CN113263896A - 一种动力电池兼容平台及电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及动力电池安装平台技术领域，公开一种动力电池兼容平台及电动汽车；平台包括：前端面放置位，用于放置动力电池的前端面；车身地板，其包括地板本体及设在地板本体两侧的门槛梁，地板本体设有多个第一固定点位，门槛梁上设有多个第二固定点位；还设有多个第三固定点位和多个第四固定点位，高压拓扑结构，其包括高压配电盒，动力电池上设有高压接口，高压接口与高压配电盒相连接；热管理系统，包括加热系统、电池热管理回路和空调热管理回路，加热系统通过第一换热器与电池热管理回路耦接，加热系统通过三通阀实现与乘员舱和电池热管理回路耦接切换，电池热管理回路通过第二换热器与空调热管理回路耦接，空调热管理回路还能与乘员舱耦接。

Description

一种动力电池兼容平台及电动汽车
技术领域
本发明涉及动力电池安装平台技术领域，尤其涉及一种动力电池兼容平台及电动汽车。
背景技术
从目前的纯电动汽车发展现状来看，大多数主机厂的技术路线逐渐趋同，发展方向均为参考某品牌的平台以动力电池为核心的平台化理念，区别在于覆盖的轴距范围及里程范围的不同，主要目标用户群体为私人用户。目前来看，确实满足了私人用户的基本用车需求，但也并未满足私人用户的全部需求。
现有规划的电动车平台给用户带来的选择限制主要体现在里程和价格上，虽然以平台化模块化的平台理念节省了很大一笔的开发成本，缩短了研发周期，但也固化了平台所产出的电动车型的基本特征，而且暂时也并未解决充电时间长、续航里程短等用户在使用纯电动车时所反应出来的核心问题，这也限制了纯电动车保有量的进一步提升。另外，通过平台化分摊下来的成本也并未让纯电动车的价格与同等级的传统车处于同一个水平线上。
从另一个方面考虑，虽然纯电动汽车在私人用户群体中还并没有那么受欢迎，但是基于它超低的使用成本，如果可以解决零部件使用可靠性的问题，作为运营车辆使用是个非常好的选择。网约车平台都相继提出对定制化纯电动车平台的需求，网约车对于纯电动车辆的使用要求与私人用户的差别较大，网约车使用场景的类型相对较少，普遍以城市工况为主，当今的纯电动车产品的续航基本可以满足运营车辆一天的需求，即使有运营里程需求较大的用户，也可以在午饭时较短的时间内利用快充补充足够的电量。运营要求更高的用户可能还会提出换电的需求。
这就对纯电动汽车平台的兼容性提出了更高的要求，平台衍生出的车型需要既有满足私人用户的代步车辆，也要有可以满足网约车运营公司的运营高寿命、高可靠性需求的车辆。针对运营车辆需求车辆成本低且不考虑动力性的特点，平台需要兼容多种电池。
因此，亟需一种动力电池兼容平台及电动汽车，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动力电池兼容平台及电动汽车，其可以兼容安装不同种类的动力电池，可以实现高压拓扑的统一及满足不同动力电池的热管理需求。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，提供一种动力电池兼容平台，动力电池包括充电版电池、第一换电版电池和第二换电版电池，所述动力电池兼容平台包括：
前端面放置位，用于放置所述动力电池的前端面；
车身地板，其包括地板本体及设置在所述地板本体两侧的门槛梁，所述地板本体设置有多个第一固定点位，用于固定所述充电版电池的前后两端，所述门槛梁上设置有多个第二固定点位，用于固定所述充电版电池的侧边；
所述地板本体上还设置有多个第三固定点位和多个第四固定点位，所述第三固定点位用于固定所述第一换电版电池和所述第二换电版电池，所述第四固定点位用于固定所述第二换电版电池；
高压拓扑结构，其包括整车高压系统的高压配电盒，所述动力电池上设置有高压接口，所述高压接口与所述高压配电盒相连接，所述高压接口用于所述动力电池的充电和放电；
热管理系统，其包括加热系统、电池热管理回路和空调热管理回路，所述加热系统包括水暖PTC、三通阀和第一换热器，所述加热系统通过所述第一换热器与所述电池热管理回路耦接，所述加热系统通过所述三通阀实现与乘员舱和所述电池热管理回路耦接切换，所述电池热管理回路通过第二换热器与所述空调热管理回路耦接，所述空调热管理回路还能与所述乘员舱耦接。
作为一种动力电池兼容平台的优选技术方案，所述门槛梁上间隔设置有四个所述第二固定点位。
作为一种动力电池兼容平台的优选技术方案，所述地板本体包括前地板及设置在前地板后方的中后地板；部分所述第一固定点位设置在所述前地板上，用于固定充电版电池的前端；另一部分设置在所述中后地板上，用于固定充电版电池的后端。
