一种电池箱体及设计方法和控制方法与流程

1.本发明涉及汽车技术领域，具体的说是一种电池箱体及设计方法和控制方法。


背景技术：

2.由于人民的生活水平的日益提高，汽车已经成为每个家庭必备的用品，然而随着汽油车的数量的增加，其产生的有害气体等污染物对我们的生活环境的污染已经到了令我们难以承受的地步，因此，我们必须找到能够在一定程度上代替汽油的新能源，以缓解我们的环境压力。
3.基于这样的现状，使用动力电池的新能源汽车以其显而易见的优势成为了人们的新宠。首先，使用动力电池的新能源汽车相对于汽油车来说，能够更加节省成本；其次，由于电池不和氧气发生氧化反应，因此在充放电过程中没有多余的废气排出，有效地防止了对环境的污染。
4.动力电池作为新能源汽车的关键核心零部件，结构安全及更换速度非常重要。现有技术中固定结构无法实现快速换接、刚性连接存在内部撞击的行业难题。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种电池箱体及设计方法和控制方法，能够实现动力电池的快速更换，可以通过电磁场对电池箱体进行移动，解决了现有技术中固定结构无法实现快速换接、刚性连接存在内部撞击的问题。
6.本发明技术方案结合附图说明如下：
7.第一方面，本发明实施例提供了一种电池箱体，包括液冷板1、绝缘条2、履带轨道3、水管接头5、电池模组6、圆柱吊耳7、下箱体和上盖；所述上盖和下箱体构成了箱体本体；所述液冷板1集成在箱体本体内；所述电池模组6固定在液冷板1上；所述圆柱吊耳7的一端固定在箱体本体的下箱体侧板4的外部，另一端穿过履带轨道3；所述水管接头5与液冷板1连接；所述绝缘条2设置在液冷板1上；所述履带轨道和整车的车身连接。
8.进一步地，所述圆柱吊耳7为永磁体。
9.进一步地，所述履带轨道3包括中部卡头302、棘轮303和固定主板304；所述固定主板304的外表面设置有棘轮303和中部卡头302；所述中部卡头302与车身的连接孔连接；所棘轮303与车身啮合；所述固定主板304的中间为长圆轨道301；所述圆柱吊耳7设置在长圆轨道301内。
10.进一步地，所述固定主板304中内部包含电磁线圈，由电池总成低压线束供电，通电后形成电磁场；所述电磁线圈接收电池管理系统的信号，对内部的圆柱吊耳7进行前后移动控制。
11.第二方面，本发明实施例提供了一种电池总成，包括一种电池箱体。
12.第三方面，本发明实施例提供了一种电动车辆，包括车辆本体和一种电池总成。
13.第四方面，本发明实施例提供了一种电池箱体的设计方法，包括：
14.根据电池热抗冲击最大安全系数cq及电池腔缓冲系数hl确定下箱体侧板4上的防爆阀的极限体积v；
15.根据防爆阀的极限体积v确定履带轨道3的尺寸。
16.所述防爆阀的极限体积v＝cq/cc*hl/cos(cosa*tanaa*expa)*cos(sina*exp(a)*a*a*cot(a)*(2cos[9/5(a*sinc/a*c)]cos[1/6(a/sinc c)]；
[0017]
式中，cc为电池安全防护系数，取0.66-0.82；a为防爆阀补偿参数，取8
°
＞a＞0
°
；hl为电池腔缓冲系数；c为箱体结构安全校正系数；
[0018]
所述履带轨道(3)的总体面积d＝v/(bn*e)/(bn*e)*0.85*
[0019]
cos(cosa*tanaa*expa)*cos(sina*exp(a)；
[0020]
式中，bn为设计高度极限尺寸；e为安全尺寸系数，取1.53-1.73；
[0021]
履带轨道(3)的长度履带轨道(3)的长度
[0022]
第五方面，本发明提供了一种电池箱体的控制方法，包括以下步骤：
[0023]
步骤一、电池总成安装在整车上时，整车控制器采集车况冲击信号并且将信号反馈给电池管理系统；
[0024]
步骤二、电池管理系统根据采集到的车况冲击信号进行判断，判断电池箱体是否需要缓冲冲击，判断模式分为四种模式：无工作模式、普通模式、极端模式；
[0025]
步骤三、定义电池管理系统接收到的电池最高冲击力为cm，电池最低冲击力为cn，车辆行驶过程中对电池的冲击力cw＝cm-cn，安全冲击力阈值为ca，温差为每100毫秒的实施测试数据计算而来；
[0026]
无工作模式：cm≤ca/(1.13-lnc*ln(c*c)*lnc)且cw的变化曲率≤7*(1-lnc*cosc*cos(2*c)lnc*ln(cosc))，其中，c为冲击力补偿系数,取0.971＜c＜0.994；电池管理系统无动作，履带轨道3电磁场保持之前的工作，圆柱吊耳7收到的电磁力与冲击力方向相反，大小一致，按照10hz频率更新；
