CN115036636A - 一种下箱体结构、动力电池和电动车 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种下箱体结构、动力电池和电动车，其中，下箱体结构包括第一横梁、第二横梁、第三横梁、第一边梁、第二边梁、水冷板所述第一边梁通过所述第一横梁、所述第二横梁和所述第三横梁与所述第二边梁固定连接；所述水冷板与所述一横梁、所述第二横梁、所述第三横梁、所述第一边梁和所述第二边梁固定连接，并与所述一横梁、所述第二横梁、所述第三横梁、所述第一边梁和所述第二边梁形成密封的安装空间，其中，所述安装空间用于安装电芯和填充介电流体，所述充介电流体用于浸没所述电芯；所述水冷板为下箱体结构的底板。本申请具有更大的换热面积，从而具有更高的换热效率。此外，本申请还具有安全性更高、温差更低等优点。

Description

一种下箱体结构、动力电池和电动车
技术领域
本申请涉及动力电池安装结构，具体而言，涉及一种一种下箱体结构、动力电池和电动车。
背景技术
目前，现阶段基于技术、工艺成熟度及加工成本考虑，国内外主流新能源汽车均选用基于动力电池包CTP结构的冲压式液冷板方案，这种冲压式液冷板方案具备结构强度高，热管理效率高等优势，具体为：(1)结构强度方面，采用冲压式铝板，平面度能较好控制，与模组表面接触面积大，其热阻小，提升了热管理效率；(2)热管理效率方面上，流道接触面积大，能有效地降低电池单体内部上下的温度差，在快速充放电以及低温预热时，对电池起到较好的保护。另外，冲压式液冷板作为一个单独的零件集成至在动力电池包外部，节省占用空间，降低成本，而且还可以做到干湿分离，其冷却液如泄露，不会和模组、汇流排等高压零部件接触形成短路，不会导致电池包短路起火等安全事故，从长远来看，非常有利于新能源汽车的发展要求。
然而，目前液冷板大多数仅接触电芯的一个面，电芯是由多层材料组成(正极、负极、隔膜和电解液)，层内有电阻，层间有接触电阻，这些组成的电池内阻。由于层与层之间的不一致，将导致每层通过电流和SOC不一致，造成电芯老化析锂和寿命衰退，严重则引发热失控事件；另一方面，现阶段充电便利性是制约新能源车发展主要课题之一，传统液冷板因其接触面积有限导致其换热能力有限，如遇到高速爬坡和大功率快充等叠加工况时，将会导致温差很大，从而影响到整车动力性及续航里程，更是无法满足4C及以上的高倍率电芯充电需求，从而降低产品的竞争力。
发明内容
本申请的目的是提供一种下箱体结构、动力电池和电动车，该下箱体结构、动力电池和电动车具有更大的换热面积。
第一方面，本发明提供一种下箱体结构，所述下箱体结构包括第一横梁、第二横梁、第三横梁、第一边梁、第二边梁、水冷板；
所述第一边梁通过所述第一横梁、所述第二横梁和所述第三横梁与所述第二边梁固定连接；
所述水冷板与所述一横梁、所述第二横梁、所述第三横梁、所述第一边梁和所述第二边梁固定连接，并与所述一横梁、所述第二横梁、所述第三横梁、所述第一边梁和所述第二边梁形成密封的安装空间，其中，所述安装空间用于安装电芯和填充介电流体，所述充介电流体用于浸没所述电芯；
所述水冷板为下箱体结构的底板。
在本申请第一方面中，水冷板能够与所述一横梁、所述第二横梁、所述第三横梁、所述第一边梁和所述第二边梁固定连接，并与所述一横梁、所述第二横梁、所述第三横梁、所述第一边梁和所述第二边梁形成密封的安装空间，这样一来，就能够通过安装空间安装电芯和填充介电流体，其中，充介电流体能够浸没所述电芯。
与现有技术相比，由于安装空间能够填充介电流体，进而介电流体能够浸没所述电芯，使得介电流体能够与电芯前侧面、后侧面、左侧面和右侧面接触，从而提高电芯换热面积，最终提高电池的换热效率、提高电池的使用寿命。
