电池总成、车辆的制作方法

1.本发明涉及汽车技术领域，具体而言，涉及一种电池总成、车辆。

背景技术：

2.随着新能源技术的发展，电动汽车逐渐得到普及，由于电动汽车的自重是影响电动汽车续航里程的主要因素，因此，电动汽车的轻量化逐渐被越来越多汽车企业和用户所关注。
3.动力电池包是电动汽车的主要组成部分，相关技术中，电动汽车的动力电池包一般具有完整的上壳体和下壳体，两者组成封闭的电池箱体结构，再作为独立的整体作为整车的附件安装于整车，这样的结构导致电池箱体与车身之间存在结构冗余。如果进行功能整合，可以降低整车的重量，增加整车的续驶里程。
4.在发生热失控时，需要保证火焰和烟气不进入乘员舱，目前是通过防火隔热材料进行阻挡，虽然可以达到效果，但是会整体增重。
5.目前电芯之间连接需要单独设置铜排和铝排进行电连接同时电芯需要铝壳或者钢壳这样会导致系统重量增加不利于减重。

技术实现要素：

6.本发明的主要目的在于提供一种电池总成、车辆，以解决现有技术中电池箱体与车身之间结构冗余、系统体积重的问题。
7.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种该电池总成包括：上箱体、下箱体、储能单元，上箱体与车身边梁连接；下箱体与上箱体连接，下箱体与上箱体围设成容纳腔；储能单元设置于容纳腔内，储能单元为多个，各储能单元包括多个隔离片，相邻的一组隔离片之间设置有正极片，另一组相邻的隔离片之间设置有负极片，各隔离片上均设置有冷却部和离子导通部，冷却部和离子导通部沿隔离片的长度方向交替地设置，冷却部用于将储能单元在充放电过程中生产的热量导出，离子导通部用于供储能单元充放电时锂离子自由通过。
8.进一步地，冷却部包括导热层、绝缘层，其中，导热层的两侧被绝缘层覆盖设置，其中，导热层与上箱体接触设置以进行热交换。
9.进一步地，部分的上箱体与乘员舱的目标设备接触设置，导热层通过上箱体与目标设备进行热交换，以提高乘员舱内的温度。
10.进一步地，绝缘层包括聚氨酯或者环氧树脂涂层。
11.进一步地，绝缘层包括薄膜背胶，薄膜背胶与导热层粘接。
12.进一步地，下箱体包括底板，底板为多层材料复合制成。
13.进一步地，底板依次包括上层防护板、第一胶接层、第一减震板、第二胶接层、轻量化材料板、第三胶接层、第二减震板、第四胶接层和下层防护板。
14.进一步地，底板上开设有防爆透气孔。
15.进一步地，上箱体包括上箱体本体，上箱体本体包括承载部、加强板，承载部用于固定储能单元和电气控制装置，承载部形成整车的地板结构，加强板用于安装整车的座椅。
16.根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，包括电池总成，电池总成为上述的电池总成。
17.应用本发明的技术方案，将电池总成集成到车身边梁上，上箱体和下箱体内的储能单元具有正极片、负极片以及将正极片和负极片隔开的隔离片，防止正极片和负极片之间接触造成短路，另外，隔离片上的冷却部使得温度均衡，防止温差过大，离子导通部能够使锂离子自由通过从而保证电池充电放电时的有效性不需要单独设置外壳和电连接的电池成组方式，实现电芯成组效率提升，将冷却结构与电芯隔膜进行功能整合，在保证热管理效果的同时，提高系统体积成组效率。
附图说明
18.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
19.图1示出了根据本发明的电池总成的第一实施例的结构示意图；
20.图2示出了根据本发明的电池总成的第二实施例的结构示意图；
21.图3示出了根据本发明的电池总成的第三实施例的结构示意图；
22.图4示出了根据本发明的电池总成的第四实施例的结构示意图；
23.图5示出了根据本发明的电池总成的第五实施例的结构示意图；
24.图6示出了根据本发明的电池总成的第六实施例的结构示意图；
25.图7示出了根据本发明的电池总成的第七实施例的结构示意图；
26.图8示出了根据本发明的电池的设计方法的第一实施例的流程示意图；
27.图9示出了根据本发明的电池的制造方法的第一实施例的流程示意图。
28.其中，上述附图包括以下附图标记：
29.100、储能单元；111、正极片；112、隔离片；1121、冷却部；1122、离子导通部；1123、绝缘层；1124、导热层；113、负极片；120、隔离支架；121、支架主体；122、电连接件；
30.200、下箱体；210、边框；220、底板；221、上层防护板；222、第一胶接层；223、第一减震板；224、第二胶接层；225、轻量化材料板；226、第三胶接层；227、第二减震板；228、第四胶接层；229、下层防护板；
31.300、上箱体；310、上箱体本体；3101、上箱体前部；3102、上箱体后部；311、承载部；312、加强板；320、横梁；330、绝缘密封层；
