一种上箱体总成、电池总成及电动车辆的制作方法

1.本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种上箱体总成、电池总成及电动车辆。


背景技术：

2.随着电动车保有量的增加，电池包由于密封漏水导致的绝缘降低、短路而引发的燃烧事故日益频发，而电池本身由于向着高能量密度、高功率性能的趋势快速发展带来的热失控问题也是越来越多，电动车安全问题已经成为社会关注的热点。电池包内部包含电池模组、高压电连接排、低压电线束等电子元器件，一旦发生电池包进水，轻则电池包无法工作，重则发生燃烧事故。而电池发生热失控之后，会产生剧烈的反应，该过程不可控制，必须要给乘客留下足够的逃生时间，才能避免造成人员伤亡。
3.目前的电池上箱体总成较多采用大面集成的布置结构，固定面与其最高面的高度差较小，所以无法保证较多的加强筋结构，结构强度较弱，目前的产品无办法延缓当电池发生热失控时候的恶劣情况，一旦发生电池热失控，根本没有任何保护延缓措施，极有可能被电池单体的爆炸冲击破坏，存在极大的安全隐患。


技术实现要素：

4.本发明的第一个目的在于提供一种上箱体总成，提升了上箱体的结构强度，能缓冲上箱体内的产品爆炸产生的冲击，还具有灭火和气压异常报警的功能。
5.本发明的第二个目的在于提供一种电池总成，通过应用上述上箱体总成，能缓冲电池热失控爆炸产生的冲击，还具有灭火和气压异常报警的功能。
6.本发明的第三个目的在于提供一种电动车辆，通过应用上述电池总成，提升了电动车辆的安全性能。
7.为实现上述目的，提供以下技术方案：
8.第一方面，提供了一种上箱体总成，包括：
9.上箱体，其上设有固定法兰、多个加强凸筋和多个零部件安装面，所述固定法兰用于与下箱体连接，以在所述上箱体与所述下箱体之间形成密封的安装空间；
10.金属覆膜，贴敷于所述上箱体的内表面；
11.灭火材料，填充于所述加强凸筋内；
12.气压检测件，用于检测所述安装空间内的气压。
13.作为上箱体总成的可选方案，所述上箱体的顶面向上凸起，以在所述上箱体内部形成气体通道，所述气体通道位于所述上箱体顶面的中部并延伸至所述上箱体一侧的边缘。
14.作为上箱体总成的可选方案，多个所述零部件安装面中包括第一零部件安装面，所述第一零部件安装面设置于所述上箱体的顶面并位于所述气体通道的上方。
15.作为上箱体总成的可选方案，所述上箱体的顶面向上凸起，以形成多个凸台。
16.作为上箱体总成的可选方案，多个所述凸台中包括位于所述上箱体一端的第一凸
台，所述第一凸台向上凸起以在所述上箱体内部形成汇流槽，所述汇流槽与所述气体通道之间设有八字形的导流结构，所述导流结构的大口径端与所述汇流槽相连通，小口径端与所述气体通道相连通。
17.作为上箱体总成的可选方案，所述上箱体总成还包括多个用于连通所述安装空间与外部大气的透气阀，所述透气阀设置于所述导流结构处。
18.作为上箱体总成的可选方案，所述上箱体总成还包括多个减震件，所述减震件设置于所述上箱体与车身之间。
19.作为上箱体总成的可选方案，所述固定法兰上间隔设有多个加强结构，所述加强结构连接在所述固定法兰与所述上箱体之间。
20.第二方面，提供了一种电池总成，包括电池模组总成、下箱体和如上任一项所述的上箱体总成，所述上箱体与所述下箱体连接，以在所述上箱体与所述下箱体之间形成密封的安装空间，所述电池模组总成设置于所述安装空间内。
21.第三方面，提供了一种电动车辆，包括如上述的电池总成。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果：
23.本发明的上箱体总成，包括上箱体、金属覆膜、灭火材料和气压检测件，上箱体上设有固定法兰、多个加强凸筋和多个零部件安装面，固定法兰用于与下箱体连接，以在上箱体与下箱体之间形成密封的安装空间；金属覆膜贴敷于上箱体的内表面；灭火材料填充于加强凸筋内；气压检测件用于检测安装空间内的气压。通过设置较多的加强凸筋提升了上箱体的结构强度，能缓冲上箱体内的产品爆炸产生的冲击。金属覆膜受热后会从上箱体的内表面脱落，进而可将小型火焰扑灭。加强凸筋内填充的灭火材料能在金属覆膜烧坏后与火焰接触，起到进一步灭火的作用。同时，气压检测件能够监测安装空间内的气压变化，在发生火灾、爆炸等情况时起到报警的作用。
24.本发明的电池总成，通过应用上述上箱体总成，在电池热失控初期，金属覆膜和灭火材料能扑灭火焰，在电池热失控爆炸时，上箱体能缓冲电池热失控爆炸产生的冲击。同时，气压检测件能够监测安装空间内的气压变化，在发生火灾、爆炸等情况时起到报警的作用。
