动力电池包及车辆的制作方法

1.本发明涉及车辆领域，尤其是新能源车辆的动力电池系统领域。更具体地，涉及一种动力电池包以及应用该动力电池包的车辆。


背景技术：

2.随着新能源汽车的日益普及，对于其关键技术的电池包技术，也不断提出越来越高的要求，其中热失控现象是动力电池包安全性问题中较为突出的关注点。产生热失控的原因有多种，例如电芯、电池包管理、热管理等等，如何在电池包发生热失控及热扩散或热蔓延时延缓电池的起火爆炸，预留足够的时间让使用者离开至安全区域都是极为关注和亟需解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的就在于解决上述现有技术中存在的问题，提供一种改进的动力电池包，以成本经济且可靠的方式提高使用安全性。
4.为此，根据本发明的一个方面，提供一种动力电池包，所述动力电池包适于附接至车辆的下车身钣金，并包括壳体、与壳体附接的顶盖，以及容置于所述壳体内且由所述顶盖密封的电池模块，其中，所述动力电池包还包括设置于所述顶盖的间隔件，所述间隔件在所述顶盖和下车身钣金之间提供支撑，从而在电池模块发生热失控时限制所述顶盖的变形。
5.根据上述技术构思，本发明可进一步包括任何一个或多个如下的可选形式。
6.在某些可选形式中，所述间隔件包括在所述顶盖的外表面间隔布置的多个垫片，各个所述垫片配置为包括朝向所述顶盖的支撑部，以及朝向所述下车身钣金的缓冲部，所述缓冲部和所述支撑部的材质不同。
7.在某些可选形式中，所述垫片包括第一垫片，所述第一垫片的支撑部和缓冲部具有大致相同的尺寸。
8.在某些可选形式中，所述垫片包括第二垫片，所述第二垫片的支撑部和缓冲部的尺寸不同，其中，至少所述支撑部的高度大于所述缓冲部的高度。
9.在某些可选形式中，所述顶盖上设有引导部，以引导所述第二垫片固定就位。
10.在某些可选形式中，所述支撑部和所述缓冲部通过粘接剂连接，并且所述支撑部通过粘接剂附接于所述顶盖的外表面。
11.在某些可选形式中，所述支撑部设置有加强结构。
12.在某些可选形式中，所述间隔件还包括支撑支架，所述支撑支架包括固定至所述壳体的第一支架，以及固定至所述第一支架的第二支架，所述第二支架连同所述第一支架将所述顶盖夹设于其间，并且所述第二支架适于连接至所述下车身钣金。
13.在某些可选形式中，所述第一支架包括固定至所述壳体的底座，以及从所述底座竖直延伸出的一对支撑腿；所述第二支架包括适于附接至所述下车身钣金的支撑板，以及分别与所述一对支撑腿连接的一对连接板，所述一对连接板构造为从所述支撑板的两侧端
分别弯折延伸并平行于所述支撑板彼此背向延伸出。
14.根据本发明的又一个方面，提供一种车辆，所述车辆包括上述的动力电池包。
15.本发明通过在动力电池包的顶盖上提供间隔件，从而在顶盖和下车身钣金之间提供支撑，电池模块发生热失控时限制顶盖的变形，极大地提高了电池包的安全性能。
附图说明
16.本发明的其它特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的可选实施方式更好地理解，附图中相同的标记标识相同或相似的部件，其中：
17.图1是根据本发明一种实施方式的动力电池包的示意图；
18.图2是动力电池包与下车身钣金组装后从顶部看的示意图；
19.图3是图2中沿a-a截取的截面示意图；
20.图4是图3中c部分的放大示意图；
21.图5是根据本发明一种实施方式的第一支架的示意图；
22.图6是根据本发明一种实施方式的第二支架的示意图；
23.图7是根据本发明一种实施方式的第一垫片的示意图；
24.图8是图2中沿b-b截取的截面示意图；
25.图9是根据本发明一种实施方式的第二垫片的示意图；
26.图10是动力电池包及其与下车身钣金组装过程的示意图。
具体实施方式
