CN211390970U - 固定装置、新能源汽车电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及车辆技术领域，公开了一种固定装置、新能源汽车电池，其包括限位装置和弹性件；限位装置包括两根彼此相对布置的第一支撑梁和两根彼此相对布置的第二支撑梁，且各第一支撑梁和各第二支撑梁拼接形成用于定位安装电池本体的框架结构；第一支撑梁包括支撑部，支撑部上设置有至少两个用于卡设在电池本体底部的滚珠；支撑部上设置有多个彼此相邻的第一定位槽，滚珠设置于第一定位槽内；弹性件设置在框架结构的正上方，弹性件的第一端部用于与电池本体相连接，弹性件的第二端部用于接触车身。能够在新能源汽车发生侧碰时，减轻电池所受到的冲击，有效的降低电池着火、泄漏的风险，提高汽车行驶过程中的安全性。

Description

固定装置、新能源汽车电池

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，特别是涉及一种固定装置、新能源汽车电池。

背景技术

随着能源危机、环境压力的形式越来越严峻，新能源汽车(混动及纯电动)的发展成为目前最具前景解决方案。电池包是新能源汽车的重要组成部分，其相当于传统燃油车的油箱，储备着整车行驶过程中的绝大部分能量。目前的技术，新能源汽车的电池容量越大，电池包越大，但是其在车别的布置空间有限，只能放置于下车体前后轴之间，且电池与车身之间属于硬连接，固定在车身上不可移动，而在车上没有电池被动安全控制，完全依靠电池和车身的变形吸能来减轻电池所受到的侧碰冲击，没有任何缓冲作用，当发生事故导致侧碰，且侧碰冲击力过大时，很可能导致电池短路起火、泄漏等二次事故，造成人员伤亡以及财产损失。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供了一种固定装置、新能源汽车电池，能够在新能源汽车发生侧碰时，减轻电池所受到的冲击，有效的降低电池着火、泄漏的风险，提高汽车行驶过程中的安全性。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种固定装置，其包括限位装置和弹性件；

所述限位装置包括两根彼此相对布置的第一支撑梁和两根彼此相对布置的第二支撑梁，且各所述第一支撑梁和各所述第二支撑梁拼接形成用于定位安装电池本体的框架结构；

所述第一支撑梁包括支撑部，所述支撑部上设置有至少两个用于卡设在电池本体底部的滚珠；

所述支撑部上设置有多个彼此相邻的第一定位槽，所述滚珠设置于所述第一定位槽内；

所述弹性件设置在所述框架结构的正上方，所述弹性件的第一端部用于与所述电池本体相连接，所述弹性件的第二端部用于接触车身。

可选的，所述第一支撑梁还包括限位部，所述限位部与所述支撑部相互垂直，所述支撑部位于所述框架结构的内部，且所述两个第一支撑梁的所述限位部之间形成用于限位电池的空间。

可选的，分别位于两侧的所述支撑部上的第一定位槽相互平齐，且所述第一定位槽从靠近所述限位部的一侧贯通所述支撑部的另一侧。

可选的，所述第二支撑梁的两端的底部分别设置有与所述支撑部相配合的第二定位槽，所述第二定位槽卡设于所述支撑部上，且所述第二支撑梁的端部与所述支撑部、所述限位部相焊接。

可选的，所述第一定位槽的开设方向与所述第二支撑梁相平行。

可选的，所述第一定位槽的内侧壁为与所述滚珠的外侧轮廓相适配的弧形面，且各所述第一定位槽圆弧过渡连接。

为了实现相同的目的，本实用新型还提供了一种新能源汽车电池，包括电池本体和上述的固定装置，所述电池本体定位安装于所述框架结构内，所述电池本体架设在所述支撑部上，且所述滚珠卡设在所述电池本体的底侧，所述电池本体的顶侧与所述弹性件的第一端部固定连接。

