CN113246709A - 用于车辆车架安装式电池组的支撑结构 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了“用于车辆车架安装式电池组的支撑结构”。本公开详细描述了用于支撑和保护车辆车身底部安装式电池组的系统和方法。示例性电动化车辆可以包括车架、安装到所述车架的电池支撑结构和电池组。所述电池组相对于所述车架由所述电池支撑结构支撑,而不是其本身直接联接到所述车架。所述电池支撑结构可以被配置为提供车架下方的安装配置,横向构件定位,用于电池组保护的防滑板定位,重量优化的子部件,用于离地间隙的独特形状等。

Description

用于车辆车架安装式电池组的支撑结构
技术领域
本公开涉及电动化车辆电池组,并且更具体地涉及用于支撑和保护车辆车身底部安装式电池组的电池支撑结构。
背景技术
降低汽车燃料消耗和排放的需求在文献中已有大量记载。因此,正在开发减少或完全地消除对内燃发动机的依赖的电动化车辆。一般来讲,电动化车辆与常规的机动车辆不同,因为电动化车辆是由一个或多个电池供电的电机选择性地驱动的。相比之下,常规的机动车辆完全地依赖内燃发动机来推进车辆。高压牵引电池组通常向电动化车辆的电机和其他电气负载供电。
发明内容
根据本公开的一个示例性方面的一种电动化车辆除其他外还包括车架和安装到所述车架的电池支撑结构。所述电池支撑结构包括第一安装表面,所述第一安装表面安装在所述车架的第一纵向延伸的纵梁的外侧表面的外侧;以及第二安装表面,所述第二安装表面安装在所述第一纵向延伸的纵梁的所述外侧表面的内侧。电池组相对于所述车架由所述电池支撑结构支撑。
在前述电动化车辆的另一个非限制性实施例中,所述车架包括所述第一纵向延伸的纵梁、第二纵向延伸的纵梁以及在所述第一纵向延伸的纵梁和第二纵向延伸的纵梁之间延伸的横向构件。所述电池组至少部分地定位在所述第一纵向延伸的纵梁和第二纵向延伸的纵梁之间。
在前述电动化车辆中的任一个的另一个非限制性实施例中,所述电池支撑结构建立金属外结构,所述金属外结构是与所述电池组的外壳总成完全分离的部件。
在前述电动化车辆中的任一个的另一个非限制性实施例中,间隙在所述外壳总成的托盘和所述电池支撑结构之间延伸。
在前述电动化车辆中的任一个的另一个非限制性实施例中,所述电池支撑结构包括多个横向构件总成和连接在所述多个横向构件总成之间的多个梁部段。
在前述电动化车辆中的任一个的另一个非限制性实施例中,所述多个横向构件总成中的每一个包括第一支架、第二支架和在所述第一支架与第二支架之间延伸的梁。
在前述电动化车辆中的任一个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各自包括至少一个接合部,其被配置为接收所述多个梁部段中的一个。
在前述电动化车辆中的任一个的另一个非限制性实施例中,所述多个横向构件总成中的第一横向构件总成定位在所述电池支撑结构的前部,所述多个横向构件总成中的第二横向构件总成定位在所述电池支撑结构的后部,所述多个横向构件总成中的第三横向构件总成定位在所述电池支撑结构的第一中部,并且所述多个横向构件总成中的第四横向构件总成定位在所述电池支撑结构的第二中部。
在前述电动化车辆中的任一个的另一个非限制性实施例中,所述多个横向构件总成中的至少一个子部件由具有第一规格的材料制成并且所述多个梁部段中的至少一个子部件由具有第二规格的材料制成。所述第二规格是不同于所述第一规格的规格。
在前述电动化车辆中的任一个的另一个非限制性实施例中,通过所述第一安装表面的开口接收第一紧固件,并且通过所述第二安装表面的开口接收第二紧固件。
在前述电动化车辆中的任一个的另一个非限制性实施例中,所述第一安装表面安装至所述车架的第一安装支架的第一对应的安装表面,并且所述第二安装表面安装至所述车架的第二安装支架的第二对应的安装表面。
