电池包上壳体及电池包的制作方法

1.本实用新型涉及车辆电池包技术领域，特别涉及一种电池包上壳体。同时，本使用新型也涉及一种具有该电池包上壳体的电池包。


背景技术：

2.锂离子电池作为一种新能源二次电池，其具有能量密度大、功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性能好、绿色环保等优点，在便携式电器、电动工具、大型储能、电动交通工具用动力电源等方面具有广阔的应用前景。但电池包壳体的强度不够、壳体上部分位置易开裂等问题，严重影响了锂离子的电池的安全性能，限制了锂离子电池的进一步发展。
3.电池包上壳体作为锂离子电池包的重要组成部分，其性能直接影响到锂离子电池的正常使用。而smc(sheet molding compound)复合材料以其优异的强度、防火性能以及材料密度，成为市场上大多数纯电动汽车的电池包上壳体所采用的材料。但采用smc复合材料制作的电池包上壳体易发生开裂的问题一直以来并未得到有效解决，从而也限制了smc复合材料在锂离子电池领域的进一步发展及应用。
4.发明人发现，现有的smc复合材料上壳体在设计时，一般包括顶壁、与顶壁相连的侧壁和用于与电池包下壳体连接的法兰部，且通常为顶壁厚度2.5mm～3mm，侧壁厚度3mm～3.5mm，法兰部为等厚且其厚度一般为4mm～5mm，而在将上壳体与下壳体之间通过螺栓装配后，由于法兰部与侧壁连接位置产生的应力较大，从而导致上壳体的法兰部与侧壁连接位置处容易发生开裂的情况。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种电池包上壳体，其能够减小侧壁与法兰部连接位置的应力，降低法兰部与侧壁连接位置发生开裂的风险。
6.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
7.一种电池包上壳体，包括顶壁，以及设于所述顶壁的一侧的环所述顶壁周向布置的侧壁，所述顶壁和所述侧壁之间形成有容纳腔，并于所述侧壁的远离所述顶壁一侧的边部连接有用于与下壳体连接的法兰部，且所述法兰部的厚度不均匀设置。
8.进一步的，法兰部包括由所述边部向外翻折成型的法兰翻边；
9.自靠近所述侧壁的一侧延伸至另一侧，所述法兰翻边在自身厚度方向逐渐收窄设置。
10.进一步的，所述法兰翻边包括面向所述下壳体的底部，以及背向所述下壳体的顶部，自靠近所述侧壁的一侧延伸至另一侧，所述底部平整设置，且所述顶部的表面向所述底部一侧倾斜设置。
11.进一步的，所述法兰翻边的靠近所述侧壁一侧的厚度与另一侧的厚度的差值为0.5mm～1.0mm。
12.进一步的，所述法兰部的靠近所述侧壁一侧的厚度大于所述侧壁的厚度，和/或，所述顶壁的厚度不大于所述侧壁的厚度。
13.进一步的，自连接所述法兰部一侧延伸至连接所述顶壁一侧，所述侧壁在自身厚度方向逐渐收窄设置。
14.进一步的，所述侧壁和所述法兰部之间圆滑过渡设置，和/或，所述顶壁和所述侧壁之间圆滑过渡设置。
15.进一步的，所述侧壁和所述法兰部之间和/或所述顶壁和所述侧壁之间形成的过渡圆角r为93
°
～95
°
。
16.进一步的，所述顶壁的部分形成有凹凸加强结构，且所述顶壁的壁厚均匀设置。
17.相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：
18.本实用新型所述的电池包上壳体，通过使法兰部的厚度不均匀设置，可优化侧壁和法兰部连接位置的受力状态，以能够减小法兰部与侧壁的连接位置的应力，进而降低在电池包上壳体与电池包下壳体装配后，电池包上壳体的法兰部与侧壁的连接位置发生开裂的风险。
19.此外，通过于顶壁上形成有凹凸加强结构，且使所述顶壁的厚度均匀设置，能够增强顶壁的强度，也便于采用smc片材模压成型工艺来便捷的形成电池包上壳体。
20.本实用新型的另一目的在于提出一种电池包，所述电池包具有如上所述的电池包上壳体。
21.本实用新型的电池包通过配置有上述的电池包上壳体，能够增强电池包的强度，进而降低电池包上壳体发生开裂的风险，提升电池包的安全性能。