[0027]
普通模式：ca/(1-lnc*cosc*cotc*lnc)≥cm＞ca/(1.13-lnc*ln(c*c)*lnc)且cw的变化曲率≤7*(1-lnc*cosc*cotc*lnc*ln(cosc))，其中，c为冲击力补偿系数；电池管理系统发出信号指令，履带轨道3电磁场改变之前的工作状态，圆柱吊耳7收到的电磁力与冲击力方向相反，大小为冲击力的1.02倍，按照10hz频率更新；
[0028]
极端模式：cm＞ca/(1-lnc*cosc*cotc*lnc)或cw的变化曲率＞7*(1-lnc*cosc*cotc*lnc*ln(cosc))，其中，c为冲击力补偿系数；电池管理系统发出信号指令，履带轨道3电磁场改变之前的工作状态，圆柱吊耳7收到的电磁力与冲击力方向相反，大小为冲击力的1.05倍，按照10hz频率更新；
[0029]
热失控模式：电池管理系统接收到电池热失控报警，电池管理系统发出信号指令，履带轨道3电磁场改变之前的工作状态，圆柱吊耳7收到的电磁力与冲击力方向相反，大小为冲击力的1.08倍，按照10hz频率更新；
[0030]
步骤四、动作反馈：对采集的电池冲击力进行信号反馈，
[0031]
信号判断：cm≤ca/(1.13-lnc*ln(c*c)*lnc)且cw的变化曲率≤7*(1-lnc*cosc*
cotc*lnc*ln(cosc))，其中，c为冲击力补偿系数,取0.971＜c＜0.994；如果未达标，重复进行步骤三；否则，退出控制。
[0032]
本发明的有益效果为：
[0033]
1)本发明的履带轨道的电磁场可以对内部的圆柱吊耳进行前后移动控制，即可以对电池箱体进行移动，可以解决现有动力电池刚性连接存在内部撞击的问题；
[0034]
2)本发明结构简单，可以实现快速换接，节省了时间；并且能在动力电池热失控的第一时间内，将有害的动力电池脱离车身，保证动力电池的安全。
附图说明
[0035]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0036]
图1为本发明的部分结构的一个角度示意图；
[0037]
图2为本发明中履带轨道的主视示意图；
[0038]
图3为本发明中履带轨道的立体示意图；
[0039]
图4为本发明的部分结构的另一个角度示意图；
[0040]
图5为本发明中履带轨道的俯视示意图。
[0041]
图中：
[0042]
1、液冷板；
[0043]
2、绝缘条；
[0044]
3、履带轨道；
[0045]
301、长圆轨道；302、中部卡头；303、棘轮；304、固定主板；
[0046]
4、下箱体侧板；
[0047]
5、水管接头；
[0048]
6、电池模组；
[0049]
7、圆柱吊耳。
具体实施方式
[0050]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0051]
术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0052]
实施例一
[0053]
参阅图1和图4，一种电池箱体，包括液冷板1、绝缘条2、履带轨道3、水管接头5、电池模组6、圆柱吊耳7、下箱体和上盖。
[0054]
所述上盖和下箱体构成了箱体本体；所述液冷板1集成在箱体本体内；所述电池模组6固定在液冷板1上；所述圆柱吊耳7的一端固定在箱体本体的下箱体侧板4的外部，另一端穿过履带轨道3；所述水管接头5与液冷板1形成热管理系统，且实现过板密封。所述绝缘条2设置在液冷板1上；所述履带轨道3和整车的车身连接；所述液冷板1与下箱体侧板4集成，实现电池模组6的固定承载功能与热管理功能集成；
[0055]
参阅图2、图3和图5，所述履带轨道3包括中部卡头302、棘轮303和固定主板304；所述固定主板304的外表面设置有棘轮303和中部卡头302；所述中部卡头302与车身的连接孔连接；所棘轮303与车身啮合，实现电池总成的固定；所述固定主板304的中间为长圆轨道301；所述圆柱吊耳7设置在长圆轨道301内。所述圆柱吊耳7为永磁体。
[0056]
所述固定主板304中内部包含电磁线圈，由电池总成低压线束供电，通电后形成电磁场；所述电磁线圈接收电池管理系统bms的信号，对电磁场进行控制和调节，从而对内部的圆柱吊耳7进行前后移动，反应速度≤20m/s。
[0057]
实施例二
[0058]
