一种电动汽车电池包防护上盖的制作方法

1.本发明属于电动汽车电池包防护技术领域，具体涉及一种电动汽车电池包防护上盖。


背景技术：

2.在国家标准委员会即将颁布的《电动汽车用动力蓄电池安全要求》标准中要求“电池包或系统在由于单个电池热失控引起热扩散、进而导致乘员舱发生危险之前5min，应提供一个热事件报警信号”。对车用动力电池热失控提出5分钟不应有明火释放到电池包壳体之外，为了满足《电动汽车用动力蓄电池安全要求》的要求，需要对现有防火罩进行改良。
3.在现有技术中，通常会在电芯(模组)和电池包防火罩之间，加设云母片用于防止电芯热失控时喷发的高温气体和火焰导致电池包上盖破损，使电芯喷发的火焰泄露到电池包外部；并在密封的电池包壳体上设置防爆阀，当电芯喷发大量气体时，气体由防爆阀处排出。但是，由于云母机械稳定性差，极易破损，所以不能保证动力电池包在其整个使用生命周期内，保持结构稳定，即存到在使用生命周期的后期，出现裂纹和破损，使防护性能下降，达不到国标要求。
4.发明专利内容
5.针对上述问题，本发明提供一种电动汽车电池包防火上盖，以使得所述上盖能够在整个电池包的使用周期内保持结构和性能稳定。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
6.本发明提供一种电动汽车电池包防护上盖，其包括基础层、防火层和防护层，所述防护层具有格栅式结构，格栅的条状实体宽度与电芯防爆阀的结构相适应，格栅的开口位置与相邻两排电芯防爆阀之间的间距相适应；所述防火层包括平展层和卷绕层，所述平展层从防护层的第一端向第二端延伸覆盖防护层朝向基础层的第一底面，所述卷绕层通过从防护层的格栅的开口处穿行卷绕包覆防护层格栅的条状实体。
7.进一步，所述卷绕层具有多个卷绕体，所述多个卷绕体通过从格栅的不同开口处穿行然后环围条状实体而包覆不同位置的格栅条状实体，防护层格栅的每一个条状实体均被卷绕层半封闭式包覆。
8.进一步，所述卷绕体包括多个第一卷绕体，每一个第一卷绕体包覆卷绕格栅的两个条状实体，所述第一卷绕体中部从两个条状实体之间的开口处穿行，第一卷绕体的第一部段环绕第一条状实体形成半封闭式的第一包覆圈，第一卷绕体的第二部段环绕第二条状实体形成半封闭式的第二包覆圈。
9.进一步，所述卷绕体还包括多个第二卷绕体，每一个第二卷绕体包覆卷绕格栅的三个条状实体，所述三个条状实体包括被第一卷绕体包覆卷绕的两个条状实体，所述第二卷绕体中部从第二条状实体和第三条状实体之间的开口穿行，第二卷绕体的长部段形成包覆第一卷绕体及被第一卷绕体包覆卷绕的两个条状实体的半封闭式第三包覆圈；第二卷绕体的短部段形成包覆卷绕第三条状实体的半封闭式第四包覆圈。
10.进一步，所述第二卷绕体的长部段位于平展层和第一卷绕体的第一部段之间；所述第一包覆圈和第三包覆圈的缺口朝向电芯所在方向，所述第二包覆圈和第四包覆圈的缺口朝向基础层所在方向。
11.进一步，所述第一包覆圈和第三包覆圈为三面环围的半包围结构，其不具有从格栅第二底面延伸的部段；所述第二包覆圈和第四包覆圈在其所包覆的条状实体四周均有延伸部段，其从格栅第一底面延伸的长度小于条状实体的宽度。
12.进一步，所述基础层、防火层和防护层通过以增强不饱和聚酯、环氧树脂和酚醛树脂中的一种或多种作为基体胶体真空注塑成型为总成部件。
13.进一步，所述基础层采用铝基或铁基金属材料制备而成，所述防护层采用包括钾、铝、镁、铁、锂中任一金属的铝硅酸盐的云母族矿物质材料制备而成，所述防火层采用阻燃材料制备而成。
14.进一步，所述防火层包括以芳纶为基材的阻燃材料制备而成的编织布。
15.进一步，所述平展层为一体成型的非拼接结构。
16.本发明的有益效果在于：
17.(1)与现有技术中的单纯设置云母的技术方案对比，本方案零部件结构稳定和性能稳定性更有，且使用寿命更长；
18.(2)本方案中；电芯喷发热气流和火焰将增强不饱和聚酯、环氧树脂与酚醛树脂为基体胶体融化，防火层的多个相邻层之间成空腔，电芯喷发热气流和火焰定向上盖边缘方向运动；防火层内形成的空腔，还可以存储热失控电池喷发出的导电物质，避免热失控电池喷发出的导电物质落到其它电芯、模组上形成新的短路点，可以有效降低整包热失控强度；
19.(3)本方案质量轻，有利于提高动力电池系统能量密度指标，增加车辆续驶里程；
20.(4)本方案零部件生命周期结束后，零部件可回收重复利用率高，可以有效节约生产成本。
附图说明
21.图1所示为本发明的防护上盖剖面结构示意图；
22.图2所示为本发明的防护层结构示意图。
具体实施方式
23.下面结合附图对本发明的优选实施方式加以说明。
24.需要说明的是，在以下描述中，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
