CN209912910U - 动力电池壳体、动力电池和车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种动力电池壳体、动力电池和车辆。所述动力电池壳体（100）具有纤维增强塑料层（1）、隔绝层（2）、电磁屏蔽层（3）、膨胀层（4），其中，所述隔绝层（2）用于绝热并且在上侧和下侧分别由所述纤维增强塑料层（1）所包覆，在下侧的所述纤维增强塑料层（1）的下侧面上分别构造有所述电磁屏蔽层（3）和所述膨胀层（4），其中，所述膨胀层（4）用于防火，并且所述动力电池壳体（100）的下侧面被构造为空气动力面（5）。
Description
技术领域
本实用新型涉及车辆领域，特别是用于动力电池壳体的抗冲击、隔热、防火等的结构。具体而言，涉及一种动力电池壳体、装设有所述动力电池壳体的动力电池和装设有所述动力电池的车辆。
背景技术
在汽车应用中，碰撞和冲击结构是重要且强制性的，以便吸收将对乘客产生影响的碰撞能量并减少剩余能量。它们还可用于减少对重要系统或部件的损坏、例如在混合动力或电动汽车中的高压电池。到目前为止，这些冲击结构主要由复杂的铝、钢、复合材料、混合等结构组成。
用于电动车辆的电池外壳放置在车身底板下的有助于整个车辆的刚度及其质量。在电动车辆中，质量的减少意味着效率和里程的增加，因此非常重要。为了能够获得其电池的最大效率，外壳中的温度需要保持恒定，因此需要进行隔热以避免热分散/热散逸。电池外壳通常由金属制成，因此需要内部绝缘材料层以防止散热并在运行期间允许恒定的温度。由于放置在靠近道路的位置，因此需要确保从外部的以最短的时间的防火，以允许乘客逃离。此外，减小阻力的空气动力学表面对于电动车辆非常重要，因为它增加了车辆的行驶里程。
CN106887547A涉及一种铝锰合金动力电池壳体及铝锰合金动力电池壳体的制备方法，所述铝锰合金动力电池壳体包括依次贴覆连接的具有较好耐摩擦性能的第一铝锰合金片、具有较好强度的第二铝锰合金片及具有较好耐腐蚀性能的第三铝锰合金片，使得铝锰合金动力电池壳体具有较好的耐摩擦性能及耐腐蚀性能，从而使得铝锰合金动力电池壳体能够满足动力电池在恶劣的工作环境下进行高强度运行的需求，亦能够满足动力电池高容量高功率储能的需求，进而促进了新能源汽车的快速发展。
实用新型内容
本实用新型的目的在于为车辆、特别是车辆的动力电池提供抗冲击、隔热、防火的性能，同时也保证了具有一定的刚度和轻量化，此外还能够有助于车辆的空气动力学性能以及电磁屏蔽。
此外，本实用新型还旨在解决或者缓解现有技术中存在的其它技术问题。
本实用新型通过提供一种动力电池壳体、装设有所述动力电池壳体的动力电池和装设有所述动力电池的车辆来解决上述问题，具体而言，根据本实用新型的一方面，提供了：
一种动力电池壳体，其中，所述动力电池壳体具有纤维增强塑料层、隔绝层、电磁屏蔽层、膨胀层，其中，所述隔绝层用于绝热并且在上侧和下侧分别由所述纤维增强塑料层所包覆，在下侧的所述纤维增强塑料层的下侧面上分别构造有所述电磁屏蔽层和所述膨胀层，其中，所述膨胀层用于防火，并且所述动力电池壳体的下侧面被构造为空气动力面。
可选地，根据本实用新型的一种实施方式，所述动力电池壳体具有中空的侧大梁结构，其中，在所述侧大梁结构的内部填充有块状的碰撞吸能结构。
可选地，根据本实用新型的一种实施方式，在所述动力电池壳体处还构造有冲击吸收结构。
可选地，根据本实用新型的一种实施方式，所述冲击吸收结构构造为垫子并且至少部分地覆盖所述动力电池壳体的底部。
可选地，根据本实用新型的一种实施方式，所述动力电池壳体具有中空的侧大梁结构，其中，所述冲击吸收结构构造成条状并且布置在所述侧大梁结构的外表面处。
可选地，根据本实用新型的一种实施方式，所述动力电池壳体具有冷却管路，其中，所述冲击吸收结构构造成管状并且包覆所述冷却管路。
可选地，根据本实用新型的一种实施方式，所述冲击吸收结构构造成球状并且位于所述动力电池壳体的矩形部分的拐角处。
