温控支承模块、组合式电芯模块、热管理系统和电池系统的制作方法

1.本发明涉及电动汽车技术领域，具体涉及电池系统和底盘的集成化改进。


背景技术：

2.随着电动汽车技术发展，车上配置的动力电池越来越多，同时随着电池成组效率与整车轻量化的研究，电池系统与整车底盘集成化成为趋势。
3.而现有技术中，行业内的电动汽车的电动底盘主要采用两种方案：
4.1.根据整车骨架的尺寸情况，定制化电池包形状，电池安装到电池包中，再将电池包用螺栓固定在整车底盘骨架上；
5.2.将整车底盘骨架与电池包外壳集成在一起，但电池包内部仍然是由电池先组成模组或用扎带捆起来的大模组再安装进电池包中。
6.以上方案中，第一种方案的电池包与整车底盘为两个独立的零部件组成，体积利用率较低，且零部件数量较多，不利于整车经济性与轻量化。第二种方案较第一种方案集成化水平提高了，将电池包与整车底盘集成在一起了，但其仍然有横梁、电池模组成组用的端板与扎带等零部件，体积利用率提升有限。
7.另一方面，上述两种方案电池模组均采用底部打结构胶固定的方式，防止电芯在使用过程中移位甚至脱落。但这种方式会导致在售后维修过程中，电池模组无法取出，只能整包更换，大大提高了售后服务成本。


技术实现要素：

8.因此，针对上述问题，本发明提出一种温控支承模块、组合式电芯模块、热管理系统和电池系统。
9.本发明采用如下技术方案实现：
10.本发明提出一种温控支承模块，用于对电芯进行温度控制和围挡固定，包括呈长条板状的中间主体以及固定盖合在中间主体两侧面的第一侧板和第二侧板，所述中间主体朝向所述第一侧板和第二侧板的两侧面上分别设有第一流道和第二流道，以形成双面式温控结构，定义长条板状的中间主体的长度延伸方向为左右方向，在中间主体的左右两端分别固定设置有用于与电动底盘的纵梁固定连接的第一固定连接部和第二固定连接部。
11.其中，优选的，所述第一侧板和第二侧板均为平面薄板结构。
12.其中，优选的，定义第一侧板和第二侧板的相对布置方向为前后方向，并定义垂直于所述左右方向和前后方向的两个相反方向为上下方向，在中间主体的上端固定连接有一电芯限位部，电芯限位部向前和向后延伸分别超出所述第二侧板和第一侧板。
13.其中，优选的，所述电芯限位部是一板状结构，且其前端和后端均是呈锯齿状延伸。
14.其中，优选的，所述第一流道和第二流道是凹陷的凹槽结构，第一侧板和第二侧板固定在中间主体两侧面的同时将该凹槽结构的第一流道和第二流道封盖。
15.其中，优选的，所述第一流道和第二流道均是在左右方向延伸，同时所述第一流道和第二流道都是在上下方向排列布置有数道。
16.其中，优选的，在所述中间主体的左右两端分别固定设有第一通口和第二通口，第一通口和第二通口均同时与第一流道、第二流道连通，所述中间主体是波浪形结构，其两侧面的第一流道和第二流道相互错位。
17.本发明还提出组合式电芯模块，包括至少两个呈前后间隔平行排列的温控支承模块，在两相邻温控支承模块之间固定设有由数个电芯排列成矩形的至少一排电芯组，在电芯组左、右侧固定设有端板，从而温控支承模块和端板形成对电芯组的前后左右四向围挡固定，所述温控支承模块是上述的温控支承模块。
18.其中，优选的，所述温控支承模块与电芯组之间设有导热板，和/或电芯组与电芯组之间设有导热板。
19.其中，优选的，所述端板与电芯组之间设有缓冲结构，和/或温控支承模块与电芯组之间设有缓冲结构。
20.其中，优选的，所述电芯组设有至少两排，相邻电芯组的中间间隙的上方位置固定设有电芯挡板，所述电芯挡板两端分别固定在电芯组两端的端板上，电芯挡板沿着两相邻电芯组的中间间隙延伸并同时止挡两相邻电芯组的向上运动。
21.其中，优选的，所述电芯挡板进一步包括挡板本体和挡板缓冲垫，挡板缓冲垫设于挡板本体和电芯组之间以实现缓冲效果；挡板本体上设有加强筋以增强其结构强度。
22.本发明还提出热管理系统，包括上述的组合式电芯模块以及铺设于该组合式电芯模块下方的平板状的底部温控板，还包括为组合式电芯模块的温控支承模块和所述底部温控板提供温控介质的风冷机组或水冷机组以及分配管路。
23.其中，优选的，所述温控支承模块和底部温控板是共用温控介质的分配管路；或者所述温控支承模块和底部温控板各自配置有互为独立的温控介质的分配管路。
