CN114243151A - 一种一体化电池总成、热管理方法及具有其的电动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种一体化电池总成，下箱体总成与车身底盘一体集成，所述下箱体总成的下箱边壁围设有容纳腔；电池模组设置于所述下箱体总成的容纳腔内；集成控制器设置于所述下箱体总成容纳腔内；电池管理系统通过无线通信模式采集所述电池模组的数据信号，与所述集成控制器通过无线通信模式交互数据，并设置于所述电池模组上方；电池上箱体设置在电池模组和下箱体总成上部；所述下箱体总成与上箱体总成之间的间隙区域填充有冷却液，其中，所述上箱体通过密封面与下箱体总成固定连接。电动车辆的集成度明显提高；电池冷却效果明显提升，电池安全性能明显提高；电池零部件数量明显减少，重量减轻，降低了能耗。

Description

一种一体化电池总成、热管理方法及具有其的电动车辆
技术领域
本发明涉及一种电动车辆电池技术领域，尤其涉及一种一体化电池总成、热管理方法及具有其的电动车辆。
背景技术
目前，新能源汽车的发展前景非常广阔。新能源汽车具有能量效率高、零排放、无污染、比能量高、噪音低、可靠性高等优点。动力电池系统作为新能源电池车的主要储能部件，主要保证整车的行驶、高低压零部件的用电需求、制动能量回收、混合动力发动机系统能量调节等功能。但目前采用的电池系统主要是做成单独的零部件，然后安装在电动车车身下部、后备舱等部位，因电池的安全性要求较高，故电池零部件较多，重量较大，增加了整车的行驶负担，造成较大的能量内耗，电池的冷却效果差，上述问题亟待解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一体化电池总成、热管理方法及具有其的电动车辆，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种一体化电池总成，包括：
下箱体总成，与车身底盘一体集成，所述下箱体总成设置有容纳腔；
电池模组，设置于所述下箱体总成的容纳腔内；
集成控制器，设置于所述下箱体总成容纳腔内；
电池管理系统，通过无线通信模式采集所述电池模组的数据信号，与所述集成控制器通过无线通信模式交互数据，并设置于所述电池模组上方；
电池上箱体，设置在电池模组和下箱体总成上部；
所述下箱体总成与所述上箱体总成之间的间隙区域填充有冷却液，其中，所述上箱体通过密封面与下箱体总成固定连接。
进一步地，所述下箱体总成与所述车身底盘集成方式为铸造或焊接；所述的下箱体总成材料为铝合金、铁合金或钛合金。
进一步地，所述电池管理系统与电池模组粘接固定；所述电池管理系统外部包裹绝缘材料；所述的电池管理系统与无线通信模块连接，所述无线通信模块与整车控制器通过无线通信模式交互数据，所述整车控制器集成于所述集成控制器内，其中，无线通信模块为蓝牙模块或WIFI模块。
进一步地，所述的电池模组外部包裹着绝缘导热材料；所述电池模组为高电压内部集成的固态电池模组。
进一步地，所述电池模组的尺寸范围为：长度500-900mm，宽度300-600mm，高度60-150mm。
进一步地，所述容纳腔的腔壁包括第一腔壁、第二腔壁和第三腔壁，其中，所述第一腔壁沿第一方向延伸设置，所述第二腔壁和第三腔壁沿第二方向延伸设置，所述第一腔壁和所述第二腔壁交叉连接，所述第一腔壁延伸至所述第三腔壁并与所述第三腔壁连接，所述电池模组设置在由所述第一腔壁、所述第二腔壁、所述第三腔壁以及下箱边壁分隔的第一区域、第二区域、第三区域和第四区域内，所述的电池模组与所述下箱体总成粘接固定；所述集成控制器设置在所述第三腔壁与所述下箱边壁围设的第五区域内，其中，所述下箱边壁为下箱体总成的边壁。
进一步地，所述第一区域与所述第二区域相互连通，所述第二区域与所述第三区域相互连通，所述第三区域与所述第四区域相互连通，形成一条流道，且所述流道与整车热管理系统连接；所述的电池模组与所述第一腔壁、所述第二腔壁、所述第三腔壁和所述下箱边壁之间设有间隙，所述间隙内填充浸没式所述冷却液；所述冷却液具有绝缘性和导热性，所述冷却液为硅油或新型冷媒。
进一步地，一种电动车辆，包括上述任一项技术方案所述的一种一体化电池总成。
