CN204706593U - 一种电池组保护系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种电池组保护系统，其中电池组被安装在车辆下方。该系统采用防弹保护壳，其被配置成产生变形和吸收冲击能量，从而最小化冲击能量向电池组和电池组内包含的电池的传递。防弹保护壳被设计成钩入被附接至电池组的安装底座内，从而简化其安装及其在需要时进行更换。

Description

一种电池组保护系统
技术领域
本实用新型一般涉及电动车，并且更尤其涉及为电动车的电池组提供底盘保护的系统。
背景技术
应在不断上涨的油价和全球变暖的可怕后果驱使下的消费者的要求，汽车工业逐渐开始接受对超低排放、高效率的汽车的需求。虽然行业内一些人仍在试图通过制造更为有效的内燃机来达到这些目标，但是其它人正在将混合动力或全电动驱动系并入它们的车辆发展路线(line-ups)中。但是，为了达到消费者的期望，汽车工业不但必须实现更为绿色的驱动系，并且还必须在维持合理水平的性能、范围、可靠性、安全性以及开销的条件下做到。
近年来已经发生了若干起在笔记本电脑中包含的或在车辆中使用的可充电电池组着火的事故。因此，冲击消费者对混合动力和全电动车辆的信心的主要问题之一在于电池组火灾的风险。
可再充电电池往往相对不稳定且容易热失控，事件发生在当电池的内部反应率增加至生成的热量比可吸取的热量更多的程度时。如果反应率和生热量不减弱，生成的热最终将变得足够多而导致电池和接近电池的材料燃烧。虽然热失控是典型的电池短路或制造缺陷导致的，但是诸如在事故过程中或在道路碎块划过或击中电池组时可能发生的损坏也可能导致热失控事件。
由于电池组存在着火的风险，混合动力和电动车(EV)制造商采用了不同技术来保护其电池组避免道路碎块或车辆碰撞可能导致的损坏。例如，在使用例如混合动力电池组的相对较小的车辆中，电池组可通过将其置于后车厢内、后座后面、前座下面，或者在另一个保护性相对良好的区域中来进行保护。使用大型电池组的车辆一般被迫将电池组安装在车辆底下。为了保护这样的电池组，可在道路表面和电池组底部之间放置防弹保护壳，正如第8,286,743和8,393,427号美国专利中所揭示的。
虽然现有技术教导了可被用于将电池组放置在汽车的相对受保护区域中或否则保护电池组防止潜在危险的不同的安装技术，已知灾难性电池组事 件带来的后果的严重性，期望推出保护底盘安装电池组的更进一步的技术。本实用新型提供了这样的保护系统。
实用新型内容
本实用新型提供了一种电池组保护系统，其中电池组被安装在汽车的底下。该系统采用被插在电池组和道路表面之间的防弹保护壳。该防弹保护壳包括保护壳安装部、被设置成与保护壳安装部相比更接近于道路表面的防弹保护壳部，以及将保护壳安装部耦接至防弹保护壳部的至少一个连接构件。保护壳安装部经由防弹保护壳安装底座附接至电池组。安装底座具有防弹保护壳耦接表面，其包括线性插槽，其中对应于该线性插槽的轴基本上平行于电池组的下表面。在横截面中，该线性插槽是弯曲的。防弹保护壳的保护壳安装部具有弯曲的边缘部分，该弯曲边缘部分的曲率与线性插槽的曲率互补，因此使得弯曲的边缘部分能够被插入通过线性插槽并围绕安装底座部分旋转直到保护壳安装部的安装表面基本上平行于电池组的下表面。多个紧固件，例如多个螺栓，可被用于将保护安装部的第二边缘附接至电池组的下表面。优选地防弹保护壳的防弹保护壳部基本上平行于保护壳安装部的安装表面。更优选地，在防弹保护壳已经被安装至电池组之后，防弹保护壳的防弹保护壳部基本上平行于道路表面。用于将防弹保护壳部耦接至保护壳安装部的连接构件可与保护壳安装部的安装表面垂直；备选地，连接构件可背向防弹保护壳的保护壳安装部的弯曲边缘部分成角度；备选地，连接构件可朝向防弹保护壳的保护壳安装部的弯曲边缘部分成角度。防弹壳体安装底座可被焊接、钎接、粘接或螺栓连接至电池组的下表面。保护壳安装部、防弹保护壳部和包括防弹保护壳的连接构件优选地被配置成单件式，并且可例如使用挤压处理来制造。该防弹保护壳优选地由铝、钢，或复合材料制成。
