CN116706395A - 一种集成于汽车底盘的电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成于汽车底盘的电池模块，包括：容置于汽车底盘内的多个电池模组，所述电池模组包括外壳和置于外壳内沿第一方向并列设置的多个电芯，在第一方向上相邻的电芯之间设有导热垫，所述导热垫在第一方向上的侧面设有流通浸没液的导热槽，所述电芯在上下方向的上表面和/或在第二方向上的外侧面与所述外壳之间设有充注浸没液的空间区域；其中，第一方向和第二方向相互垂直并为非上下方向。它能够大幅提高电动汽车的空间利用率以及电池模块的能量密度。

Description

一种集成于汽车底盘的电池模块
技术领域
本发明涉及一种集成于汽车底盘的电池模块，属于新能源汽车技术领域。
背景技术
目前，纯电动汽车(EV)在行驶过程中能够真正实现零排放，是绿色环保的交通工具; CTM技术是电芯集成在模组上，然后将模组集成在电池包上，再将电池包安装在车辆上。这种技术的空间利用率只有40%，而且需要更多的零部件和连接方式。CTP技术是跳过模组环节，直接将电芯集成在电池包上，提高了空间利用率和能量密度，减少了零部件和生产成本，但也需要更高的电芯安全性和可靠性。热管理系统是保证锂电池高效运转的关键，锂离子电池的性能很大程度上受到温度的影响，在高温下，锂离子电池会发生容量衰减和自放电，而低温不仅会导致锂电池容量衰减，更会造成锂电池的不可逆损伤。目前,电池热管理系统普遍采用强迫对流冷却、冷板冷却的方式，能耗高且制冷量小，总体散热效率低，保温效果差。因此如何在提高空间利用率和能量密度的同时设计合理的热管理系统成为一个突出问题。
经过对现有技术进行检索，发现公开号为CN115832587A的中国专利披露了一种集成液冷系统的滑板式电池模块及汽车，通过采用了车身地板作为电池模块的上箱体，底盘车架与电池液冷板焊接总成作为电池模块的下箱体，减少了所需开发的零件数量，降低了开发周期和成本，重量轻，利于提高汽车续航里程。然而，包括目前现有的大多数动力电池及热管理系统，仍采用液冷板进行热管理，液冷板需要单独进行加工和安装，不利于系统集成减少体积，难以控制成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种集成于汽车底盘的电池模块，它能够大幅提高电动汽车的空间利用率以及电池模块的能量密度。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种集成于汽车底盘的电池模块，包括：
容置于汽车底盘内的多个电池模组，所述电池模组包括外壳和置于外壳内沿第一方向并列设置的多个电芯，在第一方向上相邻的电芯之间设有导热垫，所述导热垫在第一方向上的侧面设有流通浸没液的导热槽，所述电芯在上下方向的上表面和/或在第二方向上的外侧面与所述外壳之间设有充注浸没液的空间区域；其中，第一方向和第二方向相互垂直并为非上下方向。
进一步，为了提高电池模组的换热效果和换热效率，所述导热垫在第一方向上的两个侧面分别设有导热槽，并且在第一方向上的两个侧面上的导热槽沿上下方向交错设置。
进一步，为了电池模组的浸没液能进出，所述电池模组的外壳上设有充注浸没液的进口和出口。
进一步，所述电池模组的外壳在第一方向上的两个端面中，其中一个端面上设有充注浸没液的进口，另外一个端面上设有充注浸没液的出口。
进一步，为了电池模组的保温，外壳内壁上设有保温材料层。
进一步，所述汽车底盘包括底盘上罩面板和底盘下面板，所述底盘上罩面板、所述底盘下面板围成容置电池模组的电池模组空间。
进一步，所述电池模组空间内分布有横纵交叉设置的梁，所述梁将电池模组空间分割为多个单电池模组空间，所述电池模组对应设置在相应的单电池模组空间内。