25.本发明的电动车辆，通过应用上述电池总成，在电池热失控初期，能扑灭火焰，还能向驾驶员或乘客报警，避免人身伤害，并能在电池热失控爆炸时，给乘客预留逃生时间，提升了电动车辆的安全性能。
附图说明
26.图1为本发明实施例中一个视角的上箱体的结构示意图；
27.图2为本发明实施例中另一个视角的上箱体的结构示意图。
28.附图标记：
29.1、上箱体；11、固定法兰；111、加强结构；112、螺栓孔；12、加强凸筋；13、气体通道；14、第一零部件安装面；15、凸台；151、第一凸台；16、汇流槽；17、导流结构；18、透气阀固定面；181、透气阀安装通孔。
具体实施方式
30.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
31.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
34.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
37.如图1
‑
2所示，本实施例在于提供一种上箱体总成，包括上箱体1、金属覆膜、灭火材料和气压检测件。
38.上箱体1上设有固定法兰11，固定法兰11用于与下箱体连接，以在上箱体1与下箱体之间形成密封的安装空间。在本实施例中，上箱体1与下箱体之间形成密封的安装空间用于安装电池模组，下面将以电池模组为例进行详细介绍。在其他实施例中，安装空间内还可放置其他产品，通过上箱体总成实现灭火、防爆等目的。
39.可选地，固定法兰11上间隔设有多个加强结构111，加强结构111连接在固定法兰11与上箱体1之间，以增加固定法兰11与上箱体1之间的连接强度。可选地，固定法兰11设有
多个螺栓孔112，螺栓孔112间距范围为60
‑
80mm。
40.进一步地，上箱体1上设有多个加强凸筋12和多个零部件安装面。通过设置较多的加强凸筋12提升了上箱体1的结构强度，能缓冲上箱体1内的产品爆炸产生的冲击；多个零部件安装面可用于安装其他零部件，可将下箱体上的部分零部件集成于上箱体1，节省布置空间，实现下箱体轻量化(下箱体采用金属材料制造，密度大，重量大)，便于安装下箱体。可选地，上箱体1的内表面与设置于安装空间的产品之间的最小间距不小于3mm，不会与产品产生干涉，易于装配，现有技术中的上箱体1内壁与电池模组之间的间距过小，装配时易产生干涉，导致装配困难。进一步地，为了避免与整车干涉，上箱体1与整车其他结构的最小间距不小于10mm。
41.可选地，上箱体1的顶面向上凸起，以在上箱体1内部形成气体通道13，气体通道13位于上箱体1顶面的中部并延伸至上箱体1一侧的边缘。气体通道13的结构布置根据cfd(computational fluid dynamics，即计算流体动力学)仿真分析，布置在上箱体1的中部，与所有电池模组的上部空间连通，可以在电池包内部的模组发生热失控之后，将模组的有害高温高压气体通过气体通道13均布在电池包内部，避免因为气体聚集压力过大，造成上箱体1的瞬间破裂，有效延缓电池包总成的热扩散。
42.可选地，上箱体1的厚度根据cae(computer aided engineering，工程设计中的计算机辅助工程)结果进行厚度设计，经验范围为3
‑
5mm。
43.可选地，多个零部件安装面中包括第一零部件安装面14，第一零部件安装面14设置于上箱体1的顶面并位于气体通道13的上方。示例性地，第一零部件安装面14用于安装熔断器，同时通过第一零部件安装面14利用紧固件可将上箱体1与车身固定连接，增加了上箱体1的固定点，可使上箱体1固定更牢固，进而有利于保护放置于安装空间内的产品的稳定性。
44.可选地，上箱体1的所有拐角处均采用圆角结构，相对于直角结构可使上箱体1的结构强度更大，不易产生拐角处损坏的问题，还能起到安全防护作用，不易碰伤装配工人；此外，圆角结构导流效果更好，在电池包热失控时，还能对气体起到导流作用。
45.可选地，上箱体1的顶面向上凸起，以形成多个凸台15，以使上箱体1具有较大的高度差，可以布置较多的加强凸筋12、圆角等结构，增加整体强度与刚度。
