具有水箱的电动车辆底部的制作方法

1.本技术要求于2021年2月19日提交的韩国专利申请no.2021-0022219、于2021年2月19日提交的韩国专利申请no.2021-0022220和于2022年1月11日提交的韩国专利申请no.2022-0004292的优先权，其公开内容在此全文引入作为参考。
2.本发明涉及一种具有水箱的电动车辆底部，并且更具体地涉及一种具有水箱的车辆底部，其中，水箱一体地安装到底部，以便在正常状态下冷却电池组并且在电池中发生火灾时使水排出，从而防止二次损坏。


背景技术：

3.随着近来由于空气污染和由于使用化石燃料而导致的能量消耗而对替代能源的开发，对能够储存所产生的电能的二次电池的需求增加。能够充电和放电的二次电池密切地用于日常生活。例如，二次电池用于移动设备、电动车辆和混合电动车辆。
4.由于移动设备的使用增加、移动设备的复杂性增加以及电动车辆的发展，在现代社会中不可避免地使用的用作各种电子设备的能源的二次电池的所需容量已经增加。为了满足用户的需求，多个电池电芯被布置在小型装置中，而包括彼此电连接的多个电池电芯的电池模块或包括多个电池模块的电池组被用在车辆中。
5.另外，当二次电池用于需要大容量和高电压的装置(例如电动车辆)中时，二次电池以布置有多个电池电芯的电池模块或电池组的形式使用。
6.例如，当电池组安装在电动车辆中时，电池组被容纳在车辆底罩的容纳空间中。通常，电池模块、导热膜和散热器可以以该顺序被容纳，并且容纳部分用盖构件封闭。
7.然而，由于散热器位于电池模块下方，因而散热器必须首先被分离以更换或修理电池模块或电池组部件，因此需要大量的劳动。
8.此外，在二次电池的充电和放电期间不可避免地产生热。根据情况，可能由于短路、热冲击、绝缘击穿等而发生热失控，这可能导致重大事故，例如火灾或爆炸的发生。
9.与此相关，图1是传统电池组的截面图。如图1所示，传统的电池组包括多个电池电芯10、配置为容纳多个电池电芯10的模块壳体20、位于模块壳体20的上表面处的灭火材料箱30、以及位于灭火材料箱30的下表面处的喷嘴40。
10.在传统的电池组中，当电池电芯中着火时，喷嘴40的下部阻挡器熔化，由此灭火材料从灭火材料箱30喷出以灭火。
11.在传统的电池组中，需要喷嘴40来灭火，由此增加了电池组的体积和重量，因此降低了电池组的能量密度。
12.此外，传统的灭火材料箱30仅存储当事件发生时供应的灭火材料，因此必须进一步设置散热器以消散电池组中产生的热量。
13.(现有技术文献)
14.(专利文件1)日本专利公开号2012-252909


技术实现要素：

15.技术问题
16.本发明是鉴于上述问题而完成的，本发明的目的是提供一种具有水箱的电动车辆底部，所述水箱被配置成在正常状态下执行散热器的功能，并且在电池电芯中发生事件时用于灭火。
17.本发明的另一个目的是提供一种具有水箱的电动车辆底部，所述水箱被配置成具有容易安装电池组或容易维护电池组的结构。
18.技术方案
19.为了实现上述目的，根据本发明的电动车辆底部包括向上凹陷(depressed upwards)预定深度的容纳部分110，该容纳部分被配置成容纳电池组200，其中第一水箱120安装在容纳部分110的上部中。
20.此外，在根据本发明的电动车辆底部中，第一水箱120可以一体地安装到底部。
21.此外，在根据本发明的电动车辆底部中，包括至少一个电池模块210的电池组200可以位于第一水箱120下方。
22.此外，在根据本发明的电动车辆底部中，第一水箱120可以包括上部主体121、设置有具有预定形状的通孔122'的下部主体122、以及设置在通孔122'中的密封构件123，并且密封构件123可以由被配置为在被加热到预定温度时熔化或损坏的材料制成。
23.此外，在根据本发明的电动车辆底部中，电池模块210可以包括模块壳体211和至少一个电池电芯212，并且模块壳体211可以具有模块壳体的部分开口的形状。
