CN116923117A - 牵引电池包保护和载荷分布策略 - Google Patents

Abstract

本公开提供了“牵引电池包保护和载荷分布策略”。公开了用于电动化车辆牵引电池包的保护和载荷分布策略。示例性电池保护结构可包括接合在一起的波纹状部分和至少一个平板部分。所述电池保护结构可一体化为所述牵引电池包的外壳总成的一部分，或者可体现为与所述外壳总成分开的结构的防滑板设计。所述电池保护结构可被配置用于在车辆装载事件期间吸收和传递能量，从而使载荷在其中容置有相对敏感的电池内部部件的所述电池包内部的传递最小化。

Description

牵引电池包保护和载荷分布策略

技术领域

本公开总体涉及电动化车辆，并且更具体地涉及牵引电池包保护结构。

背景技术

一些电动化车辆将牵引电池包封装在车辆的外部车身底部位置处。在此种安装位置，牵引电池包的各部分可能容易受到地面事件(例如，碎屑撞击、石头敲击等)的影响。

发明内容

根据本公开的示例性方面的电动化车辆除其他外还包括：车架；牵引电池包，所述牵引电池包相对于所述车架安装；以及电池保护结构，所述电池保护结构被配置为最小化载荷到所述牵引电池包的内部部件的传递。所述电池保护结构包括波纹状部分和接合到所述波纹状部分的平板部分。

在前述电动化车辆的另一非限制性实施例中，所述波纹状部分被一体化为所述牵引电池包的外壳总成的托盘的地板区段的一部分。

在前述电动化车辆中的任何一个的另一非限制性实施例中，所述内部部件是热交换器板或电芯。

在前述电动化车辆中的任何一个的另一非限制性实施例中，间隙在所述平板部分与所述热交换器板之间延伸。

在前述电动化车辆中的任何一个的另一非限制性实施例中，所述平板部分被定位成与所述热交换器板呈邻接接触。

在前述电动化车辆中的任何一个的另一非限制性实施例中，所述电池保护结构是与所述牵引电池包的外壳总成的任何部分分开且不同的结构。

在前述电动化车辆中的任何一个的另一非限制性实施例中，所述电池保护结构定位在所述外壳总成的托盘的地板区段与所述内部部件之间。

在前述电动化车辆中的任何一个的另一非限制性实施例中，所述内部部件是热交换器板或电芯。

在前述电动化车辆中的任何一个的另一非限制性实施例中，所述电池保护结构是安装到所述车架的防滑板总成。

在前述电动化车辆中的任何一个的另一非限制性实施例中，所述波纹状部分定位在所述牵引电池包的外壳总成的托盘与所述平板部分之间。

在前述电动化车辆中的任何一个的另一非限制性实施例中，所述平板部分定位在所述牵引电池包的外壳总成的托盘与所述波纹状部分之间。

在前述电动化车辆中的任何一个的另一非限制性实施例中，所述波纹状部分夹在所述平板部分与第二平板部分之间。

在前述电动化车辆中的任何一个的另一非限制性实施例中，所述波纹状部分或所述平板部分中的至少一者包括多个安装支架。

在前述电动化车辆中的任何一个的另一非限制性实施例中，所述波纹状部分和所述平板部分两者是金属部件。

在前述电动化车辆中的任何一个的另一非限制性实施例中，所述波纹状部分和所述平板部分各自由硼合金刚制成。

在前述电动化车辆中的任何一个的另一非限制性实施例中，所述波纹状部分包括脊和凹槽的交替图案。

在前述电动化车辆中的任何一个的另一非限制性实施例中，所述波纹状部分被配置为变形以吸收由所述载荷施加的能量，并且所述平板部分被配置为分布所述载荷。

在前述电动化车辆中的任何一个的另一非限制性实施例中，所述平板部分使用结构化粘合剂、焊缝或铆钉接合到所述波纹状部分。

一种根据本公开的另一示例性方面的电动化车辆除其他外还包括：牵引电池包，所述牵引电池包包括外壳总成；以及电池内部部件，所述电池内部部件容置在所述外壳总成内部。一种电池保护结构被配置为在车辆装载事件期间最小化载荷到所述电池内部部件的传递。所述电池保护结构包括一体化到所述外壳总成的托盘中的波纹状部分。

