CN111509161B - 防撞控温一体电池模组结构、加工装置及方法 - Google Patents

防撞控温一体电池模组结构、加工装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及防撞控温一体电池模组结构、加工装置及方法，其包括作为载体的电池模组箱体；在电池模组箱体中设置有隔离壁I与隔离壁II；隔离壁I与隔离壁II形成口型围栏并与电池模组箱体形成回字形结构；在口型围栏中放置有用于放置电池的电池槽；在口型围栏与电池模组箱体设置有形成槽道的夹心空层，夹心空层中设置有防撞条，在电池模组箱体上安装有电池模组端盖；在防撞条内嵌入不同泊松比蜂窝梯度排布的防护结构内芯；本发明设计合理、结构紧凑且使用方便。

Description

防撞控温一体电池模组结构、加工装置及方法
技术领域
本发明涉及防撞控温一体电池模组结构、用于加工具有泊松比梯度排布蜂窝内芯的装置及方法。
背景技术
目前，储能技术是推动世界能源清洁化、电气化和高效化，破解能源资源和环境约束，实现全球能源转型升级的核心技术之一。未来二十年，锂离子电池储能是储能技术广泛应用的先锋力量，追求长日历寿命、高循环寿命、低成本、高安全的储能用电池。国家电网在负荷侧方面，以储能作为互联纽带，聚合各类分布式电源、可调电源、电动汽车等元素，探索“储能+”现代综合能源服务、需求响应、虚拟电厂等商业应用模式新业态，实现新能源的有效消纳和终端能源的高效利用。
随着电动汽车等新型用能形式的快速发展，作为其动力来源的锂离子电池也面临安全风险应用制约。锂离子电池是一种绿色高能可充电池，由于其具有电压高、比能量大、充放寿命长、放电性能稳定、无污染等特点，颇受社会关注。一般锂离子电池的使用环境温度是零下10度到零上40度。在低温环境下，锂离子电池会容易出现充、供电不正常。其次，锂离子电池在长时间的使用下，还会出现高温的情况，无法有效散热将会导致其爆裂，长时间使用后会出现电池寿命缩短、效率降低等现象。故提出对电池模组外侧进行较全面的加热，同时配合电池模组的散热来控制电池模组的温度以解决上述问题。
另一方面，随着新能源汽车的发展，安全性和轻量化成为新能源汽车发展的关键研发方向。而汽车中的重要部件动力电池包，起着保护电池组正常、安全工作的重要作用，电池包由若干个电池模组组成。作为电动汽车的关键部件，电池包的轻量化也是提高车辆续航里程，降低能耗的重要途径。电动汽车不仅需要满足普通汽车的碰撞安全标准外，还要考虑动力电池在发生故障以及碰撞过程中产生的起火、***，故提出一种防撞控温一体的多功能电池模组结构的设计方法以满足锂电池安全的多种要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种防撞控温一体电池模组结构、加工装置及方法。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
一种防撞控温一体电池模组结构，包括作为载体的电池模组箱体；在电池模组箱体中设置有隔离壁I与隔离壁II；
隔离壁I与隔离壁II形成口型围栏并与电池模组箱体形成回字形结构；在口型围栏中放置有用于放置电池的电池槽；
在口型围栏与电池模组箱体设置有形成槽道的夹心空层，夹心空层中设置有防撞条，在电池模组箱体上安装有电池模组端盖；
在防撞条内嵌入泊松比梯度排布蜂窝的防护结构的内芯；
泊松比梯度排布蜂窝包括正泊松比部、负泊松比部及正泊松比部与负泊松比部结合处的零泊松比蜂窝结构。
作为上述技术方案的进一步改进：
正泊松比部为空心正六边形柱堆叠成蜂窝结构；
负泊松比部为空心内凹六边形柱堆叠成蜂窝结构；
零泊松比蜂窝结构包括零泊松比部A、耦合过渡泊松比部B和/或零泊松比部C；
在电池模组端盖设置有空心上夹层，在空心上夹层中安装有与汽车水箱相连的热交换管；热交换管管道内液体通过阀门和水泵控制并形成液体通道；在液体通道上设置有液体保温层；电池模组端盖通过端盖螺栓孔中的螺栓与电池模组箱体连接；
防撞条可拆卸设置，且通过防撞条螺栓孔安装在夹心空层中；
在内芯侧壁上设置有内芯通风孔；
在电池模组箱体中设置有箱体通风孔；
隔离壁II分布有隔离壁通风孔；
在电池模组箱体上设置有与内芯通风孔及隔离壁通风孔对应的风扇控温层；在夹心空层与风扇控温层上布置风门隔板；
风扇控温层、内芯通风孔及隔离壁通风孔形成空气通道；
