技術領域
[0001] 本
發(fā)明涉及一種動力模塊，特別關于一種集防火、保溫等多功能一體的電動車用的多效動力模塊。
背景技術
[0002] 高能
電池在工業(yè)領域，特別是電動車領域中有廣泛的應用。目前的電動車由于使用高能電池作為
能源儲備和供給系統(tǒng)，代替或部分代替采用化石
燃料的傳統(tǒng)
汽車引擎，因此具有卓越的高效、經(jīng)濟和環(huán)保的特點。高能電池包括鎂干電池、金屬-空氣電池、鋰-非
水電解質溶液電池、鈉-硫電池和鋰高溫電池，以及正在研制的鋅-鹵素電池、鈉-水電池和鋰-水電池等。
[0003] 如圖1所示，以常用的鋰-非水
電解質溶液電池(以下簡稱鋰電池)為例，一個鋰電池單元1包括一對正、負極電池
接線柱2。在作為電動車動力源使用時，幾十或上百塊鋰電池單元1
串聯(lián)后形成鋰動力模塊，鋰動力模塊的
電壓增至電動車的工作電壓。鋰動力模塊的外部需要進行封裝，使其中的鋰電池單元1彼此間不產生晃動。由于鋰電池單元1內部的
電解質采用了可燃性
溶劑，如果鋰電池單元1外部有高溫、刺穿、擊穿、金屬屑連通以及車輛碰撞等情況發(fā)生，均可能造成對鋰電池單元1的
擠壓，形成鋰電池單元1內部正、負極
短路。當鋰電池單元1內部短路時會瞬間釋放出大量的熱，使容易發(fā)熱的和燃燒的電解質
沸騰起來直至爆炸。普通電動車的動力模塊內含鋰金屬約50kg左右，一旦發(fā)生爆炸事故，后果將不堪設想。
[0004] 發(fā)明：軟殼鋰電池過充的斷電安全結構(
申請號：200710090895.2，申請日：2007-04-11)，公開的方法是在鋰電池上連接安全
電路，但這種方法僅能防止因過充電導致的電解液析氣產生的爆炸，對由于其他原因導致的爆炸沒有任何效果。發(fā)明：安全鋰電池殼(申請?zhí)枺?00810020116.6，申請日：2008-03-25)，公開了一種密封的鋰電池殼體，通過在殼體側面設置安全防爆機構，排泄鋰電池因電解液析氣產生的壓力，達到防爆的目的；由于安全防爆機構是在鋰電池殼體的側面設置多個防爆孔，防爆孔上
覆蓋防爆膜使鋰電池與外界環(huán)境隔離，這樣勢必會降低殼體本身的強度，難以達到避震防撞的效果。 發(fā)明內容
[0005] 本發(fā)明針對
現(xiàn)有技術中電池保護裝置存在的缺點和不足，提供一種電動車用的多效動力模塊，可同時實現(xiàn)防水防潮、保溫
隔熱、阻燃抗火、避震防撞、防止電磁
輻射等多重效果，還能進一步實現(xiàn)防塵和防酸
堿腐蝕效果，可應用于鋰電池以及其他高能電池的保護，使其適用于電動車領域。
[0006] 本發(fā)明的技術方案如下：
[0007] 一種電動車用的多效動力模塊，其特征在于：它包括動力模塊、隔熱阻燃模塊和
外殼防撞模塊；所述動力模塊設置于隔熱阻燃模塊之內；所述隔熱阻燃模塊為整體密封的仿形結構，由功能性發(fā)泡體構成；所述外殼防撞模塊設置于所述隔熱阻燃模塊之外，用于加強所述動力模塊的強度。
[0008] 所述隔熱阻燃模塊為將所述動力模塊封裝在內的一體成型結構。 [0009] 所述動力模塊與隔熱阻燃模塊之間設置一層殼體。
[0010] 所述隔熱阻燃模塊分為主體和上蓋。
[0011] 所述主體和上蓋的接縫處通過搭扣、封條或粘結方式進行密封。 [0012] 所述功能性發(fā)泡體為雙組份可澆注成型的彈性
泡沫材料，包括基料、膨脹型阻燃劑和膨脹型
石墨，其重量百分比分別為基料：200％，膨脹型阻燃劑：30-50％，膨脹型石墨：5-10％。
[0013] 所述基料包括酚
醛類改性及其衍
生物、聚
氨酯類及其衍生物、
硅酮類及其衍生物和環(huán)
氧類及其衍生物。
[0014] 所述基料為
密度160kg/m3常溫發(fā)泡的冷熟化高回彈結皮式聚脲彈性體。 [0015] 所述膨脹型石墨的膨脹倍數(shù)為80倍、200倍或400倍，起始
溫度為150度或200度。
[0016] 所述膨脹型石墨的膨脹倍數(shù)為200倍，起始溫度為150度。
