冷板内嵌式电池箱体结构、制备方法及车辆与流程

本发明涉及汽车，尤其涉及一种冷板内嵌式电池箱体结构、制备方法及车辆。

背景技术：

1、随着新能源汽车行业的快速发展，动力电池包的轻量化与热管理集成技术已成为提升车辆续航里程与安全性的核心方向。目前的电池箱体通常采用铝合金冲压焊接或单层复合材料托盘作为承重结构，并配以独立的液冷系统。在现有液冷布置方案中，液冷板多通过导热胶或机械紧固件安装在托盘底板的内表面或外表面，且为了满足高压绝缘要求，液冷板表面需额外包覆绝缘膜或导热绝缘垫，并依赖分体式的金属护板来抵御底部的物理冲击。

2、上述传统方案在实际应用中存在显著的局限性。分体安装的液冷板一旦发生冷却液泄漏，液体极易直接流向电池模组或高压连接区域，引发短路并诱发热失控事故；并且，由托盘底板、冷板及防护板构成的多层独立结构存在明显的界面热阻和结构冗余，不仅增加了整机重量，且复杂的装配工序加大了制造成本。此外，复合材料与金属异种材料之间的界面结合力较弱，在车辆长期振动及复杂温度交变环境下，极易出现分层、剥离或相对滑移，严重影响了电池系统的结构可靠性与散热路径的长期稳定性。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在上述缺点，而提出的冷板内嵌式电池箱体结构、制备方法及车辆。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种冷板内嵌式电池箱体结构，采用三明治夹芯构型，自上而下依次包括：

3、上蒙皮层，为纤维增强复合材料；

4、夹芯层，包括内嵌的液冷件、轻质芯材以及金属加强层；

5、下蒙皮层，为纤维增强复合材料；

6、其中，所述液冷件、所述轻质芯材以及所述金属加强层均被包裹于所述上蒙皮层与所述下蒙皮层之间，并与所述上蒙皮层和所述下蒙皮层一体成型。

7、本技术方案通过将液冷件、轻质芯材及金属加强层完全包裹在上下复合材料蒙皮之间并一体成型，不仅实现了承载、散热与防护功能的高度集成，降低了整机重量，更重要的是在物理空间上将冷却介质与电池模组、高压连接区域彻底隔离，即使液冷件发生破损泄漏，冷却液也会被限制在封闭的夹芯空间内，从根本上杜绝了冷却液外溢引发的电池短路及热失控风险。

8、优选的，所述液冷件邻接所述上蒙皮层设置，所述金属加强层邻接所述下蒙皮层设置，所述轻质芯材设置于所述液冷件与所述金属加强层之间。特定的层叠布局兼顾了热管理效率与物理安全性，将液冷件邻接上蒙皮设置，缩短了其与电芯底部的传热路径，确保了散热性能的实时响应；而将金属加强层邻接下蒙皮设置，能够充分发挥其抗冲击和抗穿刺的力学特性，在车辆遭遇底部刮底或碎石撞击时，为内部电池及液冷系统提供最直接的物理保护屏障。

9、优选的，所述液冷件为铝制产物，其外表面不设绝缘包覆层，且所述液冷件的外表面具有经钝化处理形成的转化膜层。本技术方案将液冷件完全密封在具备绝缘特性的复合材料蒙皮内部，以替代铝制液冷件表面昂贵且工艺繁琐的绝缘涂层或pet膜，能够在大幅降低材料成本和加工工序的同时，消除绝缘层带来的额外热阻，显著提升换热效率；而通过钝化处理形成的转化膜层，为后续异种材料的高强度结合提供了化学活性基础。

10、优选的，所述转化膜层为具有微米级或纳米级孔隙的微粗糙结构层，所述转化膜层与所述上蒙皮层内的树脂基体形成机械互锁结构。本技术方案利用转化膜层具有的微米级或纳米级孔隙特征，可以使上蒙皮层的树脂基体在成型过程中充分渗透并填充这些微观结构，从而在液冷件与复合材料界面处构建起深度的物理锚固和机械互锁效应，有效解决了铝合金与树脂材料因热膨胀系数差异而在长期振动或温度循环下极易发生的剥离、分层问题，保证了结构的长期可靠性。

11、优选的，所述轻质芯材为增强聚氨酯泡沫、改性聚苯醚泡沫或环氧改性聚酰胺泡沫中的一种或多种；所述金属加强层为表面经钝化处理的钢板。本技术方案选用增强聚氨酯、改性聚苯醚或环氧改性聚酰胺等硬质结构泡沫，能够在保持极低密度的同时提供卓越的抗压强度和吸能特性，与表面经钝化处理的钢板相互协同，共同构建起一个高刚性、高韧性的支撑基体，使电池托盘在满足复杂路况下的模态要求和承载需求的同时，具备了优异的溃缩吸能与抗底部侵入能力。