本实用新型的另一方面，可将安装板插在防弹保护壳安装底座和电池组的下表面之间，其中，防弹保护壳安装底座被直接附接至安装板并且安装板被直接附接至电池组的下表面。可被焊接、钎接、粘接或螺栓连接至电池组下表面的安装板优选地由铝、钢或复合材料制成。优选地，当保护壳安装部的弯曲边缘部分被插入穿过线性插槽并围绕防弹保护壳安装底座部分地旋转时，保护壳安装部的安装表面将进而搁置成紧靠安装板。多个紧固件，例如多个螺栓，可被用于将保护壳安装部的第二边缘附接至安装板。
参考本说明书和附图的剩余部分可实现对本实用新型的本质和优点的进一步理解。
附图说明
图1提供了电池组和将电池组安装至其上的车辆底盘的立体视图。
图2提供了如图1中示出的电池组的一部分的横截面图。
图3提供了具有被安装至电池组底表面的四个防弹保护壳的电池组的侧视图。
图4提供了依据本实用新型的安装防弹保护壳的横截面视图；
图5提供了用于图4中示出的保护壳安装底座的耦接表面和插槽入口的端部视图。
图6示出了物体撞击图4中所示的防弹保护壳的保护壳部的效果。
图7示出了防弹保护壳，其中多个连接构件将安装部刚性耦接至防弹保护壳的保护壳部。
图8示出了防弹保护壳，其使用单个的无角度连接构件来将安装部耦接至防弹保护壳的保护壳部。
图9示出了将防弹保护壳的曲边部分与保护壳安装底部内的互补插槽对准的步骤。
图10示出了将防弹保护壳的曲边部插入保护壳安装底部的互补插槽内并开始旋转防弹保护壳以将其锁定在安装部内的步骤。
图11示出了完成安装和旋转步骤之后的防弹保护壳。
图12示出了将防弹保护壳紧固在适当位置处。
图13提供了具有被安装至电池组底部表面的五个间隔最小化的防弹保护壳的电池组的侧视图。
图14提供了具有五个间隔最小化的防弹保护壳的电池组的底部视图。
图15提供了具有使用并排排列的十个间隔最小化的防弹保护壳的电池组的底部视图。
图16提供了安装防弹保护壳的横截面视图，其中，连接构件的角度与图12中所示的相反，以及
图17提供了具有将安装板插在防弹保护壳安装构件和电池组包装之间的安装防弹保护壳的横截面视图。
具体实施方式
在下文中，术语“电池”、“原电池”，以及“电池组电池单元”可互换地使用并可指示任意各种不同的电池配置和化学组成。典型的电池化学组成包括，但不限于，锂离子、锂离子聚合物、镍金属氢化物、镍镉、镍氢、镍锌，和银锌。术语“电池组”和“电池组封装”可互换使用并可指示含有一个或多个互相电连接的电池以实现期望的电压和电容。术语“电动汽车”和“EV”可以互换使用并可指示纯电动车、充电式混合动力车(也被称为PHEV)，或混合动力车(也被称为HEV)，其中混合动力车采用多个动力源，包括电驱动系统。
图1提供了被配置成被安装在车辆底盘103下面的电池组101的立体视图。应该理解的是，本实用新型并不限于特定的电池组安装方案、电池组尺寸，或电池组配置。
图2提供了电池组101的一部分的横截面视图。为了清楚的目的，该图中并不包括电池的相互连接和电池安装件。从图2可见的是上电池组封装板201的一部分、下电池组封装板203的一部分和多个电池205。注意在该图中未示出封装的侧板。电池205优选地为圆柱形电池，例如，使用18650规格系数(form-factor)的电池，并优选地被设置在电池组内使得圆柱的轴(即圆柱形的轴)基本垂直于下封装板203和道路的表面。虽然本实用新型并不要求，但是在图2中所示的示例性电池组101中，多个冷却导管207被插在每一个圆柱形电池205的底座和下板203之间，液态冷却剂(即，传热介质)被泵压通过这些冷却导管。