进一步地，上述一种电动车辆，还包括：
轮毂电机，设置于轮毂上，并与电机控制器连接，所述电机控制器集成于集成控制器内；
转向结构，设置于车身前部，与轮毂电机连接；
悬架系统，与轮毂电机集成。
进一步地，根据上述任一项技术方案所述的一种一体化电池总成热管理方法，所述电池管理系统根据电池模组信号输入进行判断，将热管理分为四种模式，包括：
电池加热模式，所述冷却液通过与所述整车热管理系统相连换热，升温后将所述电池模组加热；
电池冷却模式，所述冷却液通过与所述整车热管理系统相连换热，降温后将所述电池模组冷却；
电池保温模式，当电池热管理系统不工作时，所述冷却液与所述整车热管理系统断开，此时所述电池模组周围填充着所述冷却液，可吸收大量的热量，阻隔外部温度变化对所述电池模组温度的影响；
电池安全模式，所述电池模组周围填充着所述冷却液，一旦所述电池模组发生热失控，所述冷却液迅速浇灭因热失控而产生的火焰，并且带走大量的热量，进而保护电池模组。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：电动车辆的集成度明显提高；电池冷却效果明显提升；电池安全性能明显提高；电池零部件数量明显减少。
附图说明
图1为一体化电池总成结构示意图；
图2为一种电动车辆结构示意图；
图3为一体化电池总成电池上箱体示意图；
图4为一体化电池总成电池下箱体总成示意图；
图中：1、下箱体总成；2、轮毂电机；3、转向结构；4、电池模组；5、电池管理系统；6、集成控制器；7、悬架系统；8、电池上箱体；11、第一腔壁；12、第二腔壁；13、第三腔壁；14、第一区域；15、第二区域；16、第三区域；17、第四区域；18、第五区域；19、下箱边壁。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
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；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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，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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“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，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。
请参阅说明书附图，本发明提供一种技术方案：如图1至3所示，一种一体化电池总成，包括：下箱体总成1、电池模组4、集成控制器6、电池管理系统5和电池上箱体8；所述下箱体总成1与车身底盘一体集成，所述下箱体总成1的下箱边壁19围设有容纳腔；所述电池模组4，设置于所述下箱体总成1的容纳腔内；所述集成控制器6，设置于所述容纳腔内；所述电池管理系统5通过无线通信模式采集所述电池模组4的数据信号，与所述集成控制器6通过无线通信模式交互数据，并设置于所述电池模组4上方；所述电池上箱体8，设置在电池模组4和下箱体总成1上部；所述下箱体总成1与上箱体总成8之间的间隙区域填充有冷却液，其中，所述上箱体8通过密封面与下箱体总成1固定连接保证电池总成的密封。
优选地，所述下箱体总成1与所述车身底盘集成方式为铸造或焊接；所述的下箱体总成1材料包含但不限于铝合金、铁合金、钛合金等易加工、结构强度高的金属材料。
本实施例中，所述的下箱体总成1与车身底盘集成，加工方式包括但不限于铸造、焊接等方式，既可以实现对电池模组的固定和保护，又可以作为车身的结构，在上面安装其他结构。具有轻量化、集成化的效果，降低整车重量，减少了整车的能量消耗，提升了整车的安全性能。
