CN210454437U - 一种动力电池储能系统整车侧柱碰安全结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种动力电池储能系统整车侧柱碰安全结构，包括框梁，所述框梁的内部设置有框梁型腔，且框梁型腔内部的中间位置处设置有第一加强筋，所述第一加强筋倾斜设置于框梁型腔的内部，所述框梁的两侧皆设置有框梁吊耳，所述框梁吊耳顶部靠近框梁的一侧设置有缓冲槽。本实用新型装置通过一种新型的下底壳框梁结构设计，加强动力电池储能系统在侧柱碰时的碰撞吸能，最终使整车通过碰撞实验标准，动力电池储能系统不起火、爆炸，其优势在与通过动力电池储能系统下壳体的优化解决柱碰问题，而非传统的减少整包外包络宽度尺寸，最大化增加电池储能系统内部实际有效布置空间，提高整包能量密度。

Description

一种动力电池储能系统整车侧柱碰安全结构

技术领域

本实用新型涉及动力电池储能系统整车侧柱碰安全结构技术领域，具体为一种动力电池储能系统整车侧柱碰安全结构。

背景技术

随着国家提倡环保减排、新能源电动汽车市场保有量越来越大，其发生交通事故的概率也有所提升，与此同时新能源汽车的心脏：动力电池储能系统随着整车续航里程的不断攀升，模组能量也日益增大，两者交汇后、动力电池储能系统的防撞安全性被提到日程。

目前主流新能源动力电池储能系统的下底壳横梁的加强设计通常分两种，一种是直接增加横梁型材壁厚，鉴于横梁长度通常在1米以上，这种方式将使横梁重量明显增大，影响整包能量密度；另一种是在横梁与框梁连接处弧焊加强块，此种方法加强块将占用内部空间，影响模组、线束及水管的布置空间，同时，加强块弧焊时会使框梁焊接区域发生热应力现象，局部母材强度下降，存在焊缝开裂风险，而目前主流新能源动力电池储能系统的整车柱碰策略：通过减少动力电池储能系统整包宽度，从而增加整包框梁距车门槛梁的间隙，提升柱碰时缓冲空间，此方式将限制整包宽度，减少内部有效布置空间，降低动力电池储能系统的能量密度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种动力电池储能系统整车侧柱碰安全结构，以解决上述背景技术中提出目前主流新能源动力电池储能系统的下底壳横梁的加强设计通常分两种，一种是直接增加横梁型材壁厚，鉴于横梁长度通常在1米以上，这种方式将使横梁重量明显增大，影响整包能量密度；另一种是在横梁与框梁连接处弧焊加强块，此种方法加强块将占用内部空间，影响模组、线束及水管的布置空间，同时，加强块弧焊时会使框梁焊接区域发生热应力现象，局部母材强度下降，存在焊缝开裂风险，而目前主流新能源动力电池储能系统的整车柱碰策略：通过减少动力电池储能系统整包宽度，从而增加整包框梁距车门槛梁的间隙，提升柱碰时缓冲空间，此方式将限制整包宽度，减少内部有效布置空间，降低动力电池储能系统的能量密度。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种动力电池储能系统整车侧柱碰安全结构，包括框梁，所述框梁的内部设置有框梁型腔，且框梁型腔内部的中间位置处设置有第一加强筋，所述第一加强筋倾斜设置于框梁型腔的内部，所述框梁的两侧皆设置有框梁吊耳，所述框梁吊耳顶部靠近框梁的一侧设置有缓冲槽，所述框梁吊耳的内部设置有吊耳空腔，所述吊耳空腔内部的中间位置处设置有第二加强筋，所述第二加强筋倾斜设置于吊耳空腔的内部，所述框梁远离框梁吊耳的一端设置有横梁。

