二防护板。其中，第一防护板包括吸能板以及位于吸能板两侧的强度板，且吸能板结构呈
蜂窝状；第二防护板的波阻抗值小于强度板的波阻抗值。本技术通过第一防护板、第二防护板的结构以及参数限定，能够进一步提高电池托盘的抗冲击能力，降低外部冲击对电池模组的影响，提高电池包的安全性。
附图说明
18.图1是根据本发明一实施例提供的电池托盘的爆炸图。
19.图2是根据本发明一实施例提供的电池托盘的第一防护板的结构爆炸图。
20.图3是根据本发明一实施例提供的电池托盘的第二防护板的结构示意图。
21.图4a是根据本发明另一个实施例提供的电池托盘的第二防护板示意图。
22.图4b是根据本发明另一个实施例提供的电池托盘的第二防护板示意图。
23.图5是根据本发明一个实施例提供的电池托盘另一视角的爆炸图。
24.图6是根据本发明一个实施例提供的外物撞击电池托盘的示意图。
25.说明书中的附图标记如下：
26.1、电池包；
27.10、电池托盘；
28.100、托盘本体；101、托盘底板；1011、底板凹槽；102、托盘侧梁；
29.200、第二防护板；201、间隔通孔；
30.300、第一防护板；301、强度板；302、吸能板；
31.20、电池模组；
32.30、外部物体。
具体实施方式
33.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
34.第一方面，本技术提供了一种电池托盘10，如图1-6所示，该电池托盘10包括托盘本体100、第一防护板300以及第二防护板200。其中，托盘本体100包括托盘底板101和位于托盘底板101上的托盘侧梁102，托盘侧梁102与托盘底板101围合形成容纳电池模组20或单体电池的电池容纳腔。第二防护板200的一侧连接托盘本体100，另一侧连接第一防护板300。第一防护板300包括吸能板302以及位于吸能板302两侧的强度板301，吸能板302结构呈蜂窝状，第一防护板300固定至托盘底板101上。第二防护板200的波阻抗值小于强度板301的波阻抗值。本技术通过采用不同波阻抗值以及结构的防护板，并限定第二防护板200的波阻抗值小于第一防护板300的强度板301的波阻抗值，进而保证当电池托盘10被障碍物球击后能够减少对电池托盘10内电池模组20的冲击，提高电池托盘 10的抗冲击能力。
35.具体地，基于应力波传播原理，当物体在冲击载荷产生的冲击能量作用下，物体表面会产生横向应力波传播以及纵向应力波传播，由近到远，逐渐的将冲击能量传播开来。在单一材料介质物体中，冲击能量产生的应力波分成横向传播和纵向传播。当物体表面受到外来物体冲击时，冲击应力波会沿冲击力垂直方向传播(也就是横向传播)，应力波传播速度越快，冲击能量沿此方向扩散越快，冲击点处由点扩散转为面扩散；当物体表面收到外来
物体冲击时，冲击应力波会沿冲击力平行方向传播(也就是纵向传播)，传播会随着传播距离的增加而发生逐渐衰减，材料厚度越大，防护效果越好，并且冲击应力波在材料内部传播的本质是外力引出材料指质点的振动由远及近的的传播，材料阻尼使材料质点的振动发生衰减，使应力波在材料内部传播时发生衰减，材料受振动的能力越好。进而材料本身的阻尼越大，应力波在其中传播衰减的越大。
36.因此基于上述原理，本技术将电池托盘10的防护板分成两类防护板，即第一防护板 300和第二防护板200。其中，如图2所示，第一防护板300包括吸能板302以及位于吸能板302两侧的强度板301。本技术通过将电池托盘10最外侧的防护板设计成“三明治结构”的第一防护板300，能够提高电池托盘10最外层的防护能力，并进一步降低托盘成本和重量，提高电池包1的能量密度。由上述的物体应力波传播原理可知，在本技术中通过限定第一防护板300的结构来提高防护板的抗撞击能力和防护能力。在第一防护板300设计成“三明治结构”，即强度板301 吸能板302 强度板301的结构设计中，最外侧强度和内侧强度板301能够降低冲击应力波的横向传播，而内部的吸能板302又能增加第一防护板300 整体的厚度进而限制冲击应力波的传播，并且将内部吸能板302设计成蜂窝状使冲击进一步地衰减。具体地，内部吸能板302设计成蜂窝状使吸能板302具有较强的变形能力，当冲击应力波由强度板301传播至吸能板302内时，蜂窝状的吸能板302受冲击应力波的传播冲击而发生变形，吸收冲击应力波能量，进而提高冲击应力波的传播衰减。
