一种基于底盘一体化的电池装置及电动车辆的制作方法

1.本技术涉及电池热管理技术领域，具体而言，涉及一种基于底盘一体化的电池装置及电动车辆。


背景技术：

2.目前，电动汽车的电池组由多个电池串联叠置组成；如一个典型的电池组大约有96个电池，充电到4.2v的锂离子电池而言，这样的电池组可产生超过400v的总电压。尽管汽车电源系统将电池组看作单个高压电池，每次都对整个电池组进行充电和放电，但电池控制系统必须独立考虑每个电池的情况。如果电池组中的一个电池容量稍微低于其他电池，那么经过多个充电/放电周期后，其充电状态将逐渐偏离其它电池。如果这个电池的充电状态没有周期性地与其它电池平衡，那么它最终将进入深度放电状态，从而导致损坏，并最终形成电池组故障。为防止这种情况发生，每个电池的电压都必须监视，以确定充电状态。
3.现有技术中，电池组发生故障时，可能引起热失控，损坏整个电池组，进而导致整个电池系统发生起火爆炸；目前存在一些防止热蔓延的技术，主要都是被动的防止热蔓延。但是，通过隔热耐高温材料来阻止热蔓延，再加上通过热交换的形式带走热量，电池的热管理效率低下，容易引起电池热失控、甚至起火爆炸的问题。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的在于提供一种基于底盘一体化的电池装置及电动车辆，可以实现防止电池热失控的技术效果。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种基于底盘一体化的电池装置，包括底盘和电芯组件；
6.所述底盘包括系统电路机构和多个电芯槽格，所述电芯组件包括多个电芯，所述多个电芯一一对应地安装在所述多个电芯槽格；
7.所述电芯设置有多个极柱，每个所述极柱内设置有第一磁性构件，所述系统电路机构设置有多个第二磁性构件，根据所述第二磁性构件的磁性控制所述第二磁性构件与对应的所述第一磁性构件连接或断开，所述系统电路机构与所述第二磁性构件电连接，所述系统电路机构用于调节所述第二磁性构件的磁性。
8.在上述实现过程中，该基于底盘一体化的电池装置通过极柱内的第一磁性构件和系统电路机构的第二磁性构件在磁性不同时相吸，使得极柱表面和系统电路机构贴合，实现电芯和系统电路机构电连接；当电芯组件中某个电芯发生热失控时，系统电路机构通过控制电路调节第二磁性构件的磁性，使得第一磁性构件与第二磁性构件的磁性相同、两者相排斥，使得热失控的电芯弹出电池系统，避免引起整个电芯组件的热失控，从而保证电池系统安全和车辆安全；因此，该基于底盘一体化的电池装置可以防止电池热失控的技术效果。
9.进一步地，所述极柱为凸形极柱，所述凸形极柱设置于所述电芯的底部并突出所
述电芯的底部平面。
10.在上述实现过程中，将极柱设置为凸形极柱，电芯通过凸形极柱即可实现与系统电路机构的电连接，避免电芯与系统电路机构的大面积接触，降低热失控的电芯热蔓延至系统电路机构的速度。
11.进一步地，所述装置还包括多个电芯防爆阀，所述电芯防爆阀设置于所述系统电路机构和所述电芯之间。
12.在上述实现过程中，电芯防爆阀作为处于热失控的电芯的卸压装置，防止处于热失控的电芯发生爆炸。
13.进一步地，所述装置还包括多个弹性机构，所述弹性机构设置于所述系统电路机构和所述电芯之间。
14.在上述实现过程中，在第一磁性构件和第二磁性构件的磁性相反时，第一磁性构件和第二磁性构件连接，弹性机构处于压缩状态；在第一磁性构件和第二磁性构件的磁性相同时，第一磁性构件和第二磁性构件相互排斥、两者断开，在弹性机构的作用下将电芯弹出。
15.进一步地，所述系统电路机构设置有多个凸起平台，所述弹性机构安装在对应的所述凸起平台上。
16.在上述实现过程中，通过设置凸起平台，加大电芯的底部平面和系统电路机构的顶部平面之间的距离，从而进一步降低热失控的电芯热蔓延至系统电路机构的速度。
17.进一步地，所述装置还包括多个压力传感器，所述多个压力传感器安装在所述系统电路机构内，所述压力传感器用于检测对应的所述电芯的气体压力。
18.在上述实现过程中，通过压力传感器监测电芯内部的气体压力，当电芯的内部压力到达一定程度、且压力增长速率比较异常时，电池系统通过识别压力传感器的数据，判断电芯是否有热失控风险，若存在风险则可以控制第二磁性构件的磁性，将电芯弹出。
19.进一步地，所述装置还包括多个温度传感器，所述多个温度传感器安装在所述系统电路机构内，所述温度传感器用于检测对应的所述电芯的气体温度。