内芯通风孔及隔离壁通风孔为编织型排列方式，具有负泊松比效应，其相邻散热孔为长径互相垂直的椭圆形孔，
隔离壁I具有中空防爆腔；
在电池槽上设置有温度传感器；
隔离壁I的壁表面涂有防火阻燃涂层；
风门隔板及风扇根据温度传感器采集的温度调节。
正泊松比部的六个侧壁均为正泊松比边部；
负泊松比部包括两个上下对称的等腰梯形部，负底部为大端底边，负侧部为侧腰，两个等腰梯形部下端顶部连接，负底部与负侧部形成为锐角的负外底角，两个等腰梯形部下端顶部连接形成钝角的负中缩角；
零泊松比部A包括两个上下对称的平行四边形，平行四边形的底边为零底部A，平行四边形的两侧部为平行的零内侧部A与零外侧部A，零内侧部A与零底部A形成锐角，零外侧部A与零底部A形成钝角，两个平行四边形的零外侧部A形成向外凸起的零中部外角A，两个平行四边形的零内侧部A形成向内凹起的零中缩角A；
耦合过渡泊松比部B包括外侧的平行四边形与内侧的等腰梯形；平行四边形的底边为零第一底部B、平行四边形的两侧部为平行的零内侧部B及零第一外侧部B；零第一外侧部B与零第一底部B形成位于左侧的零第一底钝角B，零内侧部B与零第一底部B形成位于右侧的零第一底锐角B；
等腰梯形的底边为零第二底部B，等腰梯形的两侧部为零第二外侧部B，零第二外侧部B与零第二底部B分别形成为零第二底左锐角B与零第二底右锐角B；
零内侧部B与右侧的零第二外侧部B形成内凹的零中缩角B；零第一底部B平行有长度短于零第一底部B的零横向过渡部B，零第一外侧部B与零横向过渡部B形成外凸的零中部外角B，零横向过渡部B延长线延长至零中缩角B，零第二外侧部B与零第一外侧部B平行；零横向过渡部B与零第二外侧部B形成内凹的零横向过渡角B，零横向过渡角B分别与零中部外角B及零第二底左锐角B形成角度相同的内错角；
正泊松比边部与对应的零第一外侧部B及零外侧部A对应吻合；
负底部等于正泊松比边部长度与两倍零横向过渡部B长度之和且吻合，负底部与零第二底部B贴合且长度相同；零第一底部B与零底部A贴合且长度相同；零内侧部B与负侧部贴合且长度相同；
零内侧部A或零外侧部A分别与对应的零内侧部B或正泊松比边部贴合且长度相同；
零泊松比部C为两个顺连的等腰梯形；等腰梯形大端底部与负底部贴合且长度相同；等腰梯形小端顶部与正泊松比边部贴合且长度相同，等腰梯形的侧腰与负侧部或正泊松比边部贴合且长度相同；
零泊松比部C包括两个方向相同的等腰梯形。
一种防撞控温一体电池模组结构加工装置，用于加工具有泊松比梯度排布蜂窝的内芯；其包括线切割装置及用于加工内芯侧壁内芯通风孔的钻孔装置；
在线切割装置与钻孔装置之间设置有中转输送机械手。
作为上述技术方案的进一步改进：
线切割装置包括线切割工位及设置在线切割工位输入端的线切割上料机械手；在线切割工位分布有线切割侧向推杆，在线切割侧向推杆设置有用于夹持内芯外侧壁的线切割侧向顶辊，在线切割工位设置有线切割底部移动架，在线切割底部移动架上设置有啮合的线切割驱动齿轮及线切割分度齿轮，在线切割分度齿轮上设置有线切割支撑杆，在线切割支撑杆设置有线切割托手，在线切割托手设置有用于与内芯下表面接触的线切割滚珠，在线切割分度齿轮上设置有线切割中心孔，在线切割中心孔中设置有线切割升降架，在线切割升降架设置有线切割相对坐标的线切割中心旋转原点，在线切割升降架上设置有线切割径向伸缩臂，在线切割径向伸缩臂上设置有线切割极坐标底座，在线切割极坐标底座上设置有线切割底部穿线孔，线切割底部穿线孔与线切割装置的机头相对；
在线切割上料机械手上设置有线切割喂料托手，在线切割喂料托手上方设置有线切割喂料旋转臂，在线切割喂料旋转臂上设置有线切割喂料爪，线切割喂料爪上设置有方向垂直的线切割喂料第一方向固定爪与线切割喂料第二方向固定爪，在线切割喂料爪上设置有用于与线切割喂料第一方向固定爪对应的线切割喂料第一方向L活动爪，在线切割喂料爪上设置有用于与线切割喂料第二方向固定爪对应的线切割喂料第二方向L活动爪；
线切割喂料爪夹持内芯进行旋转方向后放置到线切割喂料托手上，线切割喂料托手将内芯放置到线切割滚珠上并被线切割侧向顶辊夹持。
钻孔装置包括旋转的钻孔下托板、设置在钻孔下托板上的钻孔V型托、设置在钻孔V型托上的钻孔工艺中空、设置在钻孔下托板上的钻孔下压机械臂及设置在钻孔下压机械臂上的钻孔下压V口；
钻孔下压V口与钻孔V型托夹持中转输送机械手送入的内芯；在钻孔下托板一侧设置有输出机械手。
