CN112590521A - 电池组到车辆的附接总成和附接方法 - Google Patents

电池组到车辆的附接总成和附接方法 Download PDF

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阿卜杜勒莫纳姆·萨西
肖恩·布雷迪
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Abstract

本公开提供了“电池组到车辆的附接总成和附接方法”。一种电池组附接总成除别的外包括：第一支架，所述第一支架被配置为直接固定到车辆车身底部；以及第二支架。所述第一支架在所述第二支架上方竖直延伸，使得当所述第一支架直接固定到所述车辆车身底部时，所述第二支架与所述车辆车身底部间隔开。

Description

电池组到车辆的附接总成和附接方法
技术领域
本公开总体上涉及将电池组附接到电动化车辆，并且更具体地涉及利用安装支架总成来附接电池组。
背景技术
一般来讲，电动化车辆与常规的机动车辆不同，因为电动化车辆是使用一个或多个电池供电式电机来选择性地驱动的。与电动化车辆相比，常规的机动车辆仅利用内燃发动机来驱动。代替内燃发动机或者除了内燃发动机之外，电动化车辆可使用电机。
示例性电动化车辆包括混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、燃料电池车辆和电池电动车辆(BEV)。用于电动化车辆的动力传动系统可包括具有电池单元的高电压电池组，所述电池单元存储电力来为电机和电动化车辆的其他电气负载供电。
发明内容
根据本公开的示例性方面，一种电池组附接总成除别的外包括：第一支架，所述第一支架被配置为直接固定到车辆车身底部；以及第二支架。所述第一支架在所述第二支架上方竖直延伸，使得当所述第一支架直接固定到所述车辆车身底部时，所述第二支架与所述车辆车身底部间隔开。
前述电池组附接总成的另一个示例性实施例包括电池组。所述第二支架相对于具有所述电池组的车辆的取向在所述电池组的侧导轨的前方。
前述电池总成中的任一者的另一个示例性实施例包括副车架。所述第二支架被水平地设置在副车架和所述侧导轨之间，使得施加到所述车辆的前部的负载遵循延伸穿过所述副车架、所述第二支架和所述侧导轨的负载路径。
在前述电池总成中的任一者的另一个示例性实施例中，所述第二支架直接固定到所述侧导轨。
在前述电池总成中的任一者的另一个示例性实施例中，所述第一支架和所述第二支架为挤压支架。
在前述电池总成中的任一者的另一个示例性实施例中，所述挤压支架的挤压方向在竖直方向上延伸。
在前述电池总成中的任一者的另一个示例性实施例中，所述第一支架被伸缩地接纳在所述第二支架内。
前述电池总成中的任一者的另一个示例性实施例包括接纳在所述第一支架的孔内的机械紧固件。所述机械紧固件将所述第一支架固定到所述车辆车身底部。
前述电池总成中的任一者的另一个示例性实施例包括也接纳在所述孔内的套筒。所述机械紧固件被设置在所述套筒内。
前述电池总成中的任一者的另一个示例性实施例包括所述套管的套环。当所述第一支架直接固定到所述车辆车身底部时，所述套环被夹紧在所述第一支架与所述车辆车身底部之间。
在前述电池总成中的任一者的另一个示例性实施例中，所述机械紧固件为第一机械紧固件。所述总成还包括多个第二机械紧固件，所述多个第二机械紧固件将所述电池组的侧导轨固定到所述车辆车身底部。所述多个第二机械紧固件在所述第一机械紧固件的横向外侧。
前述电池总成中的任一者的另一个示例性实施例包括竖直地设置在所述第二支架与所述车辆车身底部之间的至少一根冷却剂管道、至少一根电线或两者。