进一步，所述梁上设有汇流排，所述电池模组内的电芯电性连接，所述电池模组通过汇流排电性连接。
进一步，所述梁上设有浸没液管路系统，通过所述浸没液管路系统向各电池模组的外壳内充注浸没液。
进一步，为了在危险时可以将相应的电池模组弹出，避免车辆起火，减少安全隐患，所述底盘下面板为多个和电池模组一一对应的电池模组下托板，所述电池模组下托板通过爆炸螺栓组件与所述底盘上罩面板相连，通过启动爆炸螺栓组件爆炸以将对应的电池模组下托板脱离底盘上找面板以使对应的电池模组脱落。
进一步，所述电池模组对应设有采集电池模组内电芯的温度信号的温度传感器；
集成于汽车底盘的电池模块还包括控制单元，所述控制单元分别与所述温度传感器和所述爆炸螺栓组件相连，所述控制单元适于根据相应的温度传感器采集的温度信号控制相应的所述爆炸螺栓组件启动爆炸。
进一步，为了减少电池爆燃的安全风险，所述控制单元还用于根据汽车的气囊弹出信号控制所述爆炸螺栓组件启动爆炸。
进一步，所述控制单元适于在相应的温度传感器采集的温度信号超过预设的温度阈值并未收到气囊弹出信号时控制相应的爆炸螺栓组件启动爆炸和在收到气囊弹出信号时控制所有的爆炸螺栓组件启动爆炸。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
1、本发明将电池模组与汽车底盘进行集成，简化了底盘面板，去除了液冷板及管路系统，提高了电动汽车的空间利用率以及电池模组的能量密度，将底盘上罩面板作为电池模组空间内上方面板，在电池模组空间分布横纵交叉设置的梁，加强汽车底盘结构强度。梁内部装有浸没液管路系统和汇流排，进一步实现了紧凑的结构，充分利用空间。
2、使用浸没液管路系统进行换热冷却，当电芯需要加热时，由于电池模组为区块化，通过加热浸没液，能快速均匀加热电芯，提供有效的低温冷启动功能，提供快速、均匀降温，有效抑制热失控。
3、电池模组串联组成并安装在外壳内，相邻的电芯安装有导热垫，且电芯与外壳之间有一定间隙以充注浸没液。在塑料制成的外壳内壁喷有保温材料层，相较于传统金属外壳，塑料热导率低，保温效果好，成本低廉。
4、电池模组采用小型化的电池模组下托板，通过爆炸螺栓组件与底盘上罩面板连接。当部分电池模组温度超过预设阈值，爆炸螺栓组件启动爆炸，使部分电池模组脱落；当接收到气囊弹出信号，电池模组全部弹出，避免了车身变形和电池模组卡死的情况，降低了爆燃风险。
5、电池模组采用独立的小包装尺寸安装，可实现精确控制，增加整体稳定性，并方便电池模组的拆卸和维修。
附图说明
图1为本发明的多个电池模组的立体结构示意图；
图2为本发明的集成于汽车底盘的电池模块的外壳的立体结构示意图；
图3为本发明的集成于汽车底盘的电池模块的爆炸立体结构示意图；
图4为本发明的集成于汽车底盘的电池模块的具有导热槽的导热垫的主视图。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
如图1-4所示，一种集成于汽车底盘的电池模块，包括：
容置于汽车底盘内的多个电池模组，电池模组包括外壳11和置于外壳11内沿第一方向并列设置的多个电芯12，在第一方向上相邻的电芯12之间设有导热垫131，导热垫131在第一方向上的侧面设有流通浸没液的导热槽132，电芯12在上下方向的上表面和在第二方向上的外侧面与外壳11之间设有充注浸没液的空间区域；其中，第一方向和第二方向相互垂直并为非上下方向。
在本实施例中，第一方向为图1中的电池模组的长度方向，第二方向为图1中的电池模组的宽度方向。
在本实施例中，如图1和图4所示，电池模组由数个电芯12串联而成，并安装在塑料制成的外壳11内，两个相邻的电芯12在这个方向上部署，设有导热槽132的导热垫131也沿着第一方向间隔设置。在本实施例中，导热垫131的导热槽132内充有浸没液，这使得电芯12可以通过导热槽132内流动的浸没液实现有效冷却或加热，其中导热垫131可以由硅胶制成。
