CN107732053A - 电动汽车底盘装置 - Google Patents

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CN107732053A CN201610651736.4A CN201610651736A CN107732053A CN 107732053 A CN107732053 A CN 107732053A CN 201610651736 A CN201610651736 A CN 201610651736A CN 107732053 A CN107732053 A CN 107732053A
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苏雄杰
彭淳
雷宝灵
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Abstract

一种电动汽车底盘装置，包括上板组件、蜂窝收容结构、下板组件以及电池组件；上板组件包括盖板及导热板；蜂窝收容结构包括多个蜂窝单元；下板组件包括汇流电路板及防护板；电池组件包括多个单体电池、数量与单体电池对应的基座以及数量与单体电池对应的电性连接件；每个单体电池收容于对应一个蜂窝单元内；每个基座收容于对应的一个蜂窝单元内且套于对应的一个单体电池外，每个电性连接件设置于对应一个基座上；多个单体电池的负极端朝向导热板并与导热板接触，盖板设置于导热板上；每个单体电池的正极端穿孔对应的基座抵靠于汇流电路板上；防护板设置于汇流电路板下方。本发明可提高能量密度、增强散热效果并实现无线缆化。

Description

电动汽车底盘装置
【技术领域】
本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车底盘装置。
【背景技术】
在能源危机和环境污染问题的压力下，安全、环保、节能已成为当今汽车发展的主题，电动车因其节能、环保无污染的优势，受到交通、能源部门的高度重视扶持，近几年，新能源汽车行业迎来了爆发式增长。电池是电动汽车的核心，在现有的电池技术水平瓶颈限制下，将汽车底盘与电池包融合重新一体化设计是未来可期的提升整车能量密度关键技术。现有的电动车底盘主要是在传统的汽车底盘上拆除发动机等传统汽车动力系统，挂载电池包，为满足电池包标准，往往采用较厚的钢板，电池包没有融入底盘设计，成为底盘的负担，电芯的安全主要依靠电池包来保证，这样底盘的空间利用率低，整体刚度低，防撞性能差，电池安全性难以保证，底盘偏重，整车能量密度差，汽车续航里程短；传统的电动车底盘，电池包中电路复杂，电芯主要采用焊接以及螺栓固定，堆叠繁复，维护困难；目前的电动车底盘，电芯主要通过水冷以及风冷两种方式散热，水冷散热系统复杂庞大、可靠性低、效率低，风冷主要采用体积较大的风散热，难以保证电芯均温均热，严重影响电芯寿命。
现有的纯电动汽车底盘，底盘刚度差、底盘空间利用率低、整车能量密度低、电路系统复杂、电芯安装复杂、散热系统效率以及可靠性低，续航里程短，底盘碰撞性能差、电芯之间未安全隔离、对电芯保护不足。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种将电池与底盘做融合设计，充分利用底盘空间，提高底盘刚度以及防撞性能；合理设计电池固定方式及散热系统，简化电路结构，实现电路“无线束”化以及电芯均温均热，最终提高整车能量密度，增加续航里程的电动汽车底盘装置。
