一种与车身总体地板集成的动力电池总成、电动车辆及设计方法与流程

车辆装置的制造及其改造技术1.本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种与车身总体地板集成的动力电池总成、电动车辆及设计方法。背景技术：2.动力电池作为新能源汽车的关键核心零部件，结构集成化性能非常重要。目前主流的电池总成方案是标准模组或者ctp构型电池总成，这两种方案结构比较复杂，且存在两大问题：1.受制于z向布置高度限制，集成化低；2.与整车装配性能差，空间利用率低。3.现有技术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。本发明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。4.现有技术公开了一种电池包，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。本技术提供的电池包，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。5.现有技术还公开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。6.但上述申请与本技术的技术实现要素：在要解决的技术问题和技术方案方面区别明显，密封、防止热扩散方面的电池方案是上述申请所不具有的，也不是本领域技术人员通过公知常识、利用常规手段，通过有限次的试验容易确定的。发明内容7.为了克服现有技术中存在的电动车辆体积空间利用率低、集成度低、结构复杂的行业技术难题，本发明提供了一种与车身总体地板集成的动力电池总成、电动车辆及设计方法，电池总成通过车身地板上的空缺结构与车身连接，车身取消前地板、中地板、后地板，实现与电池总成的上箱体高度集成、高度密封，提升整车的空间利用率；可以实现电动车辆的高度集成、电池模组的可靠固定成组，提升电动车辆的集成性能、工艺性能、安全性能、使用寿命。8.本发明通过如下技术方案实现：9.第一方面，本发明提供了一种与车身总体地板集成的动力电池总成，包括：10.车身结构1，包括车身骨架101、前部座椅横梁102、后部座椅横梁103及车身地板104；车身骨架101的底部设置有车身地板104，车身地板104上集成有前部座椅横梁102及后部座椅横梁103；11.电池总成2，固定在车身地板104上设置的空缺结构内，与车身结构1的底部集成于一体；12.车辆前部悬架3，固定在车身结构1的底部，位于电池总成2的前侧；13.车辆后部悬架4，固定在车身结构1的底部，位于电池总成2的后侧。14.进一步地，所述电池总成2，包括：15.下箱体地板201，所述下箱体地板201与电池液冷板集成，实现对电池模组203的承载固定和热管理功能；16.密封结构202，所述密封结构202布置在下箱体地板201上表面的四周；17.电池模组203，所述电池模组203布置在下箱体地板201与密封结构202围成的框体内；18.防碰撞结构204，所述防碰撞结构204布置在密封结构202的外侧；19.上箱体205，与下箱体地板201连接。20.进一步地，所述电池模组203由多个电池单体成组布置，通过粘接等连接方式形成并排结构。21.进一步地，所述车身骨架101上集成有四门两盖。22.进一步地，所述车身地板104的中部为镂空的空缺结构，空缺结构用于固定电池总成2。23.进一步地，所述车身地板104采用高强度耐高温的金属材料，包括但不限于铁合金、铝合金、钛合金等金属材料。24.进一步地，所述前部座椅横梁102及后部座椅横梁103均固定在车身地板104的空缺结构的上表面；前部座椅横梁102及后部座椅横梁103平行设置。25.进一步地，所述前部座椅横梁102通过螺栓与电池总成2的上箱体205连接，可提升整体电池模态；后部座椅横梁103通过螺栓与电池总成2的上箱体205连接，可提升整体电池模态。26.第二方面，本发明提供了一种电动车辆，包括本发明所述的一种与车身总体地板集成的动力电池总成。27.第三方面，本发明还提供了一种与车身总体地板集成的动力电池总成设计方法，包括以下步骤：28.步骤a：根据电池总成需求总能量ch及车身极限安装gc确定电池总成电池下箱体的极限尺寸：29.步骤b：极限尺寸面积s＝ch*cc*gc*exp(a)*0.895*exp(a) *exp(a)*sin(d),其中，cc为电池总能量相关结构系数；a为重量补偿参数；d为集成补偿参数；30.步骤c：根据s确定电池下箱体的极限尺寸：31.定义长度c＝s/(gb*e)*2/4*sin(d)，其中，gb为工艺长度极限尺寸，e为安全尺寸系数；d为集成补偿参数；32.定义电池下箱体宽度h＝s/a*0.92,其中，cc为电池总能量相关结构系数，a为重量补偿参数；33.所有参数需要根据cae仿真结果校正反馈。34.进一步地，步骤b中所述的cc取0.76-0.92，0＞a＞-0.56，89°＞d＞65°；步骤c中所述的e取1.23-1.83，89°＞d＞65°，0＞a ＞-0.55，cc取0.8-0.85。35.与现有技术相比，本发明的优点如下：36.