根据本公开的另一示例性方面的电动化车辆除其他外还包括：车架；牵引电池包，所述牵引电池包相对于所述车架安装；以及电池保护结构，所述电池保护结构安装到所述车架，并且被配置为在车辆装载事件期间最小化载荷到所述牵引电池包的传递。所述电池保护结构是防滑板总成，所述防滑板总成具有波纹状部分和接合到所述波纹状部分的平板部分。

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个别特征中的任何一个)可独立地或以任何组合采用。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。

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。可如下简要描述随附于具体实施方式的附图。

附图说明

图1示意性地示出了电动化车辆。

图2示出了电动化车辆的下侧的选定部分。

图3是配备有电池支撑结构的牵引电池包的横截面视图。

图4示出了示例性电池支撑结构。

图5示出了另一示例性电池支撑结构。

图6示出了另一示例性电池支撑结构。

图7示出了另一示例性电池支撑结构。

图8示出了另一示例性电池支撑结构。

图9示出了另一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电动化车辆牵引电池包的保护和载荷分布策略。示例性电池保护结构可包括接合在一起的波纹状部分和至少一个平板部分。所述电池保护结构可一体化为牵引电池包的外壳总成的一部分，或者可体现为与外壳总成分开的结构的防滑板设计。所述电池保护结构可被配置用于在车辆装载事件期间吸收和传递能量，从而使载荷在其中容置有相对敏感的电池内部部件的电池包内部的传递最小化。在本具体实施方式的以下段落中更详细地讨论了这些特征和其他特征。

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，虽然在该实施例中未具体示出，但是电动化车辆10可配备有内燃发动机，所述内燃发动机可单独采用或者与其他动力源组合采用以推进电动化车辆10。

在示出的实施例中，电动化车辆10是运动型多功能车(SUV)。然而，电动化车辆10可替代地是轿车、货车、皮卡车或任何其他车辆配置。虽然在本公开的附图中示出了具体的部件关系，但图示并不意在限制本公开。示意性地示出了电动化车辆10的各种部件的放置和取向，并且可在本公开的范围内变化。另外，本公开所附的各种附图不一定按比例绘制。一些特征可能被夸大或最小化以强调特定部件或系统的某些细节。

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、发电机或其两者来操作。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可将电机12电气地联接到牵引电池包18。牵引电池包18是示例性电动化车辆电池。牵引电池包18可以是高电压牵引电池包，所述高电压牵引电池包包括能够输出电力从而为电机12和/或电动化车辆10的其他电气负载提供动力的一个或多个电池阵列20(即，电池总成或可充电电芯的群组)。其他类型的能量存储装置和/或输出装置可替代地或另外地用于向电动化车辆10供电。

牵引电池包18可安装在电动化车辆10的各种位置。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。底板26可将乘客舱22与车辆车架28分开，这通常确立电动化车辆10的车身底部25。牵引电池包18可从车辆车架28悬置或以其他方式相对于所述车辆车架安装，以使得其远离乘客舱22和货物空间24两者。因此，牵引电池包18不占用原本可用于运载乘客或货物的空间。

现在参考图2，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可包括一体式车身构造，其中电动化车辆10的底盘和车身彼此一体化，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可由金属材料(诸如钢、碳钢或铝合金)制成。

车辆车架28可包括多个纵梁30(有时称为“车架纵梁”或“梁”)。纵梁30纵向地延伸(即，与电动化车辆10的长度平行)。一个或多个横向构件32可在车辆车架28的纵梁30之间延伸。横向构件32大体上相对于纵梁30横向地延伸。