具体的，如图1和图4所示，导热垫131在第一方向上的两个侧面分别设有导热槽132，并且在第一方向上的两个侧面上的导热槽132沿上下方向交错设置。
具体的，如图1-2所示，电池模组的外壳11上设有充注浸没液的进口111和出口。
具体的，如图1-2所示，电池模组的外壳11在第一方向上的两个端面中，其中一个端面上设有充注浸没液的进口111，另外一个端面上设有充注浸没液的出口。
具体的，如图2所示，外壳11内壁上设有保温材料层。
在本实施例中，如图1-2所示，保温材料层具体可以为丙烯酸树脂涂料，提升了保温效果，能够在冬季寒冷天气提供良好的电芯12保温功能，外壳11使用塑料制成，与传统金属外壳相比，具有热导率低，保温效果好，成本低廉的优点，同时浸没液本身也具有较好的隔热性。
具体的，如图3所示，汽车底盘包括底盘上罩面板2和底盘下面板3，底盘上罩面板2、底盘下面板3围成容置电池模组的电池模组空间。
具体的，如图3所示，电池模组空间内分布有横纵交叉设置的梁5，梁5将电池模组空间分割为多个单电池模组空间，电池模组对应设置在相应的单电池模组空间内。
在本实施例中，如图1和图3所示，使用汽车底盘的地板作为底盘上罩面板2，覆盖在电池模组内上方的空间，在本实施例中，梁5包括横梁和纵梁，横梁和纵梁可以布置为四宫格、六宫格、九宫格等不同的布局，以增强汽车底盘的结构强度，采用区块化的电池模组设计，优于大尺寸整体电池模块，结合有效的保温措施，能够在低温下均匀加热电芯12，最后，电池模组采用独立的小包装化安装，可实现精确控制，增加整体稳定性，并且方便电池模组的拆卸和维修。
具体的，如图1和图3所示，梁5上设有汇流排，汇流排具体设置在横梁上，电池模组内的电芯12串联连接，电池模组通过汇流排串联连接。
具体的，如图2-3所示，梁5上设有浸没液管路系统，浸没液管路系统具体设置在纵梁上，浸没液管路系统与电池模组的外壳11组成密封回路，使结构紧凑并充分利用了空间，通过浸没液管路系统连接各电池模组的进口111和出口，以向各电池模组的外壳11内充注浸没液。当电芯12需要冷却时，浸没液进入电池模组进行换热冷却，浸没液管路系统能够提供快速、均匀降温的能力，有效抑制热失控；当电芯12需要加热时，通过加热浸没液对电芯12进行加热，因为采用区块化的电池模组，所以能够在低温下快速均匀加热电芯12，提供有效的低温冷启动功能，浸没液管路系统综合提高整体换热效率。
具体的，如图3所示，底盘下面板3为多个和电池模组一一对应的电池模组下托板，电池模组下托板通过爆炸螺栓组件4与底盘上罩面板2相连，通过启动爆炸螺栓组件4爆炸以将对应的电池模组下托板脱离底盘上罩面板2以使对应的电池模组脱落。
在本实施例中，如图3所示，底盘下面板3不同于常见的整块面板，而是设计为与电池模组相适应的区块化的电池模组下托板，电池模组由这些独立的电池模组下托板承托其重量，在需要时，能可以通过精确控制对应的爆炸螺栓组件4来释放对应的电池模组。
在本实施例中，如图3所示，爆炸螺栓组件4可以包括：螺栓，其内部设有空槽，空槽内含有引线信号和炸药。
具体的，如图1和图3所示，电池模组对应设有采集电池模组内电芯12的温度信号的温度传感器；
集成于汽车底盘的电池模块还包括控制单元， 控制单元适于在相应的温度传感器采集的温度信号超过预设的温度阈值并未收到气囊弹出信号时控制相应的爆炸螺栓组件4启动爆炸和在收到气囊弹出信号时控制所有的爆炸螺栓组件4启动爆炸。
