一种汽车高集成化电池包缓冲结构及汽车的制作方法

1.本实用新型涉及一种新能源车的电池结构及新能源车，更具体地说，涉及一种汽车高集成化电池包缓冲结构及汽车。


背景技术：

2.随着电动汽车销量的提升和技术的快速发展，开发适用于纯电动汽车的智能汽车架构平台应运而生，而纯电动汽车平台需要满足带宽高拓展性、架构件模快化、接口通用化，从而满足车型短开发周期、低开发成本、产品多样性及快速迭代的需求。
3.不同于燃油动力汽车架构，纯电动汽车架构的核心难点是三电系统的架构设计及匹配开发，而其中的电池设计首当其冲。电池包在布置空间、安全需求、制造策略等方面要求非常高，所以针对电池包的模块化及集成化设计对纯电动汽车架构平台开发的成败至关重要。
4.当前车型主流电池包方案为电芯集成于模组或电池包中，而电池包自身电芯的碰撞安全防护性能较差，需要车身结构做强做大，而不同车型的安全性能又存在差异，设计中存在车身结构更改多、周期长、费用高的问题，开发风险较大。
5.如图5所示，现有技术中仍然存在一些具有一体化电池包的车架底盘。
6.参照图5，现有技术的结构为电池箱壳体53内设置电池箱架52，电池箱壳体53为密封式的长方体结构，电池箱架52为框架结构、嵌套在电池箱壳体53内。电池模组51为多个电芯单元，按一定方式排布在电池箱架52内。为了实现密封，在电池箱架52上还要设置密封圈和盖体。
7.然而，现有的电池箱壳体53架构本身不自带缓冲结构，通常需要额外增设缓冲结构，并且电池箱壳体53与车架的结合需要通过额外的部件来实现。此外，现有的电池箱壳体53的盖体是一块薄板，无法同时兼做其他结构。


技术实现要素：

8.针对现有技术存在的电池包自身安全防护能力差、结构限制多的问题，本实用新型提供一种汽车高集成化电池包缓冲结构及汽车，至少能解决电池包的安全防护问题，以及增加电池包结构强度。
9.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
10.一种汽车高集成化电池包缓冲结构，包括电池包壳体及安装在电池包壳体中的电池组，其中，电池组包括电芯单元和电芯冷却板，电池包壳体包括上壳体、下壳体和侧边壳体。上壳体的外表面为平面，且上壳体连接左右两侧的车身门槛，下壳体平行于上壳体。电池组与侧边壳体之间设置电池包缓冲块，电池包壳体的外部、位于电池包缓冲块的上方位置设置控制管线。侧边壳体的外侧包括连接部，连接部固定至车身门槛。
11.作为本实用新型的一种实施方式，电芯冷却板的上端和下端的截面均为梯形。
12.作为本实用新型的一种实施方式，下壳体的内表面包括多个沟槽，电芯冷却板定
位在沟槽中。
13.作为本实用新型的一种实施方式，上壳体两侧的外表面、位于控制管线侧面的区域设置密封搭接面，密封搭接面连接车身门槛和上壳体的外表面。
14.作为本实用新型的一种实施方式，密封搭接面和上壳体之间通过密封垫或密封胶密封，密封搭接面和车身门槛焊接或一体成型。
15.作为本实用新型的一种实施方式，电池包壳体的前端和后端分别连接车辆的前部横梁和后部横梁，且上壳体为多孔结构支撑板。
16.作为本实用新型的一种实施方式，电芯冷却板的长度略大于电芯单元的长度，使得电芯冷却板的上端嵌入上壳体中，且电芯冷却板的下端嵌入下壳体中。
17.作为本实用新型的一种实施方式，控制管线包括高压线束、水管和制动管路；电池包缓冲块包括挤压铝。
18.为实现上述目的，本实用新型还采用如下技术方案：
19.一种汽车，该汽车包括本实用新型的电池包缓冲结构。
20.作为本实用新型的一种实施方式，车身门槛为中空结构，车身门槛中设置门槛缓冲块。
21.作为本实用新型的一种实施方式，门槛缓冲块为挤压铝，门槛缓冲块位于连接部的上方。
22.在上述技术方案中，本实用新型提供了一种高度集成化的电池包方案，可实现自身的碰撞安全防护，结合车身的安全结构，可支持平台车型的电池包及车身门槛等零件的模块化集成开发，同一平台不同车型零件开发更改少、周期短，实现平台车型的快速迭代。
附图说明
23.图1是本实用新型高集成化电池包缓冲结构的结构示意图；
24.图2是图1的局部放大图；
25.图3是电池组的结构示意图；
26.图4是电芯冷却板和下壳体的连接示意图；
27.图5是现有技术中一种一体化电池包的车架底盘的示意图。
28.图中：
29.10-电池组，11-电芯单元，12
‑‑