可选地，根据本实用新型的一种实施方式，所述动力电池壳体的底部具有上底板和下底板，其中，在所述上底板与所述下底板之间来布置所述垫子。
根据本实用新型的另一方面，本实用新型提供了一种动力电池，其中，所述动力电池具有上述任一种动力电池壳体。
根据本实用新型的再一方面，本实用新型提供了一种车辆，其中，所述车辆具有上述动力电池。
所提供的动力电池壳体、装设有所述动力电池壳体的动力电池和装设有所述动力电池的车辆的有益之处包括：为车辆、特别是车辆的动力电池提供抗冲击、隔热、防火的性能，同时也保证了具有一定的刚度和轻量化，此外还能够有助于车辆的空气动力学性能以及电磁屏蔽。其中，通过在金属电池外壳中添加材料来获得耐火性。电池外壳靠近道路的部位使外壳对整体车辆的阻力产生影响，有助于车辆的空气动力学。
附图说明
参考附图，本实用新型的上述以及其它的特征将变得显而易见，其中，
图1示出了根据本实用新型的动力电池连同其壳体的一种实施方式的示意图；
图2示出了根据本实用新型的动力电池壳体的一种实施方式的示意图；
图3-8分别示出了根据本实用新型的动力电池壳体的碰撞吸能或冲击吸收结构的示意图。
具体实施方式
容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。
在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等或类似表述仅用于描述与区分目的，而不能理解为指示或暗示相应的构件的相对重要性。
参考图1，其示出了根据本实用新型的动力电池连同其壳体的一种实施方式的示意图。从图中能够看出的是，所述动力电池具有动力电池壳体，其中壳体分为顶部和底部覆盖部。所述动力电池壳体内构造有例如32个电池模组、冷却系统以及控制（位于图中左下方的矩形突出部分）的空间。所有组件均可通过适用于大批量生产的快速制造技术来生产，如湿压缩成型和拉挤成型等。其中，32个电池模组排列为四行，每行八个。每个电池模组还进一步具有若干电池。另外，在动力电池壳体的外部还能够看到侧大梁结构，这还将在下文中进一步进行阐述。
参考图2，其示出了根据本实用新型的动力电池壳体100的一种实施方式的示意图。所述动力电池壳体100具有纤维增强塑料层1、隔绝层2、电磁屏蔽层3、膨胀层4，其中，所述隔绝层2用于绝热并且在上侧和下侧分别由所述纤维增强塑料层1所包覆，在下侧的所述纤维增强塑料层1的下侧面上分别构造有所述电磁屏蔽层3和所述膨胀层4，其中，所述膨胀层4用于防火，并且所述动力电池壳体100的下侧面被构造为空气动力面5。
应当理解，“上侧”类似于内侧，即车辆远离路面道路的一侧，“下侧”类似于外侧，即靠近行驶道路的一侧。纤维增强塑料即FRP，全称英文为fiber reinforced plastic，也就是纤维增强复合材料，其示例性地例如包括碳纤维和玻璃纤维。FRP层用于所需的强度和刚度，隔绝层/隔热层用于隔热，膨胀层用于防火，电磁屏蔽层用于电磁屏蔽。其中，所有这些层都可以通过单一（注射）工艺连接/制造，这使其高效且成本有效。具体而言，FRP层的纤维类型包括但不限于：碳、玻璃、芳族聚酰胺、天然和合成纤维；绝缘层可由任何导热系数低的材料制成：其芯材可以是但不限于：泡沫、蜂窝、木材；膨胀层是由于热暴露而膨胀的层，其增加的体积和降低的密度提供了被动防火保护，膨胀材料既可以作为薄片，也可以与其他层一起制造，也可以集成在生产过程中使用的树脂中；电磁屏蔽材料包括但不限于铜、铝、钢、石墨烯、银、碳、碳纳米管，并且可以以半成品的形式加工成薄片、涂层、纤维编织物、纤维纱状物、到塑料/树脂中的颗粒分散物；空气动力学表面则可以利用加工技术通过（外）模具的形状来实现，其中，加工技术例如包括：3D冲压、热成型、涂层；材料包括：聚合物（聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯）、金属（高速钢、铜、铝、镍）；类型包括：散粒状材料、薄片、箔、涂层、纺织物。另外，应当理解的是，各个层或面（包括下面还要提到的其它元素、部件）的布局、位置、大小、数量、形状、材料等特征能够根据实际情况（例如所要求达到的性能）来进行改型，甚至是省去。例如，电磁屏蔽层可以在动力电池壳体底部内层或者外层，空气动力（学）面以及膨胀层在最外部（底部）；空气动力学由表面形状决定，可以是整个底部也可以是部分底部形状；膨胀层能够由外层模压的被动防火膨胀材料提供，它在FRP层之外。