在前述电动化车辆中的任一个的另一个非限制性实施例中,所述电池支撑结构包括弯曲的装饰线。
在前述电动化车辆中的任一个的另一个非限制性实施例中,第一紧固件将所述电池支撑结构安装至所述车架,第二紧固件将所述电池组、隔离器和所述电池支撑结构联接在一起,并且第三紧固件将所述隔离器安装至所述电池支撑结构。
在前述电动化车辆中的任一个的另一个非限制性实施例中,防滑板安装在所述电池支撑结构的第一横向构件总成和第二横向构件总成之间。
在前述电动化车辆中的任一个的另一个非限制性实施例中,多个隔离器安装在所述电池组和所述电池支撑结构之间。
根据本公开的另一个示例性方面的一种方法除其他外还包括将电池支撑结构安装到电池组;并且将所述电池支撑结构安装到电动化车辆的车架,从而相对于所述车架支撑所述电池组。所述电池支撑结构包括第一安装表面,所述第一安装表面安装在所述车架的纵向延伸的纵梁的正下方。
在前述方法的另一个非限制性实施例中,将所述电池支撑结构安装到所述电池组包括插入紧固件使其穿过所述电池支撑结构,然后穿过隔离器并且随后进入所述电池组。
在前述方法中的任一个的另一个非限制性实施例中,将所述电池支撑结构安装至所述车架包括插入紧固件使其穿过所述第一安装表面的开口并且穿过所述车架的安装支架的对应的安装表面;以及用螺母固定所述紧固件。
在前述方法中的任一个的另一个非限制性实施例中,所述第一安装表面安装在所述车架的所述纵向延伸的纵梁的外侧表面的内侧。
在前述方法中的任一个的另一个非限制性实施例中,所述电池支撑结构包括第二安装表面,所述第二安装表面安装在所述车架的所述纵向延伸的纵梁的所述外侧表面的外侧。
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(包括它们的各个方面或相应的单独特征中的任一者)可独立地或以任何组合采用。结合一个实施例描述的特征可适用于所有实施例,除非此类特征是不兼容的。
根据以下具体实施方式,本公开的各种特征和优点对于本领域技术人员将变得明显。随附于具体实施方式的附图可简要地描述如下。
附图说明
图1示意性地示出了电动化车辆。
图2是电动化车辆的电池组的横截面视图。
图3示出了电动化车辆的车身底部的选定部分。
图4是图3中描绘的车辆的车身底部的侧视图。
图5是穿过图3的截面5-5的横截面图。
图6示出了用于支撑和保护车辆车身底部安装式电池组的示例性电池支撑结构。
图7示出了由图6的电池支撑结构提供的示例性纵梁下的附接配置。
图8示出了另一个示例性电池支撑结构。
具体实施方式
本公开详细描述了用于支撑和保护车身底部安装式电池组的系统和方法。一种示例性电动化车辆可以包括车架、安装至车架的电池支撑结构和电池组。电池组相对于车架由电池支撑结构支撑,而不是其本身直接联接到车架。电池支撑结构可以被配置为提供车架下方的安装配置,用于侧负载保护的横向构件定位,用于电池组保护的防滑板定位,重量优化的子部件,用于离地间隙的独特形状等。在本详细描述的以下段落中更详细地讨论这些和其他特征。
图1示意性地示出了电动化车辆10。电动化车辆10可以包括任何类型的电动化动力传动系统。在一个实施例中,电动化车辆10是电池电动车辆(BEV)。然而,本文描述的概念不限于BEV并且可以扩展到其他电动化车辆,包括但不限于混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、燃料电池车辆等。因此,尽管在该实施例中未具体示出,但是电动化车辆10可以装备有内燃发动机,所述内燃发动机可以单独采用或者与其他能量源组合采用来推进电动化车辆10。
在一个实施例中,电动化车辆10是皮卡车。然而,电动化车辆10也可以是轿车、厢式货车、运动型多功能车或任何其他类型的车辆。尽管在本公开的附图中示出了特定的部件关系,但是图示并不意图限制本公开。电动化车辆10的各种部件的放置和取向被示意性地示出,并且可以在本公开的范围内变化。此外,本公开所附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强调特定部件的某些细节。