32.400、电气控制装置。
具体实施方式
33.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
34.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包
括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
35.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
36.现在，将参照附图更详细地描述根据本技术的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本技术的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。
37.结合图1至图9所示，根据本发明的具体实施例，提供了一种电池总成。
38.具体地，如图1、图2所示，该电池总成包括：上箱体300、下箱体200、储能单元100，上箱体300与车身边梁连接；下箱体200与上箱体300连接，下箱体200与上箱体300围设成容纳腔；储能单元100设置于容纳腔内，储能单元100为多个，各储能单元100包括多个隔离片112，相邻的一组隔离片112之间设置有正极片111，另一组相邻的隔离片112之间设置有负极片113，各隔离片112上均设置有冷却部1121和离子导通部1122，冷却部1121和离子导通部1122沿隔离片112的长度方向交替地设置，冷却部1121用于将储能单元100在充放电过程中生产的热量导出，离子导通部1122用于供储能单元100充放电时锂离子自由通过。
39.本实施例中，将电池总成集成到车身边梁上，上箱体300和下箱体200内的储能单元100具有正极片111、负极片113以及将正极片111和负极片113隔开的隔离片112，防止正极片111和负极片113之间接触造成短路，另外，隔离片112上的冷却部1121使得温度均衡，防止温差过大，离子导通部1122能够使锂离子自由通过从而保证电池充电放电时的有效性；不需要单独设置外壳和电连接的电池成组方式，实现电芯成组效率提升，将冷却结构与电芯隔膜进行功能整合，在保证热管理效果的同时，提高系统体积成组效率。
40.如图6所示，冷却部1121包括导热层1124、绝缘层1123，其中，导热层1124的两侧被绝缘层1123覆盖设置，其中，导热层1124与上箱体300接触设置以进行热交换，保证了正极片111与负极片113之间的绝缘，冷却部1121用于将充放电过程中生产的热量导出，保证温度均衡。导热层1124将热量通过上箱体300向外传输，达到控制温度的效果。
41.如图1、图2、图4所示，部分的上箱体300与乘员舱的目标设备接触设置，导热层1124通过上箱体300与目标设备进行热交换，以提高乘员舱内的温度，这样可以将热量通过上箱体300热量传输到乘员舱，用于保证在冬季时乘员舱温度适宜。
42.进一步地，绝缘层1123包括聚氨酯或者环氧树脂涂层，冷却部1121的绝缘层1123优选喷涂工艺的聚氨酯或者环氧树脂涂层直接喷涂在导热层1124两侧，使得绝缘效果更好。
43.进一步地，绝缘层1123包括薄膜背胶，薄膜背胶与导热层1124粘接，避免存在接
缝、漏液的风险，这样操作方便、简单易行。
44.进一步地，下箱体200包括底板220，底板220为多层材料复合制成，上下层采用钢板或铝板，上下层板中间放置轻量化材料板，轻量化材料板与上下铝板之间可放置减震、连接材料，用于吸收噪声和振动，及各板层之间固定连接。
45.如图7所示，底板220依次包括上层防护板221、第一胶接层222、第一减震板223、第二胶接层224、轻量化材料板225、第三胶接层226、第二减震板227、第四胶接层228和下层防护板229，减震板能够吸收噪声和振动，这样设置使得底板220的结构稳固，性能可靠。
46.进一步地，底板220上开设有防爆透气孔。当发生热失控时，可以从防爆透气孔将高温气体和火焰排出，避免进入乘员舱内，提高乘员安全性。
47.如图5所示，上箱体300包括上箱体本体310，上箱体本体310包括承载部311、加强板312，承载部311用于固定储能单元100和电气控制装置400，承载部311形成整车的地板结构，加强板312用于安装整车的座椅，该上箱体300集成了整车地板和座椅安装板功能，可以降低整车重量，提高整车续驶里程，提高乘员舱内空间。
48.根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，包括电池总成，电池总成为上述的电池总成，该车辆不需要单独设置外壳和电连接的电池成组方式，实现电芯成组效率提升，将冷却结构与电芯隔膜进行功能整合，在保证热管理效果的同时，提高系统体积成组效率。
