一种CTP构型的电池总成、电动车辆及设计方法技术

本发明专利技术是一种CTP构型的电池总成、电动车辆及设计方法。包括电池箱体和设置在电池箱体内的电池包；电池包包括CTP构型的电池模组、箱体横梁、水冷板、箱体前端板、导热结构胶、箱体后端板和水管接头；电池箱体包括箱体前端板、箱体后端板、箱体底板和箱体侧板；电池模组固定在水冷板上；电池箱体长度方向的电池模组通过箱体横梁隔开；电池箱体宽度方向的电池模组通过水冷板隔开；水管接头与水冷板的流道连接。本发明专利技术能实现水冷板与箱体侧板的集成，水冷板总成与箱体后端板、箱体前端板内部的流道结构形成封闭的热管理冷却液流道回路，外部连接水管接头，可以实现电池包内部干湿分离，无水管设计，提升装配性能，减少了因水管转换接头带来的泄露风险。头带来的泄露风险。头带来的泄露风险。

【技术实现步骤摘要】
一种CTP构型的电池总成、电动车辆及设计方法


[0001]本专利技术涉及汽车
，具体的说是一种CTP构型的电池总成、电动车辆及设计方法。

技术介绍

[0002]当前，新能源汽车的发展前景非常广阔，但随着技术的发展，各种新能源汽车安全问题频出。动力电池作为新能源汽车的关键核心零部件，其集成化一直是行业难题。目前锂离子电池的零部件复杂繁多，无法实现集成化设计。
[0003]针对上述问题，公开号为CN209389112U的申请提供了一种电池包，包括两个以上的电池模组；电池模组均包括框架和容置于所述框架内的多个电池单体；相邻的框架之间固定设置有套筒；套筒具有用于穿设固定件的通道；固定件用于将所述电池包固定于整车。该申请提供的电池包，包括两个以上的电池模组，在实现电池包轻量化的同时，也提高了电池包在整车的连接强度。但该申请采用的技术方案在密封、防止热扩散方面存在不足。
[0004]公开号为CN209183581U的申请提供了一种用于车辆的动力电池系统，这种箱体包括：换热板；下框体，位于换热板上、下框体与换热板一汽形成向上的开口的收容电池的容置空间，换热板用于支撑电池并与电池进行热交换，下框体为具有中空腔的中空结构；防护板，位于换热板下方，从下方对换热板进行防护；自密封铆接元件，将防护板，换热板以及下框体固定在一起，自密封铆接元件沿上下方向穿过防护板和换热板，钦自密封铆接元件插入下框体并至少部分露出于下框体，自密封铆接元件在穿过防护板的第一位置进行密封，自密封铆接元件在插入下框体的第二位置进行密封。自密封铆接元件能在穿过防护板的第一位置和插入下框体的第二位置直接进行密封，解决了常规紧固件处的密封问题，简化组装过程并降低了成本。但该申请的电池无法实现集成化。
[0005]公开号为CN210403850U的申请公开了一种动力电池包及电动车，动力电池包包括托盘和设置在托盘的若干单体电池，单体电池沿第一方向排布，单体电池沿第二方向延伸；托盘包括沿第一方向延伸的第一侧和第二侧，第一侧和第二侧在第二方向上相对设置，还包括设置在托盘上的单体电池限位件，单体电池限位件包括邻近第一侧设置的第一限位件和邻近第二侧设置的第二限位件，第一限位件和第二限位件在单体电池的厚度、长度方向上对单体电池进行限位。电动车包括上述动力电池包。该申请由单体电池限位件在第一方向和第二方向上对单体电池形成限位，且能够同时对多个单体电池进行限位，有效提高组装动力电池包的效率，降低组装成本，但未能实现电池的集成化。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种CTP构型的电池总成、电动车辆及设计方法，通过电池单体侧躺与水冷板固定布置，实现水冷板与箱体侧板的集成，并且水冷板总成3与箱体后端板6、箱体前端板4内部的流道结构形成封闭的热管理冷却液流道回路，外部连接水管接头7，可以实现电池包内部干湿分离，无水管设计，提升装配性能，减少了因水管转换接头带来的泄露风
险，解决了现有电池零部件复杂繁多，无法实现集成化的问题。
[0007]本专利技术技术方案结合附图说明如下：
[0008]一方面，提供了一种CTP构型的电池总成，包括电池箱体和设置在电池箱体内的电池包；所述电池包包括CTP构型的电池模组1、箱体横梁2、水冷板3、箱体前端板4、导热结构胶5、箱体后端板6和水管接头7；所述电池箱体包括箱体前端板4、箱体后端板6、箱体底板和箱体侧板；所述CTP构型的电池模组1侧躺布置，底部固定在水冷板3上；所述箱体前端板4设置在电池包的前端；所述箱体后端板6设置在电池包的后端；电池箱体长度方向的所述CTP构型的电池模组1通过箱体横梁2隔开；电池箱体宽度方向的所述CTP构型的电池模组1通过水冷板隔开；所述水管接头7设置在箱体前端板4上，与水冷板3的流道连接。
[0009]所述CTP构型的电池模组1通过导热结构胶5与水冷板3连接；所述导热结构胶5的粘接强度≥4MPa，导热系数≥0.2W/m*k。
[0010]所述水冷板3采用挤压工艺成型，内部设置有多孔的流道，并且与箱体侧板集成。
[0011]所述箱体前端板4的内部设置有流道。
[0012]所述箱体后端板6的内部设置有流道。
