[发明专利]一种具有损伤感知的复合材料动力电池包及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种动力电池包及其制备方法，特别是涉及一种具有损伤感知的复合材料动力电池包及其制备方法。

背景技术

动力电池包是电动汽车中用来安全承载动力电池的部件，其安全性十分重要，传统动力电池包为钢质材料，随着电动汽车对各项指标的要求越来越高，汽车的轻量化成为一个主要的发展方向，其中电池包结构的轻量化也成为主要目标。目前电池包轻量化主要采用高强钢、铝合金及复合材料等作为轻量化新材料，效果非常显著，尤其采用复合材料结构可以比传统金属材料减轻50%的重量，因此越来越被广泛采用。

目前有关复合材料动力电池包专利主要有李瑞峰等的ZL201620578424.0 “一种动力电池包箱体结构”，其大部分结构由不同材料的板拼装而成，不是一体化成形，因此强度及刚度有所下降；宁德时代新能源科技股份有限公司的ZL201621061423.5 “动力电池包上盖结构”，提出了一种SMC复合材料动力电池上盖，可以减轻电池包的重量，但是电池包本体结构仍然是金属的；成都凯迈科技有限公司的ZL201320884689.X “一种复合材料电池保温箱”，采用金属、保温层、复合材料对动力电池隔热，便于电池的能热管理与控制；美国US2014352886A1 “Battery pack case assembly for electric and hybrid vehicles using a plastic composite and a method for manufacturing the same”介绍了一种动力电池结构及制造方法；赵紫州的ZL201610188261.X “一种锂电池包”，介绍一种用于锂电池的改性碳纤维复合材料框架，有利于散热，并且具有阻燃功能。复合材料动力电池包已有较多专利，但是具有损伤感知功能的专利还未见申请。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有损伤感知的复合材料动力电池包及其制备方法，它具有实时感知电池包损伤、低成本、重量轻和可大批量生产的特点。

本发明采用的技术方案是：

一、一种具有损伤感知的复合材料动力电池包：

包括动力电池底座、上盖、密封垫和电缆引出装置；动力电池底座与上盖接合处有密封垫，动力电池底座与上盖和密封垫通过连接件压紧密封；动力电池底座底部设置U型凹槽；动力电池底座和上盖的底面及四周复合层中间均设有多条压电传感器；多条压电传感器一端集中于一个接插口处，另一端集中于另一个接插口处，两个接插口用数据线分别与检测仪表的两端连接，动力电池底座的一个侧壁孔内装有电缆引出装置。

所述电缆引出装置，包括电缆引出管、两个锁紧螺母和两个绝缘密封垫；电缆引出管装在动力电池底座的一个侧壁孔内，通过各自的锁紧螺母和各自的绝缘密封垫分别拧紧于电缆引出管两端的外螺纹上，两个锁紧螺母的一端都是带有螺纹的开口，两个锁紧螺母的另一端是与各自电缆外套形成一体的电缆护套，锁紧螺母和电缆护套均采用绝缘塑料制成；电缆引出管的外侧结构与内侧结构完全对称一致，电缆引出管的内侧和外侧的电缆通过电缆引出管内的导线密封连接，电缆引出管内的导线有绝缘塑料固定。

所述动力电池底座和上盖的底面及四周复合层均由内向外分别为内碳纤维层、传感器层、玻璃纤维层和外碳纤维层；多条压电传感器敷设在传感器层中。

所述多条压电传感器为电阻应变丝、压电传感器或压电光栅。

二、一种具有损伤感知的复合材料动力电池包的制备方法，该动力电池底座和上盖均采用由阴模和阳模组成的模具模压，其中：

1) 动力电池底座的制备方法：

在成型前根据各部位承受载荷的大小，在阴模内按顺序依次敷设脱模剂、外碳纤维层、玻璃纤维层、植入多条压电传感器的传感器层及内碳纤维层；碳纤维层数、玻璃纤维层数和纤维角度按照载荷状况计算确定；敷设好后置入涂有脱模剂的阳模并压紧，待固化后取出，即为动力电池底座；

2) 上盖的制备方法：

在成型前根据各部位承受载荷的大小，在阴模内按顺序依次敷设脱模剂、外碳纤维层、玻璃纤维层、植入多条压电传感器的传感器层及内碳纤维层；碳纤维层数、玻璃纤维层数和纤维角度按照载荷状况计算确定；敷设好后置入涂有脱模剂的阳模并压紧，待固化后取出，即为上盖；

3) 电缆引出装置的设置：

是在动力电池底座在成型之后，用粘结剂将电缆引出装置粘结于动力电池底座一个侧壁的预设开孔内。