12、优选的，所述上蒙皮层和所述下蒙皮层中的增强纤维为连续玻璃纤维，且所述上蒙皮层中添加有高导热改性填料。本技术方案采用连续玻璃纤维作为增强体，赋予了蒙皮层远超短切纤维的拉伸与弯曲模量，确保了箱体在大载荷下的结构稳定性；通过在上蒙皮层中添加高导热改性填料，有效补偿了树脂基体导热系数偏低的短板，使得电池模组产生的热量能够通过薄蒙皮层迅速传递至下方的液冷件中，实现了力学性能与热管理性能的双重提升。

13、优选的，所述液冷件、所述轻质芯材、所述金属加强层与两层所述蒙皮层之间通过高压树脂传递模塑工艺注入的树脂填充界面间隙并固化，形成无胶黏剂的物理-化学结合界面。本技术方案借助高压树脂传递模塑工艺的强力渗透作用，树脂能够完全填充各预置功能件之间极其微小的界面间隙，并在固化后形成连续且致密的物理-化学结合网络，彻底取消了传统工艺中用于连接各组件的导热胶、结构胶或机械紧固件，消除了界面热阻，实现了真正意义上的无缝一体化制造，简化了供应链流程并提升了量产节拍。

14、本发明第二方面提出一种冷板内嵌式电池箱体结构的制备方法，用于制备本发明第一方面所述的冷板内嵌式电池箱体结构，具体包括以下步骤：

15、s1：将经表面钝化处理后的所述液冷件、所述轻质芯材以及所述金属加强层按预定顺序组合，并与用于形成所述上蒙皮层和所述下蒙皮层的纤维预成型体一同置于模具内；

16、s2：将模具闭合后，向模具内高压注入树脂，使所述树脂浸渍所述纤维预成型体，并充满所述纤维预成型体与液冷板之间、以及所述纤维预成型体与钢板之间的界面间隙；且控制所述树脂不进入泡沫与液冷板之间、以及泡沫与钢板之间的间隙；；

17、s3：待所述树脂固化后，脱模得到所述冷板内嵌式电池箱体结构。

18、本技术方案提供的制备方法通过将表面钝化处理后的多种异种材料功能组件与纤维预成型体在模具内直接进行高压注塑成型，实现了从原材料到复杂集成构件的一步法制造，彻底省去了传统工艺中繁琐的二次粘接、密封测试及机械紧固工序，在提升生产自动化程度和产品尺寸一致性的同时，确保了各层材料界面间能够形成连续且无空隙的结构化连接。

19、进一步的，在所述s2中，树脂注入的压力控制在10 bar至60 bar之间，注胶时间小于1分钟；在所述s3中，所述树脂在2至5分钟内快速固化成型。本技术方案通过将注胶压力精确控制在10 bar至 60 bar之间并配合极短的注胶与固化周期，不仅可确保树脂能迅速、彻底地浸润高致密度连续纤维并排出气泡，消除微观结构缺陷，还使单件产品的生产节拍缩短至数分钟以内，在保证产品具备极高界面结合强度和热传导效率的同时，较为完美的匹配了新能源汽车核心零部件大规模、高质量且低成本的快速量产需求。

20、本发明第三方面提出一种车辆，该车辆的车身电池包采用上述第一方面的冷板内嵌式电池箱体结构和/或第二方面的制备方法制得。

21、本技术方案提供的车辆通过集成所述冷板内嵌式电池箱体结构，实现了整车底盘层面的系统级轻量化，可显著提升车辆的续航里程和动力响应性能；更重要的是，得益于本技术方案结构卓越的防漏液安全保障、抗底盘撞击能力以及高效的热管理性能，整车在极端工况下的热失控风险大幅降低，为用户提供了具备更长使用寿命、更高安全等级和更佳能效表现的绿色出行方案。

22、与现有技术相比，本发明所公开的冷板内嵌式电池箱体结构、制备方法及车辆，具有以下显著的有益效果：

23、本发明通过将液冷件深度内嵌于纤维增强复合材料的三明治夹芯结构中，杜绝了冷却液泄漏引发的高压短路风险，即便发生渗漏，冷却液也会被限制在封闭的夹芯空间或被轻质芯材吸收，确保了电池系统的极端安全性；同时，得益于液冷件与上蒙皮层的高度集成以及传统绝缘包覆层的取消，大幅缩短了传热路径，配合高导热改性填料的应用，界面热阻得以降低，提升了电池包在高速充放电过程中的热管理效率。

24、另一方面，本发明利用一体化成型工艺与界面钝化处理技术，在铝/钢金属表面构建纳米级微粗糙结构，实现了异种材料间强力的机械互锁与化学键合，有效解决了长期振动环境下的分层与剥离难题；这种皮肤-芯材-加强层的一体化设计，使液冷件从单一散热元件转变为参与承载的结构件，在显著提升箱体整体刚度与抗冲击强度的同时，实现了30%以上的轻量化减重，并因省去了复杂的二次装配工序及辅助紧固件，降低了制造总成本与生产周期。