[0017] 所述功能性發(fā)泡體的發(fā)泡方式為一步法或預先聚合法。
[0018] 所述外殼防撞模塊表面涂層為
丙烯酸類、有機硅改性類、環(huán)氧類和化學膨脹性無機類。
[0019] 所述涂層厚度為1mm。
[0020] 所述涂層外設置抗污飾面漆。
[0021] 所述外殼防撞模塊為
鍍鋅
鋼板、
鋁合金鋼板、
不銹鋼板、APS、PC或PP。 [0022] 本發(fā)明的技術效果如下：
[0023] 本發(fā)明的電動車用的多效動力模塊包括動力模塊、隔熱阻燃模塊和外殼防撞模塊，其中動力模塊作為動力源為電動車提供穩(wěn)定的電壓和功率。隔熱阻燃模塊是整體密封的仿形結構的功能性發(fā)泡體構成，功能性發(fā)泡體為泡沫材料，具有防水防潮、保溫隔熱、阻燃抗火、避震防撞和防止
電磁輻射的效果，泡沫材料的本質是輕質多孔材料，減少了整
體模塊的重量；由于泡沫材料具有低熱傳性及一體成型性，使動力模塊在最適溫度下發(fā)揮電池、電瓶最佳使用溫度并提升其使用壽命；外殼防撞模塊由具有機械強度和導熱性的金屬或非金屬材料構成。外殼防撞模塊表面涂有能夠阻燃抗火和防酸堿腐蝕的涂層，因此外殼防撞模塊具有保護動力模塊和隔熱阻燃模塊免受撞擊的功能之外，還可以避免外部的腐蝕性物質侵入外殼防撞模塊的內部，有效地防止動力模塊和隔熱阻燃模塊被污染。本發(fā)明所使用的材料及構成，均為環(huán)保無毒的產品，使其組成具備最優(yōu)環(huán)保生態(tài)條件，部分材料可回收使用。除此之外，由于功能性發(fā)泡體具有方便進行二次加工的特性，因此可方便地在本發(fā)明的結構上添加如導熱系統(tǒng)等功能性部件。
附圖說明
[0024] 圖1是鋰電池單元的示意圖
[0025] 圖2是本發(fā)明裝置的結構示意圖
[0026] 圖中各標號列示如下：
[0027] 1-電池單元；2-電池接線柱；3-隔熱阻燃模塊；4-外殼防撞模塊。 [0028] 下面結合附圖對本發(fā)明進行說明。
[0029] 具體實施方式
[0030] 如圖2所示，本發(fā)明的電動車用的多效動力模塊為三層結構，由內至外分為動力模塊、隔熱阻燃模塊3和外殼防撞模塊4。其中動力模塊由多個電池
單體1串接組成，為電動車提供穩(wěn)定的電壓和功率。隔熱阻燃模塊3為整體密封的功能性發(fā)泡體，該功能性發(fā)泡體根據(jù)動力模塊的形狀一體成型，并可根據(jù)需要進行再加工。隔熱阻燃模塊3的定型通過模具完成，因此可做成將動力模塊封裝在內的一體結構。為方便多效動力模塊的后續(xù)檢修工作，隔熱阻燃模塊3也可分為主體和上蓋兩部分，主體和上蓋的接縫處可通過搭扣、封條或粘結等方式進行密封。檢修前只需將主體和上蓋進行拆解，之后即可將其中的電池單元1拿出來進行更換，檢修完成后在主體和上蓋兩部分的接縫處進行密封處理，再采取加固措施 進行加固即可。動力模塊的正、負極引線和導熱系統(tǒng)通過在隔熱阻燃模塊3上設置的孔道伸出，按需要與外部設備進行連接，但隔熱阻燃模塊3整體需保持密封狀態(tài)。 [0031] 外殼防撞模塊4設置在多效動力模塊的最外層，其材料可為具有避震防撞效果和良好導熱性能的金屬或非金屬材料，以保護內部的動力模塊和隔熱阻燃模塊3。外殼防撞模塊4的材料可如金屬類材料鍍鋅鋼板、
鋁合金板、不銹鋼板，或工程塑料ABS、PC、PP等，依據(jù)動力模塊的使用規(guī)格及設計標準而定，經(jīng)沖模工藝或射出成型、澆注成型等方式制成。根據(jù)動力模塊
散熱的需要，外科系統(tǒng)3上可設置通
風孔和風扇等
通風散熱設備，結合動力模塊上的導熱系統(tǒng)，使本發(fā)明的多效動力模塊具有良好的散熱性，從而延長電池壽命。外殼防撞模塊4的表面設置具有阻燃抗火和防酸堿腐蝕的涂層，在不增加外殼防撞模塊4厚度和重量的條件下，增加了對動力模塊和隔熱阻燃模塊3的保護，使多效動力模塊的功能性大大提高。涂層的外可選用市售抗污飾面漆予以涂布，達到防塵、防污以及美觀的效果。 [0032] 為了進一步提高動力模塊的避震防撞效果，在動力模塊和隔熱阻燃模塊3之間設置一層具有一定強度的殼體，這樣可以對電池單元1起到
