CN112042002B - 复合电池外壳 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆底盘的电池外壳，具有：在上表面上具有突出的表面特征的基部构件，所述突出的表面特征勾勒出了多个独立单元的轮廓，每个单元构造成接收至少一个电池；在下表面上具有多个悬垂的表面特征的覆盖构件，所述悬垂的表面特征与基部构件的表面特征对准。覆盖构件包括形成在其上表面中的通道，该通道与布置在底表面上的悬垂的表面特征对准并且沿其长度延伸。还包括格架支撑结构，其具有轴向和横向延伸的多个支撑构件，其中格架支撑结构构造成至少部分地布置在覆盖构件的通道内并安装至车辆底盘。格架支撑构件提供增加的刚性以及为外部施加的力(例如碰撞事件)提供载荷分布路径，以防止或抑制外壳破裂或被刺穿。

Description

复合电池外壳
相关申请的交叉引用
本申请根据35USC 119要求2018年1月31日提交的美国临时申请62/624,288的权益，其全部内容通过引用结合于此。
技术领域
所公开的主题涉及一种用于复合封闭隔室的系统。特别地，本公开的主题涉及一种复合电池外壳。
背景技术
已知用于电池外壳的各种结构为自支撑式的并且在结构上与车辆系统的平衡分开。这导致整个系统的质量增加并且因而导致经济性降低(增加了制造成本)和性能降低(更高的重量降低了充电之间的工作范围或在混合动力中降低了燃油经济性)。
大质量电池通常需要大量的材料来提供刚度和强度，以将电池或多个电池保持在车辆系统内。类似地，常规设计的电池外壳需要大量的增强物来防止在发生车辆碰撞时物体侵入。车辆的结构要求和电池外壳的结构要求传统上是分开的，由此电池外壳变成了纯粹的寄生质量并且对车辆的性能而言是冗余的。
在以下公报中提供了传统电池外壳的示例，其中每篇公报均通过引用整体结合在此：美国专利号8286743、8393427、8833499、5620057、7323272、8115450、8210301，8875828、9331321；和美国专利申请公开号20100136402、20120103714、2015079454和2015318525。
本公开的主题提供了一种用于存储、保护和使用用于混合动力、插电式混合动力和电动车辆应用的电池的新的创新解决方案。本公开全面描述了该独特且创新的结构方案，以将电池外壳与车辆白车身和/或车辆底盘集成在一起。本公开的主题解决了与单独电池外壳相关联的许多包装挑战，这些电池外壳必须存在于传统车辆设计的可用空间中，在传统车辆设计中，碰撞保护的设计是独立于所连结的电池外壳的。此外，本公开的电池外壳的系统和结构可应用于用于运输的混合动力、插电式混合动力和插电式电动乘用车以及其他公众运输系统(例如，公共汽车、班车和轨道车)。
发明内容
所公开的主题的目的和优点将在下面的描述中阐明并且这些目的和优点从该描述中变得明显，还将通过对所公开的主题的实践而获知。通过在书面描述及其权利要求中以及从附图中特别指出的方法和系统，将实现并获得所公开的主题的其他优点。
为了实现这些及其他优点并且根据所公开的主题的目的，如实施和广泛描述的那样，所公开的主题包括形成用于车辆底盘的电池外壳的系统和结构，该电池外壳包括：具有上表面和下表面的基部构件，所述基部构件在所述上表面上具有多个突出的表面特征，这些突出的表面特征勾勒出了多个独立单元的轮廓，每个单元均构造成接收至少一个电池(在采用多个模块形成电池的实施例中，每个单元可以构造为分立模块)；具有上表面和下表面的覆盖构件，所述覆盖构件在所述下表面上具有多个悬垂的表面特征，所述多个悬垂的表面特征勾勒出了多个独立单元的轮廓，所述覆盖构件的表面特征与所述基部构件的表面特征对准，所述覆盖构件在其上表面中形成有至少一个通道，所述通道与布置在底表面上的悬垂的表面特征对准并且沿着该悬垂的表面特征的长度延伸；格架支撑结构，所述格架支撑结构包括轴向延伸的多个支撑构件和横向延伸的多个支撑构件，其中，所述格架支撑结构构造成至少部分地布置在覆盖构件的通道内并且安装到车辆底盘。