附图说明
22.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
23.图1为本实用新型实施例一所述的电池包上壳体的整体结构示意图；
24.图2为本实用新型实施例一所述的电池包上壳体的内部结构的剖视图；
25.图3为图2中a的局部放大图；
26.图4位图1中b的局部放大图；
27.图5为本实用新型实施例一所述的电池包上壳体的法兰部的厚度均匀设置时的r角处的应力仿真结果图；
28.图6为本实用新型实施例一所述的电池包上壳体的法兰部的厚度不均匀设置时的r角处的应力仿真结果图。
29.附图标记说明：
30.1、顶壁；2、侧壁；
31.3、法兰部；301、法兰翻边；302、安装孔；
32.4、容纳腔；5、条形凹槽。
具体实施方式
33.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
34.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示方位或位置关系的术语，其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的限制。此外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.另外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，术语“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，可以结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
37.实施例一
38.本实用新型涉及一种电池包上壳体，在整体结构上，其包括顶壁1，以及设于顶壁1的一侧的环顶壁1周向布置的侧壁2，顶壁1和侧壁2之间形成有容纳腔4，并于侧壁2的远离顶壁1一侧的边部连接有用于与下壳体连接的法兰部3，且法兰部3的厚度不均匀设置。
39.基于上述的整体介绍，如图1至图6所示，作为优选的，在本实施例中，该电池包上壳体的顶壁1、侧壁2以及法兰部3为一体成形，从而有利于提升该电池包上壳体的强度。此外，也可使顶壁1、侧壁2及法兰部3拼接形成上壳体，如采用焊接、粘接等方式，将顶壁1、侧壁2以及法兰部3连接而形成上壳体。
40.如图3和图4中所示，法兰部3包括由边部向外翻折成型的法兰翻边301。且自靠近侧壁2的一侧延伸至另一侧，法兰翻边301在自身厚度方向逐渐收窄设置。也即法兰翻边301的靠近侧壁2的一侧厚度较厚，而其远离侧壁2的一侧厚度较薄。
41.在具体实施时，如图2和图3中所示，法兰翻边301包括面向下壳体的底部，以及背向下壳体的顶部，自靠近侧壁2的一侧延伸至另一侧，底部平整设置，且顶部的表面向底部一侧倾斜设置。通过此设置，能够优化侧壁2和法兰部3连接位置的受力状态，进而减小法兰部3与侧壁2连接位置的应力，从而增强该电池包上壳体的强度，降低电池包上壳体发生开裂的风险。
42.此外，优选的，使法兰翻边301的靠近侧壁2一侧的厚度与另一侧的厚度的差值为0.5mm～1.0mm。如可使法兰翻边301的靠近侧壁2一侧的厚度为4mm，则法兰翻边301的另一侧的厚度可为3mm～3.5mm，若其取值为3mm，则法兰翻边301自靠近侧壁2的一侧至另一侧，其厚度从4mm至3mm逐渐过渡。
43.另外，优选的，在本实施例中，法兰部3的靠近侧壁2一侧的厚度大于侧壁2的厚度，顶壁1的厚度不大于侧壁2的厚度。通过使法兰部3靠近侧壁2的一侧与侧壁2的厚度较厚，而使顶壁1的厚度较薄，可以在保证电池包上壳体成型及电池包上壳体强度的前提下，减小电池包上壳体的重量，实现电池包上壳体的轻量化。而通过使法兰部3的厚度较厚，则能够进
一步提升该电池包上壳体与电池包下壳体连接的可靠性。
44.当然，也可以使法兰部3靠近侧壁2一侧的厚度小于侧壁2的厚度，或使顶壁1的厚度大于侧壁2的厚度。