46.可选地，多个凸台15中包括位于上箱体1一端的第一凸台151，第一凸台151向上凸起以在上箱体1内部形成汇流槽16，汇流槽16与气体通道13之间设有八字形的导流结构17，导流结构17的大口径端与汇流槽16相连通，小口径端与气体通道13相连通。可选地，八字形的导流结构17通过气体通道13的进出口面积比，经过多次cfd仿真，计算调整得出。可以理解的是，导流结构17实质上为两个呈八字形的面，这两个面均为s形走向的曲面结构，可对气体起到导送作用。
47.可选地，上箱体总成还包括多个减震件，减震件设置于上箱体1与车身之间。上箱体1位于电池总成的上部，整个电池总成安装在电动车辆车身底板下方，减震固定块则可以安装在电池上箱体1与整车车身底板之间。减震固定块具有一定的弹性，可以吸收震动的能量，减小电池总成的震动幅度。减震件采用非金属绝缘性好的弹性材料制成，包含但不限于epp泡沫、气凝胶、聚氨酯等材料。
48.可选地，金属覆膜贴敷于上箱体1的内表面。电池包内部刚开始发生火灾时，火焰
较小，无法烧穿金属覆膜，金属覆膜是用结构胶粘贴在上箱体1内部的，受热后会从上箱体1的内表面脱落，进而可将小型火焰扑灭。金属覆膜可以提升上箱体1的耐高温性能，可以有效实现上箱体总成对电池包的灭火功能。示例性地，金属覆膜采用但不限于铝、锡、铜等耐高温、延展性较高的金属制成。
49.可选地，灭火材料填充于加强凸筋12内。可以理解的是，加强凸筋12在上箱体1的内壁上形成凹槽形状，灭火材料填充于凹槽内。电池火焰较大时，会将上箱体1内部的金属覆膜烧坏，此时，火焰会直接碰触到加强凸筋12内部的灭火材料，通过灭火材料直接将火焰扑灭。可选地，加强凸筋12均布在上箱体1的各个部位，可以扑灭电池包内大部分火焰。示例性地，灭火材料采用但不限于干粉类型的灭火物质。
50.可选地，气压检测件用于检测安装空间内的气压，一旦电池包内部发生热失控，单体会爆发出大量的高温高压气体，气压检测件会感知这个信息。示例性地，气压检测件为压力传感器，压力传感器与电池bms系统(battery management system，电池管理系统)相连，以将检测信息上报至bms，即可以实现对电池总成热扩散的有效监测，这种方式弥补了电压信号可能带来的错误预判。可选地，上箱体总成还包括多个用于连通安装空间与外部大气的透气阀，透气阀设置于导流结构17处。
51.具体地，多个零部件安装面中包括透气阀固定面18，透气阀固定面18位于导流结构17处，透气阀固定面18上开设有多个透气阀安装通孔181，透气阀设置于透气阀安装通孔181内。以单体的热失控高压气体作为输入，进行cfd仿真，计算气体泄漏压力分布，选取压力平衡位置确定透气阀固定面18。其中透气阀位置数量为2
‑
5个。同时气压检测件集成于透气阀上，气压检测件位于透气阀的位于安装空间内的一侧，以检测安装空间内的气压变化。经过对电池单体热失控时释放高压高温气体的cfd联合仿真，可以确定电池上箱体1上对于腔内压力变化最剧烈的部位，在这里设置压力传感器感应位置，可以有效检测电池包内部的压力变化。
52.再结合上述气体通道13、导流结构17及汇流槽16的结构设计，在电池包热失控后，释放的高压高温气体会经气体通道13汇流至汇流槽16，此时压力传感器即可测得安装空间内的气压。直至汇流槽16内气体压力足够大，气体不再能流入汇流槽16，此时整个安装空间内的气压都很大，可将透气阀冲破，然后汇流槽16内的气体在导流结构17的导送下，快速由透气阀安装通孔181流出，由于气体流速很快，透气阀安装通孔181借助气体发出尖锐的声音，为驾驶员或乘客提供物理声音报警。这种方案安全可靠，弥补了可能因为bms信号缺失、低压通讯中断可能导致信号无法报警的问题。
53.本实施例还提供了一种电池总成，包括电池模组总成、下箱体和如上述的上箱体总成，上箱体1与下箱体连接，以在上箱体1与下箱体之间形成密封的安装空间，电池模组总成设置于安装空间内。通过应用上述上箱体总成，在电池热失控初期，金属覆膜和灭火材料能扑灭火焰，在电池热失控爆炸时，上箱体1能缓冲电池热失控爆炸产生的冲击。同时，气压检测件能够监测安装空间内的气压变化，在发生火灾、爆炸等情况时起到报警的作用。
54.本实施例还提供了一种电动车辆，包括如上述的电池总成。通过应用上述电池总成，在电池热失控初期，能扑灭火焰，还能向驾驶员或乘客报警，避免人身伤害，并能在电池热失控爆炸时，给乘客预留逃生时间，提升了电动车辆的安全性能。
55.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，
本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。