本技術(shù)涉及電動(dòng)車電池組件領(lǐng)域，特別是涉及一種高效防護(hù)的新型吸能電池箱。

背景技術(shù)：

1、隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們環(huán)保意識(shí)也不斷提高，新能源汽車逐漸成為了當(dāng)今汽車的發(fā)展方向。然而隨著新能源汽車密度的提高，由新能源汽車引發(fā)的安全事故也逐漸增多。動(dòng)力電池作為新能源汽車上的核心部件，當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)，就要求放置電池的電池箱能夠提供足夠的緩沖和高效的吸能，以保證電池不會(huì)受到損壞。另外，在日常行駛過(guò)程中，動(dòng)力電池提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，使得電池的使用壽命大大降低，更嚴(yán)重的可能還會(huì)引發(fā)起火或爆炸等，需要電池箱具有良好的散熱能力，以保證電池產(chǎn)生的熱量能夠及時(shí)散發(fā)出去。因此，利用新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一款高效防護(hù)的新型吸能電池箱具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有的新能源汽車電池箱對(duì)電池的防護(hù)不足和改善電池箱的散熱效果，設(shè)計(jì)一款高效防護(hù)的新型吸能電池箱，使汽車發(fā)生碰撞時(shí)，能提供足夠的緩沖吸能，并且改善電池在日常使用過(guò)程中的散熱能力。

2、本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種高效防護(hù)的新型吸能電池箱，包括箱體，該箱體的側(cè)板和/或底板為多層板結(jié)構(gòu)，所述多層板結(jié)構(gòu)包括上防護(hù)板、中間復(fù)合夾層和下防護(hù)板，所述上防護(hù)板和下防護(hù)板是碳纖維板；

3、所述中間復(fù)合夾層包括上下分布的三種鋁合金結(jié)構(gòu)，相鄰的鋁合金結(jié)構(gòu)之間由銅制隔板隔開(kāi)，所述三種鋁合金結(jié)構(gòu)由上至下依次為新型復(fù)合lattice吸能結(jié)構(gòu)、負(fù)泊松比-星形復(fù)合蜂窩薄壁結(jié)構(gòu)和增強(qiáng)式正弦-三角形復(fù)合吸能結(jié)構(gòu)。

4、進(jìn)一步地，所述增強(qiáng)式正弦-三角形復(fù)合吸能結(jié)構(gòu)包括正弦波板、三角形波板及多個(gè)第一支撐桿和多個(gè)第二支撐桿；

5、所述正弦波板的波峰連接在所述下防護(hù)板上，所述三角形波板的波谷連接在所述銅制隔板上，正弦波板的波谷與三角形波板的波峰連接，正弦波板的波峰與三角形波板的波谷對(duì)齊，所述正弦波板的各個(gè)正弦半波和三角形波板之間分別連接有相互對(duì)稱的兩個(gè)第一支撐桿；所述三角形波的各個(gè)波峰和銅制隔板之間分別連接有第二支撐桿。

6、進(jìn)一步地，所述增強(qiáng)式正弦-三角形復(fù)合吸能結(jié)構(gòu)內(nèi)填充有泡沫鋁。

7、進(jìn)一步地，所述負(fù)泊松比-星形復(fù)合蜂窩薄壁結(jié)構(gòu)由六邊形胞元陣列排布而成，且相鄰的六邊形胞元共用相鄰邊。

8、進(jìn)一步地，所述六邊形胞元的六個(gè)頂點(diǎn)和中心處都設(shè)有小六邊形，且中心處的小六邊形的六條邊的一端分別向外延伸形成一條連接邊，六條連接邊沿順時(shí)針?lè)较蚧蚰鏁r(shí)針?lè)较蚍植?，且六條連接邊分別與相鄰的頂點(diǎn)處的小六邊形的一個(gè)頂點(diǎn)相連接。

9、進(jìn)一步地，所述新型復(fù)合lattice吸能結(jié)構(gòu)由多個(gè)直桿和多個(gè)泡沫金屬球復(fù)合而成的胞元通過(guò)陣列排布而成。

10、進(jìn)一步地，所述多個(gè)泡沫金屬球包括一個(gè)中心球體、四個(gè)第一球體、四個(gè)第二球體和四個(gè)第三球體，四個(gè)第一球體均勻分布在中心球體中部位置的四周，四個(gè)第二球體均勻分布在中心球體的上方，四個(gè)第三球體均勻分布在中心球體的下方，且第一球體與中心球體的間距小于第二球體與中心球體的間距，第二球體、第三球體與中心球體的間距一致，第一球體、第二球體、第三球體位置對(duì)應(yīng)；上下相對(duì)應(yīng)的第二球體與第三球體之間、各第一球體與中心球體之間、各第二球體與中心球體之間，各第三球體與中心球體之間，以及各第一球體與其周邊的三個(gè)第二球體和周邊的三個(gè)第三球體之間分別連接有一根所述直桿；相鄰的胞元共用一部分第二球體、第三球體和直桿。

11、進(jìn)一步地，還包括多個(gè)電池安裝架，該電池安裝架包括框架、填充在框架內(nèi)的填充物；所述框架的材質(zhì)是鋁合金材質(zhì)，該框架設(shè)有多個(gè)散熱孔；所述填充物的材質(zhì)是鋁合金材質(zhì)，該填充物具有一種基于gyroid結(jié)構(gòu)的tpms胞元結(jié)構(gòu)；所述多個(gè)電池安裝架安裝在所述箱體內(nèi)部。