24.其中，优选的，所述温控支承模块和底部温控板都是采用气态温控介质的风冷式系统；或者所述温控支承模块和底部温控板都是采用液态温控介质的水冷式系统；或者所述温控支承模块和底部温控板其中一个是采用气态温控介质的风冷式系统，另一个是采用液态温控介质的水冷式系统。
25.本发明还提出电池系统，包括一支整车中纵梁、平行间隔地设置在整车中纵梁两侧的两支整车边纵梁、固定连接在所述整车中纵梁和整车边纵梁两端的两支整车侧梁，所述整车中纵梁、整车边纵梁和整车侧梁固定连接组成“日”字形结构的底盘骨架，还包括上述的组合式电芯模块，所述组合式电芯模块设于整车中纵梁和整车边纵梁之间，所述温控支承模块两端的第一固定连接部和第二固定连接部分别与整车中纵梁和整车边纵梁固定连接，以及还包括分别固定在所述“日”字形结构的底盘骨架底部和顶部的底部温控板和上盖。
26.本发明具有以下有益效果：
27.1.本发明的温控支承模块集成了温控板与整车底盘的横梁的功能，在实现对电芯进行温度控制的同时又可对电芯进行围挡固定，并且还能充当整车底盘横梁支撑结构，减少了整车零部件数量，提高了轻量化水平；
28.2.通过温控支承模块和端板对电芯组前后左右进行四向围挡固定，实现了对电芯
组的全方位固定，实际应用中只需将组合式电芯模块放入电芯箱体中，同时配合温控支承模块上的电芯限位部对电芯组在上下方向的固定即可完成电芯的可靠固定，不必像现有技术一样在电芯底部打结构胶，也不用将电芯用扎带或其他方式固定，方便售后故障维修，降低售后服务成本；
29.3.本发明由温控支承模块实现电芯侧面的温度控制，底部温控板实现电芯底部的温度控制，能够提高对电芯的制冷/加热速率，同时提高温控系统设置的灵活性；
30.4.本发明将电芯箱体与整车底盘骨架集成，实现高度集成化，减少零部件数量，提升整车轻量化水平，整车中纵梁和温控支承模块将电芯分成多个区域，当某个区域电池热失控时，温控支承模块可起冷却隔绝作用，有效防止热扩散，提高电池安全性。
附图说明
31.图1是实施例1中温控支承模块的示意图；
32.图2是实施例1中温控支承模块的结构分解图；
33.图3是实施例2中组合式电芯模块的示意图；
34.图4是实施例2中组合式电芯模块的结构分解图；
35.图5是实施例2中组合式电芯模块通过增加温控支承模块和端板进行扩展的示意图；
36.图6是实施例3中热管理系统的示意图；
37.图7是实施例4中电池系统的示意图；
38.图8是实施例4中电池系统的结构分解图。
具体实施方式
39.为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
40.现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
41.实施例1：
42.参阅图1-2所示，作为本发明的优选实施例，提供一种温控支承模块10，具体而言是一种双面温控式的支承模块，可应用在电动汽车的底盘(以下简称电动底盘)中，既作为电芯的温控板，又可同时对电芯进行围挡固定并作为电动底盘的支承横梁。该温控支承模块10包括呈长条板状的中间主体11以及固定盖合在中间主体11两侧面的第一侧板12和第二侧板13，在中间主体11朝向所述第一侧板12和第二侧板13的两侧面上分别设有第一流道120和第二流道130，第一流道120和第二流道130用于通入温控介质以形成双面式温控结构，温控介质可以是温控液体以使温控支承模块10作为水冷板，或者温控介质也可以是温控气体以使温控支承模块10作为风冷板，本实施例中该温控支承模块10作为水冷板进行说明，但相应的作为风冷板的温控支承模块10是结构类似的，对于本领域技术人员来说可以显而易见地获知。
43.定义长条板状的中间主体11的长度延伸方向为左右方向(图1中x1方向为左向，x2