在示出的实施例中,电动化车辆10是仅通过电力(诸如通过一个或多个电机12)推进的纯电动车辆,而无需内燃发动机的任何辅助。电机12可作为电动马达、发电机或两者来操作。电机12接收电力,并且向一个或多个驱动轮14提供旋转输出扭矩。
电压总线16将电机12电连接到电池组18。电池组18是示例性电动化车辆电池。电池组18可以是高压牵引电池组,其包括能够输出电力以操作电机12和/或电动化车辆10的其他电气载荷的多个电池阵列20(即,电池总成或可再充电电池单元的群组)。其他类型的能量存储装置和/或输出装置也可用于给电动化车辆10供电。
电池组18可安装在电动化车辆10的各个位置处。在一个实施例中,电动化车辆10包括乘客舱22和位于乘客舱22的后部的货物空间24(例如,卡车货厢)。底板26可以将乘客舱22与车辆车架28分离,其通常建立车辆车身底部25。电池组18可以从车辆车架28悬挂或以其他方式相对于车辆车架28安装,使得其远离乘客舱22和货物空间24两者。因此,电池组18不占用原本可用于运载乘客或货物的空间。
至少部分地由于在车身底部25处的安装位置,电池组18可能易于受到各种车辆负载,包括但不限于碰撞负载(例如,在例如车辆碰撞和行驶间隙事件期间施加的负载)、耐久性负载、扭转负载、弯曲负载以及噪声、振动和粗糙性(NVH)负载的影响。因此,在本公开中提出了新颖的电池支撑结构30。如下面更详细讨论的,示例性电池支撑结构30能够支撑和保护电池组18并且隔离电池组18与在电气化车辆10的操作期间可能施加到车辆车架28上的各种负载。
图2是图1的电池组18的高度示意性的横截面视图。电池组18可以容纳多个电池单元32,其存储用于为电动化车辆10的各种电气负载(例如,诸如图1的电机12)供电的能量。在一个实施例中,电池组18容纳棱柱形锂离子电池单元。然而,在本公开的范围内,可以替代地使用具有其他几何形状(圆柱形、袋形等)、其他化学物质(镍-金属氢化物、铅酸等)或两者的电池单元。
电池组18可以另外容纳一个或多个电池电子部件34。电池电子部件34可以包括总线电气中心(BEC)、电池电气控制模块(BECM)、线束、布线回路、I/O连接器等,或这些或其他电池电子部件的任何组合。
电池组电池32可以被一起分组在一个或多个电池阵列20中。在一个实施例中,电池组18包括两个电池阵列20。然而,在电池组18内采用的电池单元32和电池阵列20的总数不意图限制本公开。
外壳总成36可以容纳电池组18的电池阵列20和电池电子部件34。由于电池阵列20和电池电子部件34被容纳在外壳总成36内,因此这些部件被认为是电池组18的电池内部部件。尽管在图2中示出了电池阵列20和电池电子部件34的示例性放置,但是该特定放置并不意图限制本公开。电池组18的电池内部部件可以以任何配置布置在外壳总成36内部。
在一个实施例中,外壳总成36是密封的外壳。在本公开的范围内,外壳总成36可以包括任何尺寸、形状和构造。
外壳总成36可以包括托盘38和覆盖件40。托盘38和覆盖件40协作以包围和围封电池阵列20和电池电子部件34。托盘38可以提供用于保持电池阵列20和电池电子部件34的开放区域41。在将电池阵列20和电池电子部件34定位在开放区域41内之后,覆盖件40可以被安置并密封到托盘38以围封电池阵列20和电池电子部件34。
在一个实施例中,外壳总成36是基于金属的部件。例如,托盘38和覆盖件40可由铝或钢构造而成。
在另一个实施例中,外壳总成36是基于聚合物的部件。例如,托盘38和覆盖件40可以由基于膨胀聚合物的材料、基于固态聚合物的材料或这些材料的组合构造(例如,模制)而成。示例性的基于膨胀聚合物的材料可包括但不限于膨胀聚丙烯、膨胀聚苯乙烯和膨胀聚乙烯。示例性的基于固态聚合物的材料可包括但不限于片状模塑料(例如,玻璃纤维增强的聚酯)、聚丙烯和聚胺。