12、進(jìn)一步地，所述一種基于gyroid結(jié)構(gòu)的tpms胞元結(jié)構(gòu)的胞元曲面的隱式方程為：

13、

14、其中，x、y、z為各曲面點(diǎn)在笛卡爾坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，l為三周期極小曲面胞元長(zhǎng)度。

15、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

16、1.具有良好的耐撞、吸能和緩沖效果

17、首先箱體中間復(fù)合夾層的第一層為一種增強(qiáng)式正弦-三角形復(fù)合吸能結(jié)構(gòu)，當(dāng)受到碰撞時(shí)，該結(jié)構(gòu)具有正弦波特性可以有效降低碰撞峰值力，且其具有三角形結(jié)構(gòu)，可以提高該結(jié)構(gòu)的吸能性能，在正弦波和三角形結(jié)構(gòu)之間所填充的泡沫鋁能夠提高該結(jié)構(gòu)的吸能緩沖特性，因此其具有良好的吸能緩沖效果。第二層為負(fù)泊松比-星型復(fù)合蜂窩薄壁結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有負(fù)泊松比特性能夠吸收較高的能量且提高整體結(jié)構(gòu)的耐撞性，同時(shí)其為蜂窩結(jié)構(gòu)能提供足夠的能量耗散和緩沖效果，具有良好的吸能水平。第三層為一種新型復(fù)合lattice吸能結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由桿系和泡沫金屬球組成，當(dāng)受到碰撞時(shí)，桿系會(huì)發(fā)生彎曲變形，將碰撞的能量轉(zhuǎn)化為桿的形變，并且在變形時(shí)，桿系會(huì)發(fā)生相互作用將碰撞的能量分散到整個(gè)結(jié)構(gòu)中，具有良好的吸能效果，同時(shí)泡沫金屬球也起到了吸能和緩沖的作用。

18、2.具有優(yōu)良的力學(xué)性能

19、首先箱體的上、下防護(hù)板為碳纖維板，其含碳量在95％以上，是一種具有高強(qiáng)度高模量的纖維材料，并且相對(duì)鋁材來(lái)說(shuō)有較高的抗拉性。箱體中間復(fù)合夾層的三種結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部電池安裝架采用鋁合金材質(zhì)，是一種輕質(zhì)高強(qiáng)度的材料，與碳纖維不同的是，其有較好的抗壓性。因此，采用這兩種材料相結(jié)合，能夠起到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的效果。其次，該箱體中間夾層的增強(qiáng)式正弦-三角形復(fù)合結(jié)構(gòu)，具有正弦波和三角形特征，有良好的結(jié)構(gòu)性能；負(fù)泊松比-星型復(fù)合蜂窩薄壁結(jié)構(gòu)的負(fù)泊松比特性，使箱體強(qiáng)度和抗壓性得到進(jìn)一步提升；新型復(fù)合lattice吸能結(jié)構(gòu)的桿系能夠有效地吸收和分散能量，泡沫金屬球也能夠提高結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度，因此具有優(yōu)良的力學(xué)性能。

20、3.具有良好的穩(wěn)定性和減振性

21、由于中間復(fù)合夾層第一層的正弦波和三角形結(jié)構(gòu)之間填充了泡沫鋁，因此使該結(jié)構(gòu)具有較好的穩(wěn)定性；因?yàn)榈诙拥姆涓C單胞為六邊形，并在其六個(gè)頂點(diǎn)處都設(shè)計(jì)了小六邊形且與中心的小六邊形相連接形成具有負(fù)泊松比特性的結(jié)構(gòu)，因此該結(jié)構(gòu)也具有較好的穩(wěn)定性；在第三層的lattice結(jié)構(gòu)中，桿件和泡沫金屬球相互支撐、交叉連接，因此在碰撞時(shí)其具有良好的穩(wěn)定性。

22、振動(dòng)是以波進(jìn)行傳遞的，由于箱體的中間復(fù)合夾層相比于傳統(tǒng)電池箱的實(shí)體壁，密度有明顯降低，且具有較小的松弛模量，當(dāng)波通過(guò)中間復(fù)合夾層時(shí)，振動(dòng)傳遞的能量，被復(fù)合夾層逐級(jí)吸收，從而實(shí)現(xiàn)減振的效果，以保證電池不會(huì)因?yàn)檎駝?dòng)而受到損壞，因此具有良好的減振性。

23、4.具有良好的散熱效果

24、首先，內(nèi)部電池安裝架是采用在鋁制蜂窩框架內(nèi)填充一種基于gyroid結(jié)構(gòu)的tpms結(jié)構(gòu)，由于tpms結(jié)構(gòu)包含許多微小的孔隙和通道，這些孔隙可以促進(jìn)對(duì)流傳熱。通過(guò)空氣在孔隙中的流動(dòng)，可以使熱量更快地從電池表面?zhèn)鬟f出去，提高了散熱效率。同時(shí)鋁制蜂窩框架也是一個(gè)多孔結(jié)構(gòu)且鋁的導(dǎo)熱性良好，可以促進(jìn)tpms結(jié)構(gòu)與空氣的對(duì)流，使電池?zé)崃扛玫谋粠ё?。其次，箱體的上、下防護(hù)板采用碳纖維板，具有良好的導(dǎo)熱性。同時(shí)，中間復(fù)合夾層是采用鋁合金的多孔結(jié)構(gòu)，可以很好的帶走箱體內(nèi)部的熱量，且各個(gè)夾層之間是采用銅板隔開(kāi)，其具有高效的導(dǎo)熱性能，可以將熱量更加高效的從內(nèi)部逐漸傳遞到外界。

25、以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明；但本實(shí)用新型的一種高效防護(hù)的新型吸能電池箱不局限于實(shí)施例。