27.下面详细讨论实施例的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施例仅仅示范性地说明实施和使用本发明的特定方式，而非限制本发明的范围。在描述时各个部件的结构位置例如上、下、顶部、底部等方向的表述不是绝对的，而是相对的。当各个部件如图中所示布置时，这些方向表述是恰当的，但图中各个部件的位置改变时，这些方向表述也相应改变。
28.本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“附接”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。
29.本文中，“横向”和“纵向”是相对而言的，“横向”指尺寸上相对较小的方向，亦可称为宽度方向，“纵向”指尺寸上相对较大的方向，亦可称为长度方向。
30.本文中，车辆为利用动力电池包作为操作电源和/或驱动电源的新能源汽车，包括但不限于纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。
31.通常，用于车辆的动力电池包包括电池组或电池单元、电池组管理模块、电池箱体以及相应的附件，作为电池组载体的电池箱体，对于动力电池包的安全和防护起着至关重要的作用。当例如锂离子动力电池极端条件下发生内部短路等情况时，电池温度会急剧上升，电池单元的电极组件会释放大量的气体，如果不将气体及时排出，易于引发爆炸，因而电池箱体通常设置有泄压机构来达到泄放内部压力的作用，降低爆炸风险。然而，在发生热
失控时，内部热气上升会使得电池箱体的顶盖变形，进而导致顶盖与容纳电池组的壳体周边的密封处密封失效，电池中的电解液等易燃易爆物喷出，与环境中氧气相遇发生燃烧，可能会蔓延至整车起火，危害生命财产安全。为此，现有的电池箱体主要采用金属箱体(如钢制箱体)以避免变形，但是其重量较大，不利于整车的轻量化设计。
32.本发明的构思在于：在电池箱体的顶盖和下车身钣金之间提供一种支撑结构，从而在发生热失控时限制顶盖由于热气压力而变形，避免密封失效，并且能够避免高温从顶盖传递到车身的热蔓延而导致内饰件的起火。
33.结合图1至图4所示，根据本发明一种实施方式的动力电池包100包括壳体120、与壳体120附接的顶盖110，以及容置于壳体120内且由顶盖110密封的电池模块190，其中，顶盖110附接至车辆的下车身钣金200。某些实施方式中，壳体120包括一体结构或可拆卸连接的底板122和侧板121。如图4所示，顶盖110与侧板121的连接处涂覆有密封胶170，例如有机硅阻燃密封剂，用以在电池热失控时阻挡氧气流入，避免喷出的高温易燃物燃烧引起热蔓延，实现密封和阻热。如图4中箭头所示，电池热失控产生的高压热气会导致靠近下车身钣金200的顶盖110向上变形，并且，由于密封胶170通常对热气敏感，高压热气会使得密封失效，导致危险发生。
34.由此，根据本发明的动力电池包在顶盖110设置间隔件，所述间隔件在顶盖110和下车身钣金200之间提供支撑，从而在电池模块发生热失控时限制顶盖110的变形。
35.应理解的是，顶盖和下车身钣金之间的间隔件在提供一定程度的刚性支撑的同时，还应避免间隔件对顶盖施加的反向作用力。换句话说，间隔件被提供用来避免顶盖朝向外部凸出变形，同时，也需要避免顶盖朝向内部凹进变形，这是因为，顶盖内凹变形会导致内部空间变小，从而使得热量聚集，不利于散热。
36.在某些实施方式中，间隔件包括在顶盖110的外表面间隔布置的多个垫片，各个垫片配置为包括朝向顶盖的支撑部，以及朝向下车身钣金的缓冲部。有利地，缓冲部和支撑部的材质不同。以此方式，支撑部用以提供刚性支撑，而缓冲部与下车身钣金抵压接触并变形，能够提供缓冲避免顶盖的下陷，并且避免垫片与下车身钣金之间的接触噪音。作为选择，缓冲部由软质材料制成，例如橡胶、泡棉、泡沫或其它柔性材料。支撑部由高强度的金属或耐温塑料制成，例如铝合金。