37.在本技术实施例中，限定第二防护板200的波阻抗值小于强度板301的波阻抗值。本技术实施例中所提及的波阻抗值与材质的密度以及应力波在该材质内传播的速度相关。其计算公式为：σ＝ρ
×
c；其中σ表示某一介质(材质)的波阻抗值；ρ表示该介质(材质) 的密度；c表述应力波在该介质(材质)内的传播速度。当冲击应力波由波阻抗高的材料 (入射介质)穿入波阻抗地的材料(透射介质)时，入射介质的波阻抗与透射机制的波阻抗比值为n。当应力波在不同介质界面上的反射和透射原理；
38.σr＝fσ1‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
(式1)
39.vr＝-fv1‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
(式2)
40.σ
t
＝tσ1‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
(式3)
41.v
t
＝ntv1‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
(式4)
42.上式中，n、f、t按照以下公式进行计算
43.n＝(ρ1c1)1/(ρ2c2)2‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑
(式5)
[0044][0045][0046]
其中，(ρ1c1)1为入射介质的波阻抗值；(ρ2c2)2为透射介质的波阻抗值；两者的比值为n；f 为反射系数，t为透射系数；σ1为入射波的应力值；σ
t
为透射波应力值；σr为反射波应力值。
[0047]
通过上述式1-7可以得知，当波阻抗比值n》1时，即入射介质波阻抗》透射介质波阻抗时，反射系数f为负，则表示入射介质的反射波与入射波反向，入射介质反射一部分应力值；透射系数t《1，则表示透射波应力小于入射应力波值，n值越大，表述透射波应力值更少。因此当应力波从波阻抗值大的介质传播至波阻抗值小的介质中后，传播到波阻抗值小中的
应力波变得更小。因此，在本技术实施例中限定强度板301的波阻抗值大于第二防护板200的波阻抗值，进而保证当外部物体30冲击电池托盘10后，能够进一步地减少冲击应力波的传播。
[0048]
从本技术实施例中可知，本技术通过设置第一防护板300，且将第一防护板300的结构设计成“三明治结构”即强度板301 吸能板302 强度板301的结构，能够优先减少冲击应力波的扩散；并且将吸能板302结构设计为“蜂窝状”结构，进一步提高第一防护板300 针对外部物体30冲击应力波的吸收。当外部物体30冲击电池托盘10的冲击应力波通过第一防护板300后，残余的冲击应力波在扩散到第二防护板200后能够进一步降低，并且由于第二防护板200本身具备一定的厚度，因此在传播到电池模组20后能够再进一步地减少冲击应力波的传播。进而层层降低外部冲击对电池模组20的影响。与相关技术中的电池托盘10相比，本技术实施例中的电池托盘10针对外部物体30冲击能够起到更好地防护效果。
[0049]
在本技术实施例中，如图6所示，当电池托盘10受到底部异物冲击时，冲击应力的传递方向是强度板301层
→
吸能板302
→
强度板301
→
第二防护板200；首先强度板301具有一定的硬度和韧性，使得第一防护板300表面不被破坏，然后，吸能板302塌陷吸能，接着下一层的强度板301紧接着使第一防护板300不被穿透，最后第二防护板200能够将点能量以应力波形式将剩余能量扩散开来，这样就能将局部点能量分散到较大的面中，减小托盘最大凹陷，起到保护电芯的作用。
[0050]
进一步地，在本技术实施例中，强度板301材质为pp玻纤、树脂玻纤或者编织布层中的至少一种。吸能板302材质为pp、pe或者金属中的至少一种。本技术通过限定强度板 301和吸能板302的材质能够进一步提高电池托盘10的强度和防护能力。具体地，当强度板301材质为pp玻纤时(也可以是上述其他材质)，pp玻纤层起到防止在第一防护板300 受到冲击时穿透pp玻纤板的作用
[0051]
进一步地，在本技术实施例中，第二防护板200材质为发泡材料，选择发泡材料的目的在于该材料内部具备多个孔隙，并且材质质地较金属而言比较软，因此在受到冲击时会以应力波的形式将力扩散开来，起到分散力的作用。优选地，第二防护板200材质为聚氨酯。