参考图3-8，它们分别示出了根据本实用新型的动力电池壳体100的碰撞吸能或冲击吸收结构的示意图。碰撞吸能结构也能够理解为冲击吸收结构。在所述动力电池壳体100处还构造有冲击吸收结构。
从图3可以看出，所述动力电池壳体100具有中空的侧大梁结构6，其中，在所述侧大梁结构6的内部填充有块状的碰撞吸能结构61。所述碰撞吸能结构61用于吸收冲击，并且其示例性地能够构造为泡沫块。除此以外，所述碰撞吸能结构也能够例如为塑料蜂窝结构或橡胶等。
从图4可以看出，所述冲击吸收结构构造为垫子11并且至少部分地覆盖所述动力电池壳体100的底部。如上所述那样，所述垫子11当然也可以附加地或备选地用于覆盖动力电池壳体的侧部或者顶部部分。更加一般地是，所述冲击吸收结构能够用于车辆的任何机械结构处，只要有需要进行冲击吸收的需求即可、例如车身、A/B/C柱、车顶等。并且其形状和材料的可选范围也很大，垫子和下面还要提到的其它方案仅仅是示例性而非排他性的。其可以改善相应结构的冲击和震动特性，同时有助于减轻整体重量。
所述冲击吸收结构能够例如为聚合物结构，也能够为非牛顿材料，其中，所谓的非牛顿材料是指不满足牛顿黏性实验定律的材料，即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的材料。除了垫子形状以外，其也能够构造成条、管、块、3D结构、球或其它形状。
冲击吸收垫给出了新的应用机会。例如，包括非牛顿材料/聚合物化学物的这些泡沫垫非常柔性并且是轻的，但一旦施加冲击力，它们则能够良好地吸收和消散冲击能量。这导致传递到吸收垫后面的结构的力较小。
当检验/比较针对高压电池的冲击或震动措施的现有的解决方案时，使用冲击或减震垫的优点变得清楚。通常，使用金属板或复杂的碰撞结构，其非常重并且增加了高压电池系统的总重量。减震垫因此可以是传统安全结构的一个很好的补充，以使它们更轻，甚至更智能。由于垫子的柔性，可以开发和覆盖安全结构的全新领域。这有利于整个系统的安全性和重量。关于“智能”，需要说明的是，通常，泡沫可以被设计和生产出各种形状和几何结构。通过在开发期间的一定的方法（例如，有限元方法）可以识别出主要载荷和应变路径。受影响的部件必须得到小心保护。几乎无限制地使用不同形状的泡沫在开发过程中实现了更大的自由度。因此，可以在需要时对某些部件施加保护材料，并且在较不紧张的区域中减少保护材料。这就是为什么，可以采用更“智能”的安全结构设计方法。
在条状的情况下，所述冲击吸收结构布置在所述侧大梁结构6的外表面处（图5）；在管状的情况下，所述动力电池壳体100具有冷却管路7，其中，所述冲击吸收结构包覆所述冷却管路7（图6）；在球状的情况下，所述冲击吸收结构位于所述动力电池壳体100的矩形部分的拐角处（图7），其中，应当理解，矩形部分并不要求严格意义上的矩形，而是大体上看呈现为矩形即可，即能够包括诸如倒角、开孔等较小改型。
关于所述垫子的情况，值得一提的是，特别参考图8，所述动力电池壳体100的底部具有上底板8和下底板9（这两个底板通常由金属/铝/复合材料/木材或类似材料组成），其中，在所述上底板8与所述下底板9之间来布置所述垫子11。由此，所述垫子11与所述上底板8和所述下底板9一起形成夹层（三明治）结构。应当理解，其它形状所能够实现的技术效果能够与垫子的实施方式相当。