一种防撞控温一体电池模组结构的控制方法，当电池模组温度高于温度传感器设定的最高阈值时，汽车内置空调制冷，风门隔板打开，通过空气通道向电池模组内部的锂电池送风，带走电池模组产生的热量；
当温度高于一定值，但不超过最高阈值时，空调制冷不启动；当温度低于设定的最低阈值时，空调制热；
当温度低于一定值，但不低于最低阈值时，空调制热不启动，风门隔板全部关闭。
一种防撞控温一体电池模组结构加工方法，用于加工泊松比梯度排布蜂窝的内芯；包括以下步骤；
步骤一，通过线切割装置对内芯内孔进行修整；
步骤二，中转输送机械手将内芯送至钻孔装置；
步骤三，钻孔装置对内芯侧部通孔加工。
作为上述技术方案的进一步改进：
当进行内孔修整时候，执行以下工序；
首先，线切割喂料第一方向固定爪与线切割喂料第二方向固定爪及线切割喂料第二方向固定爪与线切割喂料第二方向L活动爪夹持水平状态的内芯并旋转竖直放置到线切割喂料托手后并缩回；然后，线切割滚珠支撑内芯下表面，并通过线切割侧向推杆带动线切割侧向顶辊与内芯外侧表面压力接触；其次，穿入线切割丝至线切割底部穿线孔；再次，线切割底部移动架带动线切割底部穿线孔移动，从而进行加工内孔；紧接着，当加工另一组时，线切割驱动齿轮及线切割分度齿轮旋转，实现线切割托手与其他位置孔下表面接触，并通过线切割极坐标底座调整，进行线切割；
中转输送机械手夹持内芯由竖直变为水平状态。
当进行内孔修整时候，执行以下工序；
首先，钻孔下压V口承载水平状态的内芯；然后，通过钻孔下压V口与钻孔V型托夹持内芯；其次，钻孔装置进行钻孔；再次，输出机械手伸入钻孔工艺中空将加工后的内芯输出。
本发明的有益效果在于：
1.电池模组箱体的空心夹层***的防撞条中，嵌入泊松比梯度排布蜂窝的防护结构内芯。将负泊松比蜂窝结构、正泊松比蜂窝结构以及两者交替结合形成的零泊松比蜂窝结构按一定顺序排列，这种排列方式使得不同泊松比部优势互补，形成一种具有意想不到效果的缓冲吸能特性的结构。这种结构对电池模组在汽车底部受到较大加速度时起到缓冲作用，可以有效针对电池进行防护，提高锂电池的安全性。此外，置于内侧的正六边形正泊松比部蜂窝使得电池模组具有较大的强度。这是有别于传统思路，现有技术都是在寻求如何在负泊松比蜂窝结构进行深耕，而没有想到将正泊松比蜂窝结构与之结合，本发明通过对防撞条内不同泊松比蜂窝结构的梯度排布，使得两种截然不同的思路相结合，产生意想不到的效果。正泊松比蜂窝是正六边形蜂窝，负泊松比蜂窝是内凹六边形蜂窝，为了让蜂窝形成零泊松比蜂窝，将正六边形和内凹六边形耦合在一起，从而形成纵向压缩时，横向压缩前后都不变，才导致零泊松比效应。当然，也可以在耦合处增加额外的零泊松比蜂窝，即耦合过渡泊松比部B及零泊松比部C可以是基于正泊松比部与负泊松比部耦合形成也可以是在耦合处增加的，都是本发明的保护范围。
2.液体通道为铝制薄壁空心管,连接汽车的水箱，有效利用汽车自身功能。液体保温层可以在空气通入冷风或者暖风时，均起到保温作用，提高控温***的性能。此外，热交换管和液体本身也可作为缓冲承载部件,提高电池模组箱体和端盖的强度。
3.隔离壁的通风孔为编织型排列方式，具有负泊松比效应。不仅增强隔离壁的结构强度，而且电池单体发生***等事故时可以有效阻止碎片飞出，具有一定的防爆能力和故障隔离能力。
4.将防护结构以内芯形式嵌入防撞条的空心夹层中,而防撞条可拆卸,便于发生故障后及时更换。
5.对电池单体四周采用隔离壁,有效控制故障波及范围,便于及时更换损坏电池。
6.有效利用空心夹层布置风水道等部件实现控温功能,节能环保,同时提高电池模组的空间利用率,进一步达到汽车轻量化效果。
本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。
附图说明
图1是本发明电池模组内部结构俯视示意图。
图2是本发明电池模组纵向剖视图。
图3是本发明电池模组横向剖视图。
图4是本发明风扇通风层正视图。
图5是本发明电池模组箱体和端盖外观示意图。
图6是本发明零泊松比蜂窝结构合成示意图。
图7是本发明三种泊松比梯度排布蜂窝的不同顺序图。
图8是本发明电池模组防撞条内芯的填充结构图1。
图9是本发明电池模组防撞条内芯的填充结构示意图2。
图10是本发明泊松比梯度排布蜂窝与三种泊松比蜂窝结构相同厚度单一排列时，以相同冲击速度得到的吸能性能——冲击载荷效率CLE(Crushing Load Efficiency)的大小比较图。
