一种集成化动力电池及电动汽车的制作方法

1.本发明涉及新能源纯电动汽车领域，尤其涉及电动汽车动力电池与车身结构集成，以及电动汽车小三电与动力电池集成技术。


背景技术：

2.随着新能源汽车行业的迅速发展，新能源车在市场的占有率在逐年增加，新能源车技术也在稳步发展，与传统燃油车的竞争也越来越激烈，主要竞争主要体现一下几个方面：整车成本、有效续航要求，智能化技术，安全性等；其中轻量化技术是汽车行业用就不衰的话题，这就要求整车轻量化水平不断进步，而电池系统在整车质量中占据30％左右比重，成本约占40％。
3.新能源行业中各大公司均推出了不同的轻量化方案及降本措施，比如标准模组、ctp及现在都在研究的ctc技术，其目的都是在减少零部件数量，降低整车成本，以达到轻量化及降本的目标；在上述的降本减重方案中其中动力电池结构和车身的及整车的其他零部件均存在结构功能上的重合，这就导致零部件数量增加，成本增加等问题。
4.例如以下有关新能源汽车电池的公开文献：
5.cn114348113a-一种新能源汽车ctc的车身结构；
6.cn214688994u-一种集成电池包壳体的一体化车身结构；
7.cn216002160u-一种车辆动力电池集成结构；
8.cn216033713u-一种车身和电池盒一体化结构；
9.均存在汽车电池托架重量偏重，结构复杂，不利于整车的轻量化，不利于产品的加工，同时托架重量影响整车能耗，不利于增加纯电动汽车续航里程等问题。