在一些实施例中，格架支撑结构的支撑构件包括由金属构成的中空梁；和/或格架支撑结构的支撑构件包括连续纤维增强物的多个独立层，所述连续纤维增强物具有至少60％的增强纤维，所述增强纤维与支撑构件的主轴线对准。
在一些实施例中，格架支撑结构的上表面联接至车辆底盘，格架支撑结构的边界边缘布置在车辆底盘的门槛板之间，并且所述独立单元包括多个对称单元。
在一些实施例中，格架支撑结构包括具有共同横截面的第一轴向支撑构件和第二轴向支撑构件以及具有不同横截面的第三轴向支撑构件。
在一些实施例中，覆盖构件的至少一个悬垂的表面特征延伸的距离大于基部构件的至少一个突出的表面特征延伸的距离。
在一些实施例中，覆盖构件的表面特征与基部构件的表面特征接合以形成至少一个封闭的容积单元，并且覆盖构件具有围绕外周延伸的凸缘，格架支撑结构的底表面与覆盖构件的凸缘的上表面接合，使得覆盖构件和格架支撑结构形成车辆的承载地板。
在一些实施例中，覆盖构件和基部构件中的至少一个由布置在树脂内的增强纤维形成为一体的模制件。
在一些实施例中，纤维包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维或聚丙烯纤维中的至少一种，树脂包括液态热固性树脂，所述液态热固性树脂包括环氧树脂、不饱和间苯聚酯树脂、乙烯基酯树脂、甲基丙烯酸甲酯树脂或酚醛树脂中的至少一种。
在一些实施例中，树脂包括热塑性树脂，所述热塑性树脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、丙烯酸、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)或聚苯硫醚(PPS)树脂中的至少一种。
在一些实施例中，覆盖构件和基部构件中的至少一个包括以交叉层叠的方式布置的连续纤维增强物的多个独立层，其中纤维相对于车辆的轴向取向的角度大于+/-20度且小于+/-70度。
在一些实施例中，覆盖构件和基部构件中的至少一个包括具有随机取向的不连续增强纤维的多个独立层。
在一些实施例中，用于车辆底盘的电池外壳包括：具有上表面和下表面的基部构件，所述基部构件在所述上表面上具有多个突出的表面特征，这些突出的表面特征勾勒出了多个独立单元的轮廓，每个单元均构造成接收至少一个电池；具有上表面和下表面的覆盖构件，所述覆盖构件在所述下表面上具有多个悬垂的表面特征，这些悬垂的表面特征勾勒出了多个独立单元的轮廓，所述覆盖构件的表面特征与所述基部构件的表面特征对准，并且所述覆盖构件具有形成在其上表面中的至少一个通道，所述通道与布置在底表面上的悬垂的表面特征对准并沿着所述悬垂的表面特征的长度延伸；格架支撑结构，所述格架支撑结构包括轴向延伸的多个支撑构件和横向延伸的多个支撑构件，以围绕容纳在所述外壳内的每个单元，其中，所述格架支撑结构的上表面和下表面限定一厚度，所述格架支撑结构的厚度等于覆盖构件中的所述通道的深度。
应当理解，前面的概括描述和下面的详细描述两者都是示例性的，并且旨在提供对所要求保护的公开主题的进一步解释。
包括结合在本说明书中并构成其一部分的附图以示出和提供对所公开的主题的方法和系统的进一步理解。附图与描述一起用于解释所公开的主题的原理。
附图说明
参照以下简要描述的附图，提供了本文所述的主题的各个方面、特征和实施例的详细描述。附图是说明性的并且不一定按比例绘制，其中，为了清楚起见，放大了一些部件和特征。附图示出了本主题的各个方面和特征，并且可以整体地或部分地示出本主题的一个或多个实施例或示例。
图1是分解示意图，示出了根据所公开的主题的电池外壳的部件的透视图。
图2A-2D是根据所公开的主题的基部构件的示意图；图2A是顶部透视图；图2B-2C是底部透视图；图2D是横截面图。