在本实施例中，如图1和图3所示，当区块中的某个电池模组发生热失控时，温度传感器采集到超过预设阈值的温度信号但未收到气囊弹出信号时，控制该部分的爆炸螺栓组件4爆炸，爆炸螺栓组件4失去连接强度，部分的电池模组与对应的电池模组下托板由于重力作用而脱落；当汽车发生碰撞并触发气囊弹出时，信号传递给爆炸螺栓组件4，从而使电池模组全部弹出，避免了因为车身变形造成电池模组卡死的情况，以及电芯12爆燃的发生，减少安全隐患。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种集成于汽车底盘的电池模块，其特征在于，包括：
容置于汽车底盘内的多个电池模组，所述电池模组包括外壳（11）和置于外壳（11）内沿第一方向并列设置的多个电芯（12），在第一方向上相邻的电芯（12）之间设有导热垫（131），所述导热垫（131）在第一方向上的侧面设有流通浸没液的导热槽（132），所述电芯（12）在上下方向的上表面和/或在第二方向上的外侧面与所述外壳（11）之间设有充注浸没液的空间区域；其中，第一方向和第二方向相互垂直并为非上下方向。
2.根据权利要求1所述的集成于汽车底盘的电池模块，其特征在于，
所述导热垫（131）在第一方向上的两个侧面分别设有导热槽（132），并且在第一方向上的两个侧面上的导热槽（132）沿上下方向交错设置。
3.根据权利要求1所述的集成于汽车底盘的电池模块，其特征在于，
所述电池模组的外壳（11）上设有充注浸没液的进口（111）和出口。
4.根据权利要求3所述的集成于汽车底盘的电池模块，其特征在于，
所述电池模组的外壳（11）在第一方向上的两个端面中，其中一个端面上设有充注浸没液的进口（111），另外一个端面上设有充注浸没液的出口。
5.根据权利要求1所述的集成于汽车底盘的电池模块，其特征在于，
外壳（11）内壁上设有保温材料层。
6.根据权利要求1所述的集成于汽车底盘的电池模块，其特征在于，
所述汽车底盘包括底盘上罩面板（2）和底盘下面板（3），所述底盘上罩面板（2）、所述底盘下面板（3）围成容置电池模组的电池模组空间。
7.根据权利要求6所述的集成于汽车底盘的电池模块，其特征在于，
所述电池模组空间内分布有横纵交叉设置的梁（5），所述梁（5）将电池模组空间分割为多个单电池模组空间，所述电池模组对应设置在相应的单电池模组空间内。
8.根据权利要求7所述的集成于汽车底盘的电池模块，其特征在于，
所述梁（5）上设有汇流排，所述电池模组内的电芯（12）电性连接，所述电池模组通过汇流排电性连接。
9.根据权利要求7所述的集成于汽车底盘的电池模块，其特征在于，
所述梁（5）上设有浸没液管路系统，通过所述浸没液管路系统向各电池模组的外壳（11）内充注浸没液。
10.根据权利要求6所述的集成于汽车底盘的电池模块，其特征在于，
所述底盘下面板（3）为多个和电池模组一一对应的电池模组下托板，所述电池模组下托板通过爆炸螺栓组件（4）与所述底盘上罩面板（2）相连，通过启动爆炸螺栓组件（4）爆炸以将对应的电池模组下托板脱离底盘上罩面板（2）以使对应的电池模组脱落。
11.根据权利要求10所述的集成于汽车底盘的电池模块，其特征在于，
所述电池模组对应设有采集电池模组内电芯（12）的温度信号的温度传感器；
还包括控制单元，所述控制单元分别与所述温度传感器和所述爆炸螺栓组件（4）相连，所述控制单元适于根据相应的温度传感器采集的温度信号控制相应的所述爆炸螺栓组件（4）启动爆炸。
12.根据权利要求11所述的集成于汽车底盘的电池模块，其特征在于，
所述控制单元还用于根据汽车的气囊弹出信号控制所述爆炸螺栓组件（4）启动爆炸。
13.根据权利要求12所述的集成于汽车底盘的电池模块，其特征在于，
所述控制单元适于在相应的温度传感器采集的温度信号超过预设的温度阈值并未收到气囊弹出信号时控制相应的爆炸螺栓组件（4）启动爆炸和在收到气囊弹出信号时控制所有的爆炸螺栓组件（4）启动爆炸。
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