作为一种动力电池兼容平台的优选技术方案，部分所述第三固定点位设置在所述中后地板上，用于固定所述第一换电版电池和所述第二换电版电池的后端。
作为一种动力电池兼容平台的优选技术方案，所述中后地板上的所述第三固定点位位于所述中后地板上的所述第一固定点位的后方。
作为一种动力电池兼容平台的优选技术方案，所述地板本体上设置有两个安装纵梁，所述安装纵梁位于靠近所述地板本体边缘的位置，部分所述第三固定点位设置在所述安装纵梁上，用于固定所述第一换电版电池和所述第二换电版电池的侧边。
作为一种动力电池兼容平台的优选技术方案，所述安装纵梁上间隔设置有六个所述第三固定点位。
作为一种动力电池兼容平台的优选技术方案，所述第三固定点位为螺母盒。
作为一种动力电池兼容平台的优选技术方案，所述第四固定点位设置在所述地板本体的前侧。
另一方面，提供一种电动汽车，其包括如上所述的动力电池兼容平台。
本发明的有益效果：前端面放置位可以保证所有的动力电池的前端面布置位置相同，第一固定点位和第二固定点位固定充电版电池，第三固定点位固定第一换电版电池，第三固定点位和第四固定点位固定第二换电版电池，可以使该动力电池兼容平台兼容安装不同种类的动力电池；动力电池上的高压接口与高压配电盒相连接，实现动力电池的充电和放电，可以实现动力电池兼容平台高压拓扑的统一；电池热管理回路通过第一热交换器及第二热交换器分别实现与加热系统及空调热管理回路之间的热交换，可以实现对动力电池的加热和冷却降温，同时加热系统及空调热管理回路还能够作用于整车的乘员舱；可以实现动力电池的热管理结构上一致性，可以满足不同动力电池的热管理需求。
除动力电池外的其他平台部分通过平台化的开发，在面对多样化的动力电池总成时可以保证以最小的代价来换装，最大程度的减少开发量缩短开发周期，节省开发成本。通过动力电池系统的模块化，在满足定制化的需求的同时最大程度的去除差异化，保证零部件最大限度的通用化及生产线工装夹具最大程度的通用化，既节省了生产成本又缩短了研发周期。
附图说明
图1是本发明提供的动力电池兼容平台的车身结构示意图；
图2是本发明提供的动力电池兼容平台的热管理系统的示意图。
图中：1、地板本体；11、前地板；12、中后地板；13、安装纵梁；2、门槛梁；3、前悬架；4、后悬架；
01、第一固定点位；02、第二固定点位；03、第三固定点位；04、第四固定点位；
10、加热系统；20、电池热管理回路；30、空调热管理回路；
1a、膨胀水箱；2a、第一水泵；3a、乘员舱；4a、第一换热器；5a、三通阀；6a、水暖PTC；7a、动力电池；8a、第二换热器；9a、温度传感器；10a、第二水泵。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本实施例公开了一种动力电池兼容平台，其包括前端面放置位、车身地板、高压拓扑结构及热管理系统。
动力电池包括充电版电池、第一换电版电池和第二换电版电池。前端面放置位设置在车身地板上，用于放置充电版电池、第一换电版电池或第二换电版电池的前端面，可以使所有的动力电池边界前端面布置位置相同。同边界动力电池的电量也可通过更换不同电量的电芯进行拓展，而不是通过改变结构尺寸来进行拓展。
车身地板包括地板本体1及设置在地板本体1两侧的门槛梁2，地板本体1设置有多个第一固定点位01，用于固定充电版电池的前后两端，门槛梁2上设置有多个第二固定点位02，用于固定充电版电池的左右两侧；地板本体1上还设置有多个第三固定点位03和多个第四固定点位04，第三固定点位03用于固定第一换电版电池和第二换电版电池，第四固定点位04用于固定第二换电版电池。
具体地，车身地板还包括连接在地板本体1的前端的前悬架3和连接在地板本体1后端的后悬架4，其中前悬架3为麦弗逊式悬架，后悬架4为扭转梁式悬架，整个平台悬架硬点统一，有车宽拓展需求可更改盘距，有承载能力拓展需求可进行加强。
充电版电池具体为高寿命及普通寿命的充电版三元锂电池或者高寿命及普通寿命的充电版磷酸铁锂电池，第一换电版电池具体为换电版高寿命磷酸铁锂电池，第二换电版电池具体为高寿命及普通寿命的换电版三元锂电池。
地板本体1包括前地板11及设置在前地板11后方的中后地板12。部分第一固定点位01设置在前地板11上，用于固定充电版电池的前端；另一部分设置在中后地板12上，用于固定充电版电池的后端。更具体地，在前地板11沿整车的宽度方向上间隔设置有两个第一固定点位01，充电版电池的前端固定于此。在中后地板12靠近后悬架4的位置设置有两个第一固定点位01，两个第一固定点位01沿整车的宽度方向间隔设置，充电版电池的后端固定于此。
