本發(fā)明涉及純電動車電池箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計領(lǐng)域，特別是涉及一種基于點陣結(jié)構(gòu)的輕量化電池箱。

背景技術(shù)：

近年來，汽車產(chǎn)量與保有量的不斷增加加劇了能源、環(huán)境、安全等方面的問題，節(jié)能環(huán)保已成為全球汽車工業(yè)面臨的首要問題。研究表明，汽車輕量化是降低能耗，減少排放最有效的措施之一。在被動安全性方面，輕量化能夠縮短制動距離、降低碰撞慣性和碰撞過程中的動能，特別是汽車零部件的輕量化不僅可以降低能耗，在一定程度上還可以降低成本和改善性能，所以汽車行業(yè)輕量化技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用勢在必行。

目前，輕量化技術(shù)主要有兩個方向，一是汽車結(jié)構(gòu)和材料加工工藝的優(yōu)化設(shè)計，二是使用滿足要求的輕質(zhì)材料來替代傳統(tǒng)材料。近幾年，輕量化材料除了復合化發(fā)展趨勢以外，近期還出現(xiàn)了微結(jié)構(gòu)化趨勢，對于產(chǎn)品的整體性能而言，材料的基礎(chǔ)性能和結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有同樣的作用，因此極大地推動了結(jié)構(gòu)—材料同時優(yōu)化方法的發(fā)展。

動力電池箱作為電動汽車動力電池的保護和承重裝置，是電動汽車的重要組成部分。目前，車用動力電池組的能量密度普遍偏低，為了達到續(xù)駛里程的要求，電動汽車常常需要裝配大量的動力電池。而用于裝載動力電池的電池箱廣泛使用厚重的箱體式結(jié)構(gòu)，這無形中使得電動汽車自身的重量增加，因此亟需對電動汽車電池箱的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化從而改善電池箱的動靜態(tài)特性并且實現(xiàn)輕量化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種基于點陣結(jié)構(gòu)的輕量化電池箱，在保證電池箱各方面性能不受影響的前提下，實現(xiàn)了電池箱箱體的輕量化。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于點陣結(jié)構(gòu)的輕量化電池箱，包括箱體和箱蓋，其特征在于：所述箱體的兩側(cè)面上均設(shè)有弓形防撞緩沖梁，所述箱體的兩側(cè)圍上均設(shè)有半懸置式連接板，所述箱體的底部設(shè)有散熱器，所述箱蓋背面、箱體的底部和內(nèi)壁上均設(shè)有真空腔均熱板，所述箱蓋和箱體之間設(shè)有密封膠條，所述箱蓋和箱體通過保險扣連接；所述箱體由內(nèi)部為點陣結(jié)構(gòu)的復合板制成。

對上述技術(shù)方案進一步的限定，箱體兩個長邊側(cè)圍上分別設(shè)有兩個保險扣。優(yōu)點：四個保險扣能進一步地提高連接穩(wěn)定性。

對上述技術(shù)方案進一步的限定，所述箱體的兩側(cè)面上分別設(shè)有兩個弓形防撞緩沖梁，弓形防撞緩沖梁通過螺栓固定在箱體上。優(yōu)點：1.兩個弓形防撞緩沖梁組合在一起使用能進一步地提高防撞緩沖效果；2.弓形防撞緩沖梁通過螺栓固定在電池箱箱體上，當車輛發(fā)生低速側(cè)面碰撞時，弓形防撞緩沖梁首先產(chǎn)生變形吸收能量，減小碰撞力，保護并防止了電池箱的變形，只需要將變形破壞的弓形防撞緩沖梁卸下更換新的即可，不必更換整個電池箱。

對上述技術(shù)方案進一步的限定，所述箱體兩側(cè)圍上的半懸置式連接板共有八個，半懸置式連接板的外伸端上設(shè)有連接孔、其內(nèi)端通過螺栓組件與箱體連接。優(yōu)點：1.在受到外界激勵下，半懸置式連接板能防止電池箱振動過大，從而減少并控制電池箱體振動的傳遞。