可选的，所述两根第二支撑梁分别相对于所述电池本体的距离相等。

可选的，所述电池本体上靠近所述第一支撑梁的一侧的底部设置有第三定位槽，所述第三定位槽卡设于所述支撑部上，且所述第三定位槽贯通所述电池的两端，所述第三定位槽的顶部设置有至少两个用于卡设所述滚珠的定位孔。

可选的，所述电池本体的顶部超过所述第二支撑梁的顶部。

本实用新型实施例一种固定装置、新能源汽车电池与现有技术相比，其有益效果在于：

本实用新型实施例的固定装置、新能源汽车电池，其包括限位装置、弹性件和滚珠，限位装置包括供电池本体定位安装的框架结构，汽车在正常行驶过程中，电池本体由于通过限位装置进行限位，置于第一支撑梁和第二支撑梁形成的框架结构中间，当发生侧碰时，电池本体受到的冲击力小于一定限值，冲击力小于限值装置的限制力，电池本体保持不动，侧碰冲击对电池本体基本上没有影响；当电池本体受到的冲击力大于一定限值，冲击力超过限位装置的限制力，电池本体能够在框架结构中带动位于其底部的滚珠向一侧滚动，进而减轻冲击力对电池造成的损伤；当电池本体向靠近第二支撑梁的一侧移动时，移动过程中需要越过各第一定位槽，电池本体将被向上抬起，此时安装在其顶部上的弹性件能够减轻电池本体向车身侧传递的顶力，从而避免硬性碰撞对车身造成危害，降低电池因为侧碰而导致的起火、泄漏等风险，保证车主和乘客的生命安全和财产安全性的提升。设置在第一支撑梁的支撑部上的滚珠能够使得电池本体更加容易发生滑动，且能够降低因为锈蚀导致功能失效的风险。各第一支撑梁与各第二支撑梁形成的框架结构能够对电池本体进行有效的定位，同时还能够允许电池本体在框架结构的局部范围内进行移动，保证电池对侧向冲击力的缓冲。整个结构设计非常简单，且效果可靠。

附图说明

图1是本实用新型实施例所述的新能源汽车电池的整体结构示意图；

图2是图1中A-A处的剖视结构示意图；

图3是图2中B-B处的剖视结构示意图；

图4是本实用新型实施例所述的新能源汽车电池的俯视结构示意图；

图5是图4中C-C处的剖视结构示意图；

图6是图4中D-D处的剖视结构示意图；

图7是本实用新型实施例所述的新能源汽车电池的滚珠在受到侧向冲击力时的受力示意图；

图8是本实用新型的实施例所述的新能源汽车电池的电池本体的轴侧结构示意图；

图9是本实用新型的实施例所述的新能源汽车电池的电池本体的侧视结构示意图；

图10是本实用新型的实施例所述的固定装置的第一支撑梁的结构示意图；

图11是本实用新型的实施例所述的固定装置的限位装置的结构示意图。

图中，1、电池本体；11、第三定位槽；12、定位孔；2、限位装置；21、第一支撑梁；211、支撑部；212、第一定位槽；213、限位部； 214、安装孔；22、第二支撑梁；221、第二定位槽；3、弹性件；4、滚珠；5、车身。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1至图11所示，本实用新型实施例优选实施例的一种固定装置，其包括限位装置2和弹性件3，弹性件3的数量在此不予以限定，本实例优选为4个弹性件3，从而保证弹性件3的支撑稳定性；所述限位装置2包括两根彼此相对布置的第一支撑梁21和两根彼此相对布置的第二支撑梁22，且各所述第一支撑梁21和各所述第二支撑梁22拼接形成用于定位安装电池本体1的框架结构，具体地，当电池本体1 设置在该固定装置上时，电池本体1定位安装在所述框架结构内；所述第一支撑梁21包括支撑部211，所述支撑部211上设置有至少两个用于卡设在电池本体1底部的滚珠4，则电池本体1通过滚珠4架设于支撑部211上并使得电池本体4能够通过滚珠4进行移动，且滚珠4 不会脱离电池本体1；所述支撑部211上设置有多个彼此相邻的第一定位槽212，所述滚珠4设置于所述第一定位槽212内，且所述第一定位槽212的开设方向与所述第二支撑梁22相平行；所述弹性件3设置在所述框架结构的正上方，安装在所述电池本体1的顶部，且所述弹性件3的第一端部与所述电池本体1固定连接，所述弹性件3的第二端部用于接触车身5，由于该框架结构用于定位安装电池本体1，则该固定装置设置电池本体1后，弹性件3能够对该固定装置以及电池本体1 起到减震缓冲的作用。