另一方面，水冷板作为下箱体结构的底板，能够与电芯的底面接触，从而能够对电芯的底面进行换热，从而进一步提高电芯的换热面积。同时，由于水冷板作为下箱体结构的底板，因此水冷板也能够对填充在安装空间中的介电流体进行冷却。
在可选的实施方式中，所述安装空间包括若干个电芯限位槽，所述电芯安装于所述电芯限位槽中，其中，所述电芯限位槽的数量与所述电芯的尺寸和所述电芯的布局方式相匹配。
本可选的实施方式通过若干个电芯限位槽，能够安装固定电芯并对电芯进行限位，其中，电芯限位槽的数量与所述电芯的尺寸和所述电芯的布局方式相匹配。
在可选的实施方式中，所述安装空间包括第一安装区域、第二安装区域，所述第一安装区域和所述第二安装区域通过所述第二横梁隔开。
本可选的实施方式通过第二横梁件安装空间隔成第一安装区域、第二安装区域，能够降低介电流体的流动性。
在可选的实施方式中，所述下箱体结构包括挡板，所述挡板位于所述安装空间的上方，并与所述第一横梁和所述第二横梁固定连接。
本可选的实施方式，通过挡板能够防止介电流体飞溅。
在可选的实施方式中，所述水冷板通过铝型材挤压成型。
本可选实施方式通过铝型材挤压成型方式形成水冷板，能够利用铝的导热性提高水冷板的导热性，和利用铝的较轻的优点，降低水冷板的重量。
在可选的实施方式中，所述水冷板涂有导热结构胶，所述水冷板通过所述导热结构胶与所述电芯接触。
本可选的实施方式通过导热结构胶，能够提高水冷板与电芯的换热效率。
在可选的实施方式中，所述下箱体结构还包括进水管口和出水管口，其中，所述进水管口和所述出水管口与所述水冷板连通。
本可选的实施方式，通过进水管口和出水管口，能够使冷却水在水冷板中循环。
在可选的实施方式中，所述下箱体结构还包括安装支架，其中，所述安装支架与所述第一边梁和所述第二边梁固定连接，所述安装支架用于安装电池管理系统和电池包切断单元。
本可选的实施方式通过安装支架，可安装电池管理系统和电池包切断单元。
第二方面，本发明提供一种动力电池，所述动力电池包括如前述实施方式任一项所述的下箱体结构。
本申请第二方面的动力电池具有更大的换热面积，其换热效率更高，另一方面，其具有温差低等优点。
第三方面，本发明提供一种电动车，所述电动车包括如前述实施方式所述的动力电池。
由于本申请第三方面的电动车具有本申请第二方面的动力电池，因此其具有本申请第二方面的动力电池所具有的所有优点。
本申请的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例公开的一种下箱体结构的结构示意图；
图2本申请实施例公开的另种下箱体结构的结构示意图；
图3本申请实施例公开的再种下箱体结构的结构示意图
图标：1-第一横梁；2-第二横梁；3-第三横；4-第一边梁；5-第二边梁；6-水冷板。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“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，或者是该申请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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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申请中的具体含义。