在又一个实施例中,外壳总成36可以由基于金属的部件和基于聚合物的部件两者构成。例如,托盘38可以是基于金属的部件,并且覆盖件40可以是基于聚合物的部件。在本公开的范围内也可设想其他配置。
图3、图4和图5示出了在电动化车辆,诸如图1的电动化车辆10的车身底部25处相对于车辆车架28安装的电池组18。电池支撑结构30相对于车辆车架28支撑电池组18并且被配置用于保护电池组18以免其受各种车辆负载的影响。车辆车架28(有时简称为“车架”)是电动化车辆10的主要支撑结构,各种部件直接地或间接地附接到所述主要支撑结构。车辆车架28可包括一体型构造,其中电动化车辆10的底盘和车身彼此集成在一起,或者可以是车身车架分离式构造的一部分。作为非限制性示例,车辆车架28可以由金属材料(诸如钢、碳钢或铝合金)制成。
车辆车架28包括多个纵梁42(有时称为“车架纵梁”或“梁”)。图3至图5示出了两个这样的纵梁42。纵梁42彼此间隔开并且纵向延伸(即,与电动化车辆10的长度平行地)以建立车辆车架28的长度。一个或多个横向构件44可以在车辆车架28的纵梁42之间延伸。横向构件44大体上可以相对于纵梁42横向延伸(即,与电动化车辆10的宽度平行地),以用于建立车辆车架28的宽度。
电池支撑结构30是与电池组18的外壳总成36分离且不同的部件。例如,外壳总成36的托盘38可以将电池组18的电池内部部件分离以免接触电池支撑结构30。间隙G可以在托盘38与电池支撑结构30之间延伸(参见例如图4)。
当电池组18安装到电动化车辆10时,电池支撑结构30可以建立相对刚性的金属外结构以支撑电池组18。除了支撑电池组18之外,电池支撑结构30还可以加强车辆车架28以减少扭转扭绕,并且可以防止各种负载被传递到电池组18。
电池支撑结构30可以被安装到电池组18,并且然后电池组18和电池支撑结构30的总成可以被安装到车辆车架28以相对于车辆车架28支撑电池组18。在图3至图5所示的电池组18的安装位置中,电池组18至少部分地定位在车辆车架28的纵梁42之间,但不机械地联接到车辆车架28。而是,电池组18与车辆车架28机械地分离。在本公开中,术语“机械地联接”意指固定地连接,而术语“机械地分离”表示不存在任何直接连接,使得车辆车架28和电池支撑结构30基本上吸收负载而不是电池组18。
电池支撑结构30可以包括略微弯曲的装饰线31(参见图4),以用于提供附加的离地间隙和越野能力。另外,在安装位置中,电池支撑结构30的后部33可以相对于电动化车辆10所在的地面37略微低于电池支撑结构30的前部35延伸。例如,后部33可以相对于电池组18的纵向轴线39以角度α(例如,大于或等于一度)略微倾斜(参见图4),而前部35则不是如此倾斜的。
电池组18可以使用隔离器46和紧固件48A、48B的组合(图5中最佳示出)相对于电池支撑结构30固定。隔离器46中的一个或多个可以定位在电池组18与电池支撑结构30之间。隔离器46(其可以被称为衬套)被配置为抑制被传输到车辆车架28和/或电池支撑结构30的能量。换句话说,隔离器46用作隔离点,以用于隔离电池组18与可能作用在车辆车架28和/或电池支撑结构30上的振动和其他负载。
隔离器46可以允许在电池组18与电池支撑结构30之间发生相对少量的移动。例如,隔离器46可以允许电池组18相对于电池支撑结构30以多个自由度略微移动,以便在电池组18和电池支撑结构30之间创建模态偏差。模态偏差可以有效地隔离电池组18与可能作用在车辆车架28上的负载中的至少一些。