基于以上结构，在上述的固定装置定位安装电池本体时，限位装置2能够有效的缓解电池受到的冲击，汽车在正常行驶过程中，电池本体1能够受到限位装置2的限位作用，处于中间状态，限位装置2 的两根第一支撑梁21和两根第二支撑梁22相互拼接形成框架结构，供电池本体1置于中间，在本实施例中，两根第一支撑梁21分别一一对应位于车辆的前后方向上，即位于车头方向和车尾方向，两根第二支撑梁22分别一一对应位于车辆的左右方向上。当汽车发生侧面碰撞时，若电池受到的冲击力小于一定限值，冲击力小于限位装置2的限制力，电池本体1保持不动，侧碰冲击力对电池本体1基本上无影响；若电池受到的冲击力大于一定限值，冲击力超过限位装置2的限制力，电池本体1能够在框架结构中带动滚珠4向一侧进行滑动，进而减轻侧向冲击力对电池本体1造成的损坏，降低电池本体1因为侧碰而导致火灾、泄漏的风险，保证车主、乘客的生命安全以及财产安全。电池本体1在框架结构内的布置为前后抵靠在第一支撑梁21上，左右分别和第二支撑梁22保持一定的间隙，由此当受到侧向冲击力时，电池本体1能够带动滚珠4在第一支撑梁21的长度方向上发生移动，从而减轻冲击力，在此过程中，滚珠4需要越过各第一定位槽212，此时电池本体1将向上抬升，此时电池本体1的顶部弹性件3能够减轻电池对车身5侧的传递力，避免硬性碰撞对车身5造成的伤害。

其中，第一支撑梁21还包括限位部213，限位部213与支撑部211 相互垂直，支撑部211位于框架结构的内部，且所述两个第一支撑梁 21的所述限位部211之间形成用于限位电池1的空间，则电池本体1 在定位安装时限位于两个第一支撑梁21的限位部213之间，电池本体 1位于第一支撑梁21的支撑部211上方，通过滚珠4进行支撑，第一支撑梁21的限位部213对电池本体1进行定位，保证电池本体1能够限位在两侧的限位部213之间，确保电池本体1的稳定安装。限位部 213和支撑部211连接形成L形结构，一体加工成型，能够有效的简化整体结构方便生产和加工。在本实施例中，第一支撑梁21采用的是空心的结构，能够减轻整体限位装置2的重量，提高整体的结构的可靠性。分别位于两侧的支撑部211上的第一定位槽212相互平齐，保证电池本体1位于支撑部211上的平整性，保证电池本体1的平衡，且第一定位槽212从靠近限位部213的一侧贯通支撑部211的另一侧，使得汽车在发生晃动时，滚珠4在第一定位槽212内的滚动路径更长，更好的转化电池本体1受到的冲击力，防止滚珠4从第一定位槽212 中脱出造成电池本体1的损伤。

作为优选方案的，支撑部211的两端分别设置有用于和车身5固定连接的安装孔214，车身5结构通过安装孔214与限位装置2的第一支撑梁21相连接，并保证车身5在安装完成后弹性件3与车身5接触连接，并且弹性件3需处于压缩状态，积累一定的弹性势能，在受到侧向冲击力的时候缓冲电池本体1对车身5造成的冲击。