24.此外，在根据本发明的电动车辆底部中，模块壳体211可以包括成对的侧板211(a)和至少一个带211(c)，所述成对的侧板211(a)分别位于由所述至少一个电池电芯212构成的电池电芯堆叠件的相对侧，所述至少一个带211(c)被配置为将所述成对的侧板彼此固定，并且所述侧板各自设置有翼部分211(b)，所述翼部分211(b)被配置成通过螺栓连接或焊接而固定到所述底部的预定区域。
25.另选地，在根据本发明的电动车辆底部中，模块壳体211可以包括成对的侧板211(a)和下板和上板211(d)，所述成对的侧板分别位于由至少一个电池电芯212构成的电池电芯堆叠件的相对侧，所述下板和所述上板被配置成将所述成对的侧板211(a)彼此连接，每个侧板211(a)可以设置有翼部分211(b)，该翼部分被配置成通过螺栓连接或焊接而固定到所述底部的预定区域，并且上板211(d)可以设置有至少一个通孔211'。
26.此外，在根据本发明的电动车辆底部中，导热粘合构件140可以位于第一水箱120和电池组200之间。
27.此外，在根据本发明的电动车辆底部中，第一减震垫130可以位于第一水箱120和电池组200之间。
28.此外，根据本发明的电动车辆底部可以进一步包括被配置成打开或关闭容纳部分110的盖构件180。
29.此外，在根据本发明的电动车辆底部中，第二水箱170可以位于电池组200和盖构件180之间。
30.此外，在根据本发明的电动车辆底部中，导热粘合构件140可以位于电池组200和第二水箱170之间。
31.此外，在根据本发明的电动车辆底部中，第二水箱170可以是散热器。
32.此外，在根据本发明的电动车辆底部中，第一水箱120可以是散热器。
33.另外，本发明提供一种包括车辆底部的电动车辆。
34.有益效果
35.如从以上描述中显而易见的，根据本发明的具有水箱的电动车辆底部具有冷却电池组的功能和灭火功能，由此可以增加能量密度。
36.此外，在根据本发明的具有水箱的电动车辆底部中，水箱一体地安装到底部，由此可以省略将散热器安装到车辆底部的制造过程。
37.此外，在根据本发明的具有水箱的电动车辆底部中，水箱位于电池组上方，由此可以容易地修理或更换电池模块或电池组的电气部件。
附图说明
38.图1是传统电池模块的截面图。
39.图2是根据本发明第一优选实施方式的车辆底部的立体图。
40.图3是根据本发明第一优选实施方式的车辆底部的分解立体图。
41.图4是沿图2的线a-a’截取的截面图。
42.图5是示出根据本发明第一优选实施方式的第一水箱和电池组之间的联接结构的分解立体图。
43.图6是根据本发明第一优选实施方式的第一水箱的分解立体图。
44.图7是根据本发明第一优选实施方式的变型电池模块的立体图。
45.图8是根据本发明第二优选实施方式的车辆底部的分解立体图。
46.图9是根据本发明第二优选实施方式的车辆底部的截面图。
47.图10是根据本发明第二优选实施方式的第一水箱的分解立体图。
48.图11是根据本发明第三优选实施方式的车辆底部的截面图。
49.图12是示出根据本发明第三优选实施方式的第一水箱和电池组之间的联接结构的分解立体图。
50.图13是根据本发明第三优选实施方式的第一水箱的分解立体图。
51.图14是根据本发明第四优选实施方式的电动车辆底部的分解立体图。
52.图15是根据本发明第四优选实施方式的电动车辆底部的截面图。
具体实施方式
53.现在，将参考附图详细描述本发明的优选实施方式，使得本发明所属领域的普通技术人员可以容易地实现本发明的优选实施方式。然而，在详细描述本发明的优选实施方式的操作原理时，当合并于此的已知功能和配置的详细描述可能使本发明的主题模糊不清时，将省略该详细描述。