图11是本发明优选泊松比梯度排布蜂窝结构的具体结构图。
图12是本发明内芯加工***示意图。
图13是本发明内芯线切割***示意图。
图14是本发明内芯钻孔***示意图。
图15是本发明使用示意图。
其中：1、内芯；2、电池槽；3、隔离壁I；4、隔离壁II；5、防撞条；6、热交换管；7、电池模组端盖；8、风扇控温层；9、电池模组箱体；101、内芯通风孔；401、隔离壁通风孔；501、防撞条螺栓孔；701、端盖螺栓孔；901、箱体通风孔；10、正泊松比部；11、负泊松比部；12、零泊松比部A；13、耦合过渡泊松比部B；14、负底部；15、负侧部；16、负中缩角；17、负外底角；18、零底部A；19、零内侧部A；20、零中缩角A；21、零外侧部A；22、零中部外角A；23、零第一底部B；24、零第二底部B；25、零内侧部B；26、零中缩角B；27、零第一外侧部B；28、零横向过渡部B；29、零第二外侧部B；30、零横向过渡角B；31、零中部外角B；32、正泊松比边部；33、夹心空层；34、线切割装置；35、钻孔装置；36、线切割上料机械手；37、线切割侧向推杆；38、线切割侧向顶辊；39、线切割底部移动架；40、线切割驱动齿轮；41、线切割分度齿轮；42、线切割支撑杆；43、线切割托手；44、线切割滚珠；45、线切割中心孔；46、线切割升降架；47、线切割中心旋转原点；48、线切割径向伸缩臂；49、线切割极坐标底座；50、线切割底部穿线孔；51、线切割喂料托手；52、线切割喂料旋转臂；53、线切割喂料爪；54、线切割喂料第一方向固定爪；55、线切割喂料第一方向L活动爪；56、线切割喂料第二方向固定爪；57、线切割喂料第二方向L活动爪；58、中转输送机械手；59、钻孔下托板；60、钻孔V型托；61、钻孔工艺中空；62、钻孔下压机械臂；63、钻孔下压V口；64、零第一底锐角B；65、零第一底钝角B；66、零第二底左锐角B；67、零第二底右锐角B。
具体实施方式
如图1-14所示，本实施例的防撞控温一体电池模组结构，包括作为载体的电池模组箱体9；在电池模组箱体9中设置有隔离壁I3与隔离壁II4；
隔离壁I3与隔离壁II4形成口型围栏并与电池模组箱体9形成回字形结构；在口型围栏中放置有用于放置电池的电池槽2；
在口型围栏与电池模组箱体9设置有形成槽道的夹心空层33，夹心空层33中设置有防撞条5，在电池模组箱体9上安装有电池模组端盖7；
在防撞条5内嵌入泊松比梯度排布蜂窝的防护结构的内芯1；
泊松比梯度排布蜂窝包括正泊松比部10、负泊松比部11及正泊松比部10与负泊松比部11之间的零泊松比蜂窝结构。
正泊松比部10为空心正六边形柱堆叠成蜂窝结构；
负泊松比部11为空心内凹六边形柱堆叠成蜂窝结构；
零泊松比蜂窝结构包括零泊松比部A12、耦合过渡泊松比部B13和/或零泊松比部C68；
在电池模组端盖7设置有空心上夹层，在空心上夹层中安装有与汽车水箱相连的热交换管6；热交换管6管道内液体通过阀门和水泵控制并形成液体通道；在液体通道上设置有液体保温层；
电池模组端盖7通过端盖螺栓孔701中的螺栓与电池模组箱体9连接；
防撞条5可拆卸设置，且通过防撞条螺栓孔501安装在夹心空层33中；
在内芯1侧壁上设置有内芯通风孔101；
在电池模组箱体9中设置有箱体通风孔901；
隔离壁II4分布有隔离壁通风孔401；
在电池模组箱体9上设置有与内芯通风孔101及隔离壁通风孔401对应的风扇控温层8；在夹心空层33与风扇控温层8上布置风门隔板；
风扇控温层8、内芯通风孔101及隔离壁通风孔401形成空气通道；
内芯通风孔101及隔离壁通风孔401为编织型排列方式，具有负泊松比效应，其相邻散热孔为长径互相垂直的椭圆形孔，
隔离壁I3具有中空防爆腔；
在电池槽2上设置有温度传感器；
隔离壁I3的壁表面涂有防火阻燃涂层；
风门隔板及风扇根据温度传感器采集的温度调节。
正泊松比部10的六个侧壁均为正泊松比边部32；
负泊松比部11包括两个上下对称的等腰梯形部，负底部14为大端底边，负侧部15为侧腰，两个等腰梯形部下端顶部连接，负底部14与负侧部15形成为锐角的负外底角17，两个等腰梯形部下端顶部连接形成钝角的负中缩角16；