45.此外，为进一步提升该电池包上壳体的强度，自连接法兰部3一侧延伸至连接顶壁1一侧，侧壁2在自身厚度方向逐渐收窄设置，也即侧壁2的与法兰部3连接的一侧厚度较厚，而侧壁2与顶壁1连接的一侧厚度较薄，且自下而下侧壁2的厚度逐渐变薄，从而能够减小侧壁2与法兰部3连接位置的应力，降低电池包上壳体的侧壁2与法兰部3连接位置发生开裂的风险。
46.此外，为使侧壁2与法兰部3之间以及顶壁1与侧壁2之间具有较好的连接效果，侧壁2和法兰部3之间圆滑过渡设置，且顶壁1和侧壁2之间圆滑过渡设置。另外，也可以使将顶壁1与侧壁2或侧壁2与法兰部3之间直接进行连接，而不进行圆滑过渡设置。
47.在本实施例中，侧壁2和法兰部3之间和顶壁1和侧壁2之间形成的过渡圆角r优选为93
°
～95
°
，且具体取值可为93
°
、94
°
或95
°
等。需要说明的是，在这里并未使侧壁2竖直设置，而是使其倾斜有一定的角度，从而能够提升侧壁2与顶壁1的连接位置以及侧壁2与法兰部3的连接位置的强度。同时，顶壁1和侧壁2之间的过渡圆角r并未在图中明确指出，其结构与图3中所示出的侧壁2和法兰部3之间的过渡圆角r相似，在此不再进行赘述。
48.为进一步提升该电池包上壳体的强度，顶壁1的部分形成有凹凸加强结构，且顶壁1的壁厚均匀设置。如图1中所示，凹凸加强结构具体为形成于顶壁1上，沿顶壁1的长度方向间隔排布的多个条形凹槽5，条形凹槽5的侧部的壁厚及底部的壁厚与顶壁1上其余部分的壁厚相同。
49.通过使顶壁1的厚度均匀布置，这样，可以采用smc片材模压成型工艺，在电池包上壳体模具内均匀铺上smc片材，通过合模升温模压，使材料融化产生流动性均匀流到模具型腔内部。另外，由于顶壁1的厚度较薄，通过使条形凹槽5的侧部及底部的壁厚与顶壁1上其余部分的壁厚相同，从而能够减轻该电池包上壳体的重量。
50.另外，为方便该电池包上壳体与电池包下壳体的连接，如图1和图4中所示，于法兰翻边301上形成有多个间隔布置的安装孔302，且安装孔302环法兰翻边301的周向布置，通过设置安装孔302以便于将该电池包上壳体连接到电池包下壳体上。
51.当然，在本实用新型的电池包上壳体中，各个部分的厚度可以根据实际需要来相应地选择，作为优选的，本实施例中的电池包上壳体的尺寸为顶壁1厚度2.5mm，侧壁2厚度3mm，法兰部3自靠近侧壁2的一侧至另一侧其厚度自4mm至3mm过渡。
52.本实施例中，图5及图6所示为对电池包上壳体的侧壁2与法兰部3连接位置(r角处)应力仿真处理后的应力仿真结果图，其中，图5所示为法兰部3顶部水平设计(自靠近侧壁2的一侧至另一侧，法兰部3等厚设置，且厚度为4mm)的r角处应力仿真结果，此时应力大小为53.17mpa；而图6所示为法兰部3倾斜设计(在图3所示状态下自靠近侧壁2的一侧至另一侧其厚度从4mm至3mm过渡，且底部水平，而顶部倾斜向下设置)的r角处应力仿真结果，此时应力大小为38.99mpa。
53.因此，相较于法兰部3顶部水平设计的方案，顶部倾斜设计的法兰部3的r角处的应力减小了14.18mpa，故而本实施例的电池包上壳体法兰部3顶部倾斜设计(在图3所示状态下自靠近侧壁2的一侧至另一侧其厚度从4mm至3mm过渡，顶部倾斜向下设置)，能够有效减
小侧壁2与法兰部3连接位置的应力。此外，本实施例中对电池包上壳体的侧壁2与法兰部3连接位置(r角处)进行应力仿真处理时，采用本领域技术人员常用的仿真设备及仿真技术手段便可，在此不再进行赘述。
54.本实施例的电池包上壳体，通过使法兰部3的厚度不均匀设置，可优化侧壁2和法兰部3连接位置的受力状态，以减小侧壁2与法兰部3连接位置的应力，进而降低侧壁2与法兰部3的连接位置处发生开裂的风险。
55.实施例二
56.本实施例涉及一种电池包，该电池包上设有实施例一所述及的电池包上壳体。
57.本实施例的电池包通过配置有实施例一的电池包上壳体，能够增强电池包的强度，提升电池包的安全性能。
58.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。