图3A-3D是根据所公开的主题的覆盖构件的示意图；图3A和3C是顶部透视图；图3B是底部透视图；图3D是横截面图。
图4A-4D是根据所公开的主题的带有覆盖构件和格架支撑结构的基部构件的示意图；图4A和4C是顶部透视图；图4B是底部透视图；图4D是横截面图。
具体实施方式
现在将详细参照所公开的主题的示例性实施例，其示例示出在附图中。将结合系统的详细描述来描述所公开的主题的方法和对应步骤。
本文提出的方法和系统可以用于电池外壳结构。所公开的主题特别适用于可直接集成到车辆底盘中的复合电池外壳结构，从而增强结构完整性，同时保护电池模块免受侵入和热泄漏/侵入。为了解释和说明但非限制的目的，图1中示出了根据所公开的主题的系统的示例性实施例，并且该系统的示例性实施例总体上由附图标记1000表示。可以在本文呈现的各种视图和附图中提供相似的附图标记(由前导数字进行区别)以表示功能上对应但不一定相同的结构。
如图1所示，电池外壳系统1000一般包括多个部件，所述多个部件包括基部构件100、覆盖构件200和格架支撑结构300，下面将进一步详细描述这些部件中的每个。
基部构件
图1和图2A-2D示出了电池外壳的下部结构的示例性实施例。
在一些实施例中，基部构件100可以形成为具有多个轴向和横向表面特征110的一体式模制件，所述轴向和横向表面特征勾勒出了“单元”的轮廓并形成所述“单元”，所述单元用于接收构成车辆动力系统的各个电池。这种表面特征110的存在通过经由配合表面的适当配准提供电池在每个单元中的正确安装的触觉和视觉确认来促进组装。另外，分立单元的形成是有利的，这是因为其可以隔离外壳内相邻电池之间的不良事件(例如，泄漏、热变化等等)。
在所示的示例性实施例中，表面特征是突出的或向上延伸的肋或通道110，这些肋或通道勾勒出了矩形单元的轮廓，不过应当理解的是，基部构件100可以形成有替代形状的单元。类似地，表面特征110可形成为具有侧壁110a、110b的通道，如图2D所示，所述侧壁从基部构件112的底表面向上突出。在所示的示例性实施例中，侧壁110a、110b的高度等于水平顶部部分110c的宽度。然而，应当理解的是，可以根据需要提供各种尺寸和相对比例。
在这样的实施例中，底表面112可以在其下表面的平面内(在与通道顶部110c一致的位置处)形成一系列断裂或不连续部。附加地或可替代地，表面特征110可以形成为从基部构件的连续底表面向上突出的实心肋构件，使得在其中没有形成断裂或不连续部。因此，当安装电池外壳时，本文所述的电池外壳单元可以形成平坦且平面的表面，从而形成车辆的底侧。
基部构件100还可以包括围绕其外围或其选定部分(一个或多个选定部分)的凸缘120。凸缘120可以联接到覆盖构件200，如下文进一步详细描述的那样。在一些实施例中，凸缘120可以形成有一宽度，该宽度侧向延伸的距离大于表面特征110的距离或竖直高度。
另外，轴向和横向表面特征110以及凸缘部分120可以定位成与覆盖构件200中的类似的轴向和横向布置的表面特征和凸缘部分匹配或对准，以便完全接合/包封并形成封闭容积来容纳组装在其中的各个电池单元，如下文更详细描述的那样。
基部构件100可以由包括增强纤维的各种材料形成。这种增强纤维的一些说明性示例包括碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉尔(芳族聚酰胺)纤维；及其组合。在一些实施例中，可以使用聚乙烯或聚丙烯纤维，聚乙烯或聚丙烯纤维在选自以下化学类别的液态热固性树脂中的任何一种的树脂的基质中是稳定的：环氧树脂、不饱和间苯聚酯树脂、乙烯基酯树脂、甲基丙烯酸甲酯树脂或酚醛树脂、及其组合。在一些实施例中，增强纤维可以在热塑性树脂中是稳定的，所述热塑性树脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺(尼龙)、丙烯酸、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或聚苯硫醚(PPS)、或其组合。