电芯冷却板，13-沟槽；
30.20-电池包壳体，21-上壳体，22-下壳体，23-侧边壳体，24-连接部；
31.30-控制管线；
32.40-车身门槛，41-密封搭接面，42-门槛缓冲块；
33.50
‑‑
底盘中段，51-电池模组，52-电池箱架，53-电池箱壳体，54-连接梁。
具体实施方式
34.下面结合附图和实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进一步作清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例用来作为解释本实用新型技术方案之用，并非意味着已经穷举了本实用新型所有的实施方式。
35.所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类
似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
36.参照图1，本实用新型首先公开一种汽车高集成化电池包缓冲结构，其主要包括两个主要构成部件，即电池包壳体20，以及安装在电池包壳体20中的电池组10。如图1和图3所示，电池包壳体20及其电池组10呈长方体结构，电池包壳体20的截面为规整的矩形。
37.图1所示的电池包壳体20及其电池组10在中间区域为外部整体结构示意，而在两侧则为透视结构，用以展示电池包壳体20的内部结构。该透视结构的细节如图2所示。
38.参照图1和图2，电池包壳体20包括上壳体21、下壳体22和侧边壳体23，电池组10位于电池包壳体20的中央区域，其上下两侧分别与上壳体21、下壳体22相接触，而电池组10的侧面与侧边壳体23之间留有一定的空间。
39.作为本实用新型的一种实施方式，本实用新型的电池包壳体20为全铝设计，包括挤出铝、铝质型材等，其重量轻，刚度高。此外，上壳体21、下壳体22设计为具有一定厚度的铝质型材，具有良好的尺寸稳定性，在碰撞中能够提供有效支撑并传递能量。
40.继续参照图1和图2，本实用新型的一个重点在于电池组10与侧边壳体23之间设置电池包缓冲块。具体而言，电池包壳体20沿长度方向在内部两侧布置有电池包缓冲块，即电池包缓冲块沿电池包壳体20长度方向嵌入在电池组10的侧边与侧边壳体23之间留出的空间内。电池包缓冲块的位置使得其能在侧面碰撞时能够变形吸能，在正面碰撞时能够传递能量。
41.作为本实用新型的一种实施方式，电池包缓冲块为高吸能挤压铝。本领域的技术人员可以理解，利用挤压铝作为电池包缓冲块只是本实用新型众多实施方式的一种，而并非本实用新型的限制，在本实用新型的其他实施例中，电池包缓冲块还可以是其他材质的多孔结构。
42.继续如图1和图2所示，侧边壳体23的外侧包括连接部24，连接部24固定至车身门槛40。作为本实用新型的一种优选实施方式，电池包壳体20与车身门槛40通过螺栓连接，以此将电池包壳体20直接固定在车身上。
43.通过侧边壳体23外侧的连接部24，电池包壳体20及其内部的电池组10能够直接固定到车身门槛40，这种连接方式使得电池包壳体20（及其电池组10）不需要和车身之间增加其他额外的连接结构。另一方面，由于电池包壳体20内部已经具备电池包缓冲块，因此电池包壳体20（及其电池组10）与车身之间也不需要其他的缓冲结构。
44.本实用新型将电池包缓冲块集成在了电池包壳体20的内部，并且连接部24也是电池包壳体20侧面一体成型的部件，因此电池包壳体20连带连接部24，能够形成直接安装的整体性“集成化”部件。
45.相比之下，由于不是一体成型的结构，现有的电池包壳体20（及其电池组10）与车身之间需要复杂、占体积的连接结构进行连接，且电池包壳体20（及其电池组10）与车身之间的缓冲结构也因为并非一体成型的结构，需要占据较大的空间。
46.经过测试，基于本实用新型的电池包缓冲结构，电池包壳体20（及其电池组10）可获得更大的电芯单元11布置空间（以车头正前方为x轴方向，本实用新型能使得y向增加约80~100mm，z向增加约10mm），即能提高电池的能量容量。
47.可见，本实用新型的“集成化”电池包壳体20的结构可提供更大的电池组10空间，