为了实现上述目的，本发明提供一种电动汽车底盘装置，包括上板组件、蜂窝收容结构、下板组件以及电池组件；所述上板组件包括盖板及导热板；所述蜂窝收容结构设置于所述上板组件及所述下板组件之间；所述蜂窝收容结构包括多个中空的蜂窝单元；所述下板组件包括汇流电路板及防护板；所述电池组件包括多个单体电池、数量与单体电池对应的基座以及数量与单体电池对应的电性连接件；每个单体电池包括一个正极端及一个与正极端相背的负极端，每个单体电池收容于对应一个蜂窝单元内；每个基座收容于对应的一个蜂窝单元内且套于对应的一个单体电池外，每个电性连接件设置于对应一个基座上；所述多个单体电池的负极端朝向所述导热板并与所述导热板接触，所述盖板设置于所述导热板上；每个单体电池的正极端穿孔对应的基座抵靠于汇流电路板上并与所述汇流电路板电性连接；每个电性连接件电性连接对应一个单体电池的外壳及所述汇流电路板；所述防护板设置于所述汇流电路板下方。
在一个优选实施方式中，所述汇流电路板包括正极汇流层及位于正极汇流层上的负极汇流层；所述负极汇流层开设有多个过孔，每个过孔内具有一个弹性导电件，该弹性导电件的一端与正极汇流层电性连接；每个过孔与相应一个蜂窝单元对应，正极端的接触部抵靠于所述弹性导电件上。
在一个优选实施方式中，每个基座开设有一个通孔，每个电性连接件收容于对应一个基座的通孔内；每个电性连接件包括环形的卡持部、多个自卡持部一侧延伸的电性接触脚以及定位柱；每个电性连接件的卡持部卡于对应一个单体电池的外壳并与外壳电性接触，电性接触脚与负极汇流层的表面电性接触；所述定位柱与汇流板的定位孔对应配合。
在一个优选实施方式中，所述导热板由相变材料制成，所述相变材料包含石蜡、高密度聚乙烯以及石墨。
在一个优选实施方式中，所述防护板包括顶板、底板及位于所述顶板及所述底板之间的缓冲层；所述顶板为玻璃纤维聚丙烯板；所述底板为铝合金板；所述缓冲层为包括中空的收容壳以及装入于收容壳内的缓冲材料；所述缓冲材料为轻质泡沫铝合金。
在一个优选实施方式中，所述上板组件还包括第一隔板，所述第一隔板开设有多个第一穿孔，所述第一隔板设置于所述导热板与所述蜂窝收容结构之间，每个第一穿孔对应于一个蜂窝单元，每个单体电池的负极端穿过对应的一个第一穿孔与所述导热板接触。
在一个优选实施方式中，所述下板组件还包括第二隔板，所述第二隔板开设有多个第二穿孔，所述第二隔板设置于所述汇流电路板与所述蜂窝收容结构之间，每个第二穿孔对应于一个蜂窝单元；每个单体电池的正极端穿过对应的一个第二穿孔与所述汇流电路板接触。
在一个优选实施方式中，还包括两对包边侧板，所述两对应包边侧板围绕于所述上板组件、蜂窝收容结构、下板组件以及电池组件外。
在一个优选实施方式中，还包括一对防撞梁；所述对防撞梁卡于所述一对包边侧板外，每个防撞侧梁包括加强部及位于加强部一端的缓冲部；所述加强部为空心的不规则的蜂窝结构；所述缓冲部为中空结构；所述缓冲部开设有配合缺口，一对包边侧板位于所述配合缺口内；所述加强部及所述缓冲部内均填充有泡沫铝合金。
在一个优选实施方式中，所述蜂窝单元为相同且相邻连接六菱柱状，所述蜂窝单元的数量对应于或大于单体电池的数量；所述基座为六菱柱状。
本发明将电池及其管理系统与底盘融合设计，全新开发出一款纯电动底盘，充分利用底盘空间，提升底盘刚度，增加防撞性能，合理设计电芯固定方式及散热系统，简化电路结构，以期实现底盘结构刚度高，防撞性能好、电芯均温均热、电路“无线束”化、电芯安装维护简单、整车能量密度高、续航里程远。
【附图说明】
图1为本发明优选实施方式提供的电动汽车底盘装置与车架的立体组合示意图。
图2为本发明优选实施方式提供的电动汽车底盘装置立体分解示意图。
图3为本发明优选实施方式提供的电动汽车底盘装置立体组合局部视图。
图4为图3所示的区域A的局部放大图。
图5为图3所示的区域B的局部放大图。
图6为图3所示的区域C的局部放大图。
图7为图2所示的电动汽车底盘装置的部分元件的立体分解示意图。