根据本公开的一方面，构造材料可以包括由上述纤维材料制成的对准的连续纤维增强物的多个独立层。例如，基部构件可以被制成为夹层材料，其中多层增强材料层被层压到低密度材料的芯中，该低密度材料选自包括横切巴沙木的芯材料的类别或者包括以下的浇铸有或挤出有内部发泡(发泡剂)的树脂的类别：聚氯乙烯(PVC)、交联的聚氯乙烯(CPVC)、苯乙烯丙烯腈(SAN)、聚氨酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；及其组合。在这样的实施例中，下部结构获得抵抗由于侧向施加的载荷而引起的变形的抵抗力，该侧向施加的载荷将由致密电池组所施加的负荷施加。但是，下部结构的平面内(拉伸)刚度可以保持非常顺应(刚度较小)。
在一些实施例中，基部构件可以由对准的连续纤维增强物的多个独立层形成，所述独立层由以交叉层叠的方式布置的两层或更多层纤维构成。例如，纤维相对于车辆的轴向取向的角度可以大于+/-20度并且小于+/-70度，但是根据需要可以采用替代角度。这样的构造可以为电池外壳结构提供增加的扭转刚度。
附加地或可替代地，基部构件可以由增强纤维的多个独立层形成，所述独立层由不连续的随机取向的纤维构成，所述不连续的随机取向的纤维选自包括以下的增强物的类别：碳纤维、玻璃纤维和凯夫拉尔(芳族聚酰胺)纤维、聚乙烯或聚丙烯纤维。
覆盖构件
图1和图3A-3D示出了电池外壳的覆盖构件的示例性实施例。
在一些实施例中，覆盖构件200可以形成为具有多个轴向和横向表面特征210的一体式模制件，所述轴向和横向表面特征勾勒出了“单元”的轮廓并形成所述“单元”，所述单元用于接收构成车辆动力系统的各个电池。这种表面特征210的存在通过经由配合表面的适当配准提供电池在每个单元中的正确安装的触觉和视觉确认而促进组装。
在所示的示例性实施例中，表面特征是悬垂或向下延伸的肋或通道210，这些肋或通道勾勒出了矩形单元的轮廓，不过应理解的是，覆盖构件200可以形成有替代形状的单元。类似地，表面特征210可以形成为具有侧壁210a、210b的通道，如图3D所示，所述侧壁210a、210b从覆盖构件212的底表面向下突出。在所示的示例性实施例中，侧壁210a、210b的高度等于水平顶部部分210c的宽度。然而，应当理解，可以根据需要提供各种尺寸和相对比例。
在这样的实施例中，顶表面212可以在其上表面的平面内(在与通道顶部210c一致的位置处)形成有一系列的断裂或不连续部。附加地或可替代地，表面特征210可以形成为从覆盖构件的连续顶表面向下突出的实心肋构件，使得在其中未形成断裂或不连续部。因此，本文所述的电池外壳单元可以在其上表面和下表面两者上形成平坦且平面的表面。这样的平面表面的优点在于提供了更大的表面区域用于与车辆底盘接合。
覆盖构件200还可以包括围绕其外周或其选定部分(一个或多个选定部分)的凸缘220。凸缘220可以以各种方式联接到基部构件100的对应凸缘110，所述方式包括机械紧固、化学(例如粘合剂)结合和/或熔合(例如超声焊接)。在一些实施例中，凸缘220可以形成有一宽度，该宽度侧向延伸的距离大于表面特征210的距离或竖直高度。
另外，覆盖构件200的轴向和横向表面特征210以及凸缘部分220可以被定位成与基部构件100中的类似的轴向和横向布置的表面特征110和凸缘部分120匹配或对准，以便完全接合/包封并形成封闭容积来容纳组装在其中的各个电池单元。如上所述，封闭容积的形成对于隔离任何特定单元(或多个特定单元)内的不良事件是有利的。为了形成这种封闭单元，表面特征110、210的尺寸和形状被设计成彼此接合。在一些实施例中，表面特征110向上延伸的距离可以等于表面特征210向下延伸的距离，使得峰部110c、210c在容纳于其中的电池的大约中点的位置处彼此抵接。在其他实施例中，侧壁110a、11b可以形成为具有等于或大于要定位在单元内的电池的高度的高度。附加或可替代地，覆盖构件200的悬垂的表面特征210延伸的距离可以大于基部构件100的表面特征110向上延伸的距离。在一些实施例中，表面特征110、210可以形成为具有沿着长度变化的高度。因此，根据需要，表面特征110、210的侧壁的尺寸和形状可以设计成增加结构完整性和/或适应车辆底盘的设计。