對上述技術(shù)方案進一步的限定，所述點陣結(jié)構(gòu)的復合板由外面板、內(nèi)面板、點陣結(jié)構(gòu)芯子組成；點陣結(jié)構(gòu)芯子的結(jié)構(gòu)為：包括多個呈矩形陣列分布的支撐管柱，支撐管柱與外面板和內(nèi)面板呈垂直設(shè)置，支撐管柱彼此之間通過橫向拉筋連接，每個支撐管柱的兩端分別與外面板、內(nèi)面板粘接；所述外面板和內(nèi)面板均由碳纖維材料制成、支撐管柱和X橫向拉筋由低碳鋼材料制成。優(yōu)點：1.由平行于箱體載荷方向的支撐管柱來實現(xiàn)最小材料消耗下的最大承載能力，而由與載荷方向呈一定角度X型的橫向拉筋來實現(xiàn)支撐管柱的穩(wěn)定性以及載荷在各個支撐管柱之間的傳遞；這樣的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了載荷的合理分解，從而實現(xiàn)了最小化的材料消耗；2.碳纖維材料的質(zhì)量比金屬鋁輕，強度高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性；低碳鋼的強度和硬度較低，塑性和韌性較好；兩者組合在一起使用，提高了電池箱的承載能力和耐撞性能，減輕了電池箱質(zhì)量，既保證電池箱的結(jié)構(gòu)安全性，也實現(xiàn)了電池箱的輕量化。

有益效果：本發(fā)明實現(xiàn)了將傳統(tǒng)的材料和力學承載結(jié)構(gòu)的完美結(jié)合，點陣結(jié)構(gòu)能將合適的材料應(yīng)用到正確的位置上，形成微觀的立體桁架單元去保證整體性能，比傳統(tǒng)高性能復合材料的用材方式更加經(jīng)濟，在滿足電池箱基本的碰撞安全、通風散熱、絕緣防水等性能要求的前提下，具有點陣結(jié)構(gòu)的箱體板材實現(xiàn)了載荷的合理分解，實現(xiàn)了最小化的材料消耗，從而達到降低能耗、節(jié)約成本，達到了輕量化的基本要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明電池箱的主要結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明電池箱的主視圖。

圖3為本發(fā)明電池箱箱體的俯視圖。

圖4為本發(fā)明電池箱箱體間微結(jié)構(gòu)示意圖1。

圖5為本發(fā)明電池箱箱體間微結(jié)構(gòu)示意圖2。

圖6為本發(fā)明的點陣條結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明的使用狀態(tài)圖。

圖中所示：1.箱體，2.箱蓋，3.防撞緩沖梁，4.半懸置式連接板，5.均熱板，6.散熱器，7.密封膠條，8.保險扣。

具體實施方式

下面結(jié)合本實例附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步說明，以便本發(fā)明技術(shù)方案易于理解和掌握。

如圖1、圖2、圖3所示，一種基于點陣結(jié)構(gòu)的輕量化電池箱，包括箱體1和箱蓋2，箱體1前后兩端面上均設(shè)有兩個并聯(lián)的弓形防撞緩沖梁3，弓形防撞緩沖梁3通過螺栓連接的方式固定在箱體1上；箱體1左右兩側(cè)面上均設(shè)有多個半懸置式連接板4，即箱體1每個側(cè)面的四個角處均有一個半懸置式連接板；半懸置式連接板的外伸端上設(shè)有連接孔、其內(nèi)端通過螺栓組件與箱體連接；散熱器5粘接在箱體1底板的底面上，散熱器5由多個垂直于箱體底板上的散熱片構(gòu)成，散熱片彼此之間呈間隔設(shè)置；箱蓋2背面、箱體1內(nèi)腔的底部和內(nèi)壁上均設(shè)有粘接的真空腔均熱板6，真空腔均熱板6呈矩形陣列分布；箱蓋2背面上設(shè)有環(huán)形的凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)有密封膠條7，凹槽用于對密封膠條7起定位作用，箱蓋2和箱體1之間的間隙通過密封膠條7消除，箱蓋2和箱體1通過保險扣8連接；如圖4和圖5所示，所述箱體1由內(nèi)部為點陣結(jié)構(gòu)的復合板制成，點陣結(jié)構(gòu)的復合板由外面板101、內(nèi)面板102、點陣結(jié)構(gòu)芯子103組成；點陣結(jié)構(gòu)芯子103的結(jié)構(gòu)為：包括多個呈矩形陣列分布的支撐管柱1031，支撐管柱1031與外面板和內(nèi)面板呈垂直設(shè)置，支撐管柱1031彼此之間通過橫向拉筋1032連接，每個支撐管柱1031的兩端分別與外面板、內(nèi)面板粘接；所述外面板和內(nèi)面板均由碳纖維材料制成、支撐管柱和X橫向拉筋由低碳鋼材料制成。

