[发明专利]一种基于轻量化的动力电池包壳体框架结构及设计方法

说明书

本发明公开了一种基于轻量化的动力电池包壳体框架结构及设计方法，包括电池包壳体框架左、右、前、后边框，纵梁和多个框架横梁，该框架左、右、前、后边框组成长方形形状，该纵梁垂直设置在框架前、后边框之间，多个框架横梁中的一些垂直设置在框架左边框和纵梁之间，多个框架横梁中的另一些垂直设置在框架右边框纵梁之间，该框架左、右、前、后边框和多个框架横梁由轻质材料制成，该纵梁由高强钢材料制成。本发明通过在纵梁部件采用高强钢增加刚度、在横梁和边框部件采用轻质材料降低质量，获得满足强度要求的轻量化电池包壳体框架，降低锂电池等动力电池包总重量，拓展动力电池包在新能源汽车等领域的应用。

技术领域

本发明涉及动力电池包制造技术及新能源汽车应用技术领域，尤其涉及一种基于轻量化的动力电池包壳体框架结构及设计方法。

背景技术

电动化是我国汽车发展的主要趋势之一，以锂电池为主的新能源汽车市场占有率逐渐增加。动力电池包作为新能源汽车的重要承载部件，对电芯模块供电稳定性和安全防护起着重要作用，需满足挤压、扭转等不同工况的承载性能要求。同时，为进一步降低整车整备质量，电池壳框架的质量也需满足轻量化要求。

电动汽车电池包壳体框架的主要组成部件有：边框、横梁和纵梁。目前，国内外整车制造厂和电池制造企业已专门开发了全铝电池包壳体框架，以降低电池包总重量，但铝合金开发成本高、变形大；全钢制电池包壳体框架虽变形小、成本低，但难以满足轻量化需求；需要开发一种新型电池包壳体框架材料结构，以满足轻量化和强度的要求。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于轻量化的动力电池包壳体框架结构及设计方法，利用铝/镁等轻质合金和钢等高强度材料的混合使用，在满足电池包壳体框架承载性能的前提下，减少壳体框架质量和电池包总重量，推动锂电池电池包在新能源汽车领域的应用。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何通过合理的电池包壳体框架材料结构优化设计，利用轻质材料减轻重量、同时采用高强钢材料增加结构刚度，获得满足动力电池包壳体框架强度要求的轻量化混合材料结构。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于轻量化的动力电池包壳体框架结构，包括电池包壳体框架左边框、电池包壳体框架右边框、电池包壳体框架前边框、电池包壳体框架后边框、电池包壳体纵梁和多个电池包壳体框架横梁，所述电池包壳体框架左边框、电池包壳体框架右边框、电池包壳体框架前边框、电池包壳体框架后边框组成矩形形状，所述电池包壳体纵梁垂直设置在所述电池包壳体框架前边框和电池包壳体框架后边框之间，所述多个电池包壳体框架横梁中的一些垂直设置在所述电池包壳体框架左边框和电池包壳体纵梁之间，所述多个电池包壳体框架横梁中的另一些垂直设置在所述电池包壳体框架右边框和电池包壳体纵梁之间，所述电池包壳体框架左边框、电池包壳体框架右边框、电池包壳体框架前边框、电池包壳体框架后边框和多个电池包壳体框架横梁由轻质材料制成，所述电池包壳体纵梁由高强钢材料制成。

进一步地，所述轻质材料为铝合金、镁合金、钛合金、复合材料中的一种或多种。

进一步地，所述高强钢材料为双相钢、马氏体钢、硼钢中的一种。

进一步地，所述多个电池包壳体框架横梁的数量为4以上的偶数个。

进一步地，所述电池包壳体框架左边框、电池包壳体框架右边框、电池包壳体框架前边框、电池包壳体框架后边框由相同的轻质材料制成，或者由不同的轻质材料制成。

进一步地，所述多个电池包壳体框架横梁由相同的轻质材料制成，或者由不同的轻质材料制成。

进一步地，所述多个电池包壳体框架横梁包括电池包壳体前左横梁、电池包壳体前右横梁、电池包壳体后左横梁、电池包壳体后右横梁，所述电池包壳体前左横梁和电池包壳体后左横梁分别垂直设置在所述电池包壳体框架左边框和电池包壳体纵梁之间的前侧和后侧，所述电池包壳体前右横梁和电池包壳体后右横梁分别垂直设置在所述电池包壳体框架右边框和电池包壳体纵梁之间的前侧和后侧。