在一些实施例中，可以在覆盖构件200和基部构件100之间提供附加的密封构件。密封构件可以仅绕外周延伸，即在凸缘220、120之间延伸。附加地或者替代地，密封构件可以绕选定单元(即，在突出的表面特征110c、210c之间)延伸。密封构件可以形成为可压缩垫片，例如，O形环，以防止流体进入或离开单元。
覆盖构件200可以由包括增强纤维的各种材料形成。这种增强纤维的一些说明性示例包括碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉尔(芳族聚酰胺)纤维、及其组合。在一些实施例中，可以使用聚乙烯或聚丙烯纤维，聚乙烯或聚丙烯纤维在选自以下化学类别的液态热固性树脂中的任何一种的树脂的基质中是稳定的：环氧树脂、不饱和间苯聚酯树脂、乙烯基酯树脂、甲基丙烯酸甲酯树脂或酚醛树脂、或其组合。在一些实施例中，增强纤维可以在热塑性树脂中是稳定的，所述热塑性树脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺(尼龙)、丙烯酸、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或聚苯硫醚(PPS)、或其组合。
根据本公开的一方面，构造材料可以包括由上述纤维材料制成的对准的连续纤维增强物的多个独立层。例如，基部构件可以被制成为夹层材料，其中多层增强材料层压到低密度材料的芯中，所述低密度材料选自包括横切巴沙木的芯材料的类别或者包括以下的浇铸有或挤出有内部发泡(发泡剂)的树脂的类别：聚氯乙烯(PVC)、交联的聚氯乙烯(CPVC)、苯乙烯丙烯腈(SAN)、聚氨酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、及其组合。在这样的实施例中，覆盖构件获得抵抗由于侧向施加的载荷而引起的变形的抵抗力，该侧向施加的载荷将由致密电池组施加的负荷施加。但是，下部结构的平面内(拉伸)刚度可以保持非常顺应(刚度较小)。
在一些实施例中，覆盖构件可以由对准的连续纤维增强物的多个独立层形成，所述独立层由以交叉层叠的方式布置的两层或更多层纤维构成。例如，纤维相对于车辆的轴向取向的角度可以大于+/-20度且小于+/-70度，但是根据需要可以采用替代角度。这样的构造可以为电池外壳结构提供增加的扭转刚度。
附加地或可替代地，覆盖构件可以由增强纤维的多个独立层形成，所述独立层由不连续的随机取向的纤维构成，所述不连续的随机取向的纤维选自包括以下的增强物的类别：碳纤维、玻璃纤维和凯夫拉尔(芳族聚酰胺)纤维、聚乙烯纤维或聚丙烯纤维。
覆盖构件200和/或基部构件100可以由各种制造技术形成。例如，可以采用液体压缩模制(LCM)工艺来制造覆盖构件和基部构件。另外，相对于利用高压树脂传送模制(HP-RTM)技术将树脂注入到工具中，在进入压制之前，可以在零件的顶部上自动将树脂分层。在某些情况下，LCM技术可以提供优势(相对于HP-RTM)，包括：由于树脂被施加到模具外部，因此循环时间更快；不太复杂的工装；无需预成型，因而减少浪费。此外，为了促进将不良事件控制在给定的单元内，覆盖构件200和/或基部构件100可以由这样的材料形成，所述材料在不损害构件的结构完整性的情况下(例如，不翘曲、不变薄、不形成孔等等)呈现600℃下持续一个小时的耐热性。
格架支撑结构
图1和图4A-4D示出了电池外壳的格架支撑结构300的示例性实施例。
