CN114312367A - 一种新能源汽车动力电池横梁接头结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源汽车动力电池横梁接头结构，属于新能源汽车结构，包括门槛梁、座椅横梁、电池包横梁，以及动力电池模组，所述门槛梁朝向车身内的一侧上横向间隔安装有若干个支撑座，所述支撑座上设有电池包横梁安装口，所述电池包横梁的两端均安装在电池包横梁安装口中，所述电池包横梁的上侧安装有斜支撑件，本方案中，支撑座的两个横向支撑翼用于抵消车身变形带来的水平方向的应力，而斜支撑件用于抵消车身变形带来的竖直方向的应力，从而减少电池包横梁受到的剪切应力和弯曲应力，更不容易形变，解决了现有技术中新能源汽车的动力电池防护不足，一旦发生碰撞，很容易导致电池包受到挤压，产生起火风险的问题。

Description

一种新能源汽车动力电池横梁接头结构

技术领域

本发明涉及一种新能源汽车结构，尤其是涉及一种新能源汽车动力电池横梁接头结构。

背景技术

随着新能源汽车市场的快速的发展，如何提高新能源汽车碰撞安全性能，成为社会及企业关注的重点。而在侧面柱碰工况中如果模组受到严重挤压导致漏液，则可能会引起车辆起火等严重事故，因此如何设计车身结构，保证电池包模组安全成为了新能源汽车车身设计中关注的重点。电池包横梁作为侧面柱碰撞中的关键传力结构，对电池包模组安全至关重要。

现有技术电池横梁和门槛梁之间一般无搭接头，在碰撞过程中，门槛梁变形直接挤压电池横梁，将碰撞载荷传递到电池横梁上。对于铝合金型材式门槛梁，在电池横梁挤压门槛梁部位，存在门槛梁变形过大，局部破裂失效风险，从而可能导致电池模组被挤压的电安全风险。

例如，在中国专利文献上公开的“一种前碰撞传递结构和电动汽车”，其公告号为CN208682932U，包括左侧碰撞传递结构和右侧碰撞传递结构，左侧碰撞传递结构和右侧碰撞传递结构均包括机舱纵梁本体和门槛内板，机舱纵梁本体包括机舱纵梁和机舱纵梁后段，机舱纵梁后段向外侧弯折，机舱纵梁后段尾部与门槛内板具有重叠区域，机舱纵梁后段尾部与门槛内板在重叠区域搭接并固定连接，沿机舱纵梁本体设有纵梁加强板，左侧碰撞传递结构和右侧碰撞传递结构之间设有前横梁。本实用新型极大减小了车身框架所占的空间，使得电池包在布置时可用空间更方正，电池包内模组排布更灵活，提高了相同尺寸车型电池包的容电量；也保障了框架的可靠性，在碰撞时不会因为取消地板下纵梁支撑不足，威胁车内乘员安全；然而，该专利的不足之处在于，缺少对电池包布置空间的防护，一旦车身遭遇碰撞，只能起到减少变形可能的作用，对车身变形发生后电池包的防护起不到作用，很容易导致电池包被挤压产生起火风险。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中，新能源汽车的动力电池防护不足，一旦发生碰撞，很容易导致电池包受到挤压，产生起火风险的问题，提供一种新能源汽车动力电池横梁接头结构，其具有两个主要效果：一是，对于受到碰撞时，碰撞点周围不同位置受到的不同方向应力进行支撑，从而减少车身碰撞时的形变区域的大小和形变程度；二是一旦车身发生形变，可以在电池包所在空间内输出保护气体以降低起火的风险。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明，一种新能源汽车动力电池横梁接头结构，包括位于车身两个侧面的门槛梁、与门槛梁垂直的座椅横梁、用于限位电池包的电池包横梁，以及安装在若干个电池包横梁之间的动力电池模组，其特征是，还包括支撑座、斜支撑件，以及安装在相邻的两个支撑座之间的电池包安全气囊；所述支撑座横向间隔安装在所述门槛梁朝向车身内的一侧上，所述支撑座包括两个横向支撑翼，所述支撑座上设有电池包横梁安装口，所述电池包横梁的两端均安装在电池包横梁安装口中，所述斜支撑件安装在电池包横梁的上侧，所述斜支撑件的一端也安装在电池包横梁安装口中，所述电池包安全气囊还位于门槛梁与动力电池模组之间，所述电池包安全气囊上设有安全口，相邻的两个电池包横梁之间安装有折断梁，所述折断梁的中部设有直径小于其他部分的折断部，所述折断部位于所述安全口处，当折断部折断时，所述电池包安全气囊中的保护气体从安全口处泄出。