一种电池总成，包括一种电池箱体。安装有实施例一所述电池箱体的电池总成，可以实现快速换接，并且电池箱体内的履带轨道的电磁场可以对内部的圆柱吊耳进行前后移动控制，即可以对电池箱体进行移动，可以解决现有动力电池刚性连接存在内部撞击的问题。
[0059]
实施例三
[0060]
一种电动车辆，包括车辆本体和实施例二所述一种电池总成；电池总成安装在车辆本体上；设置有电池总成的电动车辆，可以实现电池总成的快速安装与更换，并且能在电池总成发生热失控的第一时间内，将有危害的电池总成脱离车身，有效保证乘客的财产安全，有效延缓电池热失控，并且解决现有动力电池刚性连接存在内部撞击的问题。
[0061]
实施例四
[0062]
一种电池箱体的设计方法，包括：
[0063]
根据电池热抗冲击最大安全系数cq及电池腔缓冲系数hl确定下箱体侧板4上的防爆阀的极限体积v；具体如下：
[0064]
所述防爆阀的极限体积v＝cq/cc*hl/cos(cosa*tanaa*expa)*cos(sina*exp(a)*a*a*cot(a)*(2cos[9/5(a*sinc/a*c)]cos[1/6(a/sinc c)]；
[0065]
式中，cc为电池安全防护系数，取0.66-0.82；a为防爆阀补偿参数，取8
°
＞a＞0
°
；hl为电池腔缓冲系数；c为箱体结构安全校正系数；
[0066]
根据防爆阀的极限体积v确定履带轨道3的尺寸；具体如下：
[0067]
所述履带轨道3的纵向面积d＝v/(bn*e)/(bn*e)*0.85*
[0068]
cos(cosa*tanaa*expa)*cos(sina*exp(a)；
[0069]
式中，bn为设计高度极限尺寸；e为安全尺寸系数，取1.53-1.73；
[0070]
履带轨道3的长度履带轨道3的长度
[0071]
其中，所有参数需要根据cae、bnd仿真结果校正反馈。
[0072]
实施例五
[0073]
一种电池箱体的控制方法，包括以下步骤：
[0074]
步骤一、电池总成安装在整车上时，整车控制器采集车况冲击信号并且将信号反馈给电池管理系统；
[0075]
步骤二、电池管理系统根据采集到的车况冲击信号进行判断，判断电池箱体是否需要缓冲冲击，判断模式分为四种模式：无工作模式、普通模式、极端模式；
[0076]
步骤三、定义电池管理系统接收到的电池最高冲击力为cm，电池最低冲击力为cn，车辆行驶过程中对电池的冲击力cw＝cm-cn，安全冲击力阈值为ca，温差为每100毫秒的实施测试数据计算而来；
[0077]
无工作模式：cm≤ca/(1.13-lnc*ln(c*c)*lnc)且cw的变化曲率≤7*(1-lnc*cosc*cos(2*c)lnc*ln(cosc))，其中，c为冲击力补偿系数,取0.971＜c＜0.994；电池管理系统无动作，履带轨道3电磁场保持之前的工作，圆柱吊耳7收到的电磁力与冲击力方向相反，大小一致，按照10hz频率更新；
[0078]
普通模式：ca/(1-lnc*cosc*cotc*lnc)≥cm＞ca/(1.13-lnc*ln(c*c)*lnc)且cw的变化曲率≤7*(1-lnc*cosc*cotc*lnc*ln(cosc))，其中，c为冲击力补偿系数；电池管理系统发出信号指令，履带轨道3电磁场改变之前的工作状态，圆柱吊耳7收到的电磁力与冲击力方向相反，大小为冲击力的1.02倍，按照10hz频率更新；
[0079]
极端模式：cm＞ca/(1-lnc*cosc*cotc*lnc)或cw的变化曲率＞7*(1-lnc*cosc*cotc*lnc*ln(cosc))，其中，c为冲击力补偿系数；电池管理系统发出信号指令，履带轨道3电磁场改变之前的工作状态，圆柱吊耳7收到的电磁力与冲击力方向相反，大小为冲击力的1.05倍，按照10hz频率更新；
[0080]
热失控模式：电池管理系统接收到电池热失控报警，电池管理系统发出信号指令，履带轨道3电磁场改变之前的工作状态，圆柱吊耳7收到的电磁力与冲击力方向相反，大小为冲击力的1.08倍，按照10hz频率更新；
[0081]
步骤四、动作反馈：对采集的电池冲击力进行信号反馈，
[0082]
信号判断：cm≤ca/(1.13-lnc*ln(c*c)*lnc)且cw的变化曲率≤7*(1-lnc*cosc*cotc*lnc*ln(cosc))，其中，c为冲击力补偿系数,取0.971＜c＜0.994；如果未达标，重复进行步骤三；否则，退出控制。
[0083]
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。