49.在本技术的另一实施例中，该电池总成包括：下箱体200、上箱体300，电池总成还包括储能单元100、隔离支架120。储能单元100包括正极片111、隔离片112、负极片113，储能单元的组合方式为：隔离片-正极片-隔离片-负极片-隔离片，储能单元具有正极和负极输出端，二者同侧也可以异侧。电池总成由若干个储能单元100组合而成。隔离片112包括间隔搭配连接的冷却部1121和离子导通部1122。隔离支架120具有与储能单元隔离片112、正极片111、负极片113数量相匹配的u型槽，u型槽用于容纳和固定正极片111、负极片113和隔离片112，避免正负极片接触造成短路。
50.进一步地，下箱体200包括边框210、底板220。底板为多层材料复合而成，具有缓冲吸能作用，可有效防护车辆行驶时异物的冲击。底板220与边框220的连接方式可以为焊接、铆接、胶接或者螺接等。
51.进一步地，上箱体300包括上箱体本体310、横梁320、绝缘密封层330。横梁320将上箱体本体310分为上箱体前部3101和上箱体后部3102。绝缘密封层330贴附在上箱体后部3102的内侧，起到绝缘作用。上箱体300与下箱体200配合后，形成两个独立的空间，用于布置电池总成和电气控制装置400。
52.进一步地，电池总成的隔离片112长度方向和宽度方向两侧分别都需要比正极片、负极片宽大于等于0.1mm，包括间隔搭配连接的冷却部1121和离子导通部1122，冷却部1121和离子导通部1122的搭配方式为：离子导通部-冷却部-离子导通部-冷却部-离子导通部。离子导通部1122可以是多孔聚合物膜或者无纺布隔膜或者无机复合膜，用于充放电时锂离子自由通过。
53.进一步地，冷却部1121包括导热层1124、绝缘层1123。导热层1124两侧被绝缘层1123覆盖，保证正负极片之间的绝缘，冷却部1121用于将充放电过程中生产的热量导出，保证温度均衡。冷却部1121的导热层1124与上箱体300接触，导热层1124将热量通过上箱体向外传输，达到控制温度的效果。电动车冬季需要用电加热保证乘员舱温度，这样就导致车辆
续驶里程下降，本专利可以将热量通过上箱体热量传输到乘员舱，用于保证在冬季时乘员舱温度适宜。冷却部1121的绝缘层1123优选喷涂工艺的聚氨酯或者环氧树脂涂层直接喷涂在导热层1124两侧，也可以采用薄膜背胶的方式粘贴在导热层1124两侧。
54.进一步地，隔离支架120包括支架主体121、电连接件122。电连接件优选注塑工艺嵌入在支架主体121内，下箱体200的底板220为多层材料复合而成，上下层采用钢板或铝板，上下层板中间放置轻量化材料板，轻量化材料板与上下铝板之间可放置减震、连接材料，用于吸收噪声和振动，及各板层之间固定连接。底板220的一种结构为：上层防护板221；第一胶接层222；第一减震板223；第二胶接层224；轻量化材料板225；第三胶接层226；第二减震板227；第四胶接层228；下层防护板229。底板220开设有防爆透气孔，当发生热失控时，可以从防爆透气孔将高温气体和火焰排出，避免进入乘员舱内，提高乘员安全性。
55.进一步地，上箱体300包括上箱体本体310、横梁320、绝缘密封层330，上箱体本体310包括承载部311、加强板312。承载部311用于固定储能单元100和电气控制装置，同时作为整车地板；加强板提高上箱体整体刚度，同时用于安装整车座椅。此上箱体集成了整车地板和座椅安装板功能，可以降低整车重量，提高整车续驶里程，提高乘员舱内空间。
56.进一步地，储能装置通过导热结构胶与承载部连接，避免传统的导热胶+螺接固定方法，可以降低系统重量。绝缘密封层可以是聚丙烯薄膜或聚乙烯薄膜单面背胶与储能装置容纳腔110内壁粘贴，绝缘密封层为一块整体薄膜，避免存在接缝、漏液的风险。
57.如图8所示，多功能电池的设计方法包括以下步骤：步骤1：将整车的布置边界尺寸、座椅和乘员的总重量、电量、电压范围、储能单元热失控时的产气量作为设计输入；步骤2：根据边界尺寸、电量、电压范围计算所需储能单元的串联和并联数量；步骤3：根据储能单元的串联和并联数量计算储能单元的总重量；步骤4：将储能单元的总重量、座椅和乘员的总重量作为输入对上箱体进行结构力学仿真，通过多次迭代，确定满足刚度和强度要求的上箱体结构；步骤5：将储能单元热失控的产气量作为输入，对布置在不同位置的1-5个储能单元热失控时通过下箱体底板进行排气时的路径进行流体力学仿真，拟合出最优排气路径，并在排气路径上设置防爆透气孔。步骤6：对步骤5计算的防爆透气孔进行尺寸计算，计算方法为：假定单位面积s1的透气量为q1，5个储能单元热失控时产气量q时，可知防爆特征通孔面积s＝q*s1/q1；该设计方法可以完成多功能电池替代整车底板功能的结构计算和热失控时排气路径进行设计，可以提高安全性和降低整体重量。