门槛梁2上间隔设置有四个第二固定点位02，两个门槛梁2一共提供八个第二固定点位02，充电版电池的侧边固定在门槛梁2的第二固定点位02上。四个第一固定点位01和八个第二固定点位02可以将充电版电池的前后两端及左右两侧固定在车身地板上。
第三固定点位03和第四固定点位04均为螺母盒。部分第三固定点位03设置在中后地板12上，用于固定第一换电版电池和第二换电版电池的后端，具体在中后地板12上设置有两个第三固定点位03，两个第三固定点位03沿整车宽度方向间隔设置，这两个第三固定点位03位于中后地板12上的两个第一固定点位01的后方，通过螺栓将第一换电版电池和第二换电版电池的后端固定于此。
地板本体1上设置有两个安装纵梁13，安装纵梁13位于靠近地板本体1边缘的位置，且位于门槛梁2的内侧，部分第三固定点位03设置在安装纵梁13上，用于固定第一换电版电池和第二换电版电池的侧边。安装纵梁13上沿其长度方向间隔设置有六个第三固定点位03，通过螺栓将第一换电版电池和第二换电版电池的侧边固定于此。
中后地板12上的第三固定点位03和两个安装纵梁13上的第三固定点位03固定第一换电版电池的后端及左右两侧，完成对第一换电版电池的安装固定，第一换电版电池的前端无需固定。
第四固定点位04设置在地板本体1的前侧，第四固定点位04为两个，第四固定点位04与前地板11上的两个第一固定点位01在整车长度方向上的同一位置处。两个第四固定点位04在整车宽度方向上位于前地板11上的两个第一固定点位01之间，通过螺栓将第二换电版电池的前端固定于此。
中后地板12上的第三固定点位03和两个安装纵梁13上的第三固定点位03固定第二换电版电池的后端及左右两侧，前地板11上的两个第四固定点位04固定第二换电版电池的前端，完成对第二换电版电池的安装固定。
高压拓扑结构包括整车高压系统的高压配电盒，动力电池上设置有高压接口，高压接口与高压配电盒相连接，高压接口用于动力电池的充电和放电。充电版电池、第一换电版电池和第二换电版电池内均只保留本身的主正、主负及预充继电器，与充电系统剥离，高压接口兼顾充电及放电功能。整车高压系统可通过机舱内的高压配电盒作为唯一接口与高压接口相连接。即通过简化动力电池与整车的高压连接，使各类型的动力电池内部统一为同一种高压拓扑，从而实现全平台高压拓扑的统一。
如图2所示，热管理系统，包括加热系统10、电池热管理回路20、空调热管理回路30、第一换热器4a、第二换热器8a和膨胀水箱1a。膨胀水箱1a维持各回路的压力，并在热传递流体消耗较多时，为相应回路补给热传递流体，保证回路的热管理效率。加热系统10包括串联的第一水泵2a、水暖PTC6a和三通阀5a。第一水泵2a驱动加热系统10内的热传递流体流动。水暖PTC6a对加热系统10内的热传递流体加热。加热系统10通过三通阀5a与乘员舱3a的热管理回路耦接或断开。加热系统10通过第一换热器4a与电池热管理回路20并联，以加热电池热管理回路20中的热传递流体。电池热管理回路20包括串联的动力电池7a、第二水泵10a和温度传感器9a。第二水泵10a用于驱动热电池热管理回路20中的热传递流体流动。温度传感器9a用于实时检测电池热管理回路20中的热传递流体的温度，以实时调节水暖PTC6a的功率及第一换热器4a的开度。水暖PTC为可控的电加热器，加热时先对加热系统10内的热传递流体进行加热，通过第一换热器4a来为电池热管理回路20中的热传递流体升温。加热系统10还能够作用于整车的乘员舱3a，通过软件控制三通阀5a来切换乘员舱3a与动力电池间的加热供给。
空调热管理回路30通过第二换热器8a对电池热管理回路20冷却降温，空调热管理回路30还能够作用于整车的乘员舱3a。为实现全平台所有动力电池共用同一套热管理系统，空调热管理回路30的最大制冷能力在满足乘员舱3a的同时可满足全部动力电池的冷却需求，通过控制集成在第二换热器8a中的可调电子膨胀阀的开度，实现对不同电池冷量需求的调节，从而实现电池冷却系统硬件上的统一，不同电池的冷却需求的差异化则通过软件对电池冷却需求开启及关闭的阈值的差异化配置以及软件对电子膨胀阀的开度的差异化控制策略来实现。同理对于加热系统，同样做到了硬件上的统一，通过控制器软件的差异化加热控制策略来实现不同电池的差异化需求。
