CN112216920A - 一种堆叠式集成水冷结构的电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种堆叠式集成水冷结构的电池系统，涉及新能源电动汽车技术领域，针对现有电池集成化程度较低，结构复杂，单块水冷板验收及安装工时成本较高，多处转接头连接漏水的风险大的问题，现提出如下方案，包括多个堆叠设置的下箱体，所述下箱体的内部设有主控盒MCU和高压控制盒BDU，所述主控盒MCU和高压控制盒BDU的一侧设有加热系统PTC，所述加热系统PTC的上方设有模组，所述模组的左侧设有铜排，所述模组的上方设有上箱盖，所述下箱体的底部设有水冷盖板，所述下箱体的内部设有水冷系统。本发明整个装置可多个电池系统任意组合堆叠，满足各种容量需求，组装、拆卸均极为方便。

Description

一种堆叠式集成水冷结构的电池系统
技术领域
本发明涉及新能源电动汽车技术领域，尤其涉及一种堆叠式集成水冷结构的电池系统。
背景技术
动力电池是新能源电动汽车的关键部件，而电池箱体是整个电池系统的第一层机械防护装置。作为新能源电动汽车的电池系统的核心组成部件，壳体的作用对内可容纳及保护电芯、铜排、电器元件等；对外直接与新能源电动车进行连接固定。目前市面上的电池箱体采用钣金折弯拼焊或冲压成形而成；亦或者挤出铝搅拌摩擦焊接拼接而成，钣金箱体会存在以下问题：由于箱体为通过焊接拼装而成，钣金箱体存在焊缝多、易漏水、焊接易变形、安装尺寸存在偏差等缺陷，生产效率不是太高，可能会存在振动开裂的现象，将会造成电池包气密问题，钣金箱体由于成型材料的硬度和箱体结构造型等因素，冲压模具要使用特殊处理的钢材制作，开模费用动则百万记，成本压力巨大；挤出铝箱体成型工艺控制点繁多，产品一致性很难保证，焊接工艺也会造成气密问题，箱体多处焊接对产品的振动要求也是不小的挑战。
随着新能源汽车的发展，安全性能的提升成为更加严苛的要求，加之温度对电芯寿命的影响巨大，所以热管理系统的重要性就此凸显而出。常见的一种冷却方案是将多块小型水冷板通过转接头和水管串联并分置模组底部贴合连接，达到冷却目的，但是集成化程度较低，结构复杂，单块水冷板验收及安装工时成本较高，多处转接头连接漏水的风险大。
因此，迫切需要开发出一种电池箱体，其结构简单、可任意组合堆叠、生产方便、重量轻，并且防震效果好，箱体自身集成了水冷系统，能够满足当前新能源电动汽车对电池箱体的安全性要求，具有较低的制造成本，为此我们提出了一种堆叠式集成水冷结构的电池系统。
发明内容
本发明提出的一种堆叠式集成水冷结构的电池系统，解决了现有电池集成化程度较低，结构复杂，单块水冷板验收及安装工时成本较高，多处转接头连接漏水的风险大的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种堆叠式集成水冷结构的电池系统，包括多个堆叠设置的下箱体，所述下箱体的内部设有主控盒MCU和高压控制盒BDU，所述主控盒MCU和高压控制盒BDU的一侧设有加热系统PTC，所述加热系统PTC的上方设有模组，所述模组的左侧设有铜排，所述模组的上方设有上箱盖，所述下箱体的底部设有水冷盖板，所述下箱体的内部设有水冷系统。
优选的，所述水冷系统包括与下箱体一体成型的下箱体水冷系统进出水口和水冷系统水道，所述下箱体水冷系统进出水口设置在下箱体的侧壁，所述水冷系统水道设置在下箱体的内部，所述水冷系统水道的外圈设有多个螺栓头避让孔。
优选的，所述下箱体上设有凸起边沿，所述凸起边沿上阵列开设有多个下箱体顶端法兰预留螺纹孔，所述下箱体顶端法兰预留螺纹孔的内部螺纹套设有连接螺栓，所述下箱体的内部设有多个下箱体水冷盖板预留螺纹孔。
