CN114987616B - 一种车辆的底板组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆的底板组件，该组件包括：纵梁；换热板，包围形成容纳腔，换热板的延伸方向的两端均固定于纵梁；电芯，位于容纳腔中，并与容纳腔的底面固定，且至少部分电芯与容纳腔的侧面固定连接。通过将电芯与容纳腔的侧面固定，利用容纳腔的底部和侧部共同承载，以提高底板组件的承载能力，从而能够将该底板组件作为底盘的横梁，进而降低整车的质量。

Description

一种车辆的底板组件
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种车辆的底板组件。
背景技术
电池包通常只有电芯底面和换热板贴合，实现电池系统的冷却功能和加热功能，水冷板设置于电芯底面和侧面，存在端板和侧板，侧板在侧面水冷板外侧，端板和侧板通过螺栓连接，底部水冷板一体成型，与底护板通过螺栓连接。通过复杂的结构设计用于保证整体的结构刚度，导致整车质量过大，不利于整车轻量化设计同时也不利于电芯散热。
发明内容
本发明提供一种车辆的底板组件，以解决底板组件结构复杂不利于整车轻量化设计的问题。
本发明实施例提供一种车辆的底板组件，该底板组件包括：纵梁；换热板，包围形成容纳腔，所述换热板的延伸方向的两端均固定于所述纵梁；电芯，位于所述容纳腔中，并与所述容纳腔的底面固定，且至少部分所述电芯与所述容纳腔的侧面固定连接。
进一步地，所述底板组件包括第一支架，所述第一支架的一端与所述容纳腔的侧面固定，与所述一端相对的另一端与所述电芯固定。
进一步地，至少部分所述电芯粘接于所述容纳腔的侧面。
进一步地，所述换热板包括换热底部和两个换热侧部，两个所述换热侧部相对设置且均与所述换热底部固定连接；所述电芯与所述换热底部固定连接，至少部分所述电芯与两个所述换热侧部固定连接。
进一步地，所述换热底部设置有底部流道。
进一步地，所述电芯通过导热胶固定于所述换热底部。
进一步地，两个所述换热侧部均设置有侧部流道。
进一步地，至少部分所述电芯通过导热胶固定于所述换热侧部。
进一步地，所述换热底部流道与所述换热侧部流道连通。
进一步地，所述底板组件包括第二支架，所述第二支架的一端与所述容纳腔的底面固定，与所述一端相对的另一端与所述电芯固定。
本发明实施例提供一种车辆的底板组件，该底板组件包括：纵梁，换热板和电芯，换热板包围形成容纳腔，换热板的延伸方向的两端均固定于纵梁；电芯位于容纳腔中，并与容纳腔的底面固定，且至少部分电芯与容纳腔的侧面固定连接。通过将电芯与容纳腔的侧面固定，通过容纳腔的底部和侧部共同承载，以提高底板组件的承载能力，从而能够将该底板组件作为底盘的横梁，进而降低整车的质量，同时电芯与容纳腔的侧面接触，容纳腔的侧面能够辅助电芯进行散热，在实现电芯快速降温的同时也保证散热的均匀性，有效降低因电芯温度过高而产生安全隐患的风险。
附图说明
图1为本发明实施例提供的第一种车辆的底板组件的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的第二种车辆的底板组件的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的第三种车辆的底板组件的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的第四种车辆的底板组件的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的第五种车辆的底板组件的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的第六种车辆的底板组件的结构示意图。
附图标记说明