37.在某些实施方式中，如图1所示，垫片包括第一垫片150，多个第一垫片150沿顶盖110的外表面分别在横向方向和纵向方向上间隔布置。作为选择，结合图4和图7所示，第一垫片150的支撑部152和缓冲部151具有大致相同的尺寸，例如，均为规则的方形结构，且具有大致相同的厚度，例如5mm。由此，当动力电池包100与下车身钣金200连接之后，下车身钣金200与第一垫片150的软质的缓冲部151抵压，硬质的支撑部152提供刚性支撑，在顶盖的大致平行的表面内，第一垫片150提供了顶盖与下车身钣金之间的大致相同的支撑力作用。
38.可选地，支撑部152和缓冲部151通过粘接剂连接，例如结构胶或绝缘胶，支撑部152亦可通过粘接剂连接至顶盖的外表面。
39.在某些实施方式中，垫片包括第二垫片160，接合图8和图9所示，第二垫片160的支撑部162和缓冲部161的尺寸不同，其中，至少支撑部162的高度大于缓冲部161的高度。这尤其有利于将第二垫片160布置在顶盖110的外表面上具有高度差的结构位置处，如图1所示，从而满足不同结构设计下顶盖的外表面与下车身钣金之间的支撑要求。在图9示例性示出
的第二垫片160中，支撑部162的底部尺寸显著大于缓冲部161的尺寸，以增加受力点的受力面积，确保支撑作用。为提高支撑强度，第一垫片150的支撑部152和第二垫片160的支撑部162均可设置有例如加强筋153、163形式的加强结构。
40.应理解的是，无论是第一垫片150还是第二垫片160，均安装在顶盖110上的受力点处，这里的受力点是指图4和图7中通常易受箭头所示高压热气的压力作用的位置。然而，图示仅为示例，取决于不同的设计，垫片的位置和/或形状和/或数量可按需变化。此外，垫片的面积不宜过大，数量不宜过多，以免影响散热。
41.对于不规则构造的第二垫片160，顶盖110上可设有引导部111，如图1所示，用以引导如图9所示的第二垫片160固定就位在正确的位置，防止特定环境件布置的情况下缓冲部和支撑部安装错误，缓冲部不能提供有效的压缩变形空间。作为选择，引导部可包括凸起、凹陷或者棱角标记等。应理解，在环境件允许不考虑第二垫片装配正反的情况下，亦可不设置上述引导部。
42.上述垫片形式的间隔件不仅在顶盖和下车身钣金之间的空间内提供刚性结构来限制顶盖的变形，以保证顶盖与壳体之间的密封，垫片还限制了车辆运行时顶盖和/或下车身钣金的振动噪音。
43.在某些实施方式中，间隔件还包括支撑支架。结合图4至图6，支撑支架包括固定至壳体120的第一支架180，以及固定至第一支架180的第二支架140，其中，第二支架140连同第一支架180将顶盖110夹设于其间，通过将第二支架140连接至下车身钣金200，提供了顶盖110和下车身钣金200之间的支撑。
44.具体到图5和图6的示例，第一支架180包括固定至壳体的底座181，以及从底座181竖直延伸出的一对支撑腿182，底座181和支撑腿182上分别设有供连接件(如螺钉或螺栓)穿过的连接孔。第二支架140包括用于附接至下车身钣金的支撑板142，以及分别与第一支架180的一对支撑腿182连接的一对连接板141，其中，支撑板142通过例如螺栓143连接至下车身钣金。有利地，一对连接板141构造为从支撑板142的两侧端分别弯折延伸并平行于支撑板142彼此背向延伸出。以此方式，将支撑支架构造为彼此连接的两个部件，能够在提供支撑力的同时平衡内部压力，避免局部应力过大。并且，第二支架140可采用冲压件制成，能够限制顶盖在车辆行驶过程中的振动。考虑到支撑支架的重量可能影响电池包的续航能力，数量不宜过多，图1中示例性示出两个。
45.通过采用提供垫片和/或支撑支架形式的间隔件，本发明的动力电池包有效限制了热失控时顶盖的变形，保证顶盖和壳体的密封连接，极端条件下亦可延长电池包的起火时间，实现电池包周围温度可控，提高了动力电池包的安全性及可靠性。间隔件的结构简单、重量轻且廉价易得，尤其是垫片与顶盖可通过粘接剂方便快捷地安装固定，简化了生产工艺，节省时间和人力成本，经济效益显著，可适用于各种构造形式的动力电池包。