根据本公开的另一个示例性方面，一种电池组附接方法包括使用接纳在第二支架内的第一支架将电池组固定到车辆车身底部。当所述第一支架直接固定到所述车辆车身底部时，所述第二支架与所述车辆车身底部间隔开。所述第一支架直接固定到所述车辆。所述第二支架固定到所述第一支架和所述电池组。
在前述方法的另一个非限制性实施例中，所述第二支架被水平地设置在副车架与所述电池组的侧导轨之间，使得施加到所述车辆的前部的负载遵循延伸穿过所述副车架、所述第二支架和所述侧导轨的负载路径。
在前述方法中的任一者的另一个非限制性实施例中，所述第一支架和所述第二支架为挤压支架。
在前述方法中的任一者的另一个非限制性实施例中，所述挤压支架的挤压方向在竖直方向上延伸。
前述方法中的任一者的另一个非限制性实施例包括使用延伸穿过所述第一支架中的孔的机械紧固件将所述第一支架固定到所述车辆车身底部。
在前述方法中的任一者的另一个非限制性实施例中，所述机械紧固件为第一机械紧固件。所述方法还包括使用多个第二机械紧固件将所述电池组的侧导轨固定到所述车辆车身底部。所述多个第二机械紧固件在所述第一机械紧固件的横向外侧。
前述方法中的任一者的另一个非限制性实施例包括利用接纳在所述孔内的套筒定位所述机械紧固件。
前述方法中的任一者的另一个非限制性实施例包括在所述第二支架与所述车辆车身底部之间引导冷却剂管道、电线或两者。
前述段落、权利要求或以下描述和附图的实施例、示例和替代方案(包括它们的各种方面或相应各个特征中的任何一个)可独立地或以任何组合形式采用。结合一个实施例描述的特征适用于所有实施例，除非此类特征是不相容的。
附图说明
根据具体实施方式，所公开的示例的各种特征和优点对于本领域技术人员而言将变得明显。随附于具体实施方式的附图可以简要地描述如下：
图1示意性地示出了电动化车辆的示例性动力传动系统。
图2示出了结合有图1的动力传动系统的示例性电动化车辆的侧视图并且示出了可如何将电池组固定到电动化车辆的车辆车身底部。
图3示出了当电池组固定到车辆车身底部时示例性电动化车辆的所选择部分的底视图。
图4示出了用于将图3的电池组固定到车辆车身底部的安装支架总成的透视图。
图5示出了当安装支架总成正在将电池组固定到车辆车身底部时图4的安装支架总成的透视图，其以截面图示出。
图6示出了在将电池组固定到车辆车身底部时安装支架总成的截面侧视图。
尽管在本公开的附图中示出了特定的部件关系，但图示并不意图限制本公开。换句话说，所示的各种部件的放置和取向可在本公开的范围内变化。此外，随附于本公开的各种附图不一定按比例绘制，并且一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的某些细节。
具体实施方式
本公开详述了用于将电池组固定到电动化车辆的车身底部的安装支架。所述安装支架结合有当负载被施加到车辆时，特别是当负载被施加到车辆的前部时，可有助于将负载引导到电池组周围的特征件。
图1示意性地示出了用于电动化车辆的动力传动系统10。尽管被描绘为混合动力电动化车辆(HEV)，但应理解，本文描述的概念不限于HEV并且可延伸到包括但不限于插电式混合动力电动化车辆(PHEV)、燃料电池车辆(FCV)和电池电动化车辆(BEV)的其他电动化车辆。
在一个实施例中，动力传动系统10是采用第一驱动系统和第二驱动系统的功率分流动力传动系统。第一驱动系统包括发动机14和发电机18(即，第一电机)的组合。第二驱动系统至少包括马达22(即，第二电机)、发电机18和至少一个电池组24。在该示例中，第二驱动系统被认为是动力传动系统10的电驱动系统。第一驱动系统和第二驱动系统产生扭矩以驱动电动化车辆的一组或多组车辆驱动轮28。