为了给动力电池模组提供安装空间，在汽车结构设计的过程中，电池包横梁的数量不能太多，宽度不能过大，只能设置动力电池模组的周围，因此，一旦车身侧面发生碰撞，撞击点一般不会正对电池包横梁，使得电池包横梁受到门槛梁变形带来的剪切应力和弯曲应力，而不是轴向的碰撞力，从而导致电池包横梁更容易发生变形，而电池包横梁一旦发生变形，会导致其相邻的动力电池模组都受到挤压，一旦动力电池受压发生漏液，很容易产生起火；本方案中，支撑座的两个横向支撑翼用于抵消车身变形带来的水平方向的应力，而斜支撑件用于抵消车身变形带来的竖直方向的应力，从而减少电池包横梁受到的剪切应力和弯曲应力，更不容易形变，又由于支撑座间隔安装，可以起到隔断车身变形空间，减少变形区域大小和变形程度的效果，而所述的电池包安全气囊可以在门槛梁和动力电池模组之间起到碰撞缓冲的作用，从而减少碰撞直接导致动力电池模组受压的情况；而当碰撞点面积较大，碰撞力较大时，电池包横梁仍有可能发生变形，一旦电池包横梁发生变形，会导致相邻电池包横梁之间的折断梁也发生变形，由于折断梁中部设有直径小于其他部分的折断部，一旦发生变形后会立即折断，从而导致安全气囊中的气体泄出，进而使得保护气体充满有可能受压起火的动力电池模组周围，进而减少起火可能。

作为优选，所述门槛梁上安装有气囊限位座，所述安全气囊安装在气囊限位座中。

作为优选，所述电池包横梁的中部下侧设有横梁卡接口，相邻的电池包横梁之间还安装有横梁支撑梁，所述横梁支撑梁、电池包安全气囊、相邻的两个电池包横梁分别对动力电池模组的四个侧面进行限位，从而使得动力电池模组的安装更稳定可靠，横梁支撑梁还起到支撑电池包横梁的作用，进一步提高了结构的可靠性。

作为优选，所述电池包横梁的中部下侧设有横梁卡接口，所述横梁支撑梁上间隔设有若干个与横梁卡接口适配卡接的支撑梁卡接口。

作为优选，所述支撑座为铝合金挤压成型结构，包括支撑座底面、支撑座外侧面和支撑座内侧面，所述支撑座底面与门槛梁贴合，所述支撑座内侧面与支撑座底面垂直并与电池包横梁的两侧贴合，所述支撑座外侧面、支撑座内侧面、支撑座底面的截面构成三角形结构。

作为优选，所述斜支撑件为铝合金压铸结构，包括斜支撑件底面、斜支撑件后侧面、斜支撑件加强筋，所述斜支撑件底面与电池包横梁上侧贴合，所述斜支撑件后侧面与支撑座底面贴合，所述斜支撑件加强筋在斜支撑件内形成若干个缓冲空腔，所述缓冲空腔可以在车身变形时提供变形缓冲空间，从而避免刚性结构直接将应力传递到电池包横梁上。

作为优选，所述的电池包横梁为铝合金挤压成型结构，其内部为设有若干电池包横梁加强筋的空心结构；上述结构使得电池包横梁在保证其强度的前提下重量更轻。

作为优选，所述支撑座、斜支撑件和电池包横梁之间通过焊接连接。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）对于受到碰撞时，碰撞点周围不同位置受到的不同方向应力进行支撑，从而减少车身碰撞时的形变区域的大小和形变程度；（2）一旦车身发生形变，可以在电池包所在空间内输出保护气体以降低起火的风险；（3）结构重量更轻；（4）结构强度好，可靠性高。

