CN113246708A - 电池组安装系统和安装方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供“电池组安装系统和安装方法”。一种电池组安装系统除其他外包括：外侧支架，所述外侧支架将电池组连接到车辆车身底部；第一内侧支架，所述第一内侧支架将所述电池组连接到所述车辆车身底部；以及第二内侧支架，所述第二内侧支架将所述电池组连接到所述车辆车身底部的隧道。

Description

电池组安装系统和安装方法
技术领域
本公开总体上涉及将电池组安装到电动化车辆。
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。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载荷供电。电池组可固定到电动化车辆的车身底部或另一区域。
发明内容
一种根据本公开的示例性方面的电池组安装系统除其他外包括：外侧支架，所述外侧支架将电池组连接到车辆车身底部；第一内侧支架，所述第一内侧支架将所述电池组连接到所述车辆车身底部；以及第二内侧支架，所述第二内侧支架将所述电池组连接到所述车辆车身底部的隧道。
在前述安装系统的另一示例中，所述外侧支架将所述电池组连接到所述车辆车身底部的下边梁。
在前述安装系统中的任一个的另一示例中，所述外侧支架包括从平台延伸的支腿。沿着所述电池组的水平朝向的外侧，所述支腿中的每一个与其余支腿间隔开一定距离。
在前述安装系统中的任一个的另一示例中，存在至少四个支腿。
在前述安装系统中的任一个的另一示例中，所述平台沿着所述电池组的竖直下侧延伸。
在前述安装系统中的任一个的另一示例中，所述第一内侧支架将所述电池组连接到所述车辆车身底部的纵梁。
在前述安装系统中的任一个的另一示例中，所述纵梁为所述车辆车身底部的中纵梁。
在前述安装系统中的任一个的另一示例中，所述第一内侧支架直接连接到所述电池组的水平朝向的内侧，并且还直接连接至所述纵梁的面向下的侧。
在前述安装系统中的任一个的另一示例中，所述第二内侧支架将所述电池组连接到所述隧道的水平朝向侧。
在前述安装系统中的任一个的另一示例中，所述第二内侧支架直接连接到所述隧道，并且还直接连接到所述电池组的竖直下侧。
前述安装系统中的任一个的另一示例包括驱动轴隧道。
前述安装系统中的任一个的另一示例包括机械紧固件，所述机械紧固件水平地延伸穿过第二内侧支架中的孔以将所述第二内侧支架连接到所述隧道。
前述安装系统中的任一个的另一示例包括后支架，所述后支架将所述电池组连接到所述车辆车身底部。
前述安装系统中的任一个的另一示例包括位于所述隧道的乘客侧或驾驶员侧上的液体燃料箱。所述电池组位于所述隧道的所述乘客侧或所述驾驶员侧中的另一个上。
一种根据本公开的另一示例性方面的电池组安装方法除其他外包括：用外侧支架将电池组连接到车辆车身底部；用第一内侧支架将所述电池组连接到所述车辆车身底部；以及用第二内侧支架将所述电池组连接到所述车辆车身底部的隧道。
在前述方法的另一示例中，所述电池组设置在所述隧道的乘客侧或驾驶员侧上。
在前述方法中的任一种的另一示例中，液体燃料箱设置在所述隧道的所述乘客侧或所述驾驶员侧中的另一个上。
在前述方法中的任一种的另一示例中，所述外侧支架连接到所述电池组和所述车辆车身底部的下边梁。
在前述方法中的任一种的另一示例中，所述外侧支架到所述下边梁的所述连接包括将所述外侧支架的支腿连接到所述下边梁，并且还包括将所述外侧支架的平台连接到所述电池组的竖直下侧。
在前述方法中的任一种的另一示例中，所述第一内侧支架连接到所述电池组和所述车辆车身底部的中纵梁。
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，除非此类特征是不兼容的。
附图说明
