CN115675044A - 用于车辆车身底部安装的电池组的支撑结构 - Google Patents

Abstract

本公开提供了“用于车辆车身底部安装的电池组的支撑结构”。一种电动化车辆总成包括车架，所述车架具有乘客侧梁和驾驶员侧梁。所述总成还包括电池支撑板和电池组。所述电池支撑板固定到所述乘客侧梁和所述驾驶员侧梁。所述电池组具有多个横向构件。为了将所述电池组固定到所述电池支撑板，机械紧固件各自延伸穿过所述电池支撑板中的孔以接合所述横向构件中的一个。

Description

用于车辆车身底部安装的电池组的支撑结构

技术领域

本公开涉及支撑电动化车辆电池组，并且更具体地，涉及支撑和保护电池组的结构，所述电池组安装到电动化车辆的车身底部。

背景技术

通常，电动化车辆不同于常规的机动车辆，因为电动化车辆可以由一个或多个电池供电的电机选择性地驱动。相比之下，常规的机动车辆完全依靠内燃发动机来驱动车辆。电动化车辆通常包括高压牵引电池组，所述高压牵引电池组为电机和其他电负载供电。

发明内容

根据本公开的示例性方面的电动化车辆总成尤其包括车架，所述车架具有乘客侧梁和驾驶员侧梁。所述总成还包括电池支撑板和电池组。电池支撑板固定到乘客侧梁和驾驶员侧梁。电池组具有多个横向构件。为了将电池组固定到电池支撑板，机械紧固件各自延伸穿过电池支撑板中的孔以接合横向构件中的一个。

在前述总成的再一个实施例中，由电池支撑板相对于车架支撑电池组。

在任一前述总成的再一个实施例中，电池组至少部分地定位在乘客侧梁和驾驶员侧梁之间。

在任一前述总成的再一个实施例中，电池支撑板是与电池组的外壳总成完全分离的部件。

根据本公开的另一个示例性实施例的电动化车辆总成包括电池组的外壳总成。外壳总成容纳多个横向构件。外壳总成包括托盘。机械紧固件各自延伸穿过托盘中的孔以接合横向构件中的一个。

在任一前述总成的另一个示例性实施例中，横向构件在车辆横向方向上纵向延伸。

在任一前述总成的另一个示例性实施例中，机械紧固件螺纹接合横向构件。

在任一前述总成的另一个示例性实施例中，电池支撑板包括肋，所述肋在接合横向构件中的一个的机械紧固件的所有部分下方竖直向下突出。肋在车辆横向方向上纵向延伸。所述肋在机械紧固件的前向，所述机械紧固件接合横向构件中的一个。

在任一前述总成的另一个示例性实施例中，电池支撑板包括凸起区域，所述凸起区域在相对于车辆横向方向成角度的方向上纵向延伸穿过肋。

任一前述总成的另一个示例性实施例包括隔离器。机械紧固件各自延伸穿过一个或多个隔离器。

任一前述总成的另一个示例性实施例包括向电池支撑板的乘客侧开口的至少两个顶托衬垫切口和向电池支撑板的驾驶员侧开口的至少两个顶托衬垫切口。

在任一前述总成的另一个示例性实施例中，机械紧固件是第一机械紧固件。所述总成还包括第二机械紧固件，每个第二机械紧固件延伸穿过电池支撑板中的孔以接合乘客侧梁或驾驶员侧梁。

在任一前述总成的另一个示例性实施例中，第二机械紧固件是螺栓，其被配置为螺纹接合设置在乘客侧梁或驾驶员侧梁内部的螺母。

根据本公开的另一个示例性方面的方法尤其包括将电池支撑板安装到电池组以及将电池支撑板安装到电动化车辆的车架的乘客侧梁和驾驶员侧梁两者。这相对于车架支撑电池组。

在任一前述方法的另一个示例性实施例中，将电池支撑板安装到电池组包括将紧固件插入穿过电池支撑板中的相应孔以接合电池组内的相应横向构件。

在前述方法的另一个示例性实施例中，将电池支撑结构安装到车架包括将紧固件插入穿过隔离器并且将紧固件插入穿过电池组的外壳托盘内的孔。

在任一前述方法的另一个示例性实施例中，将电池支撑板安装到乘客侧梁和驾驶员侧梁包括将紧固件插入穿过电池支撑板中的相应孔以接合乘客侧梁或驾驶员侧梁。

任一前述方法的另一个示例性实施例包括使用电池支撑板的肋来遮蔽紧固件。肋在接合横向构件中的一个的紧固件的所有部分下方竖直向下突出。肋在车辆横向方向上纵向延伸。肋在紧固件的前向，所述紧固件接合横向构件中的一个。