优选的，所述横梁正面一端的两侧铆接有U字型加强板。

优选的，所述第二加强筋与框梁吊耳内侧的夹角为60°。

优选的，所述框梁吊耳的底部由倾斜结构制成，所述框梁吊耳通过螺栓与汽车的底盘相互固定，所述框梁吊耳的数量为两组。

优选的，所述第一加强筋与框梁内侧的夹角为135°。

优选的，所述框梁的内侧均匀设置有护筋，框梁与横梁通过螺栓相互连接。

优选的，所述侧柱碰安全结构设置于新能源电动汽车的底盘下，并且新能源电动汽车的车身一侧设置一碰撞用的侧柱，侧柱的直径为254毫米。

优选的，新能源电动汽车的运动方向与侧柱之间的夹角a为75°。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该动力电池储能系统整车侧柱碰安全结构通过一种新型的下底壳框梁结构设计，加强动力电池储能系统在侧柱碰时的碰撞吸能，最终使整车通过碰撞实验标准，动力电池储能系统不起火、爆炸，其优势在于通过动力电池储能系统下壳体的优化解决柱碰问题，而非传统的减少整包外包络宽度尺寸，最大化增加电池储能系统内部实际有效布置空间，提高整包能量密度，不占用动力电池储能系统内部的额外空间，并且减少焊接工艺，避免焊缝开裂，其中优化框梁型材的截面，可降低局部的刚度，将框梁型材内部的空腔转化为柱碰吸能空间，整包外包络较常规方案宽度增大，可布置模组数增加，提高能量密度。

附图说明

图1为本实用新型的动力电池储能系统整车侧柱碰安全结构仰视图；

图2为本实用新型的动力电池储能系统下底壳俯视图；

图3为本实用新型的常规加强结构图；

图4为本实用新型的优化后加强结构图；

图5为本实用新型的常规框梁截面图；

图6为本实用新型的优化后框梁截面图。

图中：1、横梁；2、U字型加强板；3、框梁；4、第一加强筋；5、缓冲槽；6、吊耳空腔；7、第二加强筋；8、框梁吊耳；9、框梁型腔；10、新能源电动汽车；11、侧柱；a、新能源电动汽车的运动方向与侧柱之间的夹角；d、侧柱的直径。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案：一种新型动力电池储能系统整车侧柱碰安全结构，包括框梁3，框梁3的内部设置有框梁型腔9，且框梁型腔9内部的中间位置处设置有第一加强筋4，有效降低此处型腔刚度，使其受外力碰撞时，可较原方案更易压缩，产生更多有效缓冲吸能的空间，第一加强筋4倾斜设置于框梁型腔9的内部，框梁3的两侧皆设置有框梁吊耳8，框梁吊耳8顶部靠近框梁3的一侧设置有缓冲槽5，框梁吊耳8的内部设置有吊耳空腔6，吊耳空腔6内部的中间位置处设置有第二加强筋7，第二加强筋7倾斜设置于吊耳空腔6的内部，框梁3远离框梁吊耳8的一端设置有横梁1。

进一步的，横梁1正面一端的两侧铆接有U字型加强板2，加强横梁1的刚度，避免碰撞时横梁1出现断裂，保证下底壳在电池储能系统振动耐久中不会出现结构失效，第一加强筋4倾斜设置于框梁型腔9的内部，从而有效降低此处型腔刚度，使其受外力碰撞时，更易压缩，产生更多有效缓冲吸能空间。

进一步的，第二加强筋7与框梁吊耳8内侧的夹角为60，第二加强筋7倾斜设置于吊耳空腔6的内部，补偿框梁吊耳8在振动耐久时的强度。

进一步的，框梁吊耳8的底部由倾斜结构制成，框梁吊耳8通过螺栓与汽车的底盘相互固定，框梁吊耳8的数量为两组，框梁吊耳8的底部由倾斜结构制成，由原90°拐角改为斜角，加强拐点抗折弯性能，使柱碰过程中框梁3翻转点更向内侧偏移，增加翻转半径，从而减少框梁因翻转导致侵入模组内部距离。