54.此外，在整个附图中使用相同的附图标记来表示执行类似功能或操作的部件。在整个说明书中一个部件被称为连接到另一个部件的情况下，不仅该一个部件可以直接连接到另一个部件，而且该一个部件可以经由又一个部件间接连接到另一个部件。此外，包括某一元素并不意味着排除其他元素，而是意味着可以进一步包括这些元素，除非另有说明。
55.在下文中，将参照附图描述根据本发明的具有水箱的电动车辆底部。
56.图2是根据本发明第一优选实施方式的车辆底部的立体图，并且图3是根据本发明第一优选实施方式的车辆底部的分解立体图。此外，图4是沿图2的线a-a’截取的截面图，图5是示出根据本发明第一优选实施方式的第一水箱和电池组之间的联接结构的分解立体图。
57.参见图2至图5，根据本发明的第一实施方式的车辆底部100设置有沿向上方向(即，沿朝向车辆的室内空间的方向)凹陷预定深度的容纳部分110，并且第一水箱120和电池组200被安装在容纳部分110中。
58.具体地，第一水箱120和电池组200依次从上方位于车辆底部100的容纳部分110中，并且第一减震垫130和导热粘合构件140中的至少一个可以插置在第一水箱120和电池组200之间。
59.这里，第一水箱120可以是被配置成耗散电池组200中产生的热量的散热器，并且优选地，第一水箱120被一体地安装到车辆底部100。
60.通常，散热器安装在电池模块或电池组中，以耗散电池电芯中产生的热量。相反，在本发明中，由于执行散热器功能的第一水箱120在形成车辆底部100时一体地制造，所以可以仅安装或更换电池模块或电池组。
61.结果，可以省略用于将散热器安装到车辆底部的制造过程，并且此外，可以在不分离散热器的情况下修理或更换电池模块等。
62.此外，盖构件180位于电池组200下方，并且优选地，第二减震垫160进一步设置在电池组200和盖构件180之间。
63.当更详细地描述上述部件时，位于第一水箱120和电池组200之间的第一减震垫130和插置在电池组200和盖构件180之间的第二减震垫160被构造成引导第一水箱120和电池组200之间以及电池组200和盖构件180之间的紧密接触，并保护电池组200免受外部冲击影响。并且每个减震垫可以由具有预定弹性以便增加和减小体积的材料(例如，海绵)制成。
64.具有大致扁平形状的盖构件180被配置成用于打开和关闭形成在车辆底部100中的容纳部分110，并且通过螺钉紧固等被固定到沿着容纳部分110的开口的边缘设置的多个第二固定构件190。
65.导热粘合构件140位于第一水箱120和电池组200之间，以将第一水箱120和电池组200彼此固定，并允许第一水箱120和电池组200之间容易热交换。
66.这里，导热粘合构件140的材料没有特别限制，只要该材料表现出导热性和耐热性即可。例如，导热粘合剂构件可由可固化油脂和环氧类粘合胶中的至少一种制成。
67.虽然在图5中将第一减震垫130和导热粘合构件140示出为同时插置在第一水箱120和电池组200之间，但是也可以仅设置其中一个。
68.此外，电池组200主要固定到车辆底部100。也就是说，四边形或h梁形的第一固定构件150设置在车辆底部100的相对边缘处和容纳部分110的中间，并且电池组200通过已知的紧固方式(例如，螺钉联接)联接至第一固定构件150。
69.随后，将描述电池组200。在被安装在车辆底部100的容纳部分110中的状态下位于第一水箱120下方的电池组200包括至少一个电池模块210。
70.具体地，电池模块210包括在其一部分处开口的模块壳体211和容纳在模块壳体
211中的多个电池电芯212。
71.模块壳体211包括：成对的侧板211(a)，其分别位于电池电芯堆叠件的相对侧，所述电池电芯堆叠件被配置为具有多个电池电芯212沿垂直方向或水平方向并排堆叠的结构；至少一个带211(c)，其被配置为将所述成对的侧板211(a)彼此固定；以及下板(未示出)。
72.这里，优选的是至少一个带211(c)不完全覆盖模块壳体211的上表面。其原因在于，空气或液体必须容易地通过模块壳体211的内部。