1、底板组件；10、纵梁；20、换热板；21、容纳腔；22、换热底部；221、底部流道；23、换热侧部；231、侧部流道；30、电芯；40、第一支架；50、第二支架。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在具体实施例中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征的组合可以形成不同的实施例和技术方案。为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征的各种可能的组合方式不再另行说明。
在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\...”仅仅是区别不同的对象，不表示各对象之间具有相同或联系之处。应该理解的是，所涉及的方位描述“上方”、“下方”、“外”、“内”均为正常使用状态时的方位，“左”、“右”方向表示在具体对应的示意图中所示意的左右方向，可以为正常使用状态的左右方向也可以不是。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。术语“连接”在未特别说明的情况下，既包括直接连接也包括间接连接。
在具体实施方式中，底板组件可以为任何能够为电动车辆提供电能的装置组件，该底板组件可以为不同动力类型的汽车提供电能，示例性的，该底板组件可以为纯电动汽车提供电能，用于纯电汽车的行驶。示例性的，该底板组件可以为混动汽车提供电能，用于辅助混动汽车的行驶。同理该底板组件可以应用于不同类型的汽车，示例性的，该底板组件可以应用于家用轿车，为家用轿车提供电能；示例性的，该底板组件可以应用于商用客车，为商用客车提供电能。为了便于说明，以下均以该底板组件为家用纯电动汽车提供电能为例，对底板组件的结构进行示例性说明。
在一些实施例中，如图1所示，底板组件1包括：纵梁10，换热板20和电芯30。车架是汽车中最重要的承载部件，纵梁10是车架的关键零部件，纵梁10在汽车上起到重要的承载作用，汽车的边梁式车架、中梁式车架等均含有纵梁10。纵梁10的材料不做限定，通常用低合金钢板冲压而成，断面形状一般为槽型，也有做成箱型断面。根据汽车形式的不同和结构布置的要求，纵梁10的布置略有不同，大型车的纵梁10通常为直线，小型车的纵梁通常会发生弯折，同时纵梁10可以在水平面内或纵向平面内做成弯曲的以及等断面或非等断面的，具体根据实际情况而定。
换热板20包围形成容纳腔21，换热板20的延伸方向的两端均固定于纵梁10。具体的，换热板20自身结构包围形成容纳腔21，换热板20形成容纳腔21可以作为电池的箱体，可以理解为换热板20与电池的箱体一体式设计成型，即可以降低电池系统重量又可提高电池箱体的刚度，换热板20容纳腔21的具体结构形状不做限定，根据电芯30的体积规格进行确定，容纳腔21可以为多个开口的腔体，例如，换热板20包括换热底部和一个换热侧部，则形成的容纳腔21具有4个开口。例如，换热板20包括换热底部和两个换热侧部，则形成的容纳腔21具有3个开口。换热板20的延伸方向的两端固定在纵梁10上，换热板20的延伸方向与纵梁10的延伸方向垂直或者近似垂直，换热板20与纵梁10的固定方式不做限定，可以焊接的方式将换热板20焊接在纵梁10上，也可以将换热板20通过螺栓固定的方式固定在纵梁10上。换热板20可以根据汽车实际需要调整相应尺寸，同时模块化的换热板20具有可拓展性，可以多个换热板20进行拼接以满足需求。