前端面放置位可以保证所有的动力电池的前端面布置位置相同，第一固定点位01和第二固定点位02固定充电版电池，第三固定点位03固定第一换电版电池，第三固定点位03和第四固定点位04固定第二换电版电池，可以使该动力电池兼容平台兼容安装不同种类的动力电池；动力电池上的高压接口与高压配电盒相连接，实现动力电池的充电和放电，可以实现动力电池兼容平台高压拓扑的统一；电池热管理回路20通过第一换热器4a实现与加热系统10之间的热交换，以使加热系统10对动力电池加热；电池热管理回路20通过第二换热器8a实现与空调热管理回路30之间的热交换，以使空调热管理回路30对动力电池冷却降温；同时，加热系统10及空调热管理回路30还能够作用于整车的乘员舱3a；可以实现动力电池的热管理结构上的一致性，可以满足不同动力电池的热管理需求。
除动力电池外的其他平台部分通过平台化的开发，在面对多样化的动力电池总成时可以保证以最小的代价来换装，最大程度的减少开发量缩短开发周期，节省开发成本。通过动力电池系统的模块化，在满足定制化的需求的同时最大程度的去除差异化，保证零部件最大限度的通用化及生产线工装夹具最大程度的通用化，既节省了生产成本又缩短了研发周期。
本实施例还公开了一种电动汽车，其包括上述的动力电池兼容平台。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动力电池兼容平台，其特征在于，动力电池包括充电版电池、第一换电版电池和第二换电版电池，所述动力电池兼容平台包括：
前端面放置位，用于放置所述动力电池的前端面；
车身地板，其包括地板本体(1)及设置在所述地板本体(1)两侧的门槛梁(2)，所述地板本体(1)设置有多个第一固定点位(01)，用于固定所述充电版电池的前后两端，所述门槛梁(2)上设置有多个第二固定点位(02)，用于固定所述充电版电池的侧边；
所述地板本体(1)上还设置有多个第三固定点位(03)和多个第四固定点位(04)，所述第三固定点位(03)用于固定所述第一换电版电池和所述第二换电版电池，所述第四固定点位(04)用于固定所述第二换电版电池；
高压拓扑结构，其包括整车高压系统的高压配电盒，所述动力电池上设置有高压接口，所述高压接口与所述高压配电盒相连接，所述高压接口用于所述动力电池的充电和放电；
热管理系统，其包括加热系统(10)、电池热管理回路(20)和空调热管理回路(30)，所述加热系统(10)包括水暖PTC(6a)、三通阀(5a)和第一换热器(4a)，所述加热系统(10)通过所述第一换热器(4a)与所述电池热管理回路(20)耦接，所述加热系统(10)通过所述三通阀(5a)实现与乘员舱(3a)和所述电池热管理回路(20)的耦接切换，所述电池热管理回路(20)通过第二换热器(8a)与所述空调热管理回路(30)耦接，所述空调热管理回路(30)还能与所述乘员舱(3a)耦接。
2.根据权利要求1所述的动力电池兼容平台，其特征在于，所述门槛梁(2)上间隔设置有四个所述第二固定点位(02)。
3.根据权利要求1所述的动力电池兼容平台，其特征在于，所述地板本体(1)包括前地板(11)及设置在所述前地板(11)后方的中后地板(12)；部分所述第一固定点位(01)设置在所述前地板(11)上，用于固定所述充电版电池的前端；另一部分设置在所述中后地板(12)上，用于固定所述充电版电池的后端。
4.根据权利要求3所述的动力电池兼容平台，其特征在于，部分所述第三固定点位(03)设置在所述中后地板(12)上，用于固定所述第一换电版电池和所述第二换电版电池的后端。
5.根据权利要求4所述的动力电池兼容平台，其特征在于，所述中后地板(12)上的所述第三固定点位(03)位于所述中后地板(12)上的所述第一固定点位(01)的后方。
6.根据权利要求1所述的动力电池兼容平台，其特征在于，所述地板本体(1)上设置有两个安装纵梁(13)，所述安装纵梁(13)位于靠近所述地板本体(1)边缘的位置，部分所述第三固定点位(03)设置在所述安装纵梁(13)上，用于固定所述第一换电版电池和所述第二换电版电池的侧边。
7.根据权利要求6所述的动力电池兼容平台，其特征在于，所述安装纵梁(13)上间隔设置有六个所述第三固定点位(03)。
8.根据权利要求1所述的动力电池兼容平台，其特征在于，所述第三固定点位(03)为螺母盒。
9.根据权利要求1所述的动力电池兼容平台，其特征在于，所述第四固定点位(04)设置在所述地板本体(1)的前侧。
10.一种电动汽车，其特征在于，其包括如权利要求1-9中任一项所述的动力电池兼容平台。
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