应当理解的是，本实用新型的动力电池壳体可装设在动力电池中。此外所述动力电池可装设在各种车辆上，包括混合动力车辆、纯电动汽车等等。因此，本实用新型的主题还旨在保护装设有本实用新型的动力电池壳体的动力电池和装设有这种动力电池的各种车辆。
综上所述，本发明允许使用智能夹层结构将所有绝缘和耐火层集成到电池外壳中。将FRP材料例如用于表面和芯部可以降低散热。外层膨胀材料用作防火手段，进一步减少散热而不损坏外壳。在部件的生产过程中直接确保空气动力学表面粗糙度。外壳因此满足结构和功能要求。这种结构的主要优点是节省重量和封装空间并减少组装时间。
应当理解的是，所有以上的优选实施例都是示例性而非限制性的，本领域技术人员在本实用新型的构思下对以上描述的具体实施例做出的各种改型或变形都应在本实用新型的法律保护范围内。
Claims (10)
1.一种动力电池壳体（100），其特征在于，所述动力电池壳体（100）具有纤维增强塑料层（1）、隔绝层（2）、电磁屏蔽层（3）、膨胀层（4），其中，所述隔绝层（2）用于绝热并且在上侧和下侧分别由所述纤维增强塑料层（1）所包覆，在下侧的所述纤维增强塑料层（1）的下侧面上分别构造有所述电磁屏蔽层（3）和所述膨胀层（4），其中，所述膨胀层（4）用于防火，并且所述动力电池壳体（100）的下侧面被构造为空气动力面（5）。
2.根据权利要求1所述的动力电池壳体（100），其特征在于，所述动力电池壳体（100）具有中空的侧大梁结构（6），其中，在所述侧大梁结构（6）的内部填充有块状的碰撞吸能结构（61）。
3.根据权利要求1所述的动力电池壳体（100），其特征在于，在所述动力电池壳体（100）处还构造有冲击吸收结构。
4.根据权利要求3所述的动力电池壳体（100），其特征在于，所述冲击吸收结构构造为垫子（11）并且至少部分地覆盖所述动力电池壳体（100）的底部。
5.根据权利要求3所述的动力电池壳体（100），其特征在于，所述动力电池壳体（100）具有中空的侧大梁结构（6），其中，所述冲击吸收结构构造成条状并且布置在所述侧大梁结构（6）的外表面处。
6.根据权利要求3所述的动力电池壳体（100），其特征在于，所述动力电池壳体（100）具有冷却管路（7），其中，所述冲击吸收结构构造成管状并且包覆所述冷却管路（7）。
7.根据权利要求3所述的动力电池壳体（100），其特征在于，所述冲击吸收结构构造成球状并且位于所述动力电池壳体（100）的矩形部分的拐角处。
8.根据权利要求4所述的动力电池壳体（100），其特征在于，所述动力电池壳体（100）的底部具有上底板（8）和下底板（9），其中，在所述上底板（8）与所述下底板（9）之间来布置所述垫子（11）。
9.一种动力电池，其特征在于，所述动力电池具有根据权利要求1-8中任一项所述的动力电池壳体（100）。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆具有根据权利要求9所述的动力电池。
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| CN111844811A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-10-30 | 杭州卡涞复合材料科技有限公司 | 汽车复合材料电池箱壳体层合结构的量产制备方法 |
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| EP3886240B1 (en) | 2020-03-24 | 2022-12-14 | Johns Manville | Battery enclosure |
-
2019
- 2019-04-16 CN CN201920513594.4U patent/CN209912910U/zh active Active
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