零泊松比部A12包括两个上下对称的平行四边形，平行四边形的底边为零底部A18，平行四边形的两侧部为平行的零内侧部A19与零外侧部A21，零内侧部A19与零底部A18形成锐角，零外侧部A21与零底部A18形成钝角，两个平行四边形的零外侧部A21形成向外凸起的零中部外角A22，两个平行四边形的零内侧部A19形成向内凹起的零中缩角A20；
耦合过渡泊松比部B13包括外侧的平行四边形与内侧的等腰梯形；平行四边形的底边为零第一底部B23、平行四边形的两侧部为平行的零内侧部B25及零第一外侧部B27；零第一外侧部B27与零第一底部B23形成位于左侧的零第一底钝角B65，零内侧部B25与零第一底部B23形成位于右侧的零第一底锐角B64；
等腰梯形的底边为零第二底部B24，等腰梯形的两侧部为零第二外侧部B29，零第二外侧部B29与零第二底部B24分别形成为零第二底左锐角B66与零第二底右锐角B67；
零内侧部B25与右侧的零第二外侧部B29形成内凹的零中缩角B26；零第一底部B23平行有长度短于零第一底部B23的零横向过渡部B28，零第一外侧部B27与零横向过渡部B28形成外凸的零中部外角B31，零横向过渡部B28延长线延长至零中缩角B26，零第二外侧部B29与零第一外侧部B27平行；零横向过渡部B28与零第二外侧部B29形成内凹的零横向过渡角B30，零横向过渡角B30分别与零中部外角B31及零第二底左锐角B66形成角度相同的内错角；
正泊松比边部32与对应的零第一外侧部B27及零外侧部A21对应吻合；
负底部14等于正泊松比边部32长度与两倍零横向过渡部B28长度之和且吻合，负底部14与零第二底部B24贴合且长度相同；零第一底部B23与零底部A18贴合且长度相同；零内侧部B25与负侧部15贴合且长度相同；
零内侧部A19或零外侧部A21分别与对应的零内侧部B25或正泊松比边部32贴合且长度相同；
零泊松比部C68为两个顺连的等腰梯形；等腰梯形大端底部与负底部14贴合且长度相同；等腰梯形小端顶部与正泊松比边部32贴合且长度相同，等腰梯形的侧腰与负侧部15或正泊松比边部32贴合且长度相同；
零泊松比部C68包括两个方向相同的等腰梯形。
本实施例的防撞控温一体电池模组结构加工装置，用于加工泊松比梯度排布蜂窝的内芯1；其包括线切割装置34及用于加工内芯1侧壁内芯通风孔101的钻孔装置35；
在线切割装置34与钻孔装置35之间设置有中转输送机械手58。
线切割装置34包括线切割工位及设置在线切割工位输入端的线切割上料机械手36；在线切割工位分布有线切割侧向推杆37，在线切割侧向推杆37设置有用于夹持内芯1外侧壁的线切割侧向顶辊38，在线切割工位设置有线切割底部移动架39，在线切割底部移动架39上设置有啮合的线切割驱动齿轮40及线切割分度齿轮41，在线切割分度齿轮41上设置有线切割支撑杆42，在线切割支撑杆42设置有线切割托手43，在线切割托手43设置有用于与内芯1下表面接触的线切割滚珠44，在线切割分度齿轮41上设置有线切割中心孔45，在线切割中心孔45中设置有线切割升降架46，在线切割升降架46设置有线切割相对坐标的线切割中心旋转原点47，在线切割升降架46上设置有线切割径向伸缩臂48，在线切割径向伸缩臂48上设置有线切割极坐标底座49，在线切割极坐标底座49上设置有线切割底部穿线孔50，线切割底部穿线孔50与线切割装置34的机头相对；
在线切割上料机械手36上设置有线切割喂料托手51，在线切割喂料托手51上方设置有线切割喂料旋转臂52，在线切割喂料旋转臂52上设置有线切割喂料爪53，线切割喂料爪53上设置有方向垂直的线切割喂料第一方向固定爪54与线切割喂料第二方向固定爪56，在线切割喂料爪53上设置有用于与线切割喂料第一方向固定爪54对应的线切割喂料第一方向L活动爪55，在线切割喂料爪53上设置有用于与线切割喂料第二方向固定爪56对应的线切割喂料第二方向L活动爪57；
线切割喂料爪53夹持内芯1进行旋转方向后放置到线切割喂料托手51上，线切割喂料托手51将内芯1放置到线切割滚珠44上并被线切割侧向顶辊38夹持。
钻孔装置35包括旋转的钻孔下托板59、设置在钻孔下托板59上的钻孔V型托60、设置在钻孔V型托60上的钻孔工艺中空61、设置在钻孔下托板59上的钻孔下压机械臂62及设置在钻孔下压机械臂62上的钻孔下压V口63；
钻孔下压V口63与钻孔V型托60夹持中转输送机械手58送入的内芯1；在钻孔下托板59一侧设置有输出机械手。