可独立地或以任何组合采用前述段落、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的单独特征中的任一者)。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显而易见。随附于具体实施方式的附图可如下简要描述。

图1示出了电动化车辆的部分示意性侧视图。

图2是图1的车辆的底面视图。

图3是沿着图2中线2-2截取的截面图。

图4是沿着图2中线4-4截取的截面图。

图5是沿着图2中线5-5截取的截面图。

图5A是根据本公开的另一个示例性方面的沿着线5-5截取的截面图。

具体实施方式

本公开详细描述了用于支撑和保护车辆车身底部安装的电池组的总成和方法。

一种示例性电动化车辆可以包括乘客侧梁、驾驶员侧梁和横跨在它们之间的电池支撑板。可以由电池支撑板相对于车架的梁支撑电池组。电池支撑板是用于支撑电池组的单个整体结构，而不是包括焊接在一起以提供电池组支撑总成的多个单独件的总成。电池组本身并不直接联接到梁。

这些和其他特征在以下段落中更详细地讨论。

图1示意性地示出电动化车辆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可装备有内燃发动机，所述内燃发动机可单独采用或者与其他能量源组合采用以推进电动化车辆10。

在实施例中，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，所述高压牵引电池组包括多个电池阵列20(即，电池总成或可充电电池单元组)，所述多个电池阵列能够输出电力以操作电动化车辆10的电机12和/或其他电气负载。其他类型的能量存储装置和/或输出装置也可用于为电动化车辆10供电。

电池组18可安装在电动化车辆10的各个位置处。在实施例中，电池组18安装到车辆10的车身底部22。特别地，电池组18可以从车辆10的乘客舱28的地板24下方的车辆车架悬挂或相对于车辆的乘客舱的地板下方的车辆车架以其他方式安装。

至少部分由于在车身底部22处的安装位置，电池组18可能易受各种车辆负载(包括但不限于冲击负载(例如，在车辆冲击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。如下面更详细讨论的，示例性电池支撑结构能够支撑和保护电池组18并且将电池组18与在电动化车辆10操作期间可能施加的各种负载隔离。

现在参考图2和图3，并且继续参考图1，电池组18容纳以行R1-R6布置的多个电池阵列20。行R1-R6在车辆横向方向上纵向延伸。

例如，电池阵列20内的电池单元存储能量，用于为电动化车辆10的各种电气负载(诸如图1的电机12)供电。在实施例中，电池单元是棱柱形锂离子电池单元。然而，可替代地，可以利用具有其他几何形状(圆柱形、袋状等)、其他化学性质(镍金属氢化物、铅酸等)或两者的电池单元。

电池组18包括横向构件32，所述横向构件沿着车辆10的长度设置在电池阵列20的行R1-R6之间。横向构件32在车辆横向方向上纵向延伸。横向构件32可以是挤压成型的横向构件。

电池组18还可以包括一个或多个电池电子部件36。电池电子部件36可以包括总线式电气中心(BEC)、电池电子控制模块(BECM)、线束、布线回路、高/低连接器等，或这些和其他电池电子部件的任意组合。

电池组18另外地包括外壳总成40，所述外壳总成容纳电池阵列20、横向构件32和电池电子部件36。在此示例中，外壳总成40包括托盘44和盖48，该托盘和盖接合在一起以封闭电池阵列20、横向构件32和电池电子部件36。

在实施例中，外壳总成40是密封的外壳。外壳总成40可以包括本公开范围内的任何尺寸、形状和配置。在示例性实施例中，托盘44和盖48配合以围绕并且完全封闭电池阵列20、横向构件32和电池电子部件36。

托盘44可以提供用于保持电池阵列20、横向构件32和电池电子部件36的开口区域50。在将这些部件定位在开口区域50内之后，盖48可以被坐置并且密封到托盘44以将这些部件封闭在外壳总成内。

在一个实施例中，外壳总成40是基于金属的部件。例如，托盘44和盖48可以由铝或钢制成。在另一个实施例中，外壳总成40是基于聚合物的部件。例如，托盘44和盖48可以由基于膨胀聚合物的材料、基于固体聚合物的材料或这些材料的组合构成(例如，成型)。示例性的基于膨胀聚合物的材料可以包括但不限于膨胀聚丙烯、膨胀聚苯乙烯和膨胀聚乙烯。示例性的基于固体聚合物的材料可以包括但不限于片状成型料(例如玻璃纤维增强聚酯)、聚丙烯和聚胺。