发动机14(在该示例中为内燃发动机)和发电机18可通过动力传递单元30连接。在一个非限制性实施例中，动力传递单元30为行星齿轮组，所述行星齿轮组包括环形齿轮32、中心齿轮34和齿轮架总成36。当然，可使用其他类型的动力传递单元(包括其他齿轮组和变速器)将发动机14连接到发电机18。
发电机18可由发动机14通过动力传递单元30驱动，以将动能转换为电能。发电机18可替代地用作马达，以将电能转换为动能，从而向连接到动力传递单元30的轴38输出扭矩。由于发电机18操作性地连接到发动机14，因此发动机14的转速可由发电机18控制。
动力传递单元30的环形齿轮32可连接到轴40，所述轴通过第二动力传递单元44连接到车辆驱动轮28。第二动力传递单元44可包括具有多个齿轮46的齿轮组。其他动力传递单元也可以是合适的。齿轮46将扭矩从发动机14传递到差速器48，以最终向车辆驱动轮28提供牵引力。差速器48可包括多个齿轮，所述多个齿轮使得能够将扭矩传递到车辆驱动轮28。在该示例中，第二动力传递单元44通过差速器48机械地联接到车桥50，以将扭矩分配给车辆驱动轮28。
马达22(即，第二电机)也可用于通过将扭矩输出到轴52来驱动车辆驱动轮28，所述轴也连接到第二动力传递单元44。在一个实施例中，马达22和发电机18协作作为再生制动系统的一部分，在所述再生制动系统中，马达22和发电机18两者都可用作马达来输出扭矩。例如，马达22和发电机18可各自向电池组24输出电力。
在示例性实施例中，电池组24为高电压电池，所述高电压电池能够输出电力来操作马达22和发电机18。其他类型的能量存储装置和/或输出装置也可与具有动力传动系统10的电动化车辆一起使用。电池组24为牵引电池组，因为电池组24可提供动力来驱动车辆驱动轮28。
在示例性实施例中，至少一个电池组24为包括多个电池阵列54的单个电池组。电池阵列54中的每一个都包括多个单独的电池单元。其他动力传动系统可包括多于一个电池组，每个电池组都具有单独的外壳。
参考图2，结合有图1的动力传动系统10的电动化车辆60包括固定到电动化车辆60的车身底部64的电池组24。
参考图3且继续参考图2，电池组24包括容纳电池阵列54的外壳68、乘客侧导轨72p和驾驶员侧导轨72d。外壳68被横向地设置在乘客侧导轨72p和驾驶员侧导轨72d之间。
电池组24的前方是车辆60的副车架76。出于本公开的目的，前和后参考的是车辆60的大致取向。副车架76包括朝向车辆60的乘客侧向后且横向向外延伸的臂80p，以及朝向车辆60的驾驶员侧向后且横向向外延伸的臂80d。
安装支架总成84p被水平地设置在副车架76的臂80p与电池组24的侧导轨72p之间。另一个安装支架总成84d被水平地设置在副车架76的臂80d与电池组24的侧导轨72d之间。
当负载L(图2)被施加到车辆60的前部时，由此产生的负载路径LP可延伸穿过副车架76以及臂80p和80d。安装支架总成84p、84d便于将负载路径LP传递和重定向到电池组24的侧导轨72p、72d。这有助于围绕包含电池阵列54的电池组24的外壳68引导负载路径LP。侧导轨72p、72d可比电池阵列54更适当地承受来自车辆60的前部的所施加的负载。侧导轨72p、72d可为挤压件，并且当电池组24被安装在车辆60内时，所述侧导轨可具有与车辆60的纵向轴线对准的挤压方向。
现在参考图4，安装支架总成84d包括第一支架100和第二支架104。在示例性实施例中，第一支架100被接纳在第二支架104内。例如，可使用焊缝108将第一支架100固定到第二支架104。焊缝108可以是金属惰性气体(MIG)焊缝。第一支架100被固定成使得当安装支架总成84d被安装在车辆60内时，第一支架100竖直地突出在第二支架104上方。出于本公开的目的，竖直方向和水平方向参考的是地面(图2)。