本实施例的防撞控温一体电池模组结构的控制方法，当电池模组温度高于温度传感器设定的最高阈值时，汽车内置空调制冷，风门隔板打开，通过空气通道向电池模组内部的锂电池送风，带走电池模组产生的热量；
当温度高于一定值，但不超过最高阈值时，空调制冷不启动；当温度低于设定的最低阈值时，空调制热；
当温度低于一定值，但不低于最低阈值时，空调制热不启动，风门隔板全部关闭。
本实施例的防撞控温一体电池模组结构加工方法，用于加工泊松比梯度排布蜂窝的内芯1；包括以下步骤；
步骤一，通过线切割装置34对内芯1内孔进行修整；
步骤二，中转输送机械手58将内芯1送至钻孔装置35；
步骤三，钻孔装置35对内芯1侧部通孔加工。
当进行内孔修整时候，执行以下工序；
首先，线切割喂料第一方向固定爪54与线切割喂料第二方向固定爪56及线切割喂料第二方向固定爪56与线切割喂料第二方向L活动爪57夹持水平状态的内芯1并旋转竖直放置到线切割喂料托手51后并缩回；然后，线切割滚珠44支撑内芯1下表面，并通过线切割侧向推杆37带动线切割侧向顶辊38与内芯1外侧表面压力接触；其次，穿入线切割丝至线切割底部穿线孔50；再次，线切割底部移动架39带动线切割底部穿线孔50移动，从而进行加工内孔；紧接着，当加工另一组时，线切割驱动齿轮40及线切割分度齿轮41旋转，实现线切割托手43与其他位置孔下表面接触，并通过线切割极坐标底座49调整，进行线切割；
中转输送机械手58夹持内芯1由竖直变为水平状态。
当进行内孔修整时候，执行以下工序；
首先，钻孔下压V口63承载水平状态的内芯1；然后，通过钻孔下压V口63与钻孔V型托60夹持内芯1；其次，钻孔装置35进行钻孔；再次，输出机械手伸入钻孔工艺中空61将加工后的内芯1输出。
正泊松比部10，负泊松比部11通过零泊松比部A12，耦合过渡泊松比部B13，零泊松比部C实现了有机结构，实现了两种不同的思路的结合，同时具有了多种结构的优点，作为具体细节，负底部14，负侧部15，负中缩角16，负外底角17，零底部A18，零内侧部A19，零中缩角A20，零外侧部A21，零中部外角A22，零第一底部B23，零第二底部B24，零内侧部B25，零中缩角B26，零第一外侧部B27，零横向过渡部B28，零第二外侧部B29，零横向过渡角B30，正泊松比边部32，零中部外角B31等实现了合理连接。
内芯可以是3D打印，铸造，焊接等实现连接，线切割装置34，钻孔装置35实现了加工。以铝合金或铜合金等材料为例。
线切割上料机械手36实现了与上一道工序，线切割侧向推杆37，线切割侧向顶辊38实现夹持，通用性强，线切割底部移动架39实现移动方便，线切割驱动齿轮40，线切割分度齿轮41实现啮合，从而实现了线切割支撑杆42，线切割托手43实现托举，线切割滚珠44实现滚动接触，方便旋转，避免对内芯底部损伤，线切割中心孔45工艺性好，方便线切割升降架46，线切割中心旋转原点47，线切割径向伸缩臂48，线切割极坐标底座49实现对线丝进行夹持并带动移动，线切割底部穿线孔50方便穿线，线切割喂料托手51实现喂料，线切割喂料旋转臂52，线切割喂料爪53，线切割喂料第一方向固定爪54，线切割喂料第一方向L活动爪55，线切割喂料第二方向固定爪56，线切割喂料第二方向L活动爪57实现带动内芯的旋转。中转输送机械手58实现带动内芯输出，钻孔下托板59实现支撑，钻孔V型托60实现定位，钻孔工艺中空61工艺性好，方便***机械手，钻孔下压机械臂62，钻孔下压V口63实现对工件的压紧。
具体地说，在图7中，三种泊松比梯度排布蜂窝的不同顺序，从左到右、从上到下结构排列缩写分别为：ZNP、ZPN、NZP、NPZ、PZN、PNZ，Z代表零泊松比部(zero Poisson’sratiostructure)，N代表负泊松比部(negative Poisson’s ratio structure)，P代表正泊松比部(positive Poisson’s ratio structure)。第一个字母代表内芯填充结构的外侧层的结构，中间字母代表中间层的结构，最后一个字母代表内侧层的结构；在图7所示，在内芯1中将负泊松比蜂窝结构、正泊松比蜂窝结构以及两者交替结合形成的零泊松比蜂窝结构按一定顺序排列。如图9所示，ZNP这种排列方式使得不同泊松比部优势互补，形成具有优秀的缓冲吸能特性的结构。