在所示的示例性实施例中，格架支撑结构300的尺寸和形状被设计成装配在覆盖构件200的上表面上的狭槽内，即，装配在由表面特征210c形成的凹陷部中。图4A-4D描绘了格架支撑结构300与外壳的已组装的覆盖构件200和基部构件100的集成。在该示例性实施例中，格架支撑结构300包括轴向和横向组装的支撑构件310、312，所述轴向和横向组装的支撑构件完全接合模制到覆盖构件200中的轴向和横向通道以及覆盖构件凸缘220的上表面，从而提供在其上附接所述覆盖构件220的刚性结构。在这种构造中，格架支撑结构300提供了刚性框架以及提供了在发生侧向冲击(沿支撑构件312)或正面/后向冲击(沿支撑构件310)的情况下的直接载荷路径。这样，当将电池外壳组装和安装在车辆底盘上时，覆盖构件和格架支撑结构形成车辆的承载地板。
如图4C-4D所示，在一些实施例中，格架支撑结构300可以形成有中空梁310、312。另外，支撑构件围绕整个单元。格架支撑结构300具有与覆盖构件200的侧壁210a、210b的深度相等的高度或厚度，使得当将格架支撑构件300附接到覆盖构件时，格架支撑构件300的上表面与覆盖构件200的上表面齐平或在同一平面中，如图4D所示。格架支撑结构300的上表面联接至车辆底盘。在一些实施例中，本文所述的电池外壳单元的尺寸设计成使得边界边缘位于车辆底盘的门槛板之间。格架支撑结构300可以以各种方式联接至覆盖构件(例如，沿着凸缘210和通道210c)，所述方式包括机械紧固、化学(粘合剂)结合和/或熔合(例如，超声焊接)。
在一些实施例中，格架支撑结构300的支撑构件形成为具有均匀的横截面形状，而在其他实施例中，支撑结构形成为具有变化的尺寸。例如，形成格架支撑构件300的边缘的轴向支撑构件可以具有比布置在边缘之间(例如沿着中心线)的轴向支撑构件(或多个支撑构件)更大的横截面形状，如图4D所示。
格架支撑结构300可以由各种材料形成，诸如包括碳钢、铝和合金或其组合的挤出金属。附加地或替代地，格架支撑构件300也可以由增强聚合物复合材料制成，所述增强聚合物复合材料用增强纤维拉挤成型，所述增强纤维可以包括纤维和树脂的任何组合，如上面关于基部构件和覆盖构件所讨论的纤维和树脂。
而且，类似于基部构件和覆盖构件，格架支撑结构可以由连续纤维增强的聚合物复合材料制成。在这样的实施例中，至少60％的增强纤维与支撑构件的主轴线对准，以形成沿梁的长度具有高刚度的主导正交各向异性结构。
根据本公开的方面，格架支撑结构沿其长度提供高刚度，这为由车辆的撞击或碰撞导致的外部施加载荷提供了刚性的平面内载荷路径。相比之下，与车辆的轴向或横向取向未对准的覆盖构件和基部构件纤维布置具有较低的平面内刚度，因此避免了容纳车辆电池单元的外壳所携带的载荷。这进一步保护了电池，同时为车辆提供了刚性的框架，以防止在发生碰撞事件时侵入客厢。
在图1-4D所示的实施例中，单元是对称的(即矩形的)，但是替代设计也落入本公开的范围内。例如，突出的表面特征110、210和格架支撑结构的支撑梁(或统称为“单元壁”)可以形成为具有变化的、不均匀的几何形状。例如，可以采用梯度设计，其中在电池外壳的前部具有更多数量的单元壁(例如，更小尺寸的单元，或者重复/平行的增强壁)，以便增加针对正面碰撞情形的刚性。
另外，在一些实施例中，单元壁可以具有形成在其中的通路特征(例如孔、槽等等)，以允许相邻单元之间的导管和互连件，例如去往/来自容纳在单元内的电池的布线。类似地，这些通路特征可以用作电池单元之间的通风装置。在一些实施例中，可能希望引导流体流通过这种通路特征以提供单元的加热或冷却。此外，在一些实施例中，复合外壳可以包括检修点(access point)，例如，供技术人员更换具有有限使用寿命的设备，例如保险丝、印刷电路板、连接器、控制设备等等。检修点可以形成为可重新密封的面板，该面板可以通过沿着外壳的水平轴线滑动、通过围绕形成在外壳中的铰接件枢转、或者通过从外壳的其余部分移除而打开。在一些实施例中，检修点(和下面的可更换设备)位于与容纳电池的单元隔离(即，不通向容纳电池的单元或不与之流体连通)的隔室中。这种构造确保了在电池与周围空气之间始终(即，即使在检修面板打开时)保持密闭密封。