进一步的，第二支撑梁22的两端的底部分别设置有与支撑部211 相配合的第二定位槽221，第二定位槽221卡设于支撑部211上，且第二支撑梁22的端部与支撑部211、限位部213相焊接，第二定位槽221 能够有效的增大第二支撑梁22与第一支撑梁21进行连接时的接触面积，保证二者的可靠固定连接。第一定位槽212的内侧壁为与滚珠4 的外侧轮廓相适配的弧形面，且各第一定位槽212圆弧过渡连接，既能够保证滚珠4在第一定位槽212内限位的稳定性，确保滚珠4的平稳移动，又能够确保电池本体1向一侧移动时，滚珠4在各第一定位槽212之间的跨越动作更加顺畅平缓，更好的降低冲击力的作用。

为了实现相同的目的，本实施例还提供了一种新能源汽车电池，包括电池本体1和上述的固定装置，所述电池本体1定位安装于所述框架结构内，所述电池本体1架设在所述支撑部211上，且所述滚珠4 卡设在所述电池本体1的底侧，由于滚珠4卡设在电池本体1的底侧，则车身5在受到较大的侧向冲击力时，电池本体1能够在框架结构中带动滚珠4向一侧进行滑动，且滚珠4不会与电池本体1发生分离，所述电池本体1的顶侧与所述弹性件3的第一端部固定连接，需要指出的是，弹性件3需处于压缩状态，积累一定的弹性势能，在受到侧向冲击力的时候缓冲电池本体1对车身5造成的冲击。

可选的，两根第二支撑梁22分别相对于电池本体1的距离相等，即电池本体1在受到侧向冲击力的作用时，无论冲击力来自于哪一侧，电池本体1均能够通过滚珠4获得平缓的移动距离，防止电池本体1 和第二支撑梁22发生撞击，提高整体电池结构的可靠性。在此需要说明的是，在本实施例中，第一支撑梁21采用的是高强度的钢或铝合金结构，外形设计为空心L形，且厚度范围为2～5mm，第二支撑梁22 采用的是高强度的钢或者铝合金结构，厚度范围采用2～5mm，弹性件 3选用的是材料为65Mn钢或者不锈钢的普通压簧，滚珠4为高强度钢制成的球形结构，但是在其他实施例中，第一支撑梁21、第二支撑梁22、弹性件3和滚珠4的材料选择并不受本实施例的限制，当可按照实际的需要，对各部分的材料和尺寸进行合理的选择，只要保证该新能源汽车电池结构的可靠性即可。

可选的，电池本体1的顶部超出限位部213、第二支撑梁22的顶部，进而使得电池本体1的顶部能够通过弹性件3直接与车身5相连接，当电池本体1受到的侧向冲击力向上被抬起时，能够通过顶部的弹性件3起到缓冲的效果，避免对车身5造成伤害，电池本体1的高度超过第一支撑梁21和第二支撑梁22，能够可靠的保证弹性件3的工作质量，防止受到限位装置2的干扰。

此外，电池本体1上靠近第一支撑梁21的一侧的底部设置有第三定位槽11，第三定位槽11卡设于支撑部211上，且第三定位槽11贯通电池的两端，电池本体1底部的两侧分别设置第三定位槽11和支撑部211相互卡接，保证电池本体1在限位装置2内部安装的稳定性，防止电池本体1在汽车前后方向上发生脱离现象。第三定位槽11的顶部设置有至少两个用于卡设滚珠4的定位孔12，定位孔12和设置于支撑部211上的滚珠4相互对应设置，使得滚珠4嵌设于定位孔12中，保证滚珠4安装定位的可靠性。

进一步地，本实施还提供了一种新能源汽车，包括上述的新能源电池。

本实用新型的新能源汽车电池的装配过程为：将滚珠4定位放置于电池本体1底部第三定位槽11内的定位孔12中，保证滚珠4的数量与各定位孔12的数量一一相对应；将两根第一支撑梁21、两根第二支撑梁 22进行拼接并焊接，使得位于前后方向上的两根第一支撑梁21的支撑部211上的第一定位槽212位于框架结构内部并平齐；将电池本体1底部的滚珠4对应定位于第一支撑梁21上的第一定位槽212中，并将电池本体1设置于框架结构内部，且电池本体1的两侧分别距离两根第二支撑梁22的距离相等；将弹性件3分别定位安装在电池本体1的顶部的四个顶角位置处；通过两根第一支撑梁21的两端上的安装孔214将该新能源电池结构安装于车身5上，并使得弹性件3的第二端部与车身5相接触并处于压缩状态，两根第一支撑梁21分别位于车头、车尾方向上。