本发明的一种与车身总体地板集成的动力电池总成、电动车辆及设计方法，结构简单、集成化高、工艺性能好，本发明的电池总成通过车身地板上的空缺结构与车身连接，车身取消前地板、中地板、后地板，实现与电池总成的上箱体高度集成、高度密封，提升整车的空间利用率；可以实现电动车辆的高度集成、电池模组的可靠固定成组，提升电动车辆的集成性能、工艺性能、安全性能、使用寿命。附图说明37.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。38.图1为本发明的一种与车身总体地板集成的动力电池总成的整体结构示意图；39.图2为本发明的一种与车身总体地板集成的动力电池总成的上箱体的结构示意图；40.图3为本发明的一种与车身总体地板集成的动力电池总成的电池总成的结构示意图；41.图4为本发明的一种与车身总体地板集成的动力电池总成的车身结构的结构示意图ⅰ；42.图5为本发明的一种与车身总体地板集成的动力电池总成的车身结构的结构示意图ⅱ；43.图中：车身结构1、电池总成2、车辆前部悬架3、车辆后部悬架4；44.车身骨架101、前部座椅横梁102、后部座椅横梁103、车身地板 104；45.下箱体地板201、密封结构202、电池模组203、防碰撞结构204、上箱体205。具体实施方式46.为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：47.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。48.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“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。49.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。50.实施例151.如图1所示，本实施例提供了一种与车身总体地板集成的动力电池总成，包括：52.车身结构1，包括车身骨架101、前部座椅横梁102、后部座椅横梁103及车身地板104；车身骨架101的底部设置有车身地板104，车身地板104上集成有前部座椅横梁102及后部座椅横梁103；53.电池总成2，固定在车身地板104上设置的空缺结构内，与车身结构1的底部集成于一体；54.车辆前部悬架3，固定在车身结构1的底部，位于电池总成2的前侧；55.车辆后部悬架4，固定在车身结构1的底部，位于电池总成2的后侧。56.如图3所示，详细介绍本实施例的电池总成2的结构，所述电池总成2，包括：57.下箱体地板201，所述下箱体地板201与电池液冷板集成，实现对电池模组203的承载固定和热管理功能；58.密封结构202，所述密封结构202布置在下箱体地板201上表面的四周；59.电池模组203，所述电池模组203布置在下箱体地板201与密封结构202围成的框体内；60.防碰撞结构204，所述防碰撞结构204布置在密封结构202的外侧；61.上箱体205，与下箱体地板201连接。62.如图3所示，所述电池模组203由多个电池单体成组布置，通过粘接等连接方式形成并排结构。63.如图4及图5所示，所述车身骨架101上集成有四门两盖。64.所述车身地板104的中部为镂空的空缺结构，空缺结构用于固定电池总成2。65.所述车身地板104采用高强度耐高温的金属材料，包括但不限于铁合金、铝合金、钛合金等金属材料。66.所述前部座椅横梁102及后部座椅横梁103均固定在车身地板 104的空缺结构的上表面；前部座椅横梁102及后部座椅横梁103平行设置。67.所述前部座椅横梁102通过螺栓与电池总成2的上箱体205连接，可提升整体电池模态；后部座椅横梁103通过螺栓与电池总成2 的上箱体205连接，可提升整体电池模态。68.实施例269.本实施例提供了一种电动车辆，包括实施例1所述的一种与车身总体地板集成的动力电池总成。70.实施例371.本实施例提供了一种与车身总体地板集成的动力电池总成设计方法，包括以下步骤：72.步骤a：根据电池总成需求总能量ch及车身极限安装gc确定电池总成电池下箱体的极限尺寸：73.步骤b：极限尺寸面积s＝ch*cc*gc*exp(a)*0.895*exp(a) *exp(a)*sin(d),其中cc为电池总能量相关结构系数，一般取0.76-0.92；a为重量补偿参数，一般取0＞a＞-0.56；d为集成补偿参数，一般取89°＞d＞65°；74.步骤c：根据s确定电池下箱体的极限尺寸：75.定义长度c＝s/(gb*e)*2/4*sin(d)，其中gb为工艺长度极限尺寸，e为安全尺寸系数，一般取1.23-1.83；d为集成补偿参数，一般取89°＞d＞65°；76.定义电池下箱体宽度h＝s/a*0.92,其中cc为容量相关结构系数，一般取0.8-0.85，a为重量补偿参数，一般取0＞a＞-0.55；77.所有参数需要根据cae仿真结果校正反馈。78.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。79.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。80.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。









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