进一步的，第一加强筋4与框梁3内侧的夹角为135°，降低此处型腔刚度，使其受外力碰撞时，更易压缩。

进一步的，框梁的内侧均匀设置有护筋，增强框梁3的压力耐受性、劈裂抗拉强度、抗剪强度和徐变性能。

进一步的，框梁3与横梁1通过螺栓相互连接，框梁3与横梁1相互固定。

进一步的，侧柱碰安全结构设置于新能源电动汽车10的底盘下，并且新能源电动汽车的车身一侧设置一碰撞用的侧柱11，侧柱11的直径d为254毫米。

进一步的，新能源电动汽车的运动方向与侧柱之间的夹角a为75°。

工作原理：该动力电池储能系统整车侧柱碰安全结构安装于新能源电动汽车的底盘下，整车以75°夹角，33km/h的速度对直径为254mm的侧柱进行侧柱碰实验时，动力电池储能系统不起火、爆炸，U型加强板设计时，首先，综合统筹焊接工艺、拉铆工艺、动力电池储能系统受外界激励时力的传递途径等因素，给出下底壳横梁1内部U型加强板2所需长度及位置，然后通过CAE拓扑优化，求出满足动力电池储能系统在SAE J2380随机振动测试下无结构失效时，U型加强板2最小厚度，然后考虑下底壳横梁1的型材挤出模及U型加强板2冲压折弯模的制造公差和装配公差，绘制两者数模，通过抗剪切力、铆钉帽高等参数选取合适拉铆铆钉进行安装；框梁3型材截面设计时，首先，依据常规方案设计整包下底壳框梁型材截面参考图5，并使用ls-dyna进行整车建模，并进行柱碰仿真计算，然后根据计算结果，可发现常规设计中，为满足振动耐久，框梁3型腔内部加强筋基本都与外侧吊耳面齐平，起加强吊耳抗弯曲强度，整车柱碰时门槛梁会首先压缩动力电池储能系统外侧框梁吊耳8侧壁，此时这种方案将导致吊耳整体强度过大，柱碰过程中吊耳型腔未弯曲压缩时，框梁3内侧拐点处强度已经衰减，导致框梁3整个内壁以拐点为圆心向内部倾倒，最终使得动力电池储能系统下底壳侵入内部模组15mm，存在柱碰失效的风险；框梁吊耳8与整体连接处设计，增加一个缓冲槽5，并通过框梁型腔9内倾斜的第一加强筋4，从而有效降低此处型腔刚度，使其受外力碰撞时，可较原方案更易压缩，产生更多有效缓冲吸能的空间，同时，为补偿框梁吊耳在振动耐久时的强度，吊耳空腔内增加一条第二加强筋7；优化框梁吊耳8底部拐角的设计，由原90°拐角改为斜角，加强拐点抗折弯性能，使柱碰过程中框梁3翻转点更向内侧偏移，增加翻转半径，从而减少框梁3因翻转导致侵入模组内部的距离；最后对优化后下底壳重新建模，并再次进行柱碰仿真观察结果，通过多轮优化后，最终使动力电池储能系统在整车柱碰过程中侵入空间在可接受范围内，动力电池储能系统样件完成后，进行搭载假模组的整车柱碰实验，实际观测结果，当结果可控时，再次进行真模组的整车柱碰实验，进行最终性能检测。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种动力电池储能系统整车侧柱碰安全结构，包括框梁（3），其特征在于：所述框梁（3）的内部设置有框梁型腔（9），且框梁型腔（9）内部的中间位置处设置有第一加强筋（4），所述第一加强筋（4）倾斜设置于框梁型腔（9）的内部，所述框梁（3）的两侧皆设置有框梁吊耳（8），所述框梁吊耳（8）顶部靠近框梁（3）的一侧设置有缓冲槽（5），所述框梁吊耳（8）的内部设置有吊耳空腔（6），所述吊耳空腔（6）内部的中间位置处设置有第二加强筋（7），所述第二加强筋（7）倾斜设置于吊耳空腔（6）的内部，所述框梁（3）远离框梁吊耳（8）的一端设置有横梁（1）。

2.根据权利要求1所述的一种动力电池储能系统整车侧柱碰安全结构，其特征在于：所述横梁（1）正面一端的两侧铆接有U字型加强板（2）。

3.根据权利要求1所述的一种动力电池储能系统整车侧柱碰安全结构，其特征在于：所述第二加强筋（7）与框梁吊耳（8）内侧的夹角为60°。

4.根据权利要求1所述的一种动力电池储能系统整车侧柱碰安全结构，其特征在于：所述框梁吊耳（8）的底部由倾斜结构制成，所述框梁吊耳（8）通过螺栓与汽车的底盘相互固定，所述框梁吊耳（8）的数量为两组。

5.根据权利要求1所述的一种动力电池储能系统整车侧柱碰安全结构，其特征在于：所述第一加强筋（4）与框梁（3）内侧的夹角为135°。

6.根据权利要求1所述的一种动力电池储能系统整车侧柱碰安全结构，其特征在于：所述框梁（3）的内侧均匀设置有护筋。

7.根据权利要求1所述的一种动力电池储能系统整车侧柱碰安全结构，其特征在于：所述框梁（3）与横梁（1）通过螺栓相互连接。

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