方向为右向)，在中间主体11的左右两端分别固定设置有用于与电动底盘的纵梁固定连接的第一固定连接部15和第二固定连接部18，本实施例中，第一固定连接部15和第二固定连接部18均为固定支架。本实施例中，第一侧板12和第二侧板13均为平板状结构从而能够贴合并夹紧排列成排的电芯。该温控支承模块10和电芯进行组合连接时，一个温控支承模块10可以作为排列成组的电芯的一个侧边的围挡固定结构(具体可参阅实施例2)。数个温控支承模块10间隔排列则在相邻的温控支承模块10之间形成组合安装电芯的空间，而本实施例中温控支承模块10形成双面水冷结构，第一侧板12和第二侧板13作为两水冷接触面对电芯进行水冷/水热的温度控制，双面水冷结构可以显著提高水冷效率，而且温控支承模块10在作为水冷板的同时又作为电芯的支承固定结构，温控支承模块10集成了水冷板与整车底盘的横梁，在实现水冷的同时也充当整车底盘横梁支撑结构，减少了整车零部件数量，提高了轻量化水平。
44.其中，第一侧板12和第二侧板13在本实施例中是薄板，以提高热传导效率，中间主体11的厚度大于第一侧板12或第二侧板13，具体的，第一侧板12和第二侧板13的厚度取值在3-5mm之间中间主体11的厚度取值在10-20mm之间，中间主体11采用铝合金材料制成，以确保温控支承模块10具有足够的结构强度和刚度，保证其作为电动底盘的横梁的可靠性。
45.为便于描述，本实施例进一步定义第一侧板12和第二侧板13的相对布置方向为前后方向，且第一侧板12相对处于第二侧板13的后方，第二侧板13相对处于第一侧板12的前方(即图1中y1方向为前向，y2方向为后向)。同时垂直于上述左右方向和前后方向的两个相反方向为上下方向(图1中以z1方向为上向，z2方向为下向)。在中间主体11的上端固定连接有一电芯限位部16，该电芯限位部16向前和向后延伸分别超出所述第二侧板13和第一侧板12，以在温控支承模块10和电芯进行组合连接时阻挡电芯向上的移动，提高对电芯固定的可靠性。本实施例中电芯限位部16是一板状结构，且其前端和后端均是呈锯齿状延伸，以节约制造材料，降低生产成本。
46.本实施例中，第一流道120和第二流道130是凹陷的水槽结构，第一侧板12和第二侧板13固定在中间主体11两侧面的同时将该水槽结构的第一流道120和第二流道130封盖。在其他实施例中第一流道120和第二流道130可以是管状的，但本实施采用的第一流道120和第二流道130结构能够提高第一流道120和第一侧板12、以及第二流道130和第二侧板13的接触面积，温控液体流过第一流道120和第二流道130后可很好与第一侧板12和第二侧板13紧密贴合的电芯进行热交换。
47.本实施例中，第一流道120和第二流道130均是在左右方向延伸，同时，第一流道120和第二流道130都是在上下方向排列布置有数道，以进一步提高第一流道120和第一侧板12、以及第二流道130和第二侧板13的接触面积。
48.在中间主体11的左右两端分别固定设有第一通口14和第二通口17，第一通口14和第二通口17均同时与第一流道120、第二流道130连通，第一通口14和第二通口17可与供水管连接，两端过水的结构可以实现多个温控支承模块10之间水路的相互连通。并且，本实施例中，中间主体11是波浪形结构，其两侧面的第一流道120和第二流道130是相互错位的，如此设置使得第一通口14或第二通口17流过的温控介质可以直接分为两半分别流至第一流道120和第二流道130，既缩小了中间主体11体积占用，也提高了换热效率。
49.实施例2：
50.参阅图3-5所示，本实施例提出一种组合式电芯模块20，包括至少两个呈前后间隔平行排列的实施例1中的温控支承模块10，在两相邻温控支承模块10之间固定设有由数个电芯排列成矩形的电芯组，本实施例中具体设有两排电芯组，分别为电芯组201、202，在两排电芯组201、202左右侧固定设有端板21，从而温控支承模块10固定设于电芯组前、后侧，端板21固定设于电芯组左、右侧，形成两排电芯组201、202的前后左右四向围挡固定。温控支承模块10是实施例1中的温控支承模块10，因此具有实施例1中温控支承模块10的所有技术效果。本实施例虽然以一种具有两排电芯组201、202的组合式电芯模块为例进行说明，但显然其他实施例中也可以是只有一排电芯组。而且如图5所示，组合式电芯模块还可以通过增加温控支承模块10和端板21的数量进行拓展。