如图5中最佳示出的,电池组18、隔离器46和电池支撑结构30可以使用紧固件48A和48B连接在一起。所采用的紧固件48A和48B的总数可以根据设计而变化,并且因此不旨在限制本公开。在一个实施例中,紧固件48A中的一个可以延伸穿过电池支撑结构30,然后穿过隔离器46中的一个,并且然后进入电池组18,以便将每个隔离器46牢固地安装在电池组18和电池支撑结构30之间,并且紧固件48B中的两个或更多个可以延伸穿过隔离器46中的每一个,以将每个隔离器46安装至电池支撑结构30。通常,在将电池支撑结构30固定地安装到车辆车架28之前,电池组18、隔离器46和电池支撑结构30可以使用紧固件48A、48B联接在一起。
紧固件48B的插入方向可以与紧固件48A的插入方向相反。在一个实施例中,紧固件48B的插入方向在从电池组18朝向电池支撑结构30的方向上(即,自上而下)延伸,而紧固件48A的插入方向则在从电池支撑结构30朝向电池组18的方向上(即,自下而上)延伸。
每个隔离器46可以包括外衬套50、内衬套52和大致定位在外衬套50与内衬套52之间的阻尼部分54。阻尼部分54将外衬套50固定到内衬套52。内衬套52可以是基本上圆柱形的并且接收紧固件48A的轴。外衬套50可以接收紧固件48B的轴。
阻尼部分54可以是例如高碳橡胶,其是弹性体的并且可选地是导电的。在其他示例中,阻尼部分54不是导电的。阻尼部分54可以由其他弹性体材料,包括聚氨酯、硅树脂、金属填充的硅树脂等制成。阻尼部分54通过弹性体材料可相对于外衬套50和内衬套52压缩,该弹性体材料允许外衬套50相对于内衬套52移动和挠曲。虽然已经描述了一个示例性隔离器46,但是本公开扩展到其他隔离器配置。
在相对于电池支撑结构30固定电池组18之后,电池支撑结构30可以被安装至车辆车架28。电池支撑结构30可以使用多个紧固件56(参见图4和图7)机械地附连到车辆车架28。在一个实施例中,车辆车架28的纵梁42包括被配置为用于接收紧固件56的安装支架58A、58B。
紧固件56可以是相对刚性的螺栓或螺钉。其他刚性紧固件也可以在本公开的范围内使用。紧固件56提供用于将电池支撑结构30固定地安装到车辆车架28的高强度连接器。
安装支架58A可以被配置为连接到电池支撑结构30的前部35和后部33的部分,并且安装支架58B可以被配置为连接到电池支撑结构30的中间部分MP1、MP2,其在前部35和后部33之间延伸。与安装支架58B相比,安装支架58A可以进行不同的配置和布置。在一个实施例中,安装支架58A被配置为在外侧方向上延伸,并且安装支架58B被配置为在内侧方向上延伸。例如,安装支架58A可以包括相对于纵梁42的外侧表面62向外(即,在远离相对的纵梁42的方向上横向向外)突出的安装表面60,并且安装支架58B可以包括相对于纵梁42的外侧表面62向内(即,在朝向相对的纵梁42的方向上)突出的安装表面64。
现在参考图6描述电池支撑结构30的进一步细节。电池支撑结构30可以包括多个横向构件总成66和在横向构件总成66之间纵向连接的多个梁部段68。在一个实施例中,电池支撑结构30包括四个横向构件总成66,并且两个梁部段68连接在每组相邻的横向构件总成66之间,总共有六个梁部段68。然而,取决于电池组18和车辆车架28的设计以及其他因素,可以在本公开的范围内实现更多或更少数量的横向构件总成66和梁部段68。梁部段68可以诸如经由焊接过程固定地附接到横向构件总成66。
尽管具体配置不旨在限制本公开,但是一个横向构件总成66可以布置在电池支撑结构30的前部35、后部33和两个中间部分MP1和MP2中的每一个处。中间部分MP1、MP2的横向构件总成66的位置可以专门进行定制以增加电池支撑结构30的强度和刚度。例如,在所示实施例中,一旦电池支撑结构30安装到电池组18和车辆车架28,中间部分MP1的横向构件总成66则被具体地定位成优化侧杆碰撞保护。