在又一个实施例中，外壳总成40可以由基于金属的和基于聚合物的部件构成。例如，托盘44可以是基于金属的部件并且盖48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。

为了相对于车身底部22固定电池组18，所述电池组18被支撑在电池支撑板52上，所述电池支撑板固定到电动化车辆10的车架56。电池支撑板52和车架56可以帮助保护电池组18免受各种车辆负载的影响。

车架56是电动化车辆10的主要支撑结构，各种部件直接或间接地附接到所述车架。车架56可以由金属材料制成，作为非限制性示例，诸如钢、碳钢或铝合金。在此示例中，车架56包括乘客侧梁60P和驾驶员侧梁60D。梁60P、60D彼此间隔开并且纵向延伸并且平行于电动化车辆10的长度。

在此示例中，电池支撑板52直接固定到乘客侧梁60P和驾驶员侧梁60D两者。在此示例中，电池支撑板52通过多个机械紧固件64直接固定到梁60P、60D，当电池支撑板52固定到梁60P、60D时，所述机械紧固件延伸穿过电池支撑板52中的孔68以与容纳在乘客侧梁60P或驾驶员侧梁60D的内部76内的螺母72接合。在一些示例中，螺母72是U形螺母。用于将电池支撑板52直接连接到梁60P、60D的其他技术也被设想在本公开的范围内。

在示例性实施例中，电池支撑板52包括向电池支撑板52的乘客侧开口的至少两个顶托衬垫切口62P和向电池支撑板52的驾驶员侧开口的至少两个顶托衬垫切口62D。

在示例实施例中，电池支撑板52是从梁60P跨越到60D的连续整体结构。电池支撑板52建立了支撑电池组18的相对刚性的机械保护性遮蔽件。电池支撑板52还可以加强车辆车架56，这可以帮助减少扭转扭曲并且可以防止各种负载被传送到电池组18。

在示例性实施例中，电池支撑板52是冲压金属或金属合金结构。在特定示例中，电池支撑板52是高强度钢。然而，也可以利用低碳钢和其他金属。

在此示例中，电池组18直接固定到电池支撑板52。这相对于车架56支撑电池组18。当电池组18固定到电池支撑板52并且电池支撑板52安装到车架56时，电池组18至少部分地定位在梁60P、60D之间。

参考图5并且继续参考图1至图4，为了相对于电池支撑板52固定电池组18，多个机械紧固件70各自延伸穿过电池支撑板52和托盘44中的孔74。机械紧固件70延伸穿过电池支撑板52和托盘44以与位于外壳总成40内部的横向构件32接合。紧固件70可以螺纹接合横向构件32。横向构件32可以包括螺纹孔，使得横向构件32可以与紧固件70螺纹接合。

紧固件70是机械紧固件(诸如螺栓或螺钉)，尽管也可以使用其他类型的紧固件。紧固件70提供高强度连接器，用于将电池组18固定安装到电池支撑板52。值得注意地是，电池支撑板52是与外壳总成的托盘44完全分离的部件。

在此示例中，电池支撑板52在紧固件70接合横向构件的区域中直接接触托盘44。

在其他示例中，如图5A中所示，当紧固件70接合横向构件32时，隔离器78夹在托盘44和电池支撑板52之间。紧固件70可以延伸穿过隔离器78内的孔。

可以被称为衬套的隔离器78被配置为抑制传输到车辆车架56和/或电池支撑板52的能量。换句话说，隔离器78用作隔离点，用于将电池组18与可能作用在车辆车架56和/或电池支撑板52上的振动和负载隔离。

隔离器78可以准许在电池组18和电池支撑板52之间发生相对少量的移动。例如，隔离器78可以允许电池组18相对于电池支撑板52在多个自由度上轻微移动。

再次参考图1至图5，示例性电池支撑板52包括竖直向下突出的至少一个肋80。竖直是参考地面和车辆10在操作期间的正常取向。肋80在车辆横向方向D上纵向延伸，所述车辆横向方向平行于车辆10的Y轴线或横向轴线。

肋80在接合横向构件32的紧固件70的前向。在此示例中，肋80竖直向下延伸经过紧固件70的头部。当车辆10被驱动时，肋80可以帮助保护紧固件70。此外，肋80可以增强电池支撑板52的扭转稳定性。