图8为图1所示的电动汽车底盘装置的侧视示意图。
图9为图3所示的电动汽车底盘装置的局部剖视示意图。
图10图9所示的电动汽车底盘装置的防护板的剖视结构示意图
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
如图1、图2及图9所示，本发明提供的一种电动汽车底盘装置100，包括上板组件10、蜂窝收容结构20、下板组件30以及电池组件40。所述底盘装置100安装于所述车架200上。
所述上板组件10包括盖板11及导热板12。所述蜂窝收容结构20设置于所述上板组件10及所述下板组件30之间。所述蜂窝收容结构20包括多个相同且相邻接的蜂窝单元21。所述下板组件30包括汇流电路板31及防护板32。所述电池组件40包括多个单体电池41、数量与单体电池41对应的基座42以及数量与单体电池41对应的电性连接件43。每个单体电池41包括一个正极端411及一个与正极端411相背的负极端412，每个单体电池41收容于对应一个蜂窝单元21内。每个基座42开设有一通孔421，每个基座42收容于对应的一个蜂窝单元21内且套于对应的一个单体电池41外，每个电性连接件43设置于对应一个基座42上。所述多个单体电池41的负极端411朝向所述导热板12并与所述导热板12接触，所述盖板11设置于所述导热板12上。每个单体电池41的正极端411穿孔对应基座42的通孔421抵靠于汇流电路板31上并与所述汇流电路板31电性连接。每个电性连接件43电性连接对应一个单体电池41的外壳413及所述汇流电路板31。所述防护板32设置于所述汇流电路板31下方。
具体的，请参阅图2至图4，所述盖板11及所述蜂窝收容结构20均由铝合金通过整体机械加工制成。铝合金可选用轻质高强度铝合金，例如，其成份可以按以下重量百分比的各原料组成：Fe：0.10～0.14％，Mn：0.03～0.04％，Si：0.02～0.04％，Ti：0.01～0.06％，B：0.03～0.09％，Zn：2.2～2.9％，Mg：0.9～1.0％，Cu：1.1～1.3％，Ce：0.5～1.0％，Sc：0.1～0.4％，余量为Al，以上铝合金抗拉伸强度可以达700MPa以上。本实施方式中，所述盖板11为矩形，其上表面形成多个加强凸块111，用于增加所述盖板11的强度。在其他实施方式中，所述上盖板12的形状不限于矩形。
所述导热板12为矩形，形状对应于所述盖板11的形状。所述导热板12可以由导热性良好的绝缘材料制成。所述导热板12也可以由相变材料制成。所述相变材料可以是石蜡、高密度聚乙烯(HDPE)以及石墨的组成的复合相变材料，在这种复合相变材料中，相变材料石蜡分散到了HDPE的聚合体网络里。HDEP的网络结构可以阻止吸热溶解成液体的石蜡从复合材料中泄露出来。因此，相比于传统相变材料需要进行封装防止材料变成液态后流失，这种复合相变材料既有聚乙烯材料的强度，也可以克服相变材料需要封装的缺点，甚至可以直接制作成目标造型而不需要封装；而石墨则增加了材料的导热系数，使得热量可以更快的被传导并吸收。
请参阅图3及图5，所述蜂窝收容结构20可以通过上述铝合金经挤压工艺成型也可以由高强度高导热的高分子材料制成，所述蜂窝收容结构20包括多个相同且相邻连接的中空的所述蜂窝单元21。蜂窝单元21包括侧壁211，所述侧壁211的厚度为1至2毫米。本实施方式中，所述蜂窝单元21为六菱柱，该六菱柱两端开口且侧壁211垂直于所述盖板11。在其他实施方式中，所述蜂窝单元21也可以是其他规则的形状，例如，三菱柱、四菱柱、五菱柱、八菱柱或圆柱等。所述蜂窝收容结构20还包括顶面212及与顶面212相背的底面213，所述顶面212及所述底面213亦即所述蜂窝单元21的顶面212及底面213。