此外，尽管本文所示的示例性实施例描绘了具有恒定厚度的大体矩形的外壳，但是可以提供替代设计，例如，具有变化的(渐缩的或成台阶的)宽度和/或高度的电池外壳，以既适应所需的电池容量，又适应车辆底盘设计，所述车辆底盘设计规定了要如何以及要在何处联接电池外壳。
在一些实施例中，如上所述的多个复合电池外壳可以以模块化的方式组合，例如，竖直堆叠在彼此之上以增加电池容量。这种堆叠增加了质量，从而抑制了任何不希望的振动载荷，并增加了集合结构的刚度。而且，本公开的复合电池外壳可以被改装以适应以前形成的车辆底盘。
根据本公开的另一方面，本文所述的复合电池外壳可以结合电磁屏蔽特性。在一些实施例中，可以在外壳的外部周围提供电磁屏蔽。在一些实施例中，电磁屏蔽可以设置在外壳的选定单元(独立或多个)周围。这种EMF/EMC屏蔽的存在抑制了电池与车辆其他部件之间的任何不希望的电干扰。
根据本公开的又一个方面，本文所述的复合外壳可以由多个“功能梯度”层压板形成，即，每个层压板都具有特定的和分立的功能。例如，复合材料可以具有第一层压板层，即一层或(多层)碳纳米管富集的(例如石墨烯)复合材料层，以形成既充当接地面又提供电磁屏蔽功能的导电表面。另外，可以在外壳的内部上形成一层酚醛基质复合材料，以提供隔热层，该隔热层可以防止电池的热失控以及防止出现灾难性故障。此外，可以结合有由芳族聚酰胺、结晶聚乙烯或迪尼玛(Dyneema)构成的护层，以提供局部冲击(渗透)保护等等。
虽然本文根据某些优选实施例描述了所公开的主题，但是本领域技术人员将认识到，可以在不脱离其范围的情况下对所公开的主题进行各种修改和改进。而且，尽管所公开的主题的一个实施例的各个特征可以在此讨论或在一个实施例的附图中示出、但没有在其他实施例中示出，但是，应当明显的是，一个实施例的各个特征可以与另一个实施例的一个或多个特征或者多个实施例的特征进行组合。
除了以下要求保护的特定实施例之外，所公开的主题还涉及具有以下要求保护的从属特征和以上所披露的从属特征的任何其他可能组合的其他实施例。因此，在所公开的主题的范围内，在从属权利要求中给出以及在上面公开的特定特征可以以其他方式彼此组合，这样所公开的主题应被理解为还特别涉及具有任何其他可能组合的其他实施例。因此，所公开的主题的特定实施例的前述描述是出于说明和描述的目的而给出的。并不旨在穷举或将所公开的主题限制为所公开的那些实施例。
对于本领域技术人员而言明显的是，在不脱离所公开的主题的精神或范围的情况下，可以对所公开的主题的方法和系统进行各种修改和变型。因此，意图是所公开的主题包括落入所附的权利要求及其等同的范围内的修改和变型。

Claims (20)

1.一种用于车辆底盘的电池外壳，所述电池外壳包括：
具有上表面和下表面的基部构件，所述基部构件在所述上表面上具有多个突出的表面特征，所述突出的表面特征勾勒出了多个独立单元的轮廓，每个单元构造成接收至少一个电池；
具有上表面和下表面的覆盖构件，所述覆盖构件在所述覆盖构件的所述下表面上具有多个悬垂的表面特征，所述悬垂的表面特征勾勒出了多个独立单元的轮廓，所述覆盖构件的所述悬垂的表面特征与所述基部构件的所述突出的表面特征对准，并且所述覆盖构件具有在所述覆盖构件的所述上表面中形成的至少一个通道，所述通道与布置在所述下表面上的所述悬垂的表面特征对准并沿所述悬垂的表面特征的长度延伸；
格架支撑结构，所述格架支撑结构包括轴向延伸的多个支撑构件和横向延伸的多个支撑构件，
其中，所述格架支撑结构构造成至少部分地布置在所述覆盖构件的所述通道内并安装至所述车辆底盘；并且
其中，所述格架支撑结构的顶表面与所述覆盖构件的顶表面共面。
2.根据权利要求1所述的电池外壳，其中，所述格架支撑结构的所述支撑构件包括中空梁。