需要说明的是，换热板20可以为任何能够进行换热的结构，换热板20可以用来给电芯30加热，也可以用来给电芯30散热。具体的散热冷却方式包括风冷和水冷，示例性的，换热板20采用风冷的形式进行换热时，换热板20可以为导热性良好的金属材料，具体材料不做限定，换热板20的一侧设置翅片，翅片的大小以及设置的密集程度在此均不做限定，符合实际情况需求即可，汽车在运行时，翅片与自然风充分接触，换热板20可以有效将电芯30的热量进行传导并散热。示例性的，换热板20采用水冷的形式进行换热时，换热板20的内部设置有空腔，同时设置有与空腔连通的空腔入口和空腔出口，通过将冷却液从空腔入口导入至空腔进行热交换，随后通过空腔出口将吸收热量之后的冷却液排出空腔，从而实现水冷，具体空腔的大小以及空腔入口和空腔出口的位置不做限定，可以根据实际情况进行设定，符合电芯30降温需求即可。为了进一步提高换热的均匀性，换热板20的内部设置流道，通过流道引导冷却液的走向，保证散热均匀性，具体的结构将在下文进行详细描述。同理也可以利用水冷的原理给电芯30进行加热，将高温液体通过空腔入口导入至空腔进行热交换，随后通过空腔出口将释放热量之后的高温液体排出空腔，从而实现加热。
电芯30位于容纳腔21中，并与容纳腔21的底面固定，且至少部分电芯30与容纳腔21的侧面固定连接。电芯30为立方体结构，电芯30的延伸方向与换热板20的延伸方向相同，具体的可以理解为，电芯30安装于容纳腔21中，电芯30的一个面与容纳腔21的底面固定，此处的固定可以通过结构的形式固定例如利用螺栓将电芯30固定在换热板20上，也可以采用非结构的形式进行固定例如利用粘性胶将电芯30固定在换热板20上。
需要说明的是，容纳腔21可以容纳一个电芯30，也可以容纳多个电芯30，具体换热板20包围形成容纳腔21能够容纳电芯30的数量可以根据实际而定，至少部分电芯30与容纳腔21的侧面固定连接。需要解释的是，换热板20包围形成容纳腔21，电芯30与容纳腔21的侧面固定连接即电芯30与换热板20固定连接，容纳腔21的侧面只是为了便于表述电芯30与换热板20固定连接的位置。此处的至少部分具体可以理解为，存在部分电芯30不与容纳腔21的侧面接触或者电芯30与容纳腔21的侧面接触但不与容纳腔21的侧面固定。例如，在换热板20包括换热底部和一个换热侧部时，容纳腔21内具有2个及以上数量的电芯30时，电芯30依次并列排布，部分数量的电芯30不能与容纳腔21的侧面接触。例如，在换热板20包括换热底部和两个换热侧部时，容纳腔21内具有3个及以上数量的电芯30时，电芯30依次并列排布，部分数量的电芯30不能与容纳腔21的侧面接触。例如，换热板20包括换热底部和两个换热侧部时，容纳腔21内具有3个数量的电芯30，三个电芯30依次并列排布，位于两端的电芯30，一个电芯30与容纳腔21的侧面接触但不与容纳腔21的侧面固定，另一个电芯30与容纳腔21的侧面固定连接，位于两端电芯30之间的电芯30不与容纳腔21的侧面接触。
本发明实施例提供一种车辆的底板组件，该底板组件包括：纵梁，换热板和电芯，换热板包围形成容纳腔，换热板的延伸方向的两端均固定于纵梁；电芯位于容纳腔中，并与容纳腔的底面固定，且至少部分电芯与容纳腔的侧面固定连接。通过将电芯与容纳腔的侧面固定，通过容纳腔的底部和侧部共同承载，以提高底板组件的承载能力，从而能够将该底板组件作为底盘的横梁，进而降低整车的质量，同时电芯与容纳腔的侧面接触，容纳腔的侧面能够辅助电芯进行散热，在实现电芯快速降温的同时也保证散热的均匀性，有效降低因电芯温度过高而产生安全隐患的风险。
在一些实施例中，如图2所示，为了提高电芯30与容纳腔21的侧面固定的稳定性，可以通过添加结构的形式进行固定，底板组件1包括第一支架40，第一支架40的一端与容纳腔21的侧面固定，与一端相对的另一端与电芯30固定。首先需要说明的是，电芯30与容纳腔21的侧面固定的具体位置不做限定，即第一支架40一端与容纳腔21的侧面固定的位置不做限定，可以固定在容纳腔21的侧面延伸方向的两端，也可以固定在容纳腔21的侧面的中部位置，第一支架40另一端与电芯30固定的位置也不做限定，可以固定在电芯30延伸方向的两端，也可以固定在电芯30的中部位置。第一支架40可以为任何形状，能够将电芯30与容纳腔21的侧面固定即可。