每个蜂窝单元21的高度对应于或略小于一个单体电池41的高度，蜂窝单元21用于收容单体电池41，蜂窝单元21的数量可以对应于单体电池41的数量，也可以多于单体电池41的数量。所述蜂窝单元21的数量对应于单体电池41的数量时，每个蜂窝单元21对应收容一个单体电池41。当蜂窝单元21的数量多于单体电池的数量时，一部分蜂窝单元21收容单体电池，其他部分蜂窝单元21可以不收容单体电池。所有蜂窝单元21可以形状完全相同，也可以不同，可以相互邻接，也可部分断开，或者互不相连接。为了便于制造，本实施方式中，所述蜂窝单元21形状相同且相邻接。
请参阅图3、图6及图9，所述汇流电路板31包括正极汇流层311及位于正极汇流层311上的负极汇流层312。所述正极汇流层311及负极汇流层312之间绝缘。所述负极汇流层311开设有多个过孔313，每个过孔313内具有一个弹性导电件314，该弹性导电件314的一端与正极汇流层311电性连接。其中每个过孔313与相应一个蜂窝单元21对应。
请参阅图9及图10，所述防护板32包括顶板321、底板322及位于所述顶板321及所述底板322之间的缓冲层323。所述顶板321为玻璃纤维聚丙烯板，具有极高的强度及良好的绝缘性能，所述玻璃纤维聚丙烯板由编织好的纤维布作为增强体，树脂作为基体，二者经热压等工艺复合而成；所述底板322为铝合金板，所述铝合金板质量轻、强度高且防腐能力强、防刺穿能力优异；所述缓冲层323内填充有缓冲材料，本实施方式中，所述缓冲层323包括中空的收容壳3231以及装入于收容壳3231内的缓冲材料。本实施方式中，所述缓冲材料为轻质泡沫铝合金。
每个单体电池41为圆柱状的锂电池。所述正极端411作为单体电池的正极并具有突起的接触部4110，所述负极端412作为单体电池的负极且为平面状，所述负极端412与单体电池41的圆柱状的外壳413为一体结构，即外壳413也作为单体电池41的负极。
请参阅图6及图7，每个基座42由绝缘材料成型制成为两端开口的六菱柱。每个基座42的六菱柱尺寸小于蜂窝单元的六菱柱，以此每个蜂窝单元21可以刚好套于对应的基座42外，每个基座421开设有一个通孔421。每个电性连接件43包括环形的卡持部431、多个自卡持部431一侧延伸的电性接触脚432以及定位柱433。
组装时，将所述汇流电路板31设置于所述防护板32上，两者可以通过环氧树脂粘结或其他方式组合在一起；然后将每个电性连接件43收容于对应一个基座42的通孔421内，将基座42装入于对应的蜂窝单元21内，其中基座42靠近所述蜂窝收容结构20的底面213；然后将蜂窝收容结构20放置于所述汇流电路31的负极汇流层312上，蜂窝收容结构20与所述汇流电路31可以通过氧树脂粘结或其他方式组合在一起，每个蜂窝单元21与一个过孔313相对应；再将每个单体电池41装入对应一个蜂窝单元21内，其中所有收容于所述蜂窝单元21内的单体电池41的负极端412均朝向同一方向并位于同一平面，即靠近所述顶面212；正极端411均朝向同一方向，并靠近所述底面213。正极端411的接触部4110穿过对应基座42的通孔421抵靠于对应一个弹性导电件314上，如此单体电池41的正极通过弹性导电件314与正极汇流层311电性连接。每个电性连接件43的卡持部431卡于对应一个单体电池的外壳413外并与外壳电性接触，电性接触脚432与负极汇流层312表面的接触点(图未示)电性接触，如此单体电池41的负极通过电性连接件43与负极汇流层311电性连接。所述及定位柱433与汇流电路板30的定位孔315对应配合。然后将所述导热板12设置于所述蜂窝收容结构20的顶面212上，所述导热板12与所述蜂窝收容结构20可以通过氧树脂粘结或其他方式组合在一起。每个单体电池41的负极端412均与所述导热板12接触。最后将盖板11设置于所述导热板12上，所述盖板11和所述导热12以通过氧树脂粘结或其他方式组合在一起。