如图8所示，防撞条的内芯1的填充结构排列方式如下，内侧层为正六边形薄壁柱堆叠成蜂窝结构，中间层为负泊松比的内凹六边形薄壁柱堆叠成蜂窝结构，外侧层为两种结构交替结合形成的零泊松比蜂窝结构，该结构合成方式如图6所示。每种结构的层厚由所需吸能性能和加工精度决定。图8、图9为电池模组防撞条内芯的填充结构，即三种泊松比蜂窝结构混合排列方式(ZNP)的内部邻近结构局部放大图；图10为三种泊松比蜂窝结构混合排列方式与三种泊松比蜂窝结构相同厚度单一排列时，以相同冲击速度得到的吸能性能——压缩力效率CLE(Crushing Load Efficiency)的大小比较图。在图5所示，电池模组箱体9四周的侧壁留有空心夹层，***防撞条5，便于发生故障后及时更换。防撞条5内嵌入三种泊松比梯度排布蜂窝的防护结构的内芯1。
参照图5所示，在厚度最大的空心夹层处，***防撞条5后，在其外侧加装风扇控温层8，夹层和风扇控温层8均布置风门隔板。如图1所示，电池模组箱体9壁面和电池单体的隔离壁II4壁面上均布有通风孔(901、401)，与风门隔板共同形成空气通道。此外，箱体9底部和端盖7也留有空心夹层，方向与空气通道垂直。沿此方向平铺排列热交换管6，热交换管6管道可与汽车水箱相连，热交换管6管道内液体通过阀门和水泵控制，若单独形成***，则加入如水等比热容大的液体和防冻液。该管道即液体通道。液体保温层可以在空气通入冷风或者暖风时，均起到保温作用，提高控温***的性能。此外，热交换管和液体本身也可作为缓冲承载部件,提高电池模组箱体和端盖的强度。
本发明的控温方法，包括步骤如下：
电池模组的若干电池单体上布有温度传感器。风扇控温层8、空气通道、液体通道和温度传感器组成控温***。
风扇控温层8的风扇和风门隔板可由与温度传感器相连的电路控制开合。风门隔板打开时，根据温度设定，空气通道内通入暖风或者冷风，风扇打开加速空气循环。如图9所示，防撞条的内芯1的填充结构与空气通道同向面开有通风孔101。风门隔板打开时，连通隔离壁I3、隔离壁II4、与箱体的通风孔(隔离壁通风孔401与箱体通风孔901)，形成空气通道。风门隔板关闭时要求空气通道密封良好，可利用泡沫等保温材料或密封胶填充缝隙。
当电池模组温度高于温度传感器设定的最高阈值时，汽车内置空调制冷，风门隔板打开，通过空气通道向电池模组内部的锂电池送风，带走电池模组产生的热量；当温度高于一定值,但不超过最高阈值时，空调制冷不启动。当温度低于设定的最低阈值时，空调制热。当温度低于一定值,但不低于最低阈值时，空调制热不启动,风门隔板全部关闭。
图2、3所示，电池单体的隔离壁起到绝缘和防护的作用，隔离壁分为两种：
(1)面向空气通道的隔离壁II4为壁中间分布通风孔的中空腔，中空结构方便空气流通，同时减轻整体重量。电池单体的隔离壁的通风孔与空气通道同向，通风孔在隔离壁上成两列分布，相邻散热孔为长径互相垂直的椭圆形孔。通风孔为编织型排列方式，具有负泊松比效应。不仅增强隔离壁的结构强度，而且电池单体发生***等事故时可以有效阻止碎片飞出，具有一定的防爆能力和故障隔离能力。
(2)沿着模组横向的防爆中空腔的隔离壁I3，壁表面涂有防火阻燃涂层，将电池按空气通道方向分组，当其他组的电池发生泄露、燃烧和***等故障时，减少组间扩大故障的可能，有效控制故障波及范围,便于及时更换损坏电池。本发明中以四个电池单体一组为例。两种隔离壁共同隔开各电池单体，形成一个圆柱形电池槽，槽内放置锂电池，槽的尺寸根据电池确定。

Claims (2)

1.一种防撞控温一体电池模组结构，其特征在于：包括作为载体的电池模组箱体(9)；在电池模组箱体(9)中设置有隔离壁I(3)与隔离壁II(4)； 隔离壁I(3)与隔离壁II(4)形成口型围栏并与电池模组箱体(9)形成回字形结构；在口型围栏中放置有用于放置电池的电池槽(2)； 在口型围栏与电池模组箱体(9)设置有形成槽道的夹心空层(33)，夹心空层(33)中设置有防撞条(5)，在电池模组箱体(9)上安装有电池模组端盖(7)； 在防撞条(5)内嵌入泊松比梯度排布蜂窝的防护结构的内芯(1)； 泊松比梯度排布蜂窝包括正泊松比部(10)、负泊松比部(11)及正泊松比部(10)与负泊松比部(11)结合处的零泊松比蜂窝结构；