现在参考图5和图6且继续参考图4，第一支架100提供孔112。当安装支架总成84d正在将电池组24固定到车身底部64时，机械紧固件116(这里是螺栓)延伸穿过孔112。机械紧固件116螺纹地接合车身底部64上的焊接螺母118以将安装支架总成84d附接到车身底部64。
在示例性实施例中，圆柱形套筒120也被接纳在孔112内。当将安装支架总成84d固定到车身底部64时，机械紧固件116被定位在圆柱形套筒120内。向下扭转机械紧固件116将圆柱形套筒120的套环124竖直地夹紧在第一支架100和车身底部64之间。套环124从接纳在孔112内的套筒120的部分径向向外延伸。圆柱形套筒120可有助于防止机械紧固件116的腐蚀。
安装支架总成84d且特别是第二支架104在接口I处固定到侧导轨72d的前表面(图5)。例如，第二支架104可被焊接到侧导轨72d。焊缝可以是金属惰性气体(MIG)焊缝。由于安装支架总成84d被固定到侧导轨72d，因此将安装支架总成84d固定到车身底部64可有助于将电池组24固定到车身底部64。
当固定时，第二支架104与车身底部64间隔开。出于本公开的目的，第二支架104与车身底部64间隔开意味着在第二支架104的竖直上表面与车身底部64之间存在开放区域O。在该示例中，第二支架104与车身底部64间隔开会在第一支架100的两侧上、在车身底部64与第二支架104之间竖直地提供开放区域O。
开放区域O可用于容纳至少一根冷却剂管道、至少一根电线或液压管道(诸如制动管道)或这些的某个组合。图6中示出了示例性冷却剂管道L。
从开放区域O中去除第二支架104的材料可有助于减轻重量和降低材料成本，因为需要较少的材料来提供第二支架104。
安装支架总成84d的面向前的表面直接固定到前副车架支架128d。安装支架总成84d可经由焊接或另一种类型的附接固定到前副车架支架128d。前副车架支架128d连接到副车架76，并且具体地连接到副车架76的臂80d，以将副车架76连接到安装支架总成84d。当负载L被施加到车辆60(图2)时，负载路径LP穿过臂80d、到达前副车架支架128d、到达安装支架总成84d并且到达侧导轨72d。
再次参考图3，机械紧固件116被横向地定位在距车辆的中心线CL第一距离处。侧导轨72d经由多个机械紧固件132直接固定到车身底部64，所述多个机械紧固件定位成比紧固件116更横向向外。也就是说，紧固件132在紧固件116的横向外侧。例如，由于包装要求，可能需要在多个机械紧固件132的横向内侧的位置处将机械紧固件116连接到车身底部64。
如图6所示，第一支架100并不竖直向下延伸得像第二支架104那样远。这除别的外减少了孔112的纵向长度，这可能便于使用与紧固件116和紧固件132相同大小的紧固件。在安装电池组24时，即使紧固件116的头部在紧固件132的头部的竖直上方，也可使用相同大小的紧固件。可通过在将第一支架100固定到第二支架104之前，将第一支架100和第二支架104相对于彼此伸缩不同的量来调整安装支架总成84d以适应不同的竖直高度。
在该示例中，第一支架100和第二支架104为挤压支架。受益于本公开的本领域技术人员将能够从结构上区分挤压支架和并非挤压支架(诸如铸造支架)的支架。尽管示例性第一支架100和第二支架104为挤压支架，但在另一示例中，第一支架100和第二支架104可为铸造支架，或某种其他类型的支架。
可以理解，当安装支架总成84d被固定到车身底部64时，第一支架100和第二支架104的挤压方向是竖直的。也就是说，第一支架100和第二支架104两者的挤压方向在竖直方向上延伸。再次参考图3，安装支架总成84p用于将电池组24固定到车身底部64并且提供从臂80p延伸到乘客侧导轨72p的负载路径LP的一部分。安装支架总成84p与安装支架总成84d相对于中心线CL对称。