3.根据权利要求1所述的电池外壳，其中，所述格架支撑结构由金属构成。
4.根据权利要求1所述的电池外壳，其中，所述格架支撑结构由连续纤维增强物的多个独立层构成，所述连续纤维增强物具有至少60％的增强纤维，所述增强纤维与所述支撑构件的主轴线对准。
5.根据权利要求1所述的电池外壳，其中，所述格架支撑结构的上表面联接至所述车辆底盘。
6.根据权利要求5所述的电池外壳，其中，所述格架支撑结构的边界边缘布置在所述车辆底盘的门槛板之间。
7.根据权利要求1所述的电池外壳，其中，所述独立单元包括多个对称单元。
8.根据权利要求1所述的电池外壳，其中，所述格架支撑结构包括具有共同横截面的第一轴向支撑构件和第二轴向支撑构件以及具有不同横截面的第三轴向支撑构件。
9.根据权利要求1所述的电池外壳，其中，所述覆盖构件的至少一个悬垂的表面特征延伸的距离大于所述基部构件的至少一个突出的表面特征延伸的距离。
10.根据权利要求1所述的电池外壳，其中，所述覆盖构件的所述悬垂的表面特征与所述基部构件的所述突出的表面特征接合以形成至少一个封闭的容积单元。
11.根据权利要求1所述的电池外壳，其中，所述覆盖构件具有绕外周延伸的凸缘，所述格架支撑结构的底表面接合所述覆盖构件的所述凸缘的上表面。
12.根据权利要求1所述的电池外壳，其中，所述覆盖构件和所述格架支撑结构形成车辆的承载地板。
13.根据权利要求1所述的电池外壳，其中，所述覆盖构件和所述基部构件中的至少一个形成为一体的模制件。
14.根据权利要求13所述的电池外壳，其中，所述覆盖构件和所述基部构件中的至少一个由布置在树脂内的增强纤维形成。
15.根据权利要求14所述的电池外壳，其中，所述纤维包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维或聚丙烯纤维中的至少一种。
16.根据权利要求14所述的电池外壳，其中，所述树脂包括液态热固性树脂，所述液态热固性树脂包括环氧树脂、不饱和间苯聚酯树脂、乙烯基酯树脂、甲基丙烯酸甲酯树脂或酚醛树脂中的至少一种。
17.根据权利要求14所述的电池外壳，其中，所述树脂包括热塑性树脂，所述热塑性树脂包括聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)树脂或聚苯硫醚(PPS)树脂中的至少一种。
18.根据权利要求13所述的电池外壳，其中，所述覆盖构件和所述基部构件中的至少一个包括以交叉层叠的方式布置的连续纤维增强物的多个独立层，其中纤维相对于车辆的轴向取向的角度为大于+/-20度且小于+/-70度。
19.根据权利要求13所述的电池外壳，其中，所述覆盖构件和所述基部构件中的至少一个包括具有随机取向的不连续增强纤维的多个独立层。
20.一种用于车辆底盘的电池外壳，所述电池外壳包括：
具有上表面和下表面的基部构件，所述基部构件在所述上表面上具有多个突出的表面特征，所述突出的表面特征勾勒出了多个独立单元的轮廓，每个单元构造成容纳至少一个电池；
具有上表面和下表面的覆盖构件，所述覆盖构件在所述覆盖构件的所述下表面上具有多个悬垂的表面特征，所述悬垂的表面特征勾勒出了多个独立单元的轮廓，所述覆盖构件的所述悬垂的表面特征与所述基部构件的所述突出的表面特征对准，并且所述覆盖构件具有在所述覆盖构件的所述上表面中形成的至少一个通道，所述通道与布置在所述下表面上的所述悬垂的表面特征对准并沿所述悬垂的表面特征的长度延伸；
格架支撑结构，所述格架支撑结构包括轴向延伸的多个支撑构件和横向延伸的多个支撑构件，以围绕包含在所述外壳内的每个单元；
其中，所述格架支撑结构的上表面和下表面限定厚度，所述格架支撑结构的所述厚度等于所述覆盖构件中的所述通道的深度，并且
其中，所述格架支撑结构的顶表面与所述覆盖构件的顶表面共面。
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