73.第一减震垫130和导热粘合构件140中的至少一个位于带211(c)处，该带211(c)位于电池电芯堆叠件的上侧处。
74.成对的侧板211(a)中的每一个设置有向外突出预定长度的翼部分211(b)。翼部分211(b)与设置在车辆底部100处的第一固定构件150接触，并且使用诸如螺栓的已知紧固装置紧固到该第一固定构件150，由此电池模块210可以被稳定地固定在容纳部分110中。
75.每个电池电芯212包括电芯组件、被配置为容纳电芯组件的电芯壳体、以及成对的引线。
76.虽然在图3和图5中示出的电池组包括四个电池模块，但是这仅仅是示例，并且可以不受限制地改变电池模块的数量。
77.电芯组件可以是啫喱卷型电芯组件(jelly-roll type cell assembly)、堆叠型电芯组件、堆叠和折叠型电芯组件或层压和堆叠型电芯组件，所述啫喱卷型电芯组件被配置为具有长片型正极和长片型负极在隔膜插置在它们之间的状态下被卷绕的结构，所述堆叠型电芯组件包括单元电芯，每个单元电芯被配置为具有矩形正极和矩形负极在隔膜插置在它们之间的状态下被堆叠的结构，所述堆叠和折叠型电芯组件被构造成具有使用长的分离膜卷绕单元电芯的结构，所述层压和堆叠型电芯组件被构造成具有单元电芯在隔膜插在其间的状态下被堆叠并且然后彼此附接的结构。然而，本发明不限于此。
78.电芯组件被容纳在电芯壳体中，并且电芯壳体通常被构造成具有包括内层、金属层和外层的层压片结构。内层设置成与电芯组件直接接触，因此内层必须表现出高绝缘性和高的耐电解液性。此外，内层必须表现出高密封性，以便从外部气密地密封电芯壳体，即内层之间的热结合密封部分必须表现出优异的热结合强度。内层可以由选自表现出优异的耐化学性和高密封性的聚烯烃类树脂(例如聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯酸乙酯或聚丁烯)、聚氨酯树脂和聚酰亚胺树脂的材料制成。然而，本发明不限于此，并且最优选使用表现出优异的机械物理性质(如拉伸强度、刚性、表面硬度和抗冲击性)以及优异的耐化学性的聚丙烯。
79.设置成与内层邻接的金属层对应于阻挡层，该阻挡层被构造成防止湿气或各种气体从外部渗入电池中。重量轻且容易成形的铝薄膜可用作金属层的优选材料。
80.外层设置在金属层的另一表面上。外层可以由耐热聚合物制成，该耐热聚合物表现出优异的拉伸强度、耐湿气渗透性和耐空气透过性，使得外层在保护电芯组件的同时表现出高耐热性和耐化学性。例如，外层可由尼龙或聚对苯二甲酸乙二醇酯制成。然而，本发明不限于此。
81.此外，包括正极引线和负极引线的引线电连接到电芯组件的正极接头和负极接头，并从壳体向外暴露。电池电芯对应于通常已知的结构，因此将省略其更详细的描述。
82.图6是根据本发明第一优选实施方式的第一水箱的分解立体图。参照图6，根据本
发明第一优选实施方式的第一水箱120包括具有预定高度的上部主体121和联接到上部主体121的下侧的下部主体122，以限定水循环所需的预定空间。
83.水箱120可设有水循环通道。尽管图中未示出，但水箱还可设有进水引入口和排水口，使得水箱可保持在预定温度。
84.图7是根据本发明第一优选实施方式的变型电池模块的立体图。如图7所示，变型电池模块210的模块壳体211包括：成对的侧板211(a)，其位于由电池电芯212构成的电池电芯堆叠件的相对侧处；翼部分211(b)，其从所述成对的侧板211(a)中的每一个向外突出预定长度；以及上板211(d)和下表面(未示出)，其被配置为将所述成对的侧板211(a)彼此连接。
85.此时，优选地，在上板211(d)中形成彼此隔开预定距离的一个或多个通孔211'，使得空气或液体可以容易地穿过模块壳体211的内部。