优选地，所述电池管理系统5与电池模组4粘接固定；所述电池管理系统5外部包裹绝缘材料；所述的电池管理系统5与无线通信模块连接，所述无线通信模块与整车控制器通过无线通信模式交互数据，所述整车控制器集成于所述集成控制器6内，其中，无线通信模块为蓝牙模块或WIFI模块，但不限于蓝牙模块或WIFI模块等无线通信模式。
本实施例中，优选地，所述电池模组4外部包裹着绝缘导热材料；所述电池模组4为高电压内部集成的固态电池模组，保证所述电池模组4周围的所述冷却液既可以实现热管理性能，又不会造成电池模组的绝缘失效；所述电池模组4外部绝缘性能好，一致性好，内阻低，均衡控制容易，可大规模智能化生产。
优选地，所述电池模组4的尺寸范围为：长度500-900mm，宽度300-600mm，高度60-150mm。
如图4所示，本实施例中，优选地，所述容纳腔的腔壁包括第一腔壁11、第二腔壁12和第三腔壁13，其中，所述第一腔壁11沿第一方向延伸设置，所述第二腔壁12和第三腔壁13沿第二方向延伸设置，所述第一腔壁11和所述第二腔壁12交叉连接，所述第一腔壁11与所述第三腔壁13连接，所述电池模组4设置在所述第一腔壁11、所述第二腔壁12、所述第三腔壁13以及所述下箱边壁19分隔的第一区域14、第二区域15、第三区域16和第四区域17内，所述的电池模组4与所述下箱体总成1粘接固定；所述集成控制器6设置在所述第三腔壁13与所述下箱边壁19围设的第五区域18内。所述的电池模组4采用粘接的固定方式，通过在电池模组4底部涂抹结构胶与下箱体总成1的地面粘接固定。提升了电池模组的装配性能、减少了装配工艺、提升装配效率。
优选地，电池总成采用浸没式冷却热管理方式。所述第一区域14与所述第二区域15相互连通，所述第二区域15与所述第三区域16相互连通，所述第三区域16与所述第四区域17相互连通，形成一条流道，且所述流道与整车热管理系统连接；所述的电池模组4与所述第一腔壁11、所述第二腔壁12、所述第三腔壁13和所述下箱边壁19之间设有间隙，所述间隙内填充浸没式所述冷却液；并覆盖全部模组。所述冷却液具有绝缘性和导热性，所述冷却液为硅油或新型冷媒；可以实现模组内部的温度一致性，提升所述电池模组4的寿命性能。
所述集成控制器6固定在所述第五区域18内，将其与所述电池模组4固定区域隔离开，既可以保证电池总成的干湿分离，又可以保证所述集成控制器6的电磁屏蔽，提升电池的安全性能。
如图2所示，优选地，一种电动车辆，包括上述实施例中所述的任一项一种一体化电池总成。
优选地，所述一种电动车辆还包括：轮毂电机2、转向结构3和悬架系统7；所述轮毂电机2设置于轮毂上，并与电机控制器连接，所述电机控制器集成于集成控制器6内；所述转向结构3设置于车身前部，控制整车转向，与轮毂电机2连接；所述悬架系统7与轮毂电机2集成能够更好地减缓车轮震动，提升整车舒适性能。
所述的轮毂电机2，每个车轮上都是独立的轮毂电机，可以分别控制，提升整体的工作效率。
优选地，根据上述实施例中任一项的一种一体化电池总成热管理方法，电池模组采用浸没式冷却液热管理方式，电池管理系统5会根据电池信号输入进行判断，将热管理分为四种模式，包括：电池加热模式、电池冷却模式、电池保温模式、电池安全模式，但不限于上述模式；
(1)电池加热模式，所述冷却液通过与所述整车热管理系统相连换热，升温后将所述电池模组4加热；
(2)电池冷却模式，所述冷却液通过与所述整车热管理系统系统相连换热，降温后将所述电池模组4冷却；
(3)电池保温模式，当电池热管理系统不工作时，所述冷却液与所述整车热管理系统断开，此时所述电池模组4周围填充着所述冷却液，优选冷却液比热容为≥1000J/(K*min)可吸收大量的热量，阻隔外部温度变化对所述电池模组4温度的影响；
(4)电池安全模式，所述电池模组4周围填充着所述冷却液，一旦所述电池模组4发生热失控，所述冷却液迅速浇灭因热失控而产生的火焰，并且带走大量的热量，进而保护电池模组4提升整车的安全性能，为驾驶员提供更多的逃生时间。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种一体化电池总成，其特征在于，包括：
下箱体总成(1)，与车身底盘一体集成，所述下箱体总成(1)设置有容纳腔；
电池模组(4)，设置于所述下箱体总成(1)的容纳腔内；
集成控制器(6)，设置于所述下箱体总成(1)容纳腔内；