技术实现要素：

10.本发明实现一种动力电池与车身集成及动力电池集成小三电的技术方案，并能够解决以下问题：
11.1)解决动力电池结构和车身下部结构件重合设计，功能件重复的问题，已达到轻量化的目的；
12.2)解决目前现有电池集成及ctc技术中动力电池售后维修困难等难题；
13.3)解决新能源小三电(充电机obc、dc-dc、高压盒)、12v蓄电池和动力电池集成，减少结构件、高低压线束等零部件数量，已达到降低成本及重量的目的；
14.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种集成化动力电池，设有整体扁平呈板状结构的动力电池总成，所述动力电池总成固定在车身下部总成上作为汽车的底板。
15.汽车的座椅总成固定在动力电池总成上，所述座椅总成上设有座椅横梁，所述座椅横梁通过螺栓与车身下部总成的车身纵梁固定连接。
16.所述动力电池总成设有电池下部总成和覆盖在电池下部总成上的电池上盖构成，
所述电池下部总成设有底壳，所述底壳设有凹腔以及位于凹腔周边的固定边，所述凹腔内固定有电池模组和电器单元，所述固定边上预设有安装孔，所述底壳通过穿过安装孔的螺栓与电池上盖固接。
17.所述电池上盖总的下表面通过螺栓固定有电池包转接结构，所述电池包转接结构向内连接电池模组和电器单元，并且设有露出在在动力电池总成外的接口，所述电器单元包括小三电总成、蓄电池、bdu和电池管理系统。
18.所述电池上盖总成和车身下部总成之间设有用于密封的下部车身密封垫，所述下部车身密封垫采用硅橡胶、发泡硅胶、车体密封胶或者密封粘接剂。
19.所述电池包转接结构为独立部件固定在电池上盖总成和底壳之间的边缘处，所述电池包转接结构与电池上盖总成之间设有转接结构密封垫，所述电池包转接结构与底壳之间设有电池包密封垫
20.所述电池包转接结构与电池上盖总成为整体式结构，所述电池包转接结构与底壳之间设有电池包密封垫。
21.所述电池上盖总成上固接有至少一条横向布置作为座椅横梁的加强筋。
22.所述电池上盖总成上设有维修口，所述维修口位置对应电器单元，
23.一种电动汽车，所述电动汽车上固定有所述集成化动力电池。
24.传统的动力电池与12v蓄电池、充电机obc、dc-dc、高压盒单独或以二合一、三合一形式通过对应的结构件固定在车身上，再通过高低压线束将个部件连接成一个系统，这样零部件的数量、成本及复杂程度增加；本发明通过集成式电池结构，将12v蓄电池、充电机obc、dc-dc、高压盒集成到电池包内部形成多合一，电池包内部各电器件之间通过线束、铜排等直接连接，减少了支架，壳体等零部件，以达到降低重量及成本的目的；
25.同时降12v蓄电池集成到电池内部，改成锂电池可以降低80％蓄电池的重量，节省了整车的空间及重量，同时12v锂离子蓄电池寿命长，还可通过集成后的dc-dc直接给12v锂离子蓄电池充电实现只要动力电池有电，蓄电池就有电，12v锂离子蓄电池可以永久的为bms或热失控检测系统供电，以达到全生命周期监控动力电池安全的目的，实现不增加零部件又提高了动力电池的安全性。
附图说明
26.下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
27.图1为系统总成示意图；
28.图2为系统拆解图；
29.图3为电池下部总成拆解图；
30.上述图中的标记均为：100、动力电池总成；200、车身下部总成；300、座椅总成；
31.110、电池上盖总成；120、下部车身密封垫；130、电池包转接结构；140、电池包密封垫；150、电池下部总成；
32.151、小三电总成；152、12v锂离子蓄电池；153、bdu；154、电池模组，155、电池管理系统；156、底壳。
具体实施方式
33.下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
34.如图1所示，系统的结构主要包括动力电池总成100，车身下部总成200，座椅总成300；如图2所示，动力电池总成100包括电池上盖总成110，下部车身密封垫120，电池包转接结构130，电池包密封垫140，电池下部总成150；如图3所示，电池下部总成150包括：小三电总成151,12v锂离子蓄电池152，bdu 153，模组154，电池管理系统155，小三电总成151包括充电机obc、dc-dc、高压盒。
35.上述动力电池总成100，车身下部总成200，座椅总成300分别为独立结构，力电池总成100包括：电池上盖总成110，设计集成座椅横梁，同时上盖可替代整车下部车身的底板，兼容座椅横梁，电池上盖替代了车身下部底板及座椅横梁，减少了零部件，可减少设计成本；上盖总成110和下部车身非一体式结构，上盖和电池装配成整体，一起装配到车身上；为了增加座椅横梁的强度，座椅横梁可增加螺栓和车身纵梁固定连接；