86.图8是根据本发明第二优选实施方式的车辆底部的分解立体图，图9是根据本发明第二优选实施方式的车辆底部的截面图，并且图10是根据本发明第二优选实施方式的第一水箱的分解立体图。
87.除了第一水箱之外，根据本发明第二优选实施方式的车辆底部100在构造上与参考图2至图7描述的根据本发明第一优选实施方式的车辆底部100相同，并且因此将省略对相同构造的描述。
88.根据本发明第二优选实施方式的第一水箱120包括具有预定高度的上部主体121和联接到上部主体121的下侧的下部主体122，以限定水循环所需的预定空间。
89.这里，下部主体122设置有至少一个条状通孔122'，并且密封构件123安装在通孔122'中，该密封构件123由在加热到预定温度时熔化或损坏的材料(例如，熔点为200℃或更低的树脂，诸如聚乙烯或聚丙烯)制成。
90.当密封构件123设置在第一水箱120的下部主体122的预定区域时，如在第二实施方式中，密封构件在电池组的正常操作期间执行散热器的功能。然而，当在特定电池电芯中发生事件时(例如，当在电池电芯中产生高温气体，在电池电芯中产生火花，或在电池电芯中着火时)，密封构件123熔化或损坏。此时，第一水箱120中的水通过通孔122'被直接引入到电池模块或电池组中，由此可以防止诸如爆炸的二次损害。
91.图11是根据本发明第三优选实施方式的车辆底部的截面图，图12是示出根据本发明第三优选实施方式的第一水箱和电池组之间的联接结构的分解立体图，图13是根据本发明第三优选实施方式的第一水箱的分解立体图。
92.除了根据第二实施方式的第一水箱120之外，根据本发明第三优选实施方式的车辆底部100在构造上与参照图8至图10描述的车辆底部相同。
93.即，根据第二实施方式的第一水箱120被构造成使得通道设置在上部主体121中，而在第三实施方式中上部主体121可不设置通道。
94.图14是根据本发明第四优选实施方式的电动车辆底部的分解立体图，并且图15是根据本发明第四优选实施方式的电动车辆底部的截面图。
95.根据本发明第四优选实施方式的电动车辆底部100还包括根据参照图8至图12描述的第二实施方式或第三实施方式的设置在电池组200与盖构件180之间的第二水箱170。
96.此时，优选地，第二水箱170是散热器，更优选地，第一水箱120是用于灭火的水箱，
第二水箱170执行散热器的功能。
97.这里，用作散热器的第二水箱170包括上主体和下主体，如图6所示，并且优选地在每个主体中形成通道。
98.此外，导热粘合构件140和第二减震垫160中的至少一个可插置在电池组200和第二水箱170之间。导热粘合构件140与上述的相同，并且第二减震垫160在构造上和功能上与第一减震垫130相同，因此将省略其重复描述。
99.本发明可以提供一种包括车辆底部100的电动车辆。
100.此外，在本发明中，电动车辆是指被配置为通过由连接到车体的车轮和路面之间的摩擦引起的反作用而移动以便使用包括电力的动力来驱动的交通工具，并且可以包括所有车辆，每个车辆具有底部并且能够由电力驱动，诸如乘用车、厢式货车、卡车和特殊车辆(包括拖拉机和耕种机)。
101.本发明所属领域的技术人员将理解，基于以上描述，在本发明的范畴内各种应用和修改都是可能的。
102.(参考符号的描述)
103.100：车辆底部
104.110：容纳部分
105.120：第一水箱
106.121：上部主体
107.122：下部主体122'：通孔
108.123：密封构件
109.130：第一减震垫
110.140：导热粘合构件
111.150：第一固定构件
112.160：第二减震垫
113.170：第二水箱
114.180：盖构件
115.190：第二固定构件
116.200：电池组
117.210：电池模块
118.211：模块壳体
119.211(a)：侧板211(b)：翼部分
120.211(c)：带211(d)：上板
121.211'：通孔
122.212：电池电芯