例如，第一支架40包括第一部分和第二部分，第一部分与第二部分之间存在夹角，第一部分的延伸方向与电芯30的一个面的延伸方向平行，第一部分与电芯30紧密接触，利用螺栓或者螺钉辅助工具将第一部分与电芯30进行固定。第二部分的延伸方向与容纳腔21的侧面的延伸方向平行，第二部分与容纳腔21的侧面紧密接触，利用螺钉或者铆钉等辅助工具将第二部分与容纳腔21的侧面进行固定。例如，第一支架40可以为直杆，第一支架40的两端为偏平结构并设置有通孔，容纳腔21的侧面和电芯30的端面也均设置有螺纹孔，第一支架40的两端的通孔分别与容纳腔21的侧面的螺纹孔和电芯30的螺纹孔对齐，利用螺栓或者螺钉进行固定连接。
在一些实施例中，如图2所示，为了提高电芯30与容纳腔21的侧面固定的稳定性，也可以采用非结构的形式进行将电芯30与容纳腔21的侧面固定，利用粘性胶将至少部分电芯30粘接于容纳腔21的侧面。此处的至少部分在前文已经进行解释，在此不多做赘述，在容纳腔21内电芯30的数量超过换热板20的换热侧部数量时，必定存在电芯30不与容纳腔21的侧面接触的情况，在容纳腔21内电芯30的数量小于等于换热板20的换热侧部数量时，存在电芯30与容纳腔21的侧面接触但不与容纳腔21的侧面固定的情况。因此为了将电芯30的部分质量转移至容纳腔21的侧面，至少部分电芯30与容纳腔21的侧面固定连接，通过粘性胶将电芯30粘接于容纳腔21的侧面，具体的粘接位置以及粘接的范围大小不做限定，进一步的，为了提高电芯30与容纳腔21的侧面固定的稳定性，可以在使用粘性胶时同时利用第一支架40进行固定。
在一些实施例中，如图2所示，为了进一步提高底板组件1的结构稳定性，同时加快电芯的散热或者升温，换热板20包括换热底部22和两个换热侧部23，两个换热侧部23相对设置且均与换热底部22固定连接，电芯30与换热底部22固定连接，至少部分电芯30与两个换热侧部23固定连接。具体的，换热板20包括换热底部22和两个换热侧部23，则形成的容纳腔21具有3个开口，换热底部22两端分别固定连接换热侧部23，两个换热侧部23之间间隔换热底部22并相对设置，换热底部22的延伸方向和换热侧部23延伸方向的夹角为90度或者接近90度，此处的接近可以理解为正负5度的范围。电芯30与换热底部22固定连接，即前文描述的电芯30容纳腔21的底面固定，具体连接形式再次不再赘述。至少部分电芯30与两个换热侧部23固定连接，可以理解为电芯30与换热侧部23接触的部分均固定连接。示例性，换热底部22和两个换热侧部23包围形成容纳腔21，容纳腔21内安装有三个电芯30，三个电芯并列设置，三个电芯均与换热底部22通过螺栓固定连接，位于两端的电芯30分别于两个换热侧部23接触，并通过螺栓固定连接，位于两端电芯30之间的电芯30不与换热侧部23接触，因此也不与换热侧部23固定。示例性，换热底部22和两个换热侧部23包围形成容纳腔21，容纳腔21内安装有两个电芯30，两个电芯并列设置，两个电芯均与换热底部22通过粘性胶固定连接，两个电芯30分别于两个换热侧部23接触，并通过螺栓固定连接，则全部电芯30均与换热侧部23固定连接。换热底部22和两个换热侧部23包围形成容纳腔21直接作为电池的箱体，并将电芯30分别与换热侧部23固定，有效提高底板组件1的结构稳定性，同时也提高了电芯30的散热或者升温速率。
在一些实施例中，如图3所示，为了提高电芯30的散热或者加热的均匀性，换热底部22设置有底部流道221。具体的为了保证电芯30与换热底部22接触位置的温度的一致性，可以在换热底部22设置有底部流道221，同时设置有与底部流道221连通的入口和出口，通过入口将冷却液或者高温液体引入底部流道221，利用底部流道221的结构引导冷却液或者高温液体的流动方向，以及流动区域。底部流道221的入口位置和出口位置，以及底部流道221的具体结构和尺寸在此均不做限定，可根据实际情况而定，例如，电芯30发热均匀，为了保证换热底部22能够均匀换热，可以将底部流道221设置成蛇形线曲线结构，使冷却液可以均匀的流经换热底部22，使电芯30能够均匀的散热。例如，电芯30发热不均匀，为了尽可能保证电芯温度的一致性，可以在电芯30容易产生高温对应的换热底部22的区域，提高底部流道221的密集程度，即减小相邻流道之间的间隙，以加快高温区域散热。