如圖4和圖5所示，點陣結(jié)構(gòu)的復合板制作方法，具體步驟如下：a. 如圖6所示，以點陣結(jié)構(gòu)芯子一側(cè)的支撐管柱作為基準點，沿基準點的縱向或橫向?qū)Ⅻc陣結(jié)構(gòu)芯子分解成多個點陣條；b.根據(jù)點陣條的尺寸參數(shù)制作鑄造模具，把液態(tài)低碳鋼材料的溫度控制在合理范圍內(nèi)保證液態(tài)金屬的流動性，為防止成型的點陣條結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)氣泡，在澆鑄前需對模具的型腔進行真空處理，采用重力鑄造的方式利用液態(tài)金屬自重進行澆鑄保證材料的填充率，把液態(tài)低碳鋼材料注入模具型腔內(nèi)，經(jīng)冷卻凝固變成與模具內(nèi)腔形狀結(jié)構(gòu)相同的點陣條結(jié)構(gòu)；c.采用焊接成型的方式：點陣條彼此之間通過X橫向拉筋焊接成點陣結(jié)構(gòu)芯子；即每個點陣單元由四個矩形陣列的支撐管柱和四個X型橫向拉筋組成,四個支撐管柱彼此之間通過X型橫向拉筋連接；d.采用膠粘技術(shù)：將每個支撐管柱的兩端分別與內(nèi)面板、外面板粘合，從而制得點陣結(jié)構(gòu)的復合板。點陣結(jié)構(gòu)的夾芯板具有最佳的承載結(jié)構(gòu)：由平行于箱體載荷方向的支撐管柱來實現(xiàn)最小材料消耗下的最大承載能力，而由與載荷方向呈一定角度X型的橫向拉筋來實現(xiàn)支撐管柱的穩(wěn)定性以及載荷在各個支撐管柱之間的傳遞；這樣的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了載荷的合理分解，從而實現(xiàn)了最小化的材料消耗。

如圖1所示，所述弓形防撞緩沖梁是為了讓碰撞力可以均勻的沿著電池箱側(cè)圍和肋板之間傳遞，盡可能多的分散碰撞力，而不是只沿著電池箱側(cè)圍傳遞，避免了因局部應(yīng)力過大造成電池箱破壞。當發(fā)生側(cè)面碰撞時，碰撞力會先傳遞到弓形防撞緩沖梁上，使弓形防撞緩沖梁變形，從而吸收部分碰撞能量，減小了碰撞力，通過弓形防撞緩沖梁把碰撞力均勻分配到電池箱橫向和縱向的肋板上，讓強度、剛度和穩(wěn)定性好的結(jié)構(gòu)傳遞減小的碰撞力，避免了受力不均而引起電池箱破環(huán)的問題，提高了電池電氣的安全性。

如圖1、圖2、圖3所示，所述半懸置式連接板是指連接板的外伸端與車架連接后形成懸臂；箱體側(cè)圍上共有八個半懸置式連接板，上面四個半懸置式連接板用于約束電池箱水平方向的自由度和緩沖電池箱垂直方向的振動，下面四個半懸置式連接板用于約束電池箱豎直方向的自由度和緩沖電池箱側(cè)向的振動。這種布置不僅使電池箱的固定更加牢固也減小了電池箱的振動。

所述箱體的內(nèi)腔可以容納一個大號電池，也可以通過隔板分割成容納四個小號電池的腔室。

所述螺栓組件由螺栓、螺母、背緊螺母或墊片或漲緊套組成；所述保險扣和真空腔均熱板均為現(xiàn)有技術(shù)，其結(jié)構(gòu)不作詳細描述；真空腔均熱板是一個內(nèi)壁具有微細結(jié)構(gòu)的真空腔體，通常由銅制成。

使用方法：如圖7所示，先將箱體裝配在車架上，即箱體通過其上的半懸置式連接板、螺栓與車架連接；再將電池放入至箱體內(nèi)，蓋上箱蓋，箱蓋和箱體通過保險扣連接，實現(xiàn)電池密封在箱體內(nèi)的目的。

本說明書中未做詳細說明之處，為本領(lǐng)域公知的技術(shù)。以上是對本發(fā)明的具體實施進行詳細說明，本發(fā)明還可以有其他實施方式。在不違背本發(fā)明精神的前提下做出的等同替換或者等效變化的技術(shù)方案，均包含在本發(fā)明所要求保護的范圍內(nèi)。