一个或多个安装连杆34可用于将牵引电池包18安装到车辆车架28。每个安装连杆34可焊接、螺栓连接、或既焊接又螺栓连接到牵引电池包18并且连接到纵梁30、横向构件32或其两者。用于相对于车身底部25安装牵引电池包18的安装连杆34的总数量和配置可根据车辆设计而变化，并且因此不意在限制本公开。

至少部分由于其在车身底部25处的安装位置，牵引电池包18可能容易受到各种车辆载荷的影响，所述各种车辆载荷包括但不限于接触载荷(例如，在诸如碎屑撞击和石头敲击等车辆接触和地面间隙事件期间施加的载荷)、耐久性载荷和惯性载荷。如果未被隔离或重定向，则这些载荷可能直接传递到牵引电池包18中，这又可生成可能传递到牵引电池包18的相对敏感的内部部件(例如，电池阵列20的电芯等)的相对较大的力。

因此，在本公开中提出了用于保护牵引电池包18并用于在接触事件期间分布载荷的新颖电池保护结构。如下面更详细地讨论的，本文描述的电池保护结构能够吸收、重定向和/或分布可能在车辆装载事件期间施加的载荷，从而基本上最小化载荷到所述牵引电池包18中的传递。

图3是图2的牵引电池包18的横截面视图。例如，牵引电池包18可容置多个电芯36，所述多个电芯存储用于为电动化车辆10的各种电气负载(诸如，图1的电机12)供电的能量。在一个实施例中，电芯36是棱柱形锂离子电芯。然而，在本公开的范围内，可替代地利用具有其他几何形状(圆柱形、袋状等)、其他化学物质(镍金属氢化物、铅酸等)或其两者的电芯。虽然未在图3中示出，但是牵引电池包18可容置各种其他电池部件(例如，电子器件、布线等)。

电芯36可被一起分组在一个或多个电池阵列20中。在牵引电池包18内采用的电芯36的总数不意在限制本公开。

外壳总成38可容置每个电池阵列20、热交换器板44和牵引电池包18的其他电池部件。因为电池阵列20和其他电池部件容置在外壳总成38内部，所以这些部件被认为是牵引电池包18的电池内部部件。电池内部部件是敏感电池部件的类型的示例，在车辆装载事件期间，如果在牵引电池包18内部传递接触载荷，可能会损坏所述敏感电池部件。

在一个实施例中，外壳总成38是密封的外壳。在本公开的范围内，外壳总成38可包括任何尺寸、形状和配置。外壳总成38可包括协作以包围并封闭电池内部部件的托盘40和盖子42。

每个电池阵列20可相对于热交换器板44(有时称为“冷板”)定位。热交换器板44可以是与电池阵列20分开的部件，或者可以是电池阵列20的一体式部件。电池阵列20可定位在热交换器板44的顶部上方，以使得热交换器板44定位在电池阵列20与外壳总成38的托盘40之间。

热交换器板44可以是液体冷却系统的一部分，所述液体冷却系统与牵引电池包18相关联并且被配置用于对电池阵列20的电芯36进行热管理。例如，可在充电操作、放电操作、极端环境条件等期间由电芯36生成和释放热。可使热从电芯36传导到热交换器板44，以用于散热。热交换器板44因此可作为散热器起作用，以用于从热源(例如，电芯36)移除热量。

在一些实施例中，热界面材料46可安置在电池阵列20与热交换器板44之间，以促进这些相邻部件之间的热传递。热界面材料46可包括环氧树脂、硅树脂基材料、热油脂等。

牵引电池包18还可包括电池保护结构48。在一个实施例中，电池保护结构48可一体化为外壳总成38的托盘40的地板区段50的一部分。在另一实施例中，电池保护结构48是与托盘40完全分开的结构，并且可在外壳总成38内部的位置处定位在地板区段50与热交换器板44之间(参见图4)。

所述电池保护结构48可包括波纹状部分52和平板部分54。波纹状部分52可形成(例如，冲压)在托盘40的地板区段50中，以确立脊56和凹槽58的交替图案。脊56和凹槽58确立波纹状部分52的波纹。波纹状部分52可被配置为在车辆装载事件期间(诸如当集中载荷L被施加到托盘40时)变形以吸收能量。