20.在上述实现过程中，通过温度传感器监测电芯内部的温度，当电芯的温度异常时，则可以控制第二磁性构件的磁性，将电芯弹出，防止电芯热失控。
21.进一步地，所述装置还包括护板，所述护板安装在所述电芯与所述电芯槽格的上方。
22.在上述实现过程中，护板将电芯密封安装在电芯槽格内，起到保护作用。
23.进一步地，所述护板通过结构胶与所述电芯、所述电芯槽格粘接。
24.第二方面，本技术实施例提供了一种电动车辆，包括如第一方面任一项所述的基于底盘一体化的电池装置。
25.本技术公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本技术公开的上述技术即可得知。
26.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术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技术的某些实施例，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。
28.图1为本技术实施例提供的基于底盘一体化的电池装置的结构示意图；
29.图2为本技术实施例提供的基于底盘一体化的电池装置的剖面结构示意图；
30.图3为本技术实施例提供的基于底盘一体化的电池装置的第一部分剖面结构示意图；
31.图4为本技术实施例提供的基于底盘一体化的电池装置的第二部分剖面结构示意图；
32.图5为本技术实施例提供的基于底盘一体化的电池装置的第三部分剖面结构示意图；
33.图6为本技术实施例提供的基于底盘一体化的电池装置的第四部分剖面结构示意图。
34.图标：底盘100；系统电路机构110；第二磁性构件111；电芯槽格120；电芯组件200；电芯210；极柱211；第一磁性构件212；电芯防爆阀310；弹性机构320；压力传感器330；护板400。
具体实施方式
35.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
36.在本技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本技术及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
37.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本技术中的具体含义。
38.此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或点连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的联通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
39.此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的
相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。
40.本技术实施例提供了一种基于底盘一体化的电池装置及电动车辆，可以应用于动力电池的ctc技术中；该基于底盘一体化的电池装置通过极柱内的第一磁性构件和系统电路机构的第二磁性构件在磁性不同时相吸，使得极柱表面和系统电路机构贴合，实现电芯和系统电路机构电连接；当电芯组件中某个电芯发生热失控时，系统电路机构通过控制电路调节第二磁性构件的磁性，使得第一磁性构件与第二磁性构件的磁性相同、两者相排斥，使得热失控的电芯弹出电池系统，避免引起整个电芯组件的热失控，从而保证电池系统安全和车辆安全；因此，该基于底盘一体化的电池装置可以防止电池热失控的技术效果。
41.示例性地，电池与汽车底盘的一体化，又称为结构电池(ctc，cell to chassis)技术；cic技术本质是取消电池包内部的绝大部分模组，直接将电芯或者模组安装在车身底盘上，电芯在为车辆供电的同时，也充当底盘的结构件。
42.请参见图1至图3，图1为本技术实施例提供的基于底盘一体化的电池装置的结构示意图，图2为本技术实施例提供的基于底盘一体化的电池装置的剖面结构示意图，图3为本技术实施例提供的基于底盘一体化的电池装置的第一部分剖面结构示意图，图1中的剖面a-a和图2对应，图2中的b部分与图3对应；该基于底盘一体化的电池装置包括底盘100和电芯组件200。