请参阅图1、图2、图3，图1是本申请实施例公开的一种下箱体结构的结构示意图，图2本申请实施例公开的另种下箱体结构的结构示意图，图3本申请实施例公开的再种下箱体结构的结构示意图。如图1、图2、图3所示，本申请实施例的下箱体结构包括第一横梁1、第二横梁2、第三横3梁、第一边梁4、第二边梁5、水冷板6，其中，第一边梁4通过第一横梁1、第二横梁2和第三横3梁与第二边梁5固定连接，并与一横梁、第二横梁2、第三横3梁、第一边梁4和第二边梁5形成密封的安装空间，其中，安装空间用于安装电芯和填充介电流体，充介电流体用于浸没电芯。
在本申请实施例中，如图1所示，水冷板6为下箱体结构的底板。
在本申请实施例中，第一横梁1、第二横梁2、第三横3梁沿动力电池的长度方向间隔排列，例如，第一横梁1、第二横梁2、第三横3梁沿动力电池的长度方向等距排列。
在本申请实施例中，具体地，第一边梁4和第二边梁5均包括侧板，相应地，第一横梁1、第二横梁2、第三横3梁也包括侧板，这样一来，第一边梁4的侧板、第二边梁5的侧板、第一横梁1的侧板和第三横3梁的侧板就能够作为箱体结构的箱体侧板，从而形成安装空间。
在本申请实施例中，具体地，第一横梁1、第二横梁2、第三横3梁均通过搅拌摩擦焊方式与第一边梁4和第二边梁5焊接。
在本申请第一方面中，水冷板6能够与一横梁、第二横梁2、第三横3梁、第一边梁4和第二边梁5固定连接，并与一横梁、第二横梁2、第三横3梁、第一边梁4和第二边梁5形成密封的安装空间，这样一来，就能够通过安装空间安装电芯和填充介电流体，其中，充介电流体能够浸没电芯。
与现有技术相比，由于安装空间能够填充介电流体，进而介电流体能够浸没电芯，使得介电流体能够与电芯前侧面、后侧面、左侧面和右侧面接触，从而提高电芯换热面积，最终提高电池的换热效率、提高电池的使用寿命。
另一方面，水冷板6作为下箱体结构的底板，能够与电芯的底面接触，从而能够对电芯的底面进行换热，从而进一步提高电芯的换热面积。同时，由于水冷板6作为下箱体结构的底板，因此水冷板6也能够对填充在安装空间中的介电流体进行冷却。
再一方面，由于电芯浸没于介电流体中，因此，介电流体可直接接触电芯，为电芯提供了均匀、高热容量的热传输路劲，降低了间接冷却系统中的热接触电阻，极大保证温度均匀性，例如，电池包温差由原先15℃可精准控制至5℃。
又一方面，浸没式的介电流体是良好热失控监控媒介，因此便于通过预埋NTC等传感器，实时监控电芯的温度，为电芯热失控预判提供了数据基础，进一步地，浸没式介电流体也是阻燃剂，可作为灭火剂，抑制热失控发生，从而提高了电池包的安全性。
在本申请实施例中，介电流体可以是烃油、硅油和氟化烃中一种。
在本申请实施例中，介电流体的浸没深度，可结合电芯的尺寸、布局方式及热管理仿真结果进行适应性确定，例如，可采用半浸没式、2/3浸没深度等。
在本申请实施例中，下箱体结构还包括高压泵，其中，高压泵用于使介电流体循环，从而进行换热。
在本申请实施例中，水冷板6的宽度、深度、水道走向可结合热管理仿真及实验结果进行适应性优化。
在可选的实施方式中，安装空间包括若干个电芯限位槽，电芯安装于电芯限位槽中，其中，电芯限位槽的数量与电芯的尺寸和电芯的布局方式相匹配。本可选的实施方式通过若干个电芯限位槽，能够安装固定电芯并对电芯进行限位，其中，电芯限位槽的数量与电芯的尺寸和电芯的布局方式相匹配，例如，当电芯的尺寸为A时，电芯限位槽的数量可以为6个。
在可选的实施方式中，安装空间包括第一安装区域、第二安装区域，第一安装区域和第二安装区域通过第二横梁2隔开。本可选的实施方式通过第二横梁2件安装空间隔成第一安装区域、第二安装区域，能够降低介电流体的流动性。
在可选的实施方式中，下箱体结构包括挡板，挡板位于安装空间的上方，并与第一横梁1和第二横梁2固定连接。本可选的实施方式，通过挡板能够防止介电流体飞溅。