附图说明

图1是本发明的一种俯视示意图。

图2是本发明的一种侧视局部示意图。

图3是本发明的一种安全气囊处的主视示意图。

图4是本发明的支撑座、斜支撑件和电池包横梁连接处的一种结构示意图。

图5是本发明支撑座的一种俯视示意图。

图6是本发明斜支撑件的一种结构示意图。

图7是本发明电池包横梁的一种结构示意图。

图8是本发明部分结构的组合示意图。

图中：1、门槛梁 2、座椅横梁 3、电池包横梁 4、动力电池模组 5、支撑座 6、横向支撑翼 7、横梁安装口 8、斜支撑件 9、电池包安全气囊 10、安全口 11、折断梁 12、折断部13、气囊限位座 14、横梁支撑梁 15、横梁卡接口 16、支撑座底面 17、支撑座外侧面 18、支撑座内侧面 19、斜支撑件底面 20、斜支撑件后侧面 21、斜支撑件加强筋 22、缓冲空腔23、横梁加强筋。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1-8所示的实施例中，一种新能源汽车动力电池横梁接头结构，包括位于车身两个侧面的门槛梁1、与门槛梁垂直的座椅横梁2、用于限位电池包的电池包横梁3，以及安装在若干个电池包横梁之间的动力电池模组4，所述门槛梁朝向车身内的一侧上横向间隔安装有若干个支撑座5，所述支撑座包括两个横向支撑翼6，所述横向支撑翼为直角三角形结构，所述支撑座上设有电池包横梁安装口7，所述电池包横梁的两端均安装在电池包横梁安装口中，所述电池包横梁的上侧安装有斜支撑件8，所述斜支撑件的一端与支撑座一同安装在电池包横梁安装口中，相邻的两个支撑座之间安装有电池包安全气囊9，所述电池包安全气囊位于门槛梁与动力电池模组之间，所述电池包安全气囊上设有安全口10，相邻的两个电池包横梁之间安装有折断梁11，所述折断梁的中部设有直径小于其他部分的折断部12，所述折断部位于所述安全口处，所述安全口通过密封胶密封粘结在折断部上，当折断部未折断时，安全口被折断部堵上，安全气囊不会漏气，当折断部折断时，安全口在折断位置处与电池包安全气囊的外部连通，所述电池包安全气囊中的保护气体从安全口处泄出，所述保护气体一般为氮气，也可以使用其他抑燃气体。所述门槛梁上安装有气囊限位座13，所述安全气囊安装在气囊限位座中，所述气囊限位座为方框形，固定在门槛梁上，气囊限位座的厚度不超过门槛梁与动力电池模组之间距离的四分之三。相邻的电池包横梁之间还安装有横梁支撑梁14，如图1所示，4根电池包横梁将电池包模组的安装区域分成了5列，而横梁支撑梁将电池包模组的安装区域分成了两排，所述横梁支撑梁对电池包模组向车身内的一侧进行限位、所述电池包安全气囊对电池包模组向车身外的一侧进行限位、相邻的两个电池包横梁分别对动力电池模组的左右两个侧面进行限位；所述电池包横梁的中部下侧设有横梁卡接口15，所述横梁支撑梁上间隔设有四个与横梁卡接口适配卡接的支撑梁卡接口，所述横梁支撑梁与电池包横梁垂直安装。所述支撑座为铝合金挤压成型结构，包括支撑座底面16、支撑座外侧面17和支撑座内侧面18，所述支撑座底面与门槛梁贴合，所述支撑座内侧面与支撑座底面垂直并与电池包横梁的两侧贴合，所述支撑座外侧面、支撑座内侧面、支撑座底面的截面构成直角三角形结构，该直角三角形的其中一个锐角度数为30°，该直角三角形结构用于减小电池包横梁受到的弯曲应力；所述斜支撑件为铝合金压铸结构，包括斜支撑件底面19、斜支撑件后侧面20、斜支撑件加强筋21，所述斜支撑件底面与电池包横梁上侧贴合，所述斜支撑件后侧面与支撑座底面贴合，所述斜支撑件加强筋在斜支撑件内形成若干个缓冲空腔22，如图6，所述斜支撑件加强筋包括横向加强筋和竖向加强筋，所述横向加强筋将缓冲空腔分为三排，第一排缓冲空腔中设有一个竖向加强筋，第二排缓冲空腔中设有两个竖向加强筋，第三排缓冲空腔中设有一个竖向加强筋，第二排缓冲空腔中的竖向加强筋与第一排、第三排中的竖向加强筋平行但不共线；所述的电池包横梁为铝合金挤压成型结构，其内部为设有若干电池包横梁加强筋23的空心结构；所述支撑座、斜支撑件和电池包横梁之间通过焊接连接，焊接线的位置如图4中粗线所示。