优选的，所述下箱体的正面设有接插件，所述下箱体的正面左侧箱壁套设有手动维修开关MSD，所述手动维修开关MSD的正面设有MSD盖板。
优选的，所述下箱体、上箱盖和水冷盖板是采用牌号为ZL102的铸造铝合金而成型的箱体，所述下箱体的底部设有多个整机安装底座。
优选的，所述下箱体与上箱盖以及水冷盖板两两之间连接有密封垫以保证气密性能合格。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1、低压铸铝一次成型工艺避免了大量拼焊、搅拌摩擦焊过程。箱体成型稳定性一致性、防震性能表现良好；
2、低压铸铝一次成型工艺相比较一次性钣金成型而言，模具费用较低；
3、整体结构简单，PTC、模组、电器件位置清晰明朗，集成水冷结构无需多次重复安装，生产方便，极大的提高生产效率；
综上所述，整个装置可多个电池系统任意组合堆叠，满足各种容量需求，组装、拆卸均极为方便。
附图说明
图1为本发明提出的一种堆叠式集成水冷结构的电池系统的单包分解爆炸结构示意图；
图2为本发明提出的一种堆叠式集成水冷结构的电池系统的堆叠状态结构示意图；
图3为本发明提出的一种堆叠式集成水冷结构的电池系统的水冷系统俯视结构示意图。
图中：1上箱盖、2模组、3加热系统PTC、4下箱体、5水冷盖板、6MSD盖板、7手动维修开关MSD、8主控盒MCU、9高压控制盒BDU、10下箱体水冷系统进出水口、11铜排、12水冷系统水道、13螺栓头避让孔、14连接螺栓、15接插件、16整机安装底座、17下箱体顶端法兰预留螺纹孔、18下箱体水冷盖板预留螺纹孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-3，一种堆叠式集成水冷结构的电池系统，包括多个堆叠设置的下箱体4，下箱体4的内部设有主控盒MCU8和高压控制盒BDU9，主控盒MCU8和高压控制盒BDU9的一侧设有加热系统PTC3，加热系统PTC3的上方设有模组2，模组2的左侧设有铜排11，模组2的上方设有上箱盖1，下箱体4的底部设有水冷盖板5，下箱体4的内部设有水冷系统。
本实施例中，水冷系统包括与下箱体4一体成型的下箱体水冷系统进出水口10和水冷系统水道12，下箱体水冷系统进出水口10设置在下箱体4的侧壁，水冷系统水道12设置在下箱体4的内部，水冷系统水道12的外圈设有多个螺栓头避让孔13。
本实施例中，下箱体4上设有凸起边沿，凸起边沿上阵列开设有多个下箱体顶端法兰预留螺纹孔17，下箱体顶端法兰预留螺纹孔17的内部螺纹套设有连接螺栓14，下箱体4的内部设有多个下箱体水冷盖板预留螺纹孔18。
本实施例中，下箱体4的正面设有接插件15，下箱体4的正面左侧箱壁套设有手动维修开关MSD7，手动维修开关MSD7的正面设有MSD盖板6。
本实施例中，下箱体4、上箱盖1和水冷盖板5是采用牌号为ZL102的铸造铝合金而成型的箱体，下箱体4的底部设有多个整机安装底座16。
本实施例中，下箱体4与上箱盖1以及水冷盖板5两两之间连接有密封垫以保证气密性能合格。
实施例，下箱体水冷系统进出水口10及水冷水道12，水道入口端可直接连接水泵，水道出口端可直接连接散热器等设备。
在本发明中，下箱体4内部采用隔断式设计，将模组2、高压控制盒BDU9定制了安装位置。同时起隔断作用的加强筋也同时发挥着结构强化作用。
在本发明中，上箱盖1、下箱体4和水冷盖板5之间的连接方式为螺栓连接，具体实现是在下箱体4上的下箱体顶端法兰预留螺纹孔17位置和下箱体水冷盖板预留螺纹孔18钻孔后安装钢丝牙套。在下箱体4与上箱盖1以及水冷盖板5两两连接之间安装密封垫以保证气密性能合格。
在本发明中，可单个电池包使用，也可多个电池包堆叠后成组。主要根据产品电压、电量需求选择成组数量。