正泊松比部(10)为空心正六边形柱堆叠成蜂窝结构； 负泊松比部(11)为空心内凹六边形柱堆叠成蜂窝结构； 零泊松比蜂窝结构包括零泊松比部A(12)、耦合过渡泊松比部B(13)和/或零泊松比部C(68)； 在电池模组端盖(7)设置有空心上夹层，在空心上夹层中安装有与汽车水箱相连的热交换管(6)；热交换管(6)管道内液体通过阀门和水泵控制并形成液体通道；在液体通道上设置有液体保温层；电池模组端盖(7)通过端盖螺栓孔(701)中的螺栓与电池模组箱体(9)连接； 防撞条(5)可拆卸设置，且通过防撞条螺栓孔(501)安装在夹心空层(33)中； 在内芯(1)侧壁上设置有内芯通风孔(101)； 在电池模组箱体(9)中设置有箱体通风孔(901)； 隔离壁II(4)分布有隔离壁通风孔(401)； 在电池模组箱体(9)上设置有与内芯通风孔(101)及隔离壁通风孔(401)对应的风扇控温层(8)；在夹心空层(33)与风扇控温层(8)上布置风门隔板； 风扇控温层(8)、内芯通风孔(101)及隔离壁通风孔(401)形成空气通道； 内芯通风孔(101)及隔离壁通风孔(401)为编织型排列方式，具有负泊松比效应，其相邻散热孔为长径互相垂直的椭圆形孔， 隔离壁I(3)具有中空防爆腔； 在电池槽(2)上设置有温度传感器； 隔离壁I(3)的壁表面涂有防火阻燃涂层； 风门隔板及风扇根据温度传感器采集的温度调节。
2.根据权利要求1的防撞控温一体电池模组结构，其特征在于:正泊松比部(10)的六个侧壁均为正泊松比边部(32)； 负泊松比部(11)包括两个上下对称的等腰梯形部，负底部(14)为大端底边，负侧部(15)为侧腰，两个等腰梯形部下端顶部连接，负底部(14)与负侧部(15)形成为锐角的负外底角(17)，两个等腰梯形部下端顶部连接形成钝角的负中缩角(16)； 零泊松比部A(12)包括两个上下对称的平行四边形，平行四边形的底边为零底部A(18)，平行四边形的两侧部为平行的零内侧部A(19)与零外侧部A(21)，零内侧部A(19)与零底部A(18)形成锐角，零外侧部A(21)与零底部A(18)形成钝角，两个平行四边形的零外侧部A(21)形成向外凸起的零中部外角A(22)，两个平行四边形的零内侧部A(19)形成向内凹起的零中缩角A(20)； 耦合过渡泊松比部B(13)包括外侧的平行四边形与内侧的等腰梯形；平行四边形的底边为零第一底部B(23)、平行四边形的两侧部为平行的零内侧部B(25)及零第一外侧部B(27)；零第一外侧部B(27)与零第一底部B(23)形成位于左侧的零第一底钝角B(65)，零内侧部B(25)与零第一底部B(23)形成位于右侧的零第一底锐角B(64)； 等腰梯形的底边为零第二底部B(24)，等腰梯形的两侧部为零第二外侧部B(29)，零第二外侧部B(29)与零第二底部B(24)分别形成为零第二底左锐角B(66)与零第二底右锐角B(67)； 零内侧部B(25)与右侧的零第二外侧部B(29)形成内凹的零中缩角B(26)；零第一底部B(23)平行有长度短于零第一底部B(23)的零横向过渡部B(28)，零第一外侧部B(27)与零横向过渡部B(28)形成外凸的零中部外角B(31)，零横向过渡部B(28)延长线延长至零中缩角B(26)，零第二外侧部B(29)与零第一外侧部B(27)平行；零横向过渡部B(28)与零第二外侧部B(29)形成内凹的零横向过渡角B(30)，零横向过渡角B(30)分别与零中部外角B(31)及零第二底左锐角B(66)形成角度相同的内错角； 正泊松比边部(32)与对应的零第一外侧部B(27)及零外侧部A(21)对应吻合； 负底部(14)等于正泊松比边部(32)长度与两倍零横向过渡部B(28)长度之和且吻合，负底部(14)与零第二底部B(24)贴合且长度相同；零第一底部B(23)与零底部A(18)贴合且长度相同；零内侧部B(25)与负侧部(15)贴合且长度相同； 零内侧部A(19)或零外侧部A(21)分别与对应的零内侧部B(25)或正泊松比边部(32)贴合且长度相同； 零泊松比部C(68)为两个顺连的等腰梯形；等腰梯形大端底部与负底部(14)贴合且长度相同；等腰梯形小端顶部与正泊松比边部(32)贴合且长度相同，等腰梯形的侧腰与负侧部(15)或正泊松比边部(32)贴合且长度相同； 零泊松比部C(68)包括两个方向相同的等腰梯形。
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