肋80是建立在支撑板内的第一肋。向后移动，电池支撑板52包括其他肋84。其他肋84基本上平行于第一肋80延伸并且可以直接定位在其他紧固件70的前向。

电池支撑板52可以形成有凸起区域88，所述凸起区域延伸穿过肋84。凸起区域88在相对于车辆横向方向D成角度的方向上纵向延伸。凸起区域88可以增强电池支撑板52的抗扭刚度。

本公开的电池支撑结构提供用于相对于电动化车辆的车架支撑电池组的安装解决方案。电池支撑车架可以保护电池组并且将其与各种车辆负载隔离，同时提供比以前的设计更简单的安装结构，以前的设计需要将多个部件焊接在一起。

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，但是本公开的实施例不限于那些特定组合。可结合来自其他非限制性实施例中的任一个的特征或部件使用来自非限制性实施例中的任一个的一些部件或特征。

以上描述应当被解释为说明性的而不具有任何限制意义。本领域普通技术人员将理解，在本公开的范围内可出现一些修改。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)

1.一种电动化车辆总成，其包括：

车架，其包括乘客侧梁和驾驶员侧梁；

电池支撑板，其固定到所述乘客侧梁和所述驾驶员侧梁；

电池组，其包括多个横向构件；以及

多个机械紧固件，其延伸穿过所述电池支撑板中的孔以接合所述横向构件中一个以将所述电池组固定到所述电池支撑板。

2.如权利要求1所述的电动化车辆总成，其中由所述电池支撑板相对于所述车架支撑所述电池组。

3.如权利要求1所述的电动化车辆总成，其中所述电池组至少部分地定位在所述乘客侧梁和所述驾驶员侧梁之间。

4.如权利要求1所述的电动化车辆总成，其中所述电池支撑板是与所述电池组的外壳总成完全分离的部件。

5.如权利要求1所述的电动化车辆总成，其还包括所述电池组的外壳总成，所述外壳总成容纳所述多个横向构件，所述外壳总成包括托盘，其中所述多个机械紧固件各自延伸穿过所述托盘中的孔以接合所述横向构件中的一个。

6.如权利要求1所述的电动化车辆总成，其中所述多个横向构件在车辆横向方向上纵向延伸，并且可选地，其中所述多个机械紧固件螺纹接合所述横向构件。

7.如权利要求1所述的电动化车辆总成，其中所述电池支撑板包括肋，所述肋在接合所述横向构件中的所述一个的所述多个机械紧固件的所有部分下方竖直向下突出，所述肋在车辆横向方向上纵向延伸，所述肋在接合横向构件中的所述一个的所述多个机械紧固件的前向。

8.如权利要求1所述的电动化车辆总成，其还包括凸起区域，所述凸起区域在相对于所述车辆横向方向成角度的方向上纵向延伸穿过所述肋。

9.如权利要求1所述的电动化车辆总成，其还包括多个隔离器，所述多个机械紧固件各自延伸穿过一个或多个隔离器。

10.如权利要求1所述的电动化车辆总成，其还包括向所述电池支撑板的乘客侧开口的至少两个顶托衬垫切口，以及向所述电池支撑板的驾驶员侧开口的至少两个顶托衬垫切口。

11.如权利要求1所述的电动化车辆总成，其中所述多个机械紧固件是多个第一机械紧固件，并且还包括多个第二机械紧固件，每个第二机械紧固件延伸穿过所述电池支撑板中的孔以接合所述乘客侧梁或所述驾驶员侧梁。

12.如权利要求1所述的电动化车辆总成，其中所述多个第二机械紧固件是螺栓，所述螺栓被配置为螺纹接合螺母，所述螺母设置在所述乘客侧梁或所述驾驶员侧梁的内部内。

13.一种方法，其包括：

将电池支撑板安装到电池组；以及

将所述电池支撑板安装到电动化车辆的车架的乘客侧梁和驾驶员侧梁两者，从而相对于所述车架支撑所述电池组。

14.如权利要求13所述的方法，其中将所述电池支撑板安装到所述电池组包括：

将多个紧固件插入穿过所述电池支撑板中的相应孔以接合所述电池组内的相应横向构件，

并且可选地，其中将所述电池支撑结构安装到所述车架还包括将所述多个紧固件插入穿过相应的隔离器，以及将所述多个紧固件插入穿过所述电池组的外壳托盘内的相应孔。

15.如权利要求13所述的方法，其中将所述电池支撑板安装到所述乘客侧梁和所述驾驶员侧梁包括：

将多个紧固件插入穿过所述电池支撑板中的相应孔以接合所述乘客侧梁或所述驾驶员侧梁。

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