使用时，所有单体电池通过设置蜂窝收容结构的底面的汇流电路板进行串并联组成高电压电池组用于动力系统供电，当单体电池在充放电产生热量时，由于负极为平面，与导热板接触面积大，可以通过导热板迅速将热量传导出去。另外弹性导电件及电性连接件的应用省去了使用现有的线缆，方便维护，可靠性高，在对应的电池电流过大时可以熔断，使用更为安全。
本发明在满足汽车设计强度要求的前提下，相比现有的电动汽车底盘，将电池包与底盘做融合设计，充分利用底盘空间，实现电池底盘轻量化的同时提高底盘刚度以及防撞性能；单体电池采用插拔式连接，安装简单，可靠性高；单体电池之间通过安全隔离，进一步提高电池系统及整车的安全性能；单体通过导热板以及高导热蜂窝单元的侧壁快速地传导热量，保证电芯均温均热，提高了电芯使用寿命。
请参阅图9，进一步的，所述上板组件10还可以包括第一隔板13，所述第一隔板13为矩形且由绝缘材料制成。所述第一隔板13开设有多个第一穿孔131。本实施方式中，所述多个第一穿孔131呈矩阵分布，且每个穿孔131为圆孔，所述第一隔板13设置于所述导热板12与所述蜂窝收容结构20之间，每个第一穿孔131对应于一个蜂窝单元21。每个单体电池41的负极端42穿过对应的一个第一穿孔131与所述导热板12接触。
进一步的，所述下板组件30还可以包括第二隔板33，所述第二隔板33为矩形且由绝缘材料制成。所述第二隔板33开设有多个第二穿孔331。本实施方式中，所述多个第二穿孔331呈矩阵分布，且每个穿孔331为圆孔，所述第二隔板33设置于所述汇流电路板31与所述蜂窝收容结构20之间，每个第二穿孔331对应于一个蜂窝单元21。每个单体电池41的正极端411穿过对应的一个第二穿孔331与所述汇流电路板31接触。
请参阅图3，进一步的，所述电动汽车底盘装置100还包括两对包边侧板50，所述两对应包边侧板50围绕于所述上板组件10、蜂窝收容结构20、下板组件30以及电池组件40外。所述两对包边侧板50可以钢材制成且相互垂直，所述包边侧板50可以提高电动汽车底盘装置100的强度，稳定性，并且方便安装所述电动汽车底盘装置100。
请参阅图1、2及8，进一步地，所述电动汽车底盘装置100还包括一对防撞梁60。所述对防撞梁60卡于所述一对包边侧板50外，所述防撞侧梁20通过上述铝合金经挤压工艺成型，且每个防撞侧梁60包括加强部61及位于加强部61一端的缓冲部62。所述加强部61为空心的蜂窝结构。所述缓冲部62为中空结构，所述加强部61的蜂窝结构并不需要收容单体电池，因此可以是规则的蜂窝结构，也可是不规则的蜂窝结构，本实施方式中，为不规则的蜂窝结构。所述缓冲部62开设有配合缺口621。其中一对包边侧板50位于所述配合缺口621内
本实施方式中，所述加强部61及所述缓冲部62内均填充有泡沫铝合金。以提高所述防撞梁60的耐冲击性。所述泡沫铝钪合金可选用现有泡沫铝钪合金，例如，一种泡沫铝合，基体包括铝、钙、钪，其中钙占铝合金的质量分数为1.0％～4.5％，钪占铝合金的质量百分数为0.05％～0.40％。该泡沫铝合金的制备方法包括以下几步：首先将纯铝和铝钪中间合金(钪占铝钪中间合金质量百分数为1％～4％)按照一定配比加热至熔化，加入相当于铝合金质量为1.0％～4.5％的钙，搅拌3～15min；其次，使温度处于660℃～700℃，搅拌均匀；加入相当于铝合金的质量百分数为1％～4％的发泡剂，搅拌，保温，使得铝合金熔体泡沫化；然后，将泡沫铝合金熔体冷却，获得孔隙率可控、孔结构均匀的闭孔泡沫铝合金，最后对闭孔泡沫铝合金作适当热处理，得到轻质高强闭孔泡沫铝合金。