46.图10示例性示出了动力电池包的组装以及将动力电池包装配至下车身钣金的过程示意图。首先步骤s1中，将电池包的电池模块190装入壳体120，并放入第一支架180，利用螺钉130彼此固定，形成第一组件；步骤s2中，将顶盖110通过密封胶密封连接至第一组件，并将第二支架140利用螺钉固定至顶盖，形成第二组件；步骤s3中，通过粘接剂将第一垫片150和第二垫片160固定在顶盖上，形成动力电池包100；在步骤s4中，通过螺栓将动力电池包100与下车身钣金200连接固定，从而形成成品。
47.这里应当理解的是，图中所示实施方式仅显示了根据本发明的动力电池包的可选形状、尺寸和布置方式，然而其仅为示意而非限制，在不背离本发明的思想和范围的情况下，亦可采取其他形状、尺寸和布置方式。
48.以上已揭示本发明的技术内容及技术特点，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的构思作各种变化和改进，但都属于本发明的保护范围。上述实施方式的描述是例示性的而不是限制性的，本发明的保护范围由权利要求所确定。

技术特征：
1.一种动力电池包，所述动力电池包适于附接至车辆的下车身钣金，并包括壳体、与壳体附接的顶盖，以及容置于所述壳体内且由所述顶盖密封的电池模块，其特征在于，所述动力电池包还包括设置于所述顶盖的间隔件，所述间隔件在所述顶盖和下车身钣金之间提供支撑，从而在电池模块发生热失控时限制所述顶盖的变形。2.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于，所述间隔件包括在所述顶盖的外表面间隔布置的多个垫片，各个所述垫片配置为包括朝向所述顶盖的支撑部，以及朝向所述下车身钣金的缓冲部，所述缓冲部和所述支撑部的材质不同。3.根据权利要求2所述的动力电池包，其特征在于，所述垫片包括第一垫片，所述第一垫片的支撑部和缓冲部具有大致相同的尺寸。4.根据权利要求2所述的动力电池包，其特征在于，所述垫片包括第二垫片，所述第二垫片的支撑部和缓冲部的尺寸不同，其中，至少所述支撑部的高度大于所述缓冲部的高度。5.根据权利要求4所述的动力电池包，其特征在于，所述顶盖上设有引导部，以引导所述第二垫片固定就位。6.根据权利要求2所述的动力电池包，其特征在于，所述支撑部和所述缓冲部通过粘接剂连接，并且所述支撑部通过粘接剂附接于所述顶盖的外表面。7.根据权利要求2所述的动力电池包，其特征在于，所述支撑部设置有加强结构。8.根据权利要求2至7中任一项所述的动力电池包，其特征在于，所述间隔件还包括支撑支架，所述支撑支架包括固定至所述壳体的第一支架，以及固定至所述第一支架的第二支架，所述第二支架连同所述第一支架将所述顶盖夹设于其间，并且所述第二支架适于连接至所述下车身钣金。9.根据权利要求8所述的动力电池包，其特征在于，所述第一支架包括固定至所述壳体的底座，以及从所述底座竖直延伸出的一对支撑腿；所述第二支架包括适于附接至所述下车身钣金的支撑板，以及分别与所述一对支撑腿连接的一对连接板，所述一对连接板构造为从所述支撑板的两侧端分别弯折延伸并平行于所述支撑板彼此背向延伸出。10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括根据权利要求1至9中任一项所述的动力电池包。

技术总结
本发明提供一种动力电池包及车辆。动力电池包适于附接至车辆的下车身钣金，并包括壳体、与壳体附接的顶盖，以及容置于所述壳体内且由所述顶盖密封的电池模块，其中，所述动力电池包还包括设置于所述顶盖的间隔件，所述间隔件在所述顶盖和下车身钣金之间提供支撑，从而在电池模块发生热失控时限制所述顶盖的变形。本发明通过在动力电池包的顶盖上提供间隔件，从而在顶盖和下车身钣金之间提供支撑，电池模块发生热失控时限制顶盖的变形，极大地提高了电池包的安全性能。高了电池包的安全性能。高了电池包的安全性能。


技术研发人员：周颖 张玉彩 孙为 李兴佳 陈森根 杨克开
受保护的技术使用者：标致雪铁龙汽车股份有限公司
技术研发日：2022.03.15
技术公布日：2023/9/23