电池管理系统(5)，通过无线通信模式采集所述电池模组(4)的数据信号，与所述集成控制器(6)通过无线通信模式交互数据，并设置于所述电池模组(4)上方；
电池上箱体总成(8)，设置在电池模组(4)和下箱体总成(1)上部，所述下箱体总成(1)与所述上箱体总成(8)之间的间隙区域填充有冷却液，其中，所述上箱体(8)通过密封面与下箱体总成(1)固定连接。
2.根据权利1所述的一种一体化电池总成，其特征在于，所述下箱体总成(1)与所述车身底盘集成方式为铸造或焊接；所述下箱体总成(1)材料为铝合金、铁合金或钛合金。
3.根据权利1所述的一种一体化电池总成，其特征在于，所述电池管理系统(5)与所述电池模组(4)粘接固定；所述电池管理系统(5)外部包裹绝缘材料；所述的电池管理系统(5)与无线通信模块连接，所述无线通信模块与整车控制器通过无线通信模式交互数据，所述整车控制器集成于所述集成控制器(6)内，其中，无线通信模块为蓝牙模块或WIFI模块。
4.根据权利1所述的一种一体化电池总成，其特征在于，所述的电池模组(4)外部包裹着绝缘导热材料；所述电池模组(4)为高电压内部集成的固态电池模组。
5.根据权利1所述的一种一体化电池总成，其特征在于，所述电池模组(4)的尺寸范围为：长度500-900mm，宽度300-600mm，高度60-150mm。
6.根据权利1所述的一种一体化电池总成，其特征在于，所述容纳腔的腔壁包括第一腔壁(11)、第二腔壁(12)和第三腔壁(13)，其中，所述第一腔壁(11)沿第一方向延伸设置，所述第二腔壁(12)和第三腔壁(13)沿第二方向延伸设置，所述第一腔壁(11)和所述第二腔壁(12)交叉连接，所述第一腔壁(11)延伸至所述第三腔壁并与所述第三腔壁(13)连接，所述电池模组(4)设置在由所述第一腔壁(11)、所述第二腔壁(12)、所述第三腔壁(13)以及下箱边壁(19)分隔的第一区域(14)、第二区域(15)、第三区域(16)和第四区域(17)内，所述的电池模组(4)与所述下箱体总成(1)粘接固定；所述集成控制器(6)设置在所述第三腔壁(13)与所述下箱边壁(19)围设的第五区域(18)内，其中，所述下箱边壁为下箱体总成(1)的边壁。
7.根据权利要求6所述的一种一体化电池总成，其特征在于，所述第一区域(14)与所述第二区域(15)相互连通，所述第二区域(15)与所述第三区域(16)相互连通，所述第三区域(16)与所述第四区域(17)相互连通，形成一条流道，且所述流道与整车热管理系统连接；所述的电池模组(4)与所述第一腔壁(11)、所述第二腔壁(12)、所述第三腔壁(13)和所述下箱边壁(19)之间设有间隙，所述间隙内填充浸没式所述冷却液；所述冷却液具有绝缘性和导热性，所述冷却液为硅油或新型冷媒。
8.一种电动车辆，其特征在于，包括权利要求1-7所述的任一项一种一体化电池总成。
9.根据权利要求9所述的一种电动车辆，其特征在于，还包括：
轮毂电机(2)，所述轮毂电机(2)，设置于轮毂上，并与电机控制器连接，所述电机控制器集成于集成控制器(6)内；
转向结构(3)，设置于车身前部，与轮毂电机(2)连接；
悬架系统(7)，与轮毂电机(2)集成。
10.根据权利要求1-9所述的一种一体化电池总成热管理方法，其特征在于，所述电池管理系统(5)会根据所述电池模组(4)信号输入进行判断，将热管理分为四种模式，包括：
电池加热模式，所述冷却液通过与所述整车热管理系统相连换热，升温后将所述电池模组(4)加热；
电池冷却模式，所述冷却液通过与所述整车热管理系统相连换热，降温后将所述电池模组(4)冷却；
电池保温模式，当电池热管理系统不工作时，所述冷却液与所述整车热管理系统断开，此时所述电池模组(4)周围填充着所述冷却液，可吸收大量的热量，阻隔外部温度变化对所述电池模组(4)温度的影响；
电池安全模式，所述电池模组(4)周围填充着所述冷却液，一旦所述电池模组(4)发生热失控，所述冷却液迅速浇灭因热失控而产生的火焰，并且带走大量的热量，进而保护电池模组(4)。
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