即可支持整车布置提供更大的电芯单元11布置空间，提高电池组10内部电芯单元11的数量，进而提升电池容量，可以有效解决当前纯电动车普遍存在的续航不足的问题。或者，在电池组10空间大小相同的前提下，结合本实用新型电池包壳体20的结构可实现较低的整车重量，可有效提升整车续航，提升车型竞争力。
48.继续参照图1和图2，电池包壳体20的前端和后端分别连接车辆的前部横梁和后部横梁。本实用新型将电池包壳体20的前端固定到车辆的前部横梁，将电池包壳体20的后端固定到车辆的后部横梁，同时电池包壳体20的侧面还与车身门槛40连接。如此，本实用新型的车辆可以没有传统车身地板结构，电池包壳体20除了包裹电池组10之外，其上壳体21同时起到“传统车身地板”的承载作用。
49.作为本实用新型的一种实施方式，上壳体21为多孔结构支撑板，多孔结构的支撑板不仅可以作为支撑结构来承载座椅等内饰零件，还同时起到了支撑电池组10，对电池组10起到缓冲的作用。
50.现有技术的电池包壳体20（尤其是其上壳体21）不能直接作为车身地板进行使用，这是因为电池包壳体20没有同时直接连接到车辆的前部横梁、后部横梁和车身门槛40，因此电池包壳体20所受到的支撑力度不够，所以上壳体21无法直接作为车身地板使用。
51.继续如图1和图2所示，电池包壳体20的外部、位于电池包缓冲块的上方位置设置控制管线30。作为本实用新型的一种实施方式，控制管线30包括高压线束、水管和制动管路等。
52.现有技术中，由于电池包壳体20的辅助连接部24件占用较大空间，因此控制管线30智能设置在车身地板中，造成车身地板凹凸不平，尤其是地板中需要有专门凸起的通道鼓包来设置控制管线30。
53.而在本实用新型中，由于控制管线30位于电池包缓冲块的上方，如图1和图2所示，位于车身门槛40与电池包壳体20的间隙内，即高压线束、水管及制动管路布置于电池包两侧、且位于整个车体的侧面。
54.正因这种结构，图1和图2示出的上壳体21的外表面（即上壳体21的上表面）基本呈完整的平面，而且上壳体21连接左右两侧的车身门槛40，其又同时作为车身地板来使用，所以这种结构可实现纯平地板（上壳体21）设计，支持地板无中通道鼓包设计，更有利于乘员舱多场景的开发。
55.如图1和图2所示，上壳体21两侧的外表面、位于控制管线30侧面的区域设置密封搭接面41，密封搭接面41连接车身门槛40和上壳体21的外表面。密封搭接面41的作用是遮蔽高压线束、水管和制动管路等控制管线30所在区域，使得上壳体21的外表面和车身门槛40成为一整体。
56.为了使得上壳体21的外表面和车身门槛40得以密封，作为本实用新型的一种优选实施方式，密封搭接面41和上壳体21之间通过密封垫或密封胶密封，密封搭接面41和车身门槛40焊接或一体成型。通过上述这些方式，可以实现乘员舱密封。
57.本领域的技术人员可以理解，上述密封方式只是本实用新型众多实施方式的一种，而并非本实用新型的限制。在本实用新型的其他实施例中，密封搭接面41和上壳体21、车身门槛40之间可以通过其他方式进行密封，均属于本实用新型的保护范围内。
58.继续参照图1和图2，本实用新型所涉及的车身门槛40为中空结构，车身门槛40中
设置门槛缓冲块42。作为本实用新型的一种实施方式，门槛缓冲块42为挤压铝，门槛缓冲块42位于连接部24的上方。
59.由图1和图2可见，本实用新型的门槛缓冲块42设置在略高于电池包壳体20的位置上，并且门槛缓冲块42的下方是连接部24和车身门槛40的连接位置。门槛缓冲块42和电池包缓冲块设置在不同的水平面上，即从车身侧面来看，门槛缓冲块42和电池包缓冲块提供了一个更为完整的缓冲面。此外，由于连接部24和车身门槛40的连接位置处于门槛缓冲块42和电池包缓冲块之间，虽然没有在一个水平面上，但其构成了缓冲（门槛缓冲块42）-刚性（连接部24）-再缓冲（电池包缓冲块）的连接结构，具有更理想的缓冲效果。
60.另一方面，车身门槛40中布置了挤压铝，提高了门槛的刚度，在侧碰中能够变形吸能，在正碰中能够传递能量，对高压线束、水管、制动管路等提供有效保护，同时提升电池包壳体20的安全防护性能。
61.参照图3和图4，电池组10包括电芯单元11和电芯冷却板12。电芯冷却板12的长度略大于电芯单元11的长度，使得电芯冷却板12的上端嵌入上壳体21中，且电芯冷却板12的下端嵌入下壳体22中。通过这种方式，电池组10能够和电池包壳体20的上壳体21、下壳体22互相紧密连接。