根据具体实施方式部分，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示出了图2的电动化车辆的底视图，其示出了将电池组固定到电动化车辆的车辆车身底部的安装系统。
图4示出了电池组和安装系统的顶部外侧透视图。
图5示出了图3-图5的安装系统的多个支架。
图6示出了在碰撞载荷被施加到车辆后图3所示的底视图。
图7示出了在图6中的线7–7处截取的截面图。
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系统。所述安装系统结合有当载荷(诸如侧面碰撞载荷)被施加到车辆时，可有助于减小电池组上的峰值力的特征。所述特征有助于将电池组从碰撞区域移开，同时保持电池组固定到车身底部。
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。第一驱动系统和第二驱动系统可各自生成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。
电池组24是电动化车辆电池总成的示例类型。电池组24可具有高压电池的形式，所述高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是牵引电池组，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，电池组24包括外壳54，所述外壳容纳多个电池阵列56。电池阵列56中的每一个都包括多个单独的电池单元。
现在参考图2-图5，同时继续参考图1，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。电动化车辆60为全轮驱动车辆，其在车身底部64的隧道68内具有驱动轴66。
电池组24在电动化车辆60的乘客侧70P上固定到车身底部64。在另一示例中，电池组24可在电动化车辆60的驾驶员侧70D上固定到车辆车身底部64。
在示例性实施例中，用于将电池组24固定到车辆车身底部64的安装系统包括固定到外壳54和车身底部64的四个单独的安装支架。所述四个安装支架包括外侧支架72、第一内侧支架76、第二内侧支架80和后支架84。
所述四个安装支架可为金属或金属合金。可修改安装支架的精确材料组成，以在装载时提供期望的行为。在一些示例中，所述材料组成可为除金属或金属合金之外的物质。
外壳54为金属或金属合金，但也可使用其他材料。在特定实施例中，安装系统的安装支架为低碳钢材料，并且外壳54为高强度钢。
外侧支架72将电池组24附接到车辆车身底部64的下边梁88。机械紧固件92可竖直延伸穿过外侧支架72中的孔96，以将外侧支架72连接到下边梁88。
外侧支架72包括多个支腿100，所述多个支腿从外侧支架72的平台104竖直向上和向外延伸。在该示例中，在支腿100的水平延伸部分内设置有孔96。在该示例中，外侧支架72包括四个单独的支腿100。其他示例可包括多于四个支腿100或少于四个支腿100。
外侧支架72的平台104沿着外壳54的竖直下侧106延伸以支撑电池组24。平台104可焊接到外壳54的竖直下侧106。平台104可包括开口108，所述开口减小外侧支架72的总重量并且可提供间隙以将电池组24的内部内的部件焊接到外壳54。
尽管示例性实施例包括单个外侧支架，但其他示例性系统可使用多个外侧支架。
第一内侧支架76将电池组24附接到车身底部64的中纵梁110。机械紧固件112(诸如螺栓)可延伸穿过第一内侧支架76的孔114，以将第一内侧支架76连接到中纵梁110的面向下的侧116。
第一内侧支架76具有倒“U”形轮廓，其中“U”形轮廓的基部提供孔114。臂从“U”的基部延伸并且提供凸缘118，所述凸缘将第一内侧支架76连接到外壳54的水平朝向的内侧120。在示例性实施例中，凸缘118焊接到外壳54的水平朝向的内侧120。