43.示例性地，底盘100包括系统电路机构110和多个电芯槽格120，电芯组件200包括多个电芯210，多个电芯210一一对应地安装在多个电芯槽格120。
44.示例性地，电芯210设置有多个极柱211，每个极柱211内设置有第一磁性构件212，系统电路机构110设置有多个第二磁性构件111，根据第二磁性构件111的磁性控制第二磁性构件111与对应的第一磁性构件212连接或断开，系统电路机构110与第二磁性构件111电连接，系统电路机构110用于调节第二磁性构件111的磁性。
45.示例性地，第一磁性构件212内包括磁性物质，第二磁性构件111内同样包括磁性物质，且第二磁性构件111的磁性可以由系统电路机构110进行控制；在第一磁性构件212和第二磁性构件111的磁性相反时，第一磁性构件212和第二磁性构件111连接，从而实现系统电路机构110和电芯210的电连接；在第一磁性构件212和第二磁性构件111的磁性相同时，第一磁性构件212和第二磁性构件111相互排斥、两者断开，从而实现系统电路机构110和电芯210的断开，将电芯210弹出电芯槽格120。
46.在一些实施方式中，系统电路机构110包括车辆的系统电路，如各种控制电路、输电线路等。
47.在一些实施方式中，该基于底盘一体化的电池装置通过极柱211内的第一磁性构件212和系统电路机构110的第二磁性构件111在磁性不同时相吸，使得极柱211表面和系统电路机构110贴合，实现电芯210和系统电路机构110电连接；当电芯组件200中某个电芯210发生热失控时，系统电路机构110通过控制电路调节第二磁性构件111的磁性，使得第一磁性构件212与第二磁性构件111的磁性相同、两者相排斥，使得热失控的电芯210弹出电池系统，避免引起整个电芯组件200的热失控，从而保证电池系统安全和车辆安全；因此，该基于底盘一体化的电池装置可以防止电池热失控的技术效果。
48.示例性地，极柱211为凸形极柱，凸形极柱设置于电芯210的底部并突出电芯210的底部平面。
49.示例性地，将极柱211设置为凸形极柱，电芯210通过凸形极柱即可实现与系统电路机构110的电连接，避免电芯210与系统电路机构110的大面积接触，降低热失控的电芯210热蔓延至系统电路机构110的速度。
50.请参见图4，图4为本技术实施例提供的基于底盘一体化的电池装置的第二部分剖面结构示意图，图2中的c部分与图4对应。
51.示例性地，该基于底盘一体化的电池装置还包括多个电芯防爆阀310，电芯防爆阀310设置于系统电路机构110和电芯210之间。
52.示例性地，电芯防爆阀310作为处于热失控的电芯210的卸压装置，防止处于热失控的电芯210发生爆炸。
53.请参见图5，图5为本技术实施例提供的基于底盘一体化的电池装置的第三部分剖面结构示意图，图2中的d部分与图5对应。
54.示例性地，该基于底盘一体化的电池装置还包括多个弹性机构320，弹性机构320设置于系统电路机构110和电芯220之间。
55.示例性地，在第一磁性构件212和第二磁性构件111的磁性相反时，第一磁性构件212和第二磁性构件111连接，弹性机构320处于压缩状态；在第一磁性构件212和第二磁性构件111的磁性相同时，第一磁性构件212和第二磁性构件111相互排斥、两者断开，在弹性机构320的作用下将电芯210弹出。
56.在一些实施方式中，如图5所示，在第一磁性构件212和第二磁性构件111连接时、即弹性机构320处于压缩状态时，弹性机构320嵌入电芯110的底部平面，嵌入距离为x。
57.示例性地，弹性机构320可以是弹性板簧、弹簧等，此处仅作为示例而非限定。
58.示例性地，系统电路机构110设置有多个凸起平台，弹性机构320安装在对应的凸起平台上。
59.示例性地，通过设置凸起平台，加大电芯210的底部平面和系统电路机构110的顶部平面之间的距离，从而进一步降低热失控的电芯210热蔓延至系统电路机构110的速度。
60.示例性地，该基于底盘一体化的电池装置还包括多个压力传感器330，多个压力传感器330安装在系统电路机构110内，压力传感器330用于检测对应的电芯210的气体压力。
61.示例性地，通过压力传感器330监测电芯210内部的气体压力，当电芯210的内部压力到达一定程度、且压力增长速率比较异常时，电池系统通过识别压力传感器330的数据，判断电芯210是否有热失控风险，若存在风险则可以控制第二磁性构件111的磁性，将电芯210弹出。