在一些实施例中，如图2所示，为了进一步加快电芯30的散热或者加热，电芯30通过导热胶固定于换热底部22。电芯30与换热底部22固定连接，即前文描述的电芯30容纳腔21的底面固定，此处的连接可以采用非结构的形式进行固定，利用导热胶进行固定连接，导热胶能够将电芯30与换热底部22连接，同时导热胶有良好的导热性，可以辅助电芯30进行散热，同时导热胶均匀涂抹在电芯30与换热底部22之间可以进行良好的热传递，使热量传递更为均匀，避免局部区域温度过高，导致电芯30性能的下降，影响电芯30的充放电效率。
在一些实施例中，如图4所示，为了进一步加快电芯30的散热或者加热的速率，同时提高电芯30温度的均匀性，两个换热侧部23均设置有侧部流道231。具体的为了保证电芯30与换热侧部23接触位置的温度一致性，可以在两个换热侧部23均设置侧部流道231，同时每个侧部流道231单独设置流道入口和出口，通过入口将冷却液或者高温液体引入侧部流道231，利用侧部流道231的结构引导冷却液或者高温液体的流动方向，以及流动区域。侧部流道231的入口位置和出口位置，以及侧部流道231的具体结构和尺寸在此均不做限定，可根据实际情况而定。例如，侧部流道231的横截面为圆形，为了液体能够充分流经侧部流道231，侧部流道231的入口可以设置在换热侧部23竖直方向上的底部，侧部流道231的出口可以设置在换热侧部23竖直方向上的顶部。同理，例如，电芯30发热均匀，为了保证换热侧部23能够均匀换热，可以将侧部流道231设置成蛇形线曲线结构，使冷却液可以均匀的流经换热侧部23，使电芯30能够均匀的散热。例如，电芯30发热不均匀，为了尽可能保证电芯温度的一致性，可以在电芯30容易产生高温对应的换热侧部23的区域，提高侧部流道231的密集程度，即减小相邻流道之间的间隙，以加快高温区域散热。为了进一步提高电芯30的散热或者加热的速率，换热底部22和两个换热侧部23均可以设置换热流道。
在一些实施例中，如图2所示，为了进一步加快电芯30的散热或者加热的速率，同时提高电芯30温度的均匀性，至少部分电芯30通过导热胶固定于换热侧部23。即前文描述的至少部分电芯30与容纳腔21的侧面固定连接，此处的连接可以采用非结构的形式进行固定，利用导热胶进行固定连接，导热胶能够将电芯30与换热侧部23连接，同时导热胶还具有有良好的导热性，可以辅助电芯30进行散热，导热胶均匀涂抹在电芯30与换热侧部23之间可以进行良好的热传递，使热量传递更为均匀，避免局部区域温度过高，导致电芯30性能的下降，影响电芯30的充放电效率。
在一些实施例中，如图5所示，为了进一步提高电芯30温度的均匀性，换热底部流道221与换热侧部流道231连通。具体的，换热板20设置换热底部流道221和换热侧部流道231能够有效加快电芯30的散热或者加热的速率，为了保证电芯30整体的温度的均匀性，避免电芯30局部温差过大导致电芯30温度不一致，影响电芯30的性能，降低电芯30的充放电效率，将换热底部流道221与换热侧部流道231连通，无论是散热还是加热，可以使冷却液或者高温液体流经换热底部流道221和换热侧部流道231时的温度近似一致，不会存在较大的温差。换热底部22与换热侧部23属于换热板20为一体化结构，换热板20只需要设置一个流道入口和一个流道出口，流道具体的结构布置以及流道流经的顺序在此不做具体限定，为了保证流道均匀流经换热板20，流道可以设置成蛇形线曲线结构，对于需要局部容易产生高温的区域可以增加流道的密度，减小相邻流道之间的距离。