第二内侧支架80设置在第一内侧支架76的后方。第二内侧支架80将电池组24附接到车辆车身底部64的隧道68。在车身底部64内，隧道68提供容纳电动化车辆60的驱动轴66的区域。电池组24在乘客侧70P上位于隧道68的外侧。燃料箱130位于车身底部64的驾驶员侧70D上，并且也位于隧道68的外侧。燃料箱130可保存由发动机14使用的液体燃料。
第二内侧支架80附接到隧道68的水平朝向侧152。在该示例中，水平朝向侧152面向驱动轴66。第二内侧支架80固定到外壳54的竖直下侧106。
为了将第二内侧支架80附接到隧道68，机械紧固件可水平地延伸穿过第二内侧支架80的竖直延伸凸缘160中的孔156。竖直延伸凸缘160通过第二内侧支架的成角度部分168连接到第二内侧支架80的平台164。第二内侧支架80的平台164沿着外壳54的竖直下侧106延伸以支撑电池组24。平台164可包括开口172，所述开口减小第二内侧支架80的总重量并且可提供间隙以将电池组24的内部内的部件焊接到外壳54。
在电池组24的后端处设置有后支架84。在示例性实施例中，后支架84包括从平台184竖直和向后延伸的单个臂180。臂180包括凸缘188，所述凸缘提供孔192。机械紧固件196(诸如螺栓)可延伸穿过孔192以将后支架84附接到车身底部64。后支架84的平台184可焊接到例如外壳54的竖直下侧106，以将后支架84附接到外壳54。
安装系统的其他示例性实施例可使用其他数量的支架来将电池组24固定到车身底部，并且支架可设置在不同的位置。
此外，尽管示例性安装系统固定具有功率分流配置的动力传动系统10的电池组24，但安装系统也可固定另一种类型的电动化车辆动力传动系统的电池组。例如，安装系统可用于固定模块化混合动力变速器(MHT)动力传动系统的电池组。MHT可具有单个电机和有级变速器。因此，安装系统不应被认为限于固定具有功率分流配置的动力传动系统的电池组24。
外侧支架72、第一内侧支架76、第二内侧支架80和后支架84除其他外有助于电池组24吸收碰撞载荷，同时保持电池组24与车辆车身底部64的连接。所述特征还可有助于在碰撞载荷(特别是由侧面碰撞产生的碰撞载荷)被施加到电动化车辆60时，引导电池组24相对于车辆车身底部64的移动。
由侧面碰撞产生的示例载荷可以是在侧柱碰撞期间施加到电动化车辆60的乘客侧的载荷。本领域且受益于本公开的技术人员可理解侧柱碰撞和与其相关联的测试程序。在侧面碰撞测试中，可能需要电池组24保持与电动化车辆60的连接。
图3示出了在载荷被引导到电动化车辆60的乘客侧之前的电池组24。图6和图7示出了在载荷L被引导到电动化车辆60的驾驶员侧之后的电池组24。
当载荷L初始被向内引向电动化车辆60的中心线时，外侧支架72的支腿100顺应并适应下边梁88的区域中的变形。当下边梁88响应于载荷L而变形时，支腿100便于保持电池组24连接到下边梁88。支腿100沿着车辆的纵向轴线由间隙200(图5)分开。支腿100的分开便于各支腿100的挠曲和变形以适应下边梁88的区域中的变形。在示例性实施例中，沿着电池组的水平朝向的外侧204，各支腿100彼此完全分开。
在示例性实施例中，支腿100包括周边凸缘204。周边凸缘204有助于加强和加固各支腿100。周边凸缘204可有助于防止支腿100响应于载荷L而断裂。
载荷L移动穿过外侧支架72和车身底部64，并且使电池组24朝向隧道68向内移位远离碰撞区域。第一内侧支架76抵抗该初始向内移动，这促使外侧支架72且特别是外侧支架72的支腿100的挠曲。
最终，在电池组24的充分装载和移动之后，第一内侧支架76可移动并断裂，使得第一内侧支架76不再将电池组24附接到中纵梁110。如果第一内侧支架76以这种方式断裂，则第二内侧支架80由于其附接到隧道68而不是中纵梁110而保持电池组24固定到车身底部64。第二内侧支架80可将电池组24保持在其附接位置，这尤其是由于第二内侧支架80附接到隧道68而不是中纵梁110。隧道68倾向于响应于载荷L比中纵梁110更多地随电池组24一起移动，中纵梁是车身底部64的相对较硬的部件。