每个横向构件总成66可以包括第一支架70、第二支架72以及连接到第一支架70和第二支架72并且在其之间延伸的梁74。梁74可以建立电池支撑结构30的主宽度。然而,第一支架70和第二支架72的部分可以在梁部分68的外侧突出。
第一支架70和第二支架72可以各自包括安装表面76。安装表面76建立用于将电池支撑结构30安装到车辆车架28的纵梁42的安装支架58A、58B的安装点。横向构件总成66的第一支架70和第二支架72的安装表面76可以相对于梁74略微升高。
位于电池支撑结构30的前部35和后部33处的横向构件总成66的第一支架70和第二支架72的安装表面76可以安装到安装支架58A的安装表面60,并且位于中间部分MP1、MP2处的横向构件总成66的第一支架70和第二支架72的安装表面76可以安装到安装支架58B的安装表面64。因此,安装表面76的至少一部分安装在车辆车架28的纵梁42的正下方。
可以插入紧固件56使其穿过形成在安装表面76中的开口69,并且随后穿过安装表面60或64(即,在自下而上的方向上),并且然后可以由螺母78固定(参见例如图7),以便相对于车辆车架28固定地安装电池支撑结构30。
在一个实施例中,位于前部35和后部33的横向构件总成66的第一支架70和第二支架72在纵梁42的外侧表面62的外侧的位置处安装到安装支架58A(参见例如图3),并且位于中间部分MP1、MP2处的横向构件总成66的第一支架70和第二支架72安装到在纵梁42的外侧表面62的略微内侧的位置处的安装支架58B(参见例如图7)。因此,电池支撑结构30的中间部分MP1、MP2的横向构件总成66建立“车架下方”的附接配置,以减少电池组18中的负载。
每个横向构件总成66的第一支架70和第二支架72可以另外包括一个或多个接合部80。接合部80建立用于接收和连接梁部段68的连接点。在一个实施例中,位于前部35和后部33处的横向构件总成66的第一支架70和第二支架72各自包括单个接合部80,而位于中间部分MP1、MP2处的横向构件总成66的第一支架70和第二支架72各自包括两个接合部80。
多个开口82可以形成在电池支撑结构30中,以用于容纳隔离器46。开口82中的一个或多个可以形成在梁部段68、第一支架70和第二支架72,或梁部段68以及第一支架70和第二支架72两者内。
构成电池支撑结构30的各种子部件可以由冲压的高强度钢制成。然而,在本公开的范围内还可以设想其他相对刚性材料和其他制造技术。在一个实施例中,电池支撑结构30的子部件的至少一部分由具有与电池支撑结构30的其他子部件的规格不同的规格的材料制成。在一个实施例中,电池支撑结构30的部件的材料规格可以在2.4mm(0.094英寸)至3.5mm(0.138英寸)的范围内。
图8示出了另一个示例性电池支撑结构130。电池支撑结构130类似于上述的电池支撑结构30。然而,在该实施例中,电池支撑结构130还包括防滑板90。防滑板90被配置为用于保护电池组(图8中未示出)免受可能朝向电池组弹离地面的碎屑和抛射物的影响,从而改善车辆越野能力。电池支撑结构130可以以与上述相同或相似的方式安装到电池组和车辆车架28。
在一个实施例中,防滑板90在电池支撑结构130的相邻的横向构件总成166之间延伸。例如,防滑板90可以在位于电池支撑结构130的中间部分MP1、MP2处的横向构件总成166之间延伸。防滑板90可以另外在相对的梁部段168之间延伸,梁部段168连接在位于中间部分MP1、MP2处的横向构件总成166之间。
本公开的电池组支撑结构提供了独特且优化的安装解决方案,以用于相对于电动化车辆支撑电池组并且用于保护电池组以及隔离电池组与各种车辆负载。示例性电池支撑结构可以被配置为提供各种独特的特征,包括但不限于车架下方的安装配置,横向构件定位,用于增加的电池组保护的防滑板定位,重量优化的子部件,用于离地间隙的独特形状等。