51.在温控支承模块10和电芯组(即电芯组201或电芯组202)之间、以及电芯组201和电芯组202之间设有导热板24(本实施例中导热板24由硅胶材质制成)，以提高温控支承模块10的温控换热效率。在端板21和电芯组(即电芯组201或电芯组202)之间设有缓冲垫23，以起到对电芯组的缓冲防护效果。与之类似的，在温控支承模块10和电芯组之间也可以设有类似的缓冲结构。
52.本实施例通过温控支承模块10和端板21对电芯组前后左右进行四向围挡固定，实现了对电芯组的全方位固定，实际应用中只需将组合式电芯模块放入电芯箱体中，同时配合温控支承模块10上的电芯限位部16(参阅实施例1)对电芯组在上下方向的固定即可完成电芯的可靠固定，不必像现有技术一样在电芯底部打结构胶，也不用将电芯用扎带或其他方式固定，方便售后故障维修，降低售后服务成本。
53.为了进一步强化对电芯组上下方向的固定效果，本实施例还在相邻的电芯组201和电芯组202的中间间隙的上方位置固定设有电芯挡板22，该电芯挡板22是两端分别固定在电芯组两端的端板21上，电芯挡板22沿着电芯组201和电芯组202的中间间隙延伸并同时止挡电芯组201和电芯组202的向上运动。本实施例中电芯挡板22进一步包括挡板本体221和挡板缓冲垫223，挡板缓冲垫223设于挡板本体221和电芯之间以实现缓冲效果。挡板本体221上设有加强筋222以增强其结构强度。
54.实施例3：
55.参阅图6，本实施例提出一种热管理系统30，包括至少一个实施例2中的组合式电芯模块20(图中略去电芯组结构以便于看到底部温控板100)以及铺设于该组合式电芯模块20下方的平板状的底部温控板100，还包括为温控支承模块10和底部温控板100提供温控介质的风冷机组或水冷机组以及分配管路(图中未标示或示出)。
56.本实施例由温控支承模块10实现电芯侧面的温度控制，底部温控板100实现电芯底部的温度控制，能够提高对电芯的制冷/加热速率。
57.温控支承模块10和底部温控板100可以是共用温控介质的分配管路，也可以是各自配置有互为独立的分配管路，从而根据整车使用需求，可以控制开关只让温控支承模块10和底部温控板100的其中一个工作或二者都工作，以此来达到对电芯的不同的冷却/加热速率。
58.温控支承模块10和底部温控板100可以都是风冷式系统，也可以都是水冷式系统，还可以是一个是风冷式系统另一个是水冷式系统，可以根据需要灵活设置，当整车需要较快制冷/加热速率时，可开启水冷，当整车不要太快的制冷/加热速率时，可关闭水冷，开启
风冷降温/加热，降低整车能耗。
59.在底部温控板100上也可以铺有导热板，以起到和实施例2中导热板24类似的效果。
60.实施例4：
61.本实施例提供一种电池系统40，具体的说是一种电动汽车的底盘及电池的集成系统，包括一支整车中纵梁41、平行间隔地设置在整车中纵梁两侧的两支整车边纵梁42、固定连接在所述整车中纵梁41和整车边纵梁42两端的两支整车侧梁43，整车中纵梁41、整车边纵梁42和整车侧梁43固定连接组成“日”字形结构的底盘骨架，还包括实施例2中的组合式电芯模块20，该组合式电芯模块20设于整车中纵梁41和整车边纵梁42之间，温控支承模块10两端的第一固定连接部15和第二固定连接部18分别与整车中纵梁41和整车边纵梁42固定连接，以及还包括分别固定在上述“日”字形结构的底盘骨架底部和顶部的底部温控板110和上盖44，底部温控板110用于实现电芯底部的温度控制同时起到支撑作用，底部温控板110和“日”字形结构的底盘骨架构成电动汽车的底盘系统40的电芯下箱体，再通过上盖44固定盖合以将此电芯下箱体封闭。
62.本实施例由于具有实施例2的组合式电芯模块20，因此具有实施例2的组合式电芯模块20的全部技术效果。且本实施例中电芯箱体与整车底盘骨架集成，实现高度集成化，减少零部件数量，提升整车轻量化水平，整车中纵梁41和温控支承模块10将电芯分成多个区域，当某个区域电池热失控时，温控支承模块10可起冷却隔绝作用，有效防止热扩散，提高电池安全性。同时具有高效的热管理速率。
63.尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出的各种变化，均落入本发明的保护范围。