具体实现上，参照图2所示，单个箱体通过螺栓安装完成后，直接重叠层堆在一起，通过使用连接螺栓14将第一层电池包的下箱体4底部法兰、第二层电池包的上箱盖1、第二层电池包的下箱体4顶部法兰串在一起。
本发明中，电池包下箱体4底部法兰位置设计有螺栓头避让孔13，主要的作用是为了在电池系统多层堆叠的过程中，第一层的下箱体底部避让第二层上箱体紧固螺栓突出的螺栓头，使得电池包的堆叠紧固更加的紧密，满足产品振动要求。
在本发明中，具体实现上，下箱体4的底部外表面喷涂有聚氯乙烯PVC 涂层(即底盘装甲)。
在本发明中，可根据项目需求，配备与整车相连的安装底座16。
整个装置的箱体采用ZL102铸造铝合金为原料，来对电池箱体进行整体铸造，一次成形，能够显著减轻箱体主体的重量，同时还有利于提高其整体性、防水密封性、抗冲击能力和抗屈服能力，一致性好，效率高，加工尺寸良好保证，模具费用相对适中，性价比较高；箱体集成水冷系统并配置加热系统PTC加热，能快速的调节电池系统温度。ZL102铸造铝合金的导热系数为163W/m.K，同比远高于现有电池箱体采用的铁材质的导热系数54W/m.K，搭配水冷及PTC所构建的热管理系统，对保证电池寿命和系统安全方面提升作用显著，采用可堆叠式设计，可根据项目任意组合电池系统的容量，从而降低设计成本，简便的安装方式降低了生产、售后维修成本，采用ZL102铸造铝合金铸造的箱体，其耐腐蚀强度高，外加下壳体聚氯乙烯PVC装甲，大大减低了剐蹭及石击造成的安全风险。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种堆叠式集成水冷结构的电池系统，包括多个堆叠设置的下箱体(4)，其特征在于，所述下箱体(4)的内部设有主控盒MCU(8)和高压控制盒BDU(9)，所述主控盒MCU(8)和高压控制盒BDU(9)的一侧设有加热系统PTC(3)，所述加热系统PTC(3)的上方设有模组(2)，所述模组(2)的左侧设有铜排(11)，所述模组(2)的上方设有上箱盖(1)，所述下箱体(4)的底部设有水冷盖板(5)，所述下箱体(4)的内部设有水冷系统。
2.根据权利要求1所述的一种堆叠式集成水冷结构的电池系统，其特征在于，所述水冷系统包括与下箱体(4)一体成型的下箱体水冷系统进出水口(10)和水冷系统水道(12)，所述下箱体水冷系统进出水口(10)设置在下箱体(4)的侧壁，所述水冷系统水道(12)设置在下箱体(4)的内部，所述水冷系统水道(12)的外圈设有多个螺栓头避让孔(13)。
3.根据权利要求1所述的一种堆叠式集成水冷结构的电池系统，其特征在于，所述下箱体(4)上设有凸起边沿，所述凸起边沿上阵列开设有多个下箱体顶端法兰预留螺纹孔(17)，所述下箱体顶端法兰预留螺纹孔(17)的内部螺纹套设有连接螺栓(14)，所述下箱体(4)的内部设有多个下箱体水冷盖板预留螺纹孔(18)。
4.根据权利要求1所述的一种堆叠式集成水冷结构的电池系统，其特征在于，所述下箱体(4)的正面设有接插件(15)，所述下箱体(4)的正面左侧箱壁套设有手动维修开关MSD(7)，所述手动维修开关MSD(7)的正面设有MSD盖板(6)。
5.根据权利要求1所述的一种堆叠式集成水冷结构的电池系统，其特征在于，所述下箱体(4)、上箱盖(1)和水冷盖板(5)是采用牌号为ZL102的铸造铝合金而成型的箱体，所述下箱体(4)的底部设有多个整机安装底座(16)。
6.根据权利要求1所述的一种堆叠式集成水冷结构的电池系统，其特征在于，所述下箱体(4)与上箱盖(1)以及水冷盖板(5)两两之间连接有密封垫以保证气密性能合格。
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