平板部分54可紧固到波纹状部分52。平板部分54可紧固在脊56处，并且因此可在外壳总成38内部的位置处定位在波纹状部分52与热交换器板44之间的空间中。可使用结构化粘合剂、焊缝、铆钉等将平板部分54紧固到波纹状部分52。平板部分54被设计成吸收和分布由波纹状部分52吸收的载荷，并且由此使载荷最小化，以免撞击在电芯36、热交换器板44和/或牵引电池包18的任何其他电池敏感部件上。

在一个实施例中，间隙G在热交换器板44与平板部分54之间延伸。在另一个实施例中，热交换器板44被定位成与电池保护结构48的平板部分54直接接触(参见图5)。

波纹状部分52的波纹的尺寸(例如，脊56与凹槽58之间的高度)和平板部分54的厚度可根据各种设计参数而变化。例如，这些参数和其他参数可基于可用的包装空间和位移目标以及其他因素而变化。

波纹状部分52和平板部分54可由金属材料或金属材料的组合制成。示例性金属材料包括但不限于钢、铝和硼合金钢。在示例性实施例中，波纹状部分52和平板部分54两者都可由硼合金钢构造而成。然而，在本公开的范围内还设想了其他材料配置，包括使用例如刚性聚合物。

图6和图7示出了用于保护可安装到电动化车辆10的车身底部25的牵引电池包18的另一示例性电池保护结构148。在该实施例中，电池保护结构48被配置为防滑板总成60，所述防滑板总成可至少部分地围绕外壳总成38的托盘40布置并且安装到车辆车架28以用于支撑和保护牵引电池包18不受接触载荷影响。因此，防滑板总成60是与牵引电池包18的外壳总成38完全分开的结构。例如，外壳总成38的托盘40可将牵引电池包18的电池内部部件分开以免接触防滑板总成60。

防滑板总成60可包括波纹状部分62和平板部分64。波纹状部分62可以是包括脊66和凹槽68的交替图案的冲压波纹状板。波纹状部分62可被配置为在接触事件期间(诸如当集中载荷L被施加到防滑板总成60时)变形以吸收能量。

波纹状部分62可包括多个安装支架70，所述多个安装支架被配置用于将防滑板总成60安装到车辆车架28的纵梁30和/或横向构件32中的一者或多者。安装支架70可经由机械紧固件或其他接合技术紧固到纵梁30和/或横向构件32。虽然被示出为波纹状部分62的整体部件，但是安装支架70可替代地或另外地提供在平板部分64上。

平板部分64可紧固到波纹状部分62。可使用结构化粘合剂、焊缝、铆钉等将平板部分64紧固到波纹状部分62。平板部分64被设计成吸收和分布由波纹状部分62吸收的载荷，并且由此使载荷最小化，以免撞击在牵引电池包18的电池敏感部件上。

在一个实施例中，防滑板总成60被配置为使得波纹状部分62定位成相对紧密靠近牵引电池包18的托盘40，并且平板部分64定位在托盘40(参加图6和图7)的波纹状部分62的相对侧(接触侧)上。在此种实施例中，波纹状部分62可直接接触托盘40，或者可相对于托盘40略有间隙。在另一个实施例中，防滑板总成60被配置为使得平板部分64定位成相对紧密靠近牵引电池包18的托盘40，并且波纹状部分62定位在托盘40的平板部分64的相对侧(接触侧)上(参见图8)。在这样的实施例中，平板部分64可直接接触托盘40，或者可相对于托盘40略有间隙。在又一个实施例中，波纹状部分62可夹在平板部分64与额外的平板部分64-2之间(参见图9)。

波纹状部分62的波纹的尺寸和平板部分64的厚度可根据各种设计参数而变化。例如，这些参数可基于可用的包装空间和设计位移目标以及其他因素而变化。

波纹状部分62和平板部分64可由金属材料或金属材料的组合制成。示例性金属材料包括但不限于钢、铝和硼合金钢。在示例性实施例中，波纹状部分52和平板部分54两者都可由硼合金钢构造而成。然而，在本公开的范围内设想了其他材料配置，包括使用例如刚性聚合物。