[0052]
在本技术实施例中，为了进一步降低电池托盘10成本，实现电池托盘10轻量化。第二防护板200设有多个间隔通孔201，间隔通孔201的长度为0-100mm,两个所述间隔通孔 201之间的距离为50mm-100mm。具体地，如图3所示，间隔通孔201的长度b为0-100mm, 两个所述间隔通孔201之间的距离a为50mm-100mm。间隔通孔201的长度不具体限定方向并且也不限定间隔通孔201的形状，如图3、4a以及4b所示，间隔通孔201可以为矩形，正方形以及圆形等。并且间隔通孔201的数量也不进行限定。第二防护板200通过设置间隔通孔201，并限定间隔通孔201的长度以及设置的位置(即限定相邻两个间隔通孔201 之间的距离)实现了第二防护板200在满足电池托盘10底部防护要求的同时进一步降低了第二防护板200的成本，实现了电池托盘10的轻量化设计。
[0053]
此外，第二防护板200设置间隔通孔201还能进一步提高电池托盘10的防护能力。具体地，当第二防护板200设有间隔设置的多个间隔通孔201时，外物冲击到第一防护板300 后，经第一防护板300传播到第二防护板200的应力如果正好位于间隔通孔201内部时，由于间隔通孔201内部无介质，冲击应力就会向间隔通孔201两侧的第二防护板200处扩散，即由
一个应力传播点扩散到两个应力传播面上，进而增强了应力波的传播效率，提高电池托盘10的防护能力。在现有技术中的电池托盘10是一个受力点扩散到一个受力面上，而本技术实施例中，第二防护板200通过设置间隔通孔201实现一个受力点扩散到两个受力面上，提高了第二防护板200的应力波横向传播的效率，进而提高了电池托盘10的防护能力。
[0054]
为了进一步提高第二防护板200的防护能力，第二防护板200限定间隔通孔201的长度a为25mm-50mm。特别地，在针对本技术实施例中的电池托盘10进行球击实现中可以看出(球击试验：用φ20mm的冲击头，重量10kg，冲击速度5m/s的外物撞击第二防护板 200)，根据实现数据表明，电池托盘10设置有上述间距的第二防护板200，在球击后电池托盘10凹陷微小，难以测量；而没有通槽的电池托盘10凹陷为2.1mm。有上述可知，第二防护板200在设置预定间距的间隔通孔201其防护能力得到了进一步地提升，并且也实现了电池托盘10的轻量化以及提高了电池包1的能量密度。
[0055]
在本技术实施例中，如图5所示，托盘本体100包括托盘底板101。该托盘底板101 具有底板凹槽1011，第二防护板200设置在底板凹槽1011内。并且在第二防护板200与第一防护板300以及托盘本体100的连接方式可以采用胶粘的方式。具体地，第二防护板 200的一侧粘接至托盘底板101的底板凹槽1011内，第二防护板200的另一侧粘接第一防护板300。在本技术实施例中利用绝缘胶进行连接不仅能够更好地将第二防护板200与第一防护板300以及托盘本体100连接，而且也能提高电池托盘10的防护能力，有效地减弱托盘所受的冲击力，并进一步减轻对电池模组20或单体电池的影响。在本技术实施例中，将第二防护板200设置在电池托盘10凹槽内也进一步实现了电池托盘10的轻量化。再进一步地，第一防护板300覆盖底板凹槽1011，并通过铆钉固定在托盘底板101上。
[0056]
第二方面，本技术公开了一种电池包1，该电池包1包括上述所述的电池托盘10以及多个电池模组20或单体电池，多个电池模组20或单体电池位于电池容纳腔内。
[0057]
第三方面，本技术公开了一种电动汽车，该电动汽车设置有上述所述的电池包1。
[0058]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。
[0059]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0060]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。
[0061]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0062]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。