如图所示，在优选的实施例中，冷却导管207与下板203对准，导致在通道209内的冷却剂沿基本垂直于圆柱形电池的轴的方向流动。通过调节冷却剂在导管207内的流动和/或调节从冷却剂至其它温控系统的热传递，可将电池205的温度调节成使得电池组保持在它们的优选的操作范围内。如通常可期望的那样限制冷却导管207和电池组封装板203之间的热传递，优选地可如图所示地在导管和电池组封装之间增加一个或多个隔热层211。隔热层211可包括空气或一些其它的隔热材料，其优选地在25℃下具有小于1.0Wm-1K-1的导热性，并且更优选地在25℃下具有小于0.2Wm-1K-1的导热性。
图3提供了具有四个被安装至电池组101的底部表面303的防弹保护壳 301的电池组101的侧视图。如下面更详细地说明的，每一个保护壳301经由钩形组合件305和多个紧固件307被耦接至表面303。每一个防弹保护壳的目的是吸收来自未检查到的，潜在划过和可能撞击电池组以及其中所包含的电池，击中电池组101的底部表面303的道路碎块和其它障碍物的撞击。将可理解的是，本实用新型的防弹保护壳可被单独使用，或可将多个保护壳安装在如图所示且在下面说明的电池组的底部表面303。
如在图4中详细示出的横截面视图中所示，防弹保护壳403的边缘部分401是弯曲的，其中边缘部分401的曲率和厚度被设计成可由保护壳安装底座407内的插槽405接收。安装底座407例如通过焊接、钎接和粘接被附接至电池组封装板203的底部表面303，但是也可使用其它紧固方法(例如将底座407螺栓连接至板203)。虽然在图4中所示的横截面插槽405是弯曲的，但是插槽405的轴，即，图5所示的耦接表面503中的插槽405的轴501优选地基本上平行于电池组的表面303。在将保护壳边缘部分401插入、旋转和接收在安装基座407的插槽405中之后，保护壳安装部415的第二边缘部分409，例如，使用多个螺栓411，被紧固至板203，从而将防弹保护壳403固定在适当的位置处。优选地且如图所示，防弹保护壳403的保护壳部413通过单个成角度的连接构件417与保护壳安装部415分开和耦接。优选地，保护壳部413的外部表面，即，防弹保护壳403的最外部并且最接近道路表面的部分，基本上平行于安装部415的安装表面421，并更优选地基本上平行于道路表面423(阴影所示)。在至少一个优选实施例中，保护壳安装部415、连接构件417，和防弹保护壳部413使用例如挤压工艺成形为单件式，并由钢、铝或复合材料制成。
图6示出了物体撞击防弹保护壳403的保护壳部413的效果，其中该物体沿轴601行进。如图所示，在撞击过程中，成角度的连接构件417至少部分损坏，并受到沿朝向安装部415的方向603的力。类似地，防弹保护壳部413受到朝向安装部415的力。注意，在这一示例中，保护壳部413的一部分605持续一个方向的撞击，该方向与另一部分607不同，导致该部分605围绕区域609沿方向611弯折。随着保护壳部413和连接构件417损坏和弯折，许多的冲击能量被吸收，从而将冲击能量中的小部分传递至电池组。相对而言，图7所示的刚性耦接构件701未能损坏并因此不吸收冲击能量，而是将大部分冲击能量直接传递至电池组封装板203中。为了这个原因，在防 弹保护壳的优选实施例中，防弹保护壳部413通过一个或多个轴环式(collapsible)的能量吸收构件被耦接至安装部415，因此使被传送至电池组的冲击能量最小化。优选地，使用单个连接构件(例如，图8中的构件801)，且更优选地，使用单个成角度的连接构件(例如，图4中的构件417)。