本公开的示例性电池保护结构在车辆装载事件期间更好地保护车身底部安装的牵引电池包。所提出的结构吸收并分布接触载荷，从而使这些载荷到牵引电池包的内部区段的传递最小化，在装载事件期间，相对敏感的电池内部部件容置在所述内部区段中。所提出的结构易于维修，并且可减少响应于装载事件而更换电池内部部件的需要。

虽然不同的非限制性实施例被示出为具有具体的部件或步骤，但是本公开的实施例不限于这些特定组合。可能够结合来自其他非限制性实施例中的任何一个的特征或部件使用来自非限制性实施例中的任何一个的部件或特征中的一些。

应理解，相同的附图标记在全部若干附图中识别对应或相似的元件。应当理解，虽然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示。

以上描述应当被解释为说明性的而不具有任何限制性含义。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；

牵引电池包，所述牵引电池包相对于所述车架安装；以及

电池保护结构，所述电池保护结构被配置为最小化载荷到所述牵引电池包的内部部件的传递，

其中所述电池保护结构包括波纹状部分和接合到所述波纹状部分的平板部分。

2.如权利要求1所述的电动化车辆，其中所述波纹状部分被一体化为所述牵引电池包的外壳总成的托盘的地板区段的一部分。

3.如权利要求1或2所述的电动化车辆，其中所述内部部件是热交换器板或电芯。

4.如权利要求3所述的电动化车辆，其中间隙在所述平板部分与所述热交换器板之间延伸，或者所述平板部分被定位成与所述热交换器板邻接接触。

5.如任一前述权利要求所述的电动化车辆，其中所述电池保护结构是与所述牵引电池包的外壳总成的任何部分分开且不同的结构，并且任选地，其中所述电池保护结构定位在所述外壳总成的托盘的地板区段与所述内部部件之间，并且任选地，其中所述内部部件是热交换器板或电芯。

6.如任一前述权利要求所述的电动化车辆，其中所述电池保护结构是安装到所述车架的防滑板总成。

7.如权利要求6所述的电动化车辆，其中所述波纹状部分定位在所述牵引电池包的外壳总成的托盘与所述平板部分之间。

8.如权利要求6所述的电动化车辆，其中所述平板部分定位在所述牵引电池包的外壳总成的托盘与所述波纹状部分之间。

9.如权利要求6所述的电动化车辆，其中所述波纹状部分夹在所述平板部分与第二平板部分之间。

10.如权利要求6所述的电动化车辆，其中所述波纹状部分或所述平板部分中的至少一者包括多个安装支架。

11.如任一前述权利要求所述的电动化车辆，其中所述波纹状部分和所述平板部分两者是金属部件，并且任选地，其中所述波纹状部分和所述平板部分各自由硼合金钢构成。

12.如任一前述权利要求所述的电动化车辆，其中所述波纹状部分包括脊和凹槽的交替图案。

13.如任一前述权利要求所述的电动化车辆，其中所述波纹状部分被配置为变形以吸收由所述载荷施加的能量，并且所述平板部分被配置为分布所述载荷。

14.如任一前述权利要求所述的电动化车辆，其中所述平板部分使用结构化粘合剂、焊缝或铆钉接合到所述波纹状部分。

15.一种电动化车辆，其包括：

牵引电池包，所述牵引电池包包括外壳总成；以及电池内部部件，所述电池内部部件容置在所述外壳总成内部；以及

电池保护结构，所述电池保护结构被配置为在车辆装载事件期间最小化载荷到所述电池内部部件的传递，

其中所述电池保护结构包括波纹状部分，所述波纹状部分一体化到所述外壳总成的托盘中；或者所述电池保护结构是防滑板总成，所述防滑板总成具有波纹状部分和接合到所述波纹状部分的平板部分。