本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (10)

1.一种电动汽车底盘装置，其特征在于：包括上板组件、蜂窝收容结构、下板组件以及电池组件；所述上板组件包括盖板及导热板；所述蜂窝收容结构设置于所述上板组件及所述下板组件之间；所述蜂窝收容结构包括多个中空的蜂窝单元；所述下板组件包括汇流电路板及防护板；所述电池组件包括多个单体电池、数量与单体电池对应的基座以及数量与单体电池对应的电性连接件；每个单体电池包括一个正极端及一个与正极端相背的负极端，每个单体电池收容于对应一个蜂窝单元内；每个基座收容于对应的一个蜂窝单元内且套于对应的一个单体电池外，每个电性连接件设置于对应一个基座上；所述多个单体电池的负极端朝向所述导热板并与所述导热板接触，所述盖板设置于所述导热板上；每个单体电池的正极端穿孔对应的基座抵靠于汇流电路板上并与所述汇流电路板电性连接；每个电性连接件电性连接对应一个单体电池的外壳及所述汇流电路板；所述防护板设置于所述汇流电路板下方。
2.如权利要求1所述的电动汽车底盘装置，其特征在于：所述汇流电路板包括正极汇流层及位于正极汇流层上的负极汇流层；所述负极汇流层开设有多个过孔，每个过孔内具有一个弹性导电件，该弹性导电件的一端与正极汇流层电性连接；每个过孔与相应一个蜂窝单元对应，正极端的接触部抵靠于所述弹性导电件上。
3.如权利要求1所述的电动汽车底盘装置，其特征在于：每个基座开设有一个通孔，每个电性连接件收容于对应一个基座的通孔内；每个电性连接件包括环形的卡持部、多个自卡持部一侧延伸的电性接触脚以及定位柱；每个电性连接件的卡持部卡于对应一个单体电池的外壳并与外壳电性接触，电性接触脚与负极汇流层的表面电性接触；所述定位柱与汇流板的定位孔对应配合。
4.如权利要求3所述的电动汽车底盘装置，其特征在于：所述导热板由相变材料制成，所述相变材料包含石蜡、高密度聚乙烯以及石墨。
5.如权利要求1所述的电动汽车底盘装置，其特征在于：所述防护板包括顶板、底板及位于所述顶板及所述底板之间的缓冲层；所述顶板为玻璃纤维聚丙烯板；所述底板为铝合金板；所述缓冲层为包括中空的收容壳以及装入于收容壳内的缓冲材料；所述缓冲材料为轻质泡沫铝合金。
6.如权利要求1所述的电动汽车底盘装置，其特征在于：所述上板组件还包括第一隔板，所述第一隔板开设有多个第一穿孔，所述第一隔板设置于所述导热板与所述蜂窝收容结构之间，每个第一穿孔对应于一个蜂窝单元，每个单体电池的负极端穿过对应的一个第一穿孔与所述导热板接触。
7.如权利要求6所述的电动汽车底盘装置，其特征在于：所述下板组件还包括第二隔板，所述第二隔板开设有多个第二穿孔，所述第二隔板设置于所述汇流电路板与所述蜂窝收容结构之间，每个第二穿孔对应于一个蜂窝单元；每个单体电池的正极端穿过对应的一个第二穿孔与所述汇流电路板接触。
8.如权利要求1所述的电动汽车底盘装置，其特征在于：还包括两对包边侧板，所述两对应包边侧板围绕于所述上板组件、蜂窝收容结构、下板组件以及电池组件外。
9.如权利要求8所述的电动汽车底盘装置，其特征在于：还包括一对防撞梁；所述对防撞梁卡于所述一对包边侧板外，每个防撞侧梁包括加强部及位于加强部一端的缓冲部；所述加强部为空心的不规则的蜂窝结构；所述缓冲部为中空结构；所述缓冲部开设有配合缺口，一对包边侧板位于所述配合缺口内；所述加强部及所述缓冲部内均填充有泡沫铝合金。
10.如权利要求1所述的电动汽车底盘装置，其特征在于：所述蜂窝单元为相同且相邻连接六菱柱状，所述蜂窝单元的数量对应于或大于单体电池的数量；所述基座为六菱柱状。
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