36.下部车身密封垫120，主要是起到电池包上盖和下部车身装配时密封车身壳体的作用，该密封垫可以是硅橡胶、发泡硅胶、车体密封胶以及密封粘接剂等；本设计方案中电池包整体装配后，电池包上盖和车身可以分离或者粘接在一起，是通过螺栓连接；
37.电池包转接结构130是连接电池上盖总成110和电池下部总成150的转接结构，实现装车之前电池包结构是单独整体，可以满足单包的強检测试试验，安全及气密性测试等；电池包转接结构130上部连接电池上盖总成110，下部连接电池下部总成150，其中电池包转接结构130上部和箱盖有单独密封垫，下部和电池下部总成150有密封垫；也可以将电池包转接结构130和电池上盖总成110设计成整体式结构，可以减少一个密封垫，增加密封的可靠性；
38.电池包密封垫140，材料可以是密封硅橡胶、发泡硅胶等，主要用于密封电池包转接结构130和电池下部总成150，结构是环绕箱体四周的密封面，厚度可调整，主要是保证箱体的密封性能，该密封结构可支持一定次数的拆卸，保证电池系统的可维修性。
39.电池下部总成150，此部分是动力电池的主要部分包括bdu153，模组154，电池管理系统155以及本发明中集成整车的其他部件小三电总成151,12v锂离子蓄电池152,其中bdu153，模组154，电池管理系统155按照常规设计通过螺栓连接在电池下壳体上，通过高低压线束及电器件连接组成动力电池系统；将常规电池包外部的电器件移到电池包内部的小三电总成151,12v锂离子蓄电池152，通过高低压线束按照整车高压原理组成系统；其中小三电总成151集成到电池包内部节省了线束及插件的费用，同时还避免插件间的高压互锁检测等故障的发生；12v锂离子蓄电池152在电池包内部可直接利用动力电池的电能通过dcdc为12v锂离子蓄电池152充电，因为12v锂离子蓄电池152需求电量少，即使是动力电池处于一定的亏电状态也能为12v锂离子蓄电池152充电，保证12v锂离子蓄电池152始终处于供电状态，以满足电池管理系统155的需求，这样就可以全生命周期检测动力电池的情况；
40.车身下部总成200，由纵梁及横梁组成框架式结构，其中和电池包上盖衔接位置要有和电池包上盖匹配的面，以保证通过下部车身密封垫120实现下部壳体的密封性能；同时
车身下部总成200纵梁或横梁上应设置有固定螺栓的结构，如螺母或者螺母套以及具有螺母功能的结构件，以保证力电池总成100在通过螺栓安装固定时能保证固定牢靠满足结构性能要求；座椅总成300，固定在电池上盖总成110座椅横梁上。
41.电池下部总成150体边缘设置有密封面和电池包转接结构130下部匹配能满足电池密封的要求；电池包转接结构130四周设置有螺栓安装孔，一部分用于和车身下部总成200中的纵梁或者横梁固定，一部分用于电池下部总成150固定，其中电池下部总成150和电池包转接结构130之间的连接固定，需要通过螺母套先固定锁紧，做完电池包气密性测试后，在将整包通过螺母套的安装孔用螺栓将电池包总成100固定在车身上，其中转接支架其他的通孔也要通过螺栓固定在车身纵梁上，以上就完成整个电池包100的结构装配；其中以上装配中电池包总成中包含座椅总成，这样在装电池包的时候可以将整个总成整体举起装配起来，采用分装到总装，提高装配效率；
42.在电池包拆卸维修的时候只需要拆掉螺母套部分的螺栓电池下部总成150就可以整体卸下来，而不用动电池包上盖及座椅分布就可以进行维修；
43.以上为了维修方便也可以在电池包上盖即座舱内部的底板上开维修口，维修开可对准易损件货需要经常维修的部件，如小三电总成151,12v锂离子蓄电池152，bdu 153，电池管理系统155等，出现故障时可以通过内部的检修口进行维修，不用拆整个电池包；
44.以上发明通过系统结构的集成，电器件集成以及结构的优化，可以实现轻量化，维修方便，降低成本等功能，解决了目前ctc或电池集成下部车身出线的维修困难，成本增加等问题；
45.上述集成系统整体的设计思路是通过动力电池壳体和整车下部车身集成减少零部件数量，降低成本和轻量化；本创新点为动力电池结构不是直接集成到车身上，而是通过动力电池壳体本身的一种结构转接，在动力电池装配后实现集成化设计，不影响动力电池后期的拆装、维修，增加了便捷性及可维修性；同时还满足了下部车身的密封性能要求；另外电池包与车身结构的集成增加了z向空间利用率，可使电池布置更多电量或增加整车离地间隙，提高整车通过性能等。
46.此外相对传统的ctc(一体化托盘电池慢悠悠上盖或是电池集成到车身框架上)集成解决了动力电池国家强标強检问题，解决了动力电池制造过程中产品气密检验及加工制造、运输中的安全问题，以及电池包装车后的售后维修便捷性；同时动力电池上盖还可以集成车身内部结构件，比如座椅横梁，可将座椅提前装在电池包上，整体从下部装进去，解决了座椅装配的便捷性。
47.上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。