62.如图3所示，本实用新型采用直线型电芯冷却板12，可以有效降低流阻，提升冷却效率，且电芯冷却板12为整体式单进单出，保证了冷却液流向的稳定性及冷却效果。
63.继续参照图3和图4，作为本实用新型的一种实施方式，电芯冷却板12的上端和下端的截面均为梯形。同时，下壳体22的内表面包括多个沟槽13，电芯冷却板12定位在沟槽13中。电芯冷却板12与上壳体21、下壳体22的配合沟槽断面为梯形的设计，既能实现定位，又能吸收尺寸公差。
64.作为本实用新型的一种实施方式，电池组10为直线型，每两排电芯单元11之间布置一排电芯冷却板12。本实用新型提供的“集成化”电池包壳体20中的电芯冷却板12除了冷却或加热电芯单元11，还可以对上壳体21起到一定支撑作用，提升电池包壳体20的整体刚度及上壳体21的承载功能。电芯冷却板12沿电池组10长度方向布置于电池包下壳体22沟槽13里，并通过缓冲层与上壳体21及沟槽13定位连接。
65.由此可见，想要让电池包壳体20同时起到“传统车身地板”的作用，其至少需要同时具备以下条件：
66.1．电池包壳体20通过直接连接的方式，同时固定到车架的前后以及侧面（即电池包壳体20的四周均固定住了）。否则，电池包壳体20的支撑力不足以实现作为车身地板的条件。在本实用新型中，电池包壳体通过连接部24直接固定到车身门槛40，并且电池包壳体20的前端和后端分别连接车辆的前部横梁和后部横梁；
67.2．电池包壳体20的上壳体21需要具备特定的结构，使得上壳体21同时具备缓冲和支撑的功能，从而兼具强度和缓冲功能。否则，电池包壳体的强度不足以支撑其他车身部件，且其他车身部件的振动会损害电池包壳体20内部的电芯单元11。本实用新型中，上壳体21采用了多孔支撑结构，以此来满足相应的技术需求；
68.3．上壳体21的中部区域需要一定的强度支撑，否则在满足上述条件1（即电池包壳体20的四周均固定住了）的情况下，上壳体21的中央部分会“塌陷”。为了使上壳体21的中部不至于“塌陷”，本实用新型中，电芯冷却板12的特定结构使得其对上壳体21起到了一定的“支撑”作用，虽然每一个电芯冷却板12的支撑力度有限，但如本实用新型的图3所示，电池包壳体20内具备多个平行纵向排布的电芯冷却板12，使得其整体支撑力度得到加强；
69.4．电池包壳体20的上壳体21需要具备充分的平整度，否则会使得其他车身部件的安装位置受限。为了使得上壳体21的外表面（上表面）是一个大平面，从而其他车身部件能够承载在上壳体21上，本实用新型将控制管线30布置在上壳体21的侧面、位于车身门槛40内，以此保证了上壳体21的平整度。
70.对比图1、图2和图5可见，图5所示的电池箱壳体53设置在底盘中段50，其仍然需要多根连接梁54铺设在电池箱壳体53的两侧及中部，通过多根连接梁54使得电池箱壳体53保持稳固连接。
71.通过对比可见，现有技术的结构无法直接将电池箱壳体53和车辆的门槛相连接，即其在侧向没有固定，或者说至少没有直接的固定，至少需要额外的辅助固定结构才能使得电池箱壳体53连接到门槛上。另一方面，由于电池箱壳体53的盖体没有特别设计，因此这样的电池箱壳体53的结构无法同时兼做车辆地板（底板），故现有技术的车辆需要独立的车辆地板（底板）。
72.当前纯电动车普遍存在重量偏重的问题，而与现有技术相比，本实用新型的电池包壳体20结构具有高强度及刚度，支持车身取消地板。电池上壳体21集成了车身地板的功能，取消了传统车身地板，支持整车减重。同时，当电池包壳体为全铝设计时，其重量较轻，可以进一步降低整车重量。
73.作为本实用新型的另一方面，本实用新型还公开一种汽车，其采用本实用新型上述的电池包缓冲结构，这里不再赘述。
74.综上所述，本实用新型至少具有以下有益效果：
75.1、本实用新型提供了一种高度集成化的电池包缓冲结构，可支持平台车型快速迭代开发，同时降低了平台车型总体的设计开发费用及产品验证费用；
76.2、本实用新型提供的集成化电池包缓冲结构具有较高自身安全防护性能，有效支持车身门槛等零件进行轻量化、小型化、低成本设计；
77.3、本实用新型提供了集成化电池包缓冲结构，其集成了传统车身地板的功能，具有更大的整车电芯布置空间，电池包缓冲结构自身安全方案结合车身安全设计，实现整车模块化安全防护。
78.本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。