除提供保护暴露出的底盘安装的电池组的下表面的能量吸收防弹保护壳以外，本实用新型提供了一种易于安装且一旦被损坏而易于进行更换的电池组防弹保护壳。图9至图12示出了安装防弹保护壳900的基本处理过程。最初将保护壳900的弯曲的边缘部分903的端部表面901与安装底座907的插槽905对准。如前面所提到的，安装底座907经由任意各种技术(例如，焊接、钎接、粘接、螺栓连接，等)被附接至电池组封装板203的底部表面909。然后，将弯曲的边缘部分903插入插槽905中，并将防弹保护壳900沿方向1001旋转(见图10)。继续沿方向1001旋转防弹保护壳，直到保护壳安装部1103的表面1101紧靠封装板203的表面909为止(见图11)，在这一点处，使用多个紧固件，例如，螺栓1201，将防弹保护壳900紧固至电池组封装上(见图12)。例如，为了要更换受损的保护壳，只要反向地按照以上列出的步骤将防弹保护壳900移除即可。
应该理解的是，被附接至电池组的防弹保护壳的大小和数量将取决于许多的因素，如，电池组大小、电池组暴露和所期望的保护水平。据此，并且如前面所提到的，本实用新型并不限于具体的防弹保护壳配置。图13至图17中示出了对以上所说明的基本防弹保护壳的示例性变化。
图13所示的实施例中，与如图3所示将保护壳间隔开不同，每一个防弹保护壳1301A至1301E被安装成接近于保护壳上的任意一侧，除一排保护壳中最后一个以外，(例如，防弹保护壳1301A和1301E)。在这一实施例中，除增加防弹保护壳的数量以外，也增加每一个防弹构件的大小，从而提供更强的电池组保护。图14和图15提供了电池组101的底部视图。在图14所示的实施例中，五个防弹保护壳1401基本上覆盖了电池组的底部表面1403。在图15所示的实施例中，十个防弹保护壳1501覆盖了大致同样大小的表面积，但采用了每一行两个保护壳并排的配置。图15中示出的方法可简化制造过程并在需要时降低更换保护壳的成本，因为保护壳比较小并因此制造较便宜。应体会到的是，可将两个以上的防弹保护壳放置成并排的配置。为了清楚，示出了分别用于保护壳1401和1501的底层的保护壳紧固螺栓 1405和1503，但是它们是以虚线示出的，这是因为实际上它们在这些图中并不能看到。
图16提供了防弹保护壳1601的侧视图，其与图12中所示出的相似，除了将保护壳部1605耦接至安装部1607的成角度连接构件1603是朝向底座1609成角度的，而不是像前面的实施例中那样背向底座成角度。这种配置的首要优点在于其为紧固螺栓1611提供了便利的接入口。
在以上所说明的实施例中，当防弹保护壳被安装至电池组时，防弹保护壳的安装表面与电池组封装的外表面直接相邻。类似地，被用于接收防弹保护壳的弯曲边缘部分的安装底座(例如，图4中的底座407和图9至图12中的底座907)是直接附接至电池组封装的。但是，应该理解的是，可将一个或多个安装板插在电池组封装板203和防弹保护壳之间，而这种安装不背离本实用新型。(一个或多个)居间板可因任何各种理由而被使用，包括简化安装处理过程、改进保护壳的机械特征、改进电池组的热特征，或为其它原因。图17示出了采用安装板的示例性配置，其基于图12中示出的实施例。在这种配置下，由可适用材料(例如，钢、铝，复合材料，等)制造的安装板1701被插在防弹保护壳安装部1703和电池组封装壁203之间。优选地并如图所示，防弹保护壳安装底座1705例如通过焊接、钎接、粘接、螺栓连接或其它方式被耦接至板1701。注意，防弹保护壳紧固件，例如，螺栓1707，可仅如图所示的那样被附接至安装板1701，或完全通过板1701并被附接至封装壁203。
应理解的是，附图仅意味着展示，而不限制本实用新型的范围，附图并不应被认为是按比例描绘的。
为了帮助理解本实用新型的细节，已经在一般意义上说明了一些系统和方法。在一些示例中，为具体示出或详细说明熟知的结构、材料，和/或操作，以避免模糊本实用新型的各方面。在其它示例中，为了提供对本实用新型的详尽理解，已给出具体的细节。本领域技术人员将认识到，本实用新型可以其它的具体形式来实施，例如，采用特定的系统或装置或情况或材料或组件，而不背离其精神或基本特征。因此，本揭示内容和本文中的说明旨在展示，而非限制，本实用新型的范围。