在可选的实施方式中，水冷板6通过铝型材挤压成型。本可选实施方式通过铝型材挤压成型方式形成水冷板6，能够利用铝的导热性提高水冷板6的导热性，和利用铝的较轻的优点，降低水冷板6的重量。
在可选的实施方式中，水冷板6涂有导热结构胶，水冷板6通过导热结构胶与电芯接触。本可选的实施方式通过导热结构胶，能够提高水冷板6与电芯的换热效率。
在可选的实施方式中，下箱体结构还包括进水管口和出水管口，其中，进水管口和出水管口与水冷板6连通。本可选的实施方式，通过进水管口和出水管口，能够使冷却水在水冷板6中循环。
在本可续的实施方式中，进水管口和出水管口均有普通常开模式、和Plus模式，其中，当结车辆工况处于如高速爬坡，大功率快充等工况时，进水管口和出水管口处于Plus模式，以提高水冷板6的水循环，从而提高换热效率。
在可选的实施方式中，下箱体结构还包括高压冷却泵，其中，高压冷却泵用于使介电流体循环。
在可选的实施方式中，下箱体结构还包括安装支架，其中，安装支架与第一边梁4和第二边梁5固定连接，安装支架用于安装电池管理系统和电池包切断单元。
本可选的实施方式通过安装支架，可安装电池管理系统和电池包切断单元。
此外，本申请实施例还提供一种动力电池，该动力电池包括如前述实施方式任一项的下箱体结构。
本申请实施例的动力电池具有更大的换热面积，其换热效率更高，另一方面，其具有温差低等优点。
进一步地，本申请实施例还提供一种电动车，电动车包括如前述实施方式的动力电池。
由于本申请实施例的电动车具有本申请实施例的动力电池，因此其具有本申请实施例的动力电池所具有的所有优点。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种下箱体结构，其特征在于，所述下箱体结构包括第一横梁、第二横梁、第三横梁、第一边梁、第二边梁、水冷板；
所述第一边梁通过所述第一横梁、所述第二横梁和所述第三横梁与所述第二边梁固定连接；
所述水冷板与所述一横梁、所述第二横梁、所述第三横梁、所述第一边梁和所述第二边梁固定连接，并与所述一横梁、所述第二横梁、所述第三横梁、所述第一边梁和所述第二边梁形成密封的安装空间，其中，所述安装空间用于安装电芯和填充介电流体，所述充介电流体用于浸没所述电芯；
所述水冷板为下箱体结构的底板。
2.如权利要求1所述的下箱体结构，其特征在于，所述安装空间包括若干个电芯限位槽，所述电芯安装于所述电芯限位槽中，其中，所述电芯限位槽的数量与所述电芯的尺寸和所述电芯的布局方式相匹配。
3.如权利要求1所述的下箱体结构，其特征在于，所述安装空间包括第一安装区域、第二安装区域，所述第一安装区域和所述第二安装区域通过所述第二横梁隔开。
4.如权利要求1所述的下箱体结构，其特征在于，所述下箱体结构包括挡板，所述挡板位于所述安装空间的上方，并与所述第一横梁和所述第二横梁固定连接。
5.如权利要求1所述的下箱体结构，其特征在于，所述水冷板通过铝型材挤压成型。
6.如权利要求1所述的下箱体结构，其特征在于，所述水冷板涂有导热结构胶，所述水冷板通过所述导热结构胶与所述电芯接触。
7.如权利要求1所述的下箱体结构，其特征在于，所述下箱体结构还包括进水管口和出水管口，其中，所述进水管口和所述出水管口与所述水冷板连通。
8.如权利要求1所述的下箱体结构，其特征在于，所述下箱体结构还包括安装支架，其中，所述安装支架与所述第一边梁和所述第二边梁固定连接，所述安装支架用于安装电池管理系统和电池包切断单元。
9.一种动力电池，其特征在于，所述动力电池包括如权利要求1-8任一项所述的下箱体结构。
10.一种电动车，其特征在于，所述电动车包括如权利要求9所述的动力电池。
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