58.如图9所示，多功能电池制造方法包括以下步骤：步骤1：将上箱体固定在可360
°
旋转和固定工装上；步骤2：将上箱体内侧朝上固定，并在上箱体后部涂导热结构；步骤3：将储能单元按照需求的串并连方式逐个放置在上箱体后部，并预压紧；步骤4：将布置了储能单元的上箱体送进加热炉，加热一定时间，促使导热结构胶加速固化；步骤5：将导热结构胶固化后的上箱体从加热炉推出，将下箱体安装固定在上箱体；步骤6：进行电池气密测试，测试合格后，将电池工装旋转180
°
，完成电池制作。
59.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下
方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
60.除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本技术概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
61.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
62.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种电池总成，其特征在于，包括：上箱体(300)，所述上箱体(300)与车身边梁连接；下箱体(200)，所述下箱体(200)与所述上箱体(300)连接，所述下箱体(200)与所述上箱体(300)围设成容纳腔；储能单元(100)，所述储能单元(100)设置于所述容纳腔内，所述储能单元(100)为多个，各所述储能单元(100)包括多个隔离片(112)，相邻的一组所述隔离片(112)之间设置有正极片(111)，另一组相邻的所述隔离片(112)之间设置有负极片(113)，各所述隔离片(112)上均设置有冷却部(1121)和离子导通部(1122)，所述冷却部(1121)和所述离子导通部(1122)沿所述隔离片(112)的长度方向交替地设置，所述冷却部(1121)用于将所述储能单元(100)在充放电过程中生产的热量导出，所述离子导通部(1122)用于供所述储能单元(100)充放电时锂离子自由通过。2.根据权利要求1所述的电池总成，其特征在于，所述冷却部(1121)包括导热层、绝缘层，其中，所述导热层的两侧被所述绝缘层覆盖设置，其中，所述导热层与所述上箱体(300)接触设置以进行热交换。3.根据权利要求2所述的电池总成，其特征在于，部分的所述上箱体(300)与乘员舱的目标设备接触设置，所述导热层通过所述上箱体(300)与所述目标设备进行热交换，以提高所述乘员舱内的温度。4.根据权利要求2所述的电池总成，其特征在于，所述绝缘层包括聚氨酯或者环氧树脂涂层。5.根据权利要求2所述的电池总成，其特征在于，所述绝缘层包括薄膜背胶，所述薄膜背胶与所述导热层粘接。6.根据权利要求1所述的电池总成，其特征在于，所述下箱体(200)包括底板(220)，所述底板(220)为多层材料复合制成。7.根据权利要求6所述的电池总成，其特征在于，所述底板(220)依次包括上层防护板(221)、第一胶接层(222)、第一减震板(223)、第二胶接层(224)、轻量化材料板(225)、第三胶接层(226)、第二减震板(227)、第四胶接层(228)和下层防护板(229)。8.根据权利要求6或7所述的电池总成，其特征在于，所述底板(220)上开设有防爆透气孔。9.根据权利要求1所述的电池总成，其特征在于，所述上箱体(300)包括上箱体本体(310)，所述上箱体本体(310)包括承载部(311)、加强板(312)，所述承载部(311)用于固定储能单元(100)和电气控制装置，所述承载部(311)形成整车的地板结构，所述加强板(312)用于安装整车的座椅。10.一种车辆，包括电池总成，其特征在于，所述电池总成为权利要求1至9中任一项所述的电池总成。

技术总结

本发明提供了一种电池总成、车辆，该电池总成包括上箱体、下箱体、储能单元，上箱体与车身边梁连接；下箱体与上箱体连接，下箱体与上箱体围设成容纳腔；储能单元设置于容纳腔内，储能单元为多个，各储能单元包括多个隔离片，相邻的一组隔离片之间设置有正极片，另一组相邻的隔离片之间设置有负极片，各隔离片上均设置有冷却部和离子导通部，冷却部和离子导通部沿隔离片的长度方向交替地设置，冷却部用于将储能单元在充放电过程中生产的热量导出，离子导通部用于供储能单元充放电时锂离子自由通过，这样设置使得电池工作产生的热量能够用于乘员舱取暖，避免冬季电动车为取暖而使续驶里程减少，提高整车的续驶里程和降低成本。提高整车的续驶里程和降低成本。提高整车的续驶里程和降低成本。