Claims (15)

1.一种电池组保护系统，其特征在于，包括：
安装在电动车下方的电池组，其中，所述电池组被配置成容纳多个电池；
防弹保护壳安装底座，其被附接至所述电池组的下表面，所述防弹保护壳安装底座包括防弹保护壳耦接表面，其中，所述防弹保护壳耦接表面包括线性插槽，其中，对应于所述线性插槽的轴基本上平行于所述电池组的所述下表面，并且其中，所述线性插槽的横截面是弯曲的；
防弹保护壳，其被插在所述电池组和道路表面之间，所述防弹保护壳包括：
保护壳安装部，其中，所述保护壳安装部包括弯曲的边缘部分，其中，对应于所述弯曲边缘部分的第一曲率与对应于所述线性插槽的第二曲率互补，其中，所述弯曲的边缘部分被配置成插入穿过所述线性插槽并部分围绕所述防弹保护壳安装底座旋转，直到所述保护壳安装部的安装表面基本上平行于所述电池组的所述下表面为止；
防弹保护壳部，其中，所述防弹保护壳部比所述保护壳安装部更靠近所述道路表面，以及
连接构件，其中，所述连接构件将所述保护壳安装部耦接至所述防弹保护壳部。
2.如权利要求1所述的电池组保护系统，其特征在于，所述防弹保护壳安装底座通过焊接、钎接、粘接被附接至所述电池组的所述下表面，或者被螺栓连接至所述电池组的下表面。
3.如权利要求1所述的电池组保护系统，其特征在于，进一步包括多个紧固件，其中，所述多个紧固件将所述保护壳安装部的第二边缘部分附接至所述电池组的所述下表面。
4.如权利要求1所述的电池组保护系统，其特征在于，进一步包括插在所述防弹保护壳安装底座和所述电池组的所述下表面之间的安装板，其中，所述防弹保护板底座直接附接至所述安装板，并且所述安装板直接附接至所述电池组的所述下表面。
5.如权利要求4所述的电池组保护系统，其特征在于，所述安装板通过焊接、钎接、粘接被附接至所述电池组的所述下表面，或者被螺栓连接至所述电池组的所述下表面。
6.如权利要求4所述的电池组保护系统，其特征在于，进一步包括多个紧固件，其中，所述多个紧固件将所述保护壳安装部的第二边缘部分附接至所述安装板。
7.如权利要求4所述的电池组保护系统，其特征在于，所述安装板由从一组包括铝、钢和复合材料的材料中选出的材料制成。
8.如权利要求4所述的电池组保护系统，其特征在于，当所述弯曲边缘部分被插入通过所述线性插槽并围绕所述防弹保护壳安装底座部分地旋转时，所述保护壳安装部的所述安装表面紧靠所述安装板。
9.如权利要求1至8中任一项所述的电池组保护系统，其特征在于，在所述弯曲边缘部分被插入穿过所述线性插槽并围绕所述防弹保护壳安装底座部分旋转之后，所述防弹保护壳部基本上平行于所述道路表面，导致所述保护壳安装部的所述安装表面基本上平行于所述电池组的所述下表面。
10.如权利要求1至8中任一项所述的电池组保护系统，其特征在于，所述连接构件基本上垂直于所述保护壳安装部的所述安装表面。
11.如权利要求1至8中任一项所述的电池组保护系统，其特征在于，所述连接构件背向所述保护壳安装部的所述弯曲边缘部分成角度。
12.如权利要求1至8中任一项所述的电池组保护系统，其特征在于，所述连接构件朝向所述保护壳安装部的所述弯曲边缘部分成角度。
13.如权利要求1至8中任一项所述的电池组保护系统，其特征在于，单件式材料包括所述保护壳安装部、所述防弹保护壳部和所述连接构件。
14.如权利要求13所述的电池组保护系统，其特征在于，包括所述保护壳安装部、所述防弹保护壳部和所述连接构件的所述单件式材料是挤压而成的。
15.如权利要求13所述的电池组保护系统，其特征在于，所述单件式材料是从一组包括铝、钢和复合材料的材料中选出的。
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