支撐和固定的作用，并且可進一步放置電池單元1受到撞擊和振動的影響。
[0033] 隔熱阻燃模塊3的功能性發(fā)泡體為雙組份可澆注成型的彈性泡沫塑料，依照所需不同尺寸、規(guī)格、形狀，配制不同的成份配比，經(jīng)制造成型模具后澆注成型。功能性發(fā)泡體的成分包括基料、膨脹型阻燃劑和膨脹型石墨，其含量(重量百分比)分別為基料：200％，膨脹型阻燃劑：30-50％，膨脹型石墨：5-10％。其中，基料為酚醛類改性及其衍生物，聚胺酯類及其衍生物；硅酮類及其衍生物，環(huán)氧類及其衍生物等。上述基料均為市售，所需配比成份均可由供應商協(xié)商后提供。膨脹型阻燃劑選用市售的Exolite422、Closite等化學膨脹阻燃劑，最佳添入成份為30-50％重量比，再配合5-10％重量比的膨脹型石墨相互協(xié)效，可達到氧指數(shù)L.O.I值34的阻燃條件。本發(fā)明可配合化學膨脹阻燃劑使用不同膨脹倍數(shù)及起始溫度的可膨脹石墨，可膨脹石墨的膨脹倍數(shù)包括80倍、200倍或400倍，起始溫度包括150℃、200℃。功能性發(fā)泡體的發(fā)泡方式為一步法或預先聚合法，實施發(fā)泡成形工藝步驟。 [0034] 外殼防撞模塊4表面的涂層可使用市售膨脹型鋼結構防火、防腐涂料，耐火時間依據(jù)該涂料形式認可的抗火標準測試時間，結合涂層厚度確定。達到不同規(guī)格需求的涂料可為化學膨脹型的丙烯酸類或有機硅改性類，化學物理復合型的環(huán)氧類，化學膨脹型無機類等，上述防火涂料在遇火時可膨脹隔熱達成抗火的目的。
[0035] 本
實施例中，基料優(yōu)選為密度160kg/m3，常溫發(fā)泡冷熟化高回彈結皮式聚脲彈性體(TPU)；可膨脹石墨優(yōu)選倍數(shù)200倍，起始溫度150℃的可膨脹石墨。；發(fā)泡成型工藝優(yōu)選預聚法予以實施。外殼防撞模塊4表面的涂層優(yōu)選有機硅改性類，化學、物理復合膨脹型防水涂料，涂層厚度1mm，耐火時間1小時。
[0036] 由于功能性發(fā)泡體具有軟式高彈和保溫的特性，在多效動力模塊受到撞擊并波及到隔熱阻燃模塊3時，隔熱阻燃模塊3產生彈性形變，以此抵消掉大部分沖擊力，因此隔熱阻燃模塊3具有避震抗撞的效果。由于功能性發(fā)泡體中含有膨脹型石墨，遇火后能夠發(fā)泡膨脹，形成均勻致密的蜂窩狀或海綿狀的炭化隔
熱層，炭化隔熱層步進隔絕了氧氣，而且因其質地疏松而具有良好的隔熱性能，起到高效的阻燃抗火作用，同時膨脹型石墨具有防輻射的作用。由冷熟化高回彈結皮式聚脲彈性體形成的隔熱阻燃模塊3表面為100％的密閉式氣泡結構，使隔熱阻燃模塊3內部與外部環(huán)境相隔絕，因此具有良好的防潮防水的性能。功能性發(fā)泡體本身具有很好的保溫隔熱和防止電磁輻射的效果，因此更增強了本發(fā)明多效動力模塊的實用性功能。
[0037] 綜上所述，本發(fā)明的電動車用的多效動力模塊具有防水防潮、保溫隔熱、阻燃抗火、避震防撞、防酸堿腐蝕和防止電磁輻射等多重效果。因此本發(fā)明可同時解決現(xiàn)有技術中電動車無法規(guī)避的幾大突出問題，具有極大的優(yōu)勢和推廣意義。
[0038] 應當指出，以上所述具體實施方式可以使本領域的技術人員更全面地理解本發(fā)明創(chuàng)造，但不以任何方式限制本發(fā)明創(chuàng)造。因此，盡管本
說明書參照附圖和實施例對本發(fā)明創(chuàng)造已進行了詳細的說明，但是，本領域技術人員應當理解，仍然可以對本發(fā)明創(chuàng)造進行
修改或者等同替換，總之，一切不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的精神和范圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本發(fā)明創(chuàng)造
專利的保護范圍當中。