62.示例性地，该基于底盘一体化的电池装置还包括多个温度传感器，多个温度传感器安装在系统电路机构110内，温度传感器用于检测对应的电芯210的气体温度。
63.示例性地，通过温度传感器监测电芯210内部的温度，当电芯210的温度异常时，则可以控制第二磁性构件111的磁性，将电芯210弹出，防止电芯210热失控。
64.请参见图6，图6为本技术实施例提供的基于底盘一体化的电池装置的第四部分剖面结构示意图，图2中的e部分与图6对应。
65.示例性地，该基于底盘一体化的电池装置还包括护板400，护板400安装在电芯210与电芯槽格120的上方。
66.示例性地，护板400将电芯210密封安装在电芯槽格120内，起到保护作用。
67.示例性地，护板400通过结构胶与电芯210、电芯槽格120粘接。
68.在一些实施方式中，本技术实施例提供了一种电动车辆，包括如图1至图6的基于底盘一体化的电池装置。
69.示例性地，本技术实施例提供的基于底盘一体化的电池装置，为ctc技术的一种方式，将电芯210放置电芯槽格120中，极柱211的磁性物质与系统电路机构110的磁性物质的磁性不同相吸实现电连接，弹性机构320处于压缩状态，护板400与电芯210、车体通过结构胶粘接在一起。
70.示例性地，通过极柱211的磁性物质与系统电路机构110的磁性物质的磁性不同相吸原理，使极柱211表面与系统电路机构110的表面贴合在一起，实现电连接，可以取消电芯210的极柱211与系统电路机构110的激光焊接连接。
71.示例性地，当电芯组件200的某个电芯210发生热失控时，系统电路机构110通过控制电路调节系统电连接的磁性物质的磁性，使得极柱211的磁性物质与系统电路机构110的磁性物质的磁性相同相排斥原理，再加上弹性机构320产生的反弹力，使得热失控电芯210弹出电池系统，从而保证电池系统安全和车辆安全。
72.示例性地，电芯210内部的气体压力监测，通过压力传感器330来实现对电芯210内部气体压力的监测；电芯210在长期使用过程或者循环过程，由于正负极会与电解液产生副反应，导致电芯210内部的气体压力会不断升高，当电芯210发生内部热失控时，也会产生大量的气体，导致短时间内无法释放压力，而造成电芯210爆炸现象，通过压力传感器330监测电芯2120的内部气体压力，当电芯210的内部压力一定程度时，且压力增长速率比较异常时，电池系统会通过判断识别，电芯210是否有热失控风险，如果有，就会将该电芯210弹射出来，如果没有，将会请求降功率等命令。
73.示例性地，本技术实施例提供的基于底盘一体化的电池装置中，通过磁性的不同，两个磁性物质相吸，可以实现电连接；通过磁性的相同，两个磁性物质相排斥，可以实现热失控电芯210与车体实现分离，从而实现主动防止热蔓延；通过弹性机构320的压缩反弹力，使得热失控电芯210与车体实现分离；通过压力传感器330实时监测电芯210的内部压力，从而判断电芯210的健康程度和是否发生热失控，为电池管理系统提供依据。
74.在本技术所有实施例中，“大”、“小”是相对而言的，“多”、“少”是相对而言的，“上”、“下”是相对而言的，对此类相对用语的表述方式，本技术实施例不再多加赘述。
75.应理解，说明书通篇中提到的“在本实施例中”、“本技术实施例中”或“作为一种可选的实施方式”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在本实施例中”、“本技术实施例中”或“作为一种可选的实施方式”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定特征、结构或特性可以以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本技术所必须的。
76.在本技术的各种实施例中，应理解，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的必然先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
77.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵
盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应与权利要求的保护范围为准。