前文描述在本质上是示例性的而非限制性的。对所公开的示例作出的变化和修改对于本领域技术人员而言可能变得明显，所述变化和修改不一定脱离本公开的本质。因此，赋予本公开的法律保护范围只能通过研究所附权利要求来确定。

Claims (15)

1.一种电池组附接总成，其包括：
第一支架，所述第一支架被配置为直接固定到车辆车身底部；以及
第二支架，所述第二支架附接到所述第一支架，所述第一支架在所述第二支架上方竖直延伸，使得当所述第一支架直接固定到所述车辆车身底部时，所述第二支架与所述车辆车身底部间隔开。
2.如权利要求1所述的电池组附接总成，其还包括电池组，其中所述第二支架相对于具有所述电池组的车辆的取向在所述电池组的侧导轨的前方，并且任选地，其中所述第二支架直接固定到所述侧导轨。
3.如权利要求2所述的电池组附接总成，其还包括副车架，其中所述第二支架被水平地设置在所述副车架和所述侧导轨之间，使得施加到所述车辆的前部的负载遵循延伸穿过所述副车架、所述第二支架和所述侧导轨的负载路径。
4.如权利要求1所述的电池组附接总成，其中所述第一支架和所述第二支架为挤压支架，并且任选地，其中所述挤压支架的挤压方向在竖直方向上延伸。
5.如权利要求1所述的电池组附接总成，其中所述第一支架被伸缩地接纳在所述第二支架内。
6.如权利要求1所述的电池组附接总成，其还包括接纳在所述第一支架的孔内的机械紧固件，所述机械紧固件将所述第一支架固定到所述车辆车身底部，并且任选地，所述电池组附接总成还包括套筒，所述套筒也被接纳在所述孔内，所述机械紧固件设置在所述套筒内。
7.如权利要求6所述的电池组附接总成，其还包括所述套筒的套环，当所述第一支架直接固定到所述车辆车身底部时，所述套环被夹紧在所述第一支架与所述车辆车身底部之间。
8.如权利要求6所述的电池组附接总成，其中所述机械紧固件为第一机械紧固件，并且所述电池组附接总成还包括多个第二机械紧固件，所述多个第二机械紧固件将所述电池组的侧导轨固定到所述车辆车身底部，所述多个第二机械紧固件在所述第一机械紧固件的横向外侧。
9.如权利要求1所述的电池组附接总成，其还包括竖直地设置在所述第二支架与所述车辆车身底部之间的至少一根冷却剂管道、至少一根电线或两者。
10.一种电池组附接方法，其包括：
使用接纳在第二支架内的第一支架将电池组固定到车辆车身底部，当所述第一支架直接固定到所述车辆车身底部时，所述第二支架与所述车辆车身底部间隔开，所述第一支架直接固定到所述车辆，所述第二支架固定到所述第一支架和所述电池组。
11.如权利要求10所述的电池组附接方法，其中所述第二支架被水平地设置在副车架与所述电池组的侧导轨之间，使得施加到所述车辆的前部的负载遵循延伸穿过所述副车架、所述第二支架和所述侧导轨的负载路径。
12.如权利要求10所述的电池组附接方法，其中所述第一支架和所述第二支架为挤压支架，并且任选地，其中所述挤压支架的挤压方向在竖直方向上延伸。
13.如权利要求10所述的电池组附接方法，其还包括使用延伸穿过所述第一支架中的孔的机械紧固件将所述第一支架固定到所述车辆车身底部，并且任选地，其中所述机械紧固件为第一机械紧固件，并且所述电池组附接方法还包括使用多个第二机械紧固件将所述电池组的侧导轨固定到所述车辆车身底部，所述多个第二机械紧固件在所述第一机械紧固件的横向外侧。
14.如权利要求13所述的电池组附接方法，其还包括利用接纳在所述孔内的套筒定位所述机械紧固件。
15.如权利要求10所述的电池组附接方法，其还包括在所述第二支架与所述车辆车身底部之间引导冷却剂管道、电线或两者。
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