[0013]所述水管接头7有两个，其中一个为入水口，另一个为出水口，所述入水口和出水口的一端与整车热管理器系统连接，另一端与箱体前端板4的流道、水冷板3的流道、箱体后端板6的流道连接，形成完整的冷却液回路。
[0014]通过调整CTP构型的电池模组1的数量和水冷板3的长度能适应不同的电池包长度。
[0015]一方面，提供了一种电动车辆，包括一种CTP构型的电池总成。
[0016]另一方面，提供了一种CTP构型的电池总成的设计方法，用于设计一种CTP构型的电池总成，包括以下步骤：
[0017]步骤一、将电池包的布置边界和性能需求做为设计输入；
[0018]步骤二、根据电池包的布置边界和性能需求匹配确定电池模块的数量，进一步确认CTP构型的电池模组1的数量；
[0019]步骤三、通过CTP构型的电池模组1的数量确定水冷板3的数量，其中，与箱体侧板集成的水冷板布置一个CTP构型的电池模组1，中部的水冷板3布置两个CTP构型的电池模组1；
[0020]步骤四、通过CTP构型的电池模组1的数量、水冷板3的数量、CTP构型的电池模组1的膨胀力方向和大小确定箱体横梁2的位置与厚度；
[0021]步骤五、选择导热结构胶5的性能参数；通过CFD热管理计算和CAE的强度计算确定水冷板3的厚度和流道结构；
[0022]步骤六、通过水冷板3的流道设计箱体前端板4、箱体后端板6内部的流道，所述前端板4、箱体后端板6内部的流道水冷板3的流道相连，并且与水管接头7连接；
[0023]步骤七、对电池包进行电气安全、结构强度校核；
[0024]步骤八、校核成功后安装电池箱体完成CTP构型的电池总成。
[0025]步骤四中承受模组膨胀力的大小计算横梁的厚度，其中，安全系数1.2；箱体的横梁与模组膨胀力的方向垂直；步骤五中根据导热需求选择导热结构胶5的导热系数，根据模组的固定需求选择粘接强度；其中，导热系数≥0.5W/mk，粘接强度≥8Mpa；水冷板3先选定
一个初始值，厚度选择为8
‑
12mm，流道宽度≤25mm，根据CAE和CFD计算进行迭代优化，不断调整，最终调整至仿真结果满足设计要求。
[0026]本专利技术的有益效果为：
[0027]1)本专利技术中CTP构型的电池模组1侧躺布置，CTP构型的电池模组1的底部与水冷板总成3的表面之间用导热结构胶5粘接，实现CTP构型的电池模组1的固定与安装。CTP构型的电池模组1的顶部处于相反的方向，这种方案有效提升安装集成度，且CTP构型的电池模组1发生热失控时，不会破坏电池上箱体，有效延缓热失控；
[0028]2)本专利技术中的水冷板3采用挤压工艺成型，形成多孔流道，与箱体侧板、集成，既可以实现结构固定功能，又可以实现热管理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CTP构型的电池总成，其特征在于，包括电池箱体和设置在电池箱体内的电池包；所述电池包包括CTP构型的电池模组(1)、箱体横梁(2)、水冷板(3)、箱体前端板(4)、导热结构胶(5)、箱体后端板(6)和水管接头(7)；所述电池箱体包括箱体前端板(4)、箱体后端板(6)、箱体底板和箱体侧板；所述CTP构型的电池模组(1)侧躺布置，底部固定在水冷板(3)上；所述箱体前端板(4)设置在电池包的前端；所述箱体后端板(6)设置在电池包的后端；电池箱体长度方向的所述CTP构型的电池模组(1)通过箱体横梁(2)隔开；电池箱体宽度方向的所述CTP构型的电池模组(1)通过水冷板隔开；所述水管接头(7)设置在箱体前端板(4)上，与水冷板(3)的流道连接。2.根据权利要求1所述的一种CTP构型的电池总成，其特征在于，所述CTP构型的电池模组(1)通过导热结构胶(5)与水冷板(3)连接；所述导热结构胶(5)的粘接强度≥4MPa，导热系数≥0.2W/(m*k)。3.根据权利要求1所述的一种CTP构型的电池总成，其特征在于，所述水冷板(3)采用挤压工艺成型，内部设置有多孔的流道，并且与箱体侧板集成。4.根据权利要求3所述的一种CTP构型的电池总成，其特征在于，所述箱体前端板(4)的内部设置有流道。5.根据权利要求4所述的一种CTP构型的电池总成，其特征在于，所述箱体后端板(6)的内部设置有流道。6.根据权利要求5所述的一种CTP构型的电池总成，其特征在于，所述水管接头(7)有两个，其中一个为入水口，另一个为出水口，所述入水口和出水口的一端与整车热管理器系统连接，另一端与箱体前端板(4)的流道、水冷板(3)的流道、箱体后端板(6)的流道连接，形成完整的冷却液回路。7.根据权利要求1所述的一种CTP构型的电池总成，其特征在于，通过调整CTP构型的电池模组(1)的数量和水冷板(3)的长度能适应不同的电池包长度。8.一种电动车辆，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢军，孙焕丽，于长虹，李黎黎，许立超，岳振东，刘鹏，耿宇明，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：