随着载荷L的施加，后支架84有助于防止电池组24竖直倾斜。也就是说，当施加了载荷L时，后支架84有助于防止电池组24的后端部分相对于电池组24的前端部分竖直向上或向下移动。随着载荷L的施加，限制倾斜可有助于使电池组24与车辆车身底部64保持间隔开。
所公开的示例中的一些的特征包括具有支架的安装系统，所述支架将电池组固定到车辆车身底部，其中所述支架响应于碰撞载荷而促进电池组的期望运动学。所述系统可提供高度灵活的附接系统，其允许电池组移动远离碰撞区。支腿(特别是外侧支架的支腿)可在施加了碰撞载荷时促进支架的顺应性，并且可在施加了碰撞载荷时限制裂纹扩展。因此，支腿的使用可有助于在施加了载荷时，保持电池组附接到车辆车身底部。第一内侧支架和第二内侧支架可以是相对刚性的，并且可在碰撞载荷使电池组朝向车辆的中心线向内移位时，与电池组一起移动。
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)

1.一种电池组安装系统，其包括：
外侧支架，所述外侧支架将电池组连接到车辆车身底部；
第一内侧支架，所述第一内侧支架将所述电池组连接到所述车辆车身底部；以及
第二内侧支架，所述第二内侧支架将所述电池组连接到所述车辆车身底部的隧道。
2.如权利要求1所述的电池组安装系统，其中所述外侧支架将所述电池组连接到所述车辆车身底部的下边梁。
3.如权利要求2所述的电池组安装系统，其中所述外侧支架包括从平台延伸的多个支腿，其中沿着所述电池组的水平朝向的外侧，所述多个支腿内的所述支腿中的每一个与所述多个支腿内的其余支腿间隔开一定距离。
4.如权利要求3所述的电池组安装系统，其中所述多个支腿包括至少四个支腿，并且任选地，其中所述平台沿着所述电池组的竖直下侧延伸。
5.如权利要求1所述的电池组安装系统，其中所述第一内侧支架将所述电池组连接到所述车辆车身底部的纵梁，并且任选地，其中所述纵梁为所述车辆车身底部的中纵梁。
6.如权利要求5所述的电池组安装系统，其中所述第一内侧支架直接连接到所述电池组的水平朝向的内侧，并且还直接连接到所述纵梁的面向下的侧。
7.如权利要求1所述的电池组安装系统，其中所述第二内侧支架将所述电池组连接到所述隧道的水平朝向侧，并且任选地，其中所述隧道为驱动轴隧道。
8.如权利要求7所述的电池组安装系统，其中所述第二内侧支架直接连接到所述隧道，并且还直接连接到所述电池组的竖直下侧。
9.如权利要求1所述的电池组安装系统，其还包括至少一个机械紧固件，所述至少一个机械紧固件水平地延伸穿过第二内侧支架中的孔以将所述第二内侧支架连接到所述隧道。
10.如权利要求1所述的电池组安装系统，其还包括将所述电池组连接到所述车辆车身底部的后支架。
11.如权利要求1所述的电池组安装系统，其还包括位于所述隧道的乘客侧或驾驶员侧上的液体燃料箱，所述电池组位于所述隧道的所述乘客侧或所述驾驶员侧中的另一个上。
12.一种电池组安装方法，其包括：
用外侧支架将电池组连接到车辆车身底部；
用第一内侧支架将所述电池组连接到所述车辆车身底部；以及用第二内侧支架将所述电池组连接到所述车辆车身底部的隧道。
13.如权利要求12所述的电池组安装方法，其中所述电池组设置在所述隧道的乘客侧或驾驶员侧上，并且任选地，其中液体燃料箱设置在所述隧道的所述乘客侧或所述驾驶员侧中的另一个上。
14.如权利要求12所述的电池组安装方法，其中所述外侧支架连接到所述电池组和所述车辆车身底部的下边梁，并且任选地，其中所述第一内侧支架连接到所述电池组和所述车辆车身底部的中纵梁。
15.如权利要求14所述的电池组安装方法，其中所述外侧支架到所述下边梁的所述连接包括将所述外侧支架的多个支腿连接到所述下边梁，并且还包括将所述外侧支架的平台连接到所述电池组的竖直下侧。
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