25.本实施例提供一种电动汽车电池包防护上盖，其包括基础层1、防火层2和防护层3，所述防护层3具有格栅式结构，如图2所示，格栅的条状实体宽度与电芯防爆阀的结构相适应，格栅的开口位置与相邻两排电芯防爆阀之间的间距相适应；所述防火层2包括平展层21和卷绕层22，平展层21从防护层的第一端向第二端延伸覆盖防护层朝向基础层的第一底
面，所述卷绕层22通过从防护层3的格栅的开口处穿行卷绕包覆防护层格栅的条状实体。基础层1、防火层2和防护层3通过以增强不饱和聚酯、环氧树脂和酚醛树脂中的一种或多种作为基体胶体真空注塑成型为总成部件。
26.卷绕层具有多个卷绕体，所述多个卷绕体通过从格栅的不同开口处穿行然后环围条状实体而包覆不同位置的格栅条状实体，防护层格栅的每一个条状实体均被卷绕层半封闭式包覆。
27.在图示的实施例中，卷绕体包括多个第一卷绕体和第二卷绕体，每一个第一卷绕体包覆卷绕格栅的两个条状实体，所述第一卷绕体中部从两个条状实体之间的开口处穿行，第一卷绕体的第一部段环绕第一条状实体形成半封闭式的第一包覆圈，第一卷绕体的第二部段环绕第二条状实体形成半封闭式的第二包覆圈；每一个第二卷绕体包覆卷绕格栅的三个条状实体，所述三个条状实体包括被第一卷绕体包覆卷绕的两个条状实体，所述第二卷绕体中部从第二条状实体和第三条状实体之间的开口穿行，第二卷绕体的长部段形成包覆第一卷绕体及被第一卷绕体包覆卷绕的两个条状实体的半封闭式第三包覆圈；第二卷绕体的短部段形成包覆卷绕第三条状实体的半封闭式第四包覆圈。
28.其中，所述第二卷绕体的长部段位于平展层和第一卷绕体的第一部段之间；所述第一包覆圈和第三包覆圈的缺口朝向电芯所在方向，所述第二包覆圈和第四包覆圈的缺口朝向基础层所在方向。
29.在优选实施例中，所述第一包覆圈和第三包覆圈为三面环围的半包围结构，其不具有从格栅第二底面延伸的部段；所述第二包覆圈和第四包覆圈在其所包覆的条状实体四周均有延伸部段，其从格栅第一底面延伸的长度小于条状实体的宽度。
30.具体地，在图示实施例中，防护层3的格栅具有6个条状实体，左边3个为一组，右边3个为一组。以左边卷绕组为例：
31.第一卷绕体从第二条状实体的上底面中间开始延伸，并顺时针卷绕包覆第二条状实体的右侧面和下底面，然后从第一条状实体和第二条状实体之间的开口中贴敷第二条状实体向上延伸，由此形成前述包覆第二条状实体的半封闭式第二包覆圈；然后从从第一条状实体和第二条状实体之间的开口中向上延伸出的第一卷绕体转向第一条状实体方向延伸并逆时针包覆第一条状实体的上底面和左侧面，形成前述包覆卷绕第一实体的半封闭式第一包覆圈；
32.第二卷绕体从第三条状实体的上底面开始延伸，并且以第一卷绕体包覆第二条状实体的形式包覆第三实体形成前述的第四包覆圈；然后从第二实体和第三实体之间向上延伸出的第二卷绕体转向在第一卷绕体和平展层之间向第一条状实体方向延伸直至延伸到第一条状实体左侧，并从第一条状实体左侧的第一卷绕体和平展层之间向下延伸，形成前述的第三包覆圈，如图1所示。
33.在图示的实施例中，右边的卷绕组以左边卷绕组的镜像方式进行卷绕，这样使得在防护层的左侧和右侧端部的平展层和卷绕层之间能够形成空腔，从而起到更有效的防护作用。
34.在优选实施例中，基础层1采用铝基或铁基金属材料制备而成，防护层3采用包括钾、铝、镁、铁、锂中任一金属的铝硅酸盐等的云母族矿物质材料制备而成，防火层2采用阻燃材料制备而成，优选采用芳纶为基材的阻燃材料制备而成的编织布，其中，平展层为一体
成型的非拼接结构。
35.在优选的实施例中，电池包上盖和电芯之间还设有以云母为基材的防护板；在上盖内侧涂覆有阻燃材料和/或隔热材料。
36.本实施例的防护上盖的防护原理在于：
37.(1)由于采用增强不饱和聚酯、环氧树脂与酚醛树脂为基体胶体，采用真空注塑工艺，使三者构成总成零部件，使防护层3在电池包完整生命周期内，保持结构和性能稳定性，进而使电池包完整生命周期内持续满足国标要求；
38.(2)当电芯喷发热气流和火焰将增强不饱和聚酯、环氧树脂与酚醛树脂为基体胶体融化，防火层2阻碍电芯喷发热气流和火焰的热量传导到基础层1，防止基础层1因过热而损坏；
39.(3)当电芯喷发热气流和火焰将增强不饱和聚酯、环氧树脂与酚醛树脂为基体胶体融化，相邻两层卷绕体21和22、或22与22间形成空腔，电芯喷发热气流和火焰定向上盖边缘方向运动。
40.(4)防火层2形成的空腔，还可以存储热失控电池喷发出的导电物质，避免热失控电池喷发出的导电物质落到其它电芯、模组上形成新的短路点，从而有效降低整包热失控强度；
41.(5)芳纶平展层21和芳纶卷绕层22，在上盖内侧有向下的折边，引导电芯喷发热气流和火焰向下传播，避免电芯喷发热气流和火焰直接冲击电池包上盖与电池包壳体间的高分子密封材料破损而导致电池包热扩散试验失败。
42.最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围；附图及实施例中所述尺寸与具体实物无关，不用于限定本发明的保护范围，实物尺寸可根据实际需要进行选择和变换。