尽管不同的非限制性实施例被示出为具有特定的部件或步骤,但本公开的实施例不限于那些特定组合。将来自非限制性实施例中的任一个的部件或特征中的一些与来自其他非限制性实施例中的任一个的特征或部件结合使用是可能的。
应当理解,相同的附图标记在全部若干附图中表示对应或类似的元件。应当理解,尽管在这些示例性实施例中公开和示出了特定的部件布置,但是其他布置也可受益于本公开的教导。
前面的描述应被解释为说明性的而非呈任何限制意义。本领域普通技术人员将理解,在本公开的范围内可出现某些修改。出于这些原因,应研究所附权利要求来确定本公开的真实范围和内容。

Claims (15)

1.一种电动化车辆,其包括:
车架;
电池支撑结构,所述电池支撑结构安装到所述车架,
其中所述电池支撑结构包括第一安装表面,所述第一安装表面安装在所述车架的第一纵向延伸的纵梁的外侧表面的外侧;以及第二安装表面,所述第二安装表面安装在所述第一纵向延伸的纵梁的所述外侧表面的内侧;以及
电池组,所述电池组相对于所述车架由所述电池支撑结构支撑。
2.如权利要求1所述的电动化车辆,其中所述车架包括所述第一纵向延伸的纵梁、第二纵向延伸的纵梁以及在所述第一纵向延伸的纵梁和第二纵向延伸的纵梁之间延伸的横向构件,并且所述电池组至少部分地定位在所述第一纵向延伸的纵梁和第二纵向延伸的纵梁之间。
3.如权利要求1或2所述的电动化车辆,其中所述电池支撑结构建立金属外结构,所述金属外结构是与所述电池组的外壳总成完全分离的部件,并且可选地其中间隙在所述外壳总成的托盘和所述电池支撑结构之间延伸。
4.如任一前述权利要求所述的电动化车辆,其中所述电池支撑结构包括多个横向构件总成和连接在所述多个横向构件总成之间的多个梁部段,并且可选地其中所述多个横向构件总成中的每一个包括第一支架、第二支架和在所述第一支架与第二支架之间延伸的梁。
5.如权利要求4所述的电动化车辆,其中所述第一支架和所述第二支架各自包括至少一个接合部,其被配置为接收所述多个梁部段中的一个。
6.如权利要求4所述的电动化车辆,其中所述多个横向构件总成中的第一横向构件总成定位在所述电池支撑结构的前部,所述多个横向构件总成中的第二横向构件总成定位在所述电池支撑结构的后部,所述多个横向构件总成中的第三横向构件总成定位在所述电池支撑结构的第一中部,并且所述多个横向构件总成中的第四横向构件总成定位在所述电池支撑结构的第二中部,并且可选地其中所述多个横向构件总成中的至少一个子部件由具有第一规格的材料制成并且所述多个梁部段中的至少一个子部件由具有第二规格的材料制成,其中所述第二规格是不同于所述第一规格的规格。
7.如任一前述权利要求所述的电动化车辆,其包括通过所述第一安装表面的开口接收的第一紧固件,以及通过所述第二安装表面的开口接收的第二紧固件,并且可选地其包括安装在所述电池组和所述电池支撑结构之间的多个隔离器。
8.如任一前述权利要求所述的电动化车辆,其中所述第一安装表面安装至所述车架的第一安装支架的第一对应的安装表面,并且所述第二安装表面安装至所述车架的第二安装支架的第二对应的安装表面。
9.如任一前述权利要求所述的电动化车辆,其中所述电池支撑结构包括弯曲的装饰线。
10.如任一前述权利要求所述的电动化车辆,其包括用于将所述电池支撑结构安装至所述车架的第一紧固件,用于将所述电池组、隔离器和所述电池支撑结构联接在一起的第二紧固件,以及用于将所述隔离器安装至所述电池支撑结构的第三紧固件。
11.如任一前述权利要求所述的电动化车辆,其包括安装在所述电池支撑结构的第一横向构件总成和第二横向构件总成之间的防滑板。
12.一种方法,其包括:
将电池支撑结构安装到电池组;并且
将所述电池支撑结构安装到电动化车辆的车架,从而相对于所述车架支撑所述电池组,
其中所述电池支撑结构包括第一安装表面,所述第一安装表面安装在所述车架的纵向延伸的纵梁的正下方。
13.如权利要求12所述的方法,其中将所述电池支撑结构安装到所述电池组包括:
插入紧固件使其穿过所述电池支撑结构,然后穿过隔离器并且随后进入所述电池组。
14.如权利要求12或13所述的方法,其中将所述电池支撑结构安装到所述车架包括:
插入紧固件使其穿过所述第一安装表面的开口并且穿过所述车架的安装支架的对应的安装表面;以及
用螺母固定所述紧固件。
15.如权利要求12至14中任一项所述的方法,其中所述第一安装表面安装在所述车架的所述纵向延伸的纵梁的外侧表面的内侧,并且可选地其中所述电池支撑结构包括第二安装表面,所述第二安装表面安装在所述车架的所述纵向延伸的纵梁的所述外侧表面的外侧。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220006150A1 (en) * 2020-07-03 2022-01-06 Continental Structure Plastics, Inc. Battery containment system
CN114475194B (zh) * 2020-10-27 2024-04-19 本田技研工业(中国)投资有限公司 电池保护构件及车辆
DE102022002125B3 (de) 2022-06-13 2023-09-21 Mercedes-Benz Group AG Zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug
CN115402123B (zh) * 2022-10-28 2022-12-27 西华大学 氢能混合动力商用车燃料电池用碳纤维减振支架

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4365681A (en) * 1980-12-22 1982-12-28 General Motors Corporation Battery support structure
JP4385020B2 (ja) * 2005-06-02 2009-12-16 本田技研工業株式会社 車両用電源装置
KR101637266B1 (ko) 2010-12-06 2016-07-07 현대자동차 주식회사 전기 자동차의 배터리팩 지지 구조
JP6344270B2 (ja) * 2015-03-06 2018-06-20 トヨタ自動車株式会社 バッテリユニット搭載構造
US10005349B2 (en) 2015-12-29 2018-06-26 Ford Global Technologies, Llc Structural underbody support in a vehicle
US10497998B2 (en) * 2016-05-09 2019-12-03 Nikola Corporation Electric battery assembly
GB2555826B (en) 2016-11-11 2019-11-20 Jaguar Land Rover Ltd Battery support arrangement
JP7067142B2 (ja) 2018-03-09 2022-05-16 トヨタ自動車株式会社 車両下部構造
CN208325383U (zh) 2018-06-27 2019-01-04 江铃汽车股份有限公司 一种提高车身侧面刚度电池箱体
US11325453B2 (en) * 2019-12-18 2022-05-10 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Battery mounting bracket for heavy duty vehicle

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