一旦车身侧面发生碰撞，撞击点一般不会正对电池包横梁，使得电池包横梁受到门槛梁变形带来的剪切应力和弯曲应力，而不是轴向的碰撞力，从而导致电池包横梁更容易发生变形，而电池包横梁一旦发生变形，会导致其相邻的动力电池模组都受到挤压，一旦动力电池受压发生漏液，很容易产生起火；本方案中，支撑座的两个横向支撑翼用于抵消车身变形带来的水平方向的应力，而斜支撑件用于抵消车身变形带来的竖直方向的应力，从而减少电池包横梁受到的剪切应力和弯曲应力，更不容易形变，又由于支撑座间隔安装，可以起到隔断车身变形空间，减少变形区域大小和变形程度的效果，而所述的电池包安全气囊可以在门槛梁和动力电池模组之间起到碰撞缓冲的作用，从而减少碰撞直接导致动力电池模组受压的情况；而当碰撞点面积较大，碰撞力较大时，电池包横梁仍有可能发生变形，一旦电池包横梁发生变形，会导致相邻电池包横梁之间的折断梁也发生变形，由于折断梁中部设有直径小于其他部分的折断部，一旦发生变形后会立即折断，从而导致安全气囊中的气体泄出，进而使得保护气体充满有可能受压起火的动力电池模组周围，进而减少起火可能。

Claims (8)

1.一种新能源汽车动力电池横梁接头结构，包括位于车身两个侧面的门槛梁、与门槛梁垂直的座椅横梁、用于限位电池包的电池包横梁，以及安装在若干个电池包横梁之间的动力电池模组，其特征是，还包括支撑座、斜支撑件，以及安装在相邻的两个支撑座之间的电池包安全气囊；所述支撑座横向间隔安装在所述门槛梁朝向车身内的一侧上，所述支撑座包括两个横向支撑翼，所述支撑座上设有电池包横梁安装口，所述电池包横梁的两端均安装在电池包横梁安装口中，所述斜支撑件安装在电池包横梁的上侧，所述斜支撑件的一端也安装在电池包横梁安装口中，所述电池包安全气囊还位于门槛梁与动力电池模组之间，所述电池包安全气囊上设有安全口，相邻的两个电池包横梁之间安装有折断梁，所述折断梁的中部设有直径小于其他部分的折断部，所述折断部位于所述安全口处，当折断部折断时，所述电池包安全气囊中的保护气体从安全口处泄出。

2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池横梁接头结构，其特征是，所述门槛梁上安装有气囊限位座，所述安全气囊安装在气囊限位座中。

3.根据权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池横梁接头结构，其特征是，相邻的电池包横梁之间还安装有横梁支撑梁，所述横梁支撑梁、电池包安全气囊、相邻的两个电池包横梁分别对动力电池模组的四个侧面进行限位。

4.根据权利要求3所述的一种新能源汽车动力电池横梁接头结构，其特征是，所述电池包横梁的中部下侧设有横梁卡接口，所述横梁支撑梁上间隔设有若干个与横梁卡接口适配卡接的支撑梁卡接口。

5.根据权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池横梁接头结构，其特征是，所述支撑座为铝合金挤压成型结构，包括支撑座底面、支撑座外侧面和支撑座内侧面，所述支撑座底面与门槛梁贴合，所述支撑座内侧面与支撑座底面垂直并与电池包横梁的两侧贴合，所述支撑座外侧面、支撑座内侧面、支撑座底面的截面构成三角形结构。

6.根据权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池横梁接头结构，其特征是，所述斜支撑件为铝合金压铸结构，包括斜支撑件底面、斜支撑件后侧面、斜支撑件加强筋，所述斜支撑件底面与电池包横梁上侧贴合，所述斜支撑件后侧面与支撑座底面贴合，所述斜支撑件加强筋在斜支撑件内形成若干个缓冲空腔。

7.根据权利要求1所述的一种新能源汽车动力电池横梁接头结构，其特征是，所述的电池包横梁为铝合金挤压成型结构，其内部为设有若干电池包横梁加强筋的空心结构。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种新能源汽车动力电池横梁接头结构，其特征是，所述支撑座、斜支撑件和电池包横梁之间通过焊接连接。

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