示例性的，为了冷却液或者高温液体能够充分流经侧部流道231，流道入口可以设置在其中一个换热侧部23竖直方向上的底部，流道出口可以设置在另一个换热侧部23竖直方向上的顶部。冷却液或者高温液体首先流经入口所在的换热侧部23，随后从换热侧部流道231流入换热底部流道221，在换热底部22进行热量交换后，在从换热底部流道221流入流道出口所在的换热侧部流道231，在出口所在的换热侧部23进行热量交换后，从流道出口将冷却液或者高温液体排出。
在一些实施例中，如图6所示，为了增加电芯30在容纳腔21内的稳定性，避免电芯30在容纳腔21内活动，可以通过添加结构的形式进行固定，底板组件1还包括第二支架50，第二支架50的一端与容纳腔21的底面固定，与一端相对的另一端与电芯30固定。具体的，第二支架50一部分与电芯30延伸方向的一端接触，第二支架50的另一部分与容纳腔21的底面固定，第二支架50的具体结构和固定形式不做限定，示例性的，第二支架50可以与第一支架40的结构相同，包括第三部分和第四部分，第三部分与第四部分之间存在夹角，第三部分的延伸方向与电芯30的延伸方向垂直，第三部分与垂直于电芯30延伸方向的端面紧密接触，利用螺钉或者通过导热胶将第三部分与电芯30进行固定，第四部分的延伸方向与容纳腔21的底面的延伸方向平行，第四部分与容纳腔21的底面紧密接触，利用螺栓或者螺钉辅助工具将第四部分与容纳腔21的底面进行固定。为了防止电芯30沿电芯30延伸方向活动，电芯30延伸方向的两端均设置第二支架50，通过第二支架50将电芯30与容纳腔21的底面固定，对电芯30进行限位，提高了电芯30在容纳腔21内的稳定性。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车辆的底板组件，其特征在于，包括:
纵梁；
换热板，所述换热板包括换热底部和两个换热侧部，所述换热板为一体化结构，且包围形成容纳腔，所述换热板的延伸方向的两端均固定于所述纵梁；
电芯，位于所述容纳腔中，并与所述容纳腔的底面固定，且至少部分所述电芯与所述容纳腔的侧面固定连接；所述换热底部和所述换热侧部共同承载，提高所述底板组件的承载能力，且所述容纳腔的侧面能够辅助所述电芯进行散热；
其中，在高度方向上，所述纵梁的上表面低于所述换热板的顶面，且高于所述换热板的底面，所述换热板用于作为所述底板组件的横梁。
2.根据权利要求1所述的底板组件，其特征在于，所述底板组件包括第一支架，所述第一支架的一端与所述容纳腔的侧面固定，与所述一端相对的另一端与所述电芯固定。
3.根据权利要求1所述的底板组件，其特征在于，至少部分所述电芯粘接于所述容纳腔的侧面。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的底板组件，其特征在于，两个所述换热侧部相对设置且均与所述换热底部固定连接；
所述电芯与所述换热底部固定连接，至少部分所述电芯与两个所述换热侧部固定连接。
5.根据权利要求4所述的底板组件，其特征在于，所述换热底部设置有底部流道。
6.根据权利要求5所述的底板组件，其特征在于，所述电芯通过导热胶固定于所述换热底部。
7.根据权利要求5所述的底板组件，其特征在于，两个所述换热侧部均设置有侧部流道。
8.根据权利要求7所述的底板组件，其特征在于，至少部分所述电芯通过导热胶固定于所述换热侧部。
9.根据权利要求7所述的底板组件，其特征在于，所述换热底部流道与所述换热侧部流道连通。
10.根据权利要求1所述的底板组件，其特征在于，所述底板组件还包括第二支架，所述第二支架的一端与所述容纳腔的底面固定，与所述一端相对的另一端与所述电芯固定。
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