本实用新型的新能源汽车电池的各部分相互运动情况如下：电池能够在车辆的布置方向上进行左右滑动，滚珠4在电池本体1底部的定位孔12中滚动，且滚珠4能够在两根第一支撑梁21的第一定位槽212内滚动。电池本体1可在冲击力的作用下上下跳动，并压缩弹性件3；两根第一支撑梁21和两根第二支撑梁22之间为刚性连接且不可相对运动。第一支撑梁21通过安装孔214与车身5连接，通过螺栓紧固，刚性连接，不可相对运动。

当发生交通事故时，车辆发生侧碰时，单个滚珠4的受力情况如图 7所示，其中：x为单个弹性件3的压缩量；x1为单个弹性件3预压缩量； h为第一支撑梁21上的第一定位槽212的波谷到波峰的高度；总压缩量为x＝x1+h；n为滚珠4总数；α为第一支撑梁21上第一定位槽212的斜率；m为电池重量；k为单个减振弹簧的刚度；r为滚珠4半径(r＞1.2*h)；μ为滚动摩擦系数；弹性件3弹力：Fs＝kx*4/n；侧碰力：Fc＝F/n；电池本体1的重力：FG＝mg/n。

1、若碰撞力F小于设定的阈值Ft

由受力分析可得：Ft＝[mg+4*k*(x+h)]*(sinα+μcosα)/cosα

当F≤Ft时，依靠车身5和两根第二支撑梁22变形吸能，电池本体1 不能左右移动。

2、如果碰撞力度较大时，电池本体1带动滚珠4沿着第一支撑梁21 上的第一定位槽212向碰撞例的相反侧移动

此时，F＞Ft＝[mg+4*k*(x+h)]*(sinα+μcosα)/cosα

当电池本体1的重量一定时，Ft由h、α、x1决定，这三个值需要设计时根据不同的车身5布置、结构设计进行匹配：

h：决定电池本体1的最大可上抬量及弹簧的可压缩量x。取值过小将导致电池本体1左右晃动量大；取值较大将导致电池本体1不可左右移动，没有降低碰撞功能；

a：决定碰撞时电池本体1移动的侧碰力F大小。取值过小导致电池本体1左右晃动量大；取值较大导致电池本体1不可左右移动，没有降低碰撞功能；

x1：决定电池本体1的初始状态与车身5的受力状况。取值过小导致电池本体1容易跳动，取值过大导致电池本体1不可左右移动，没有降低碰撞功能。

3、当碰撞更大时，为了防止电池本体1滑出下车体，由两根第二支撑梁22限制其最大可滑动量D。D值决定电池的最大缓冲碰撞能力，需要根据车身5结构、强度等进行标定。

综上，本实用新型实施例提供一种固定装置、新能源汽车电池，其包括限位装置2、弹性件3和滚珠4，限位装置包括供电池本体1定位安装的框架结构，汽车在正常行驶过程中，电池本体1由于通过限位装置2进行限位，置于第一支撑梁21和第二支撑梁22形成的框架结构中间，当发生侧碰时，电池本体1受到的冲击力小于一定限值，冲击力小于限值装置的限制力，电池本体1保持不动，侧碰冲击对电池本体1基本上没有影响；当电池本体1受到的冲击力大于一定限值，冲击力超过限位装置2的限制力，电池本体1能够在框架结构中带动位于其底部的滚珠4 向一侧滚动，进而减轻冲击力对电池造成的损伤；当电池本体1向靠近第二支撑梁22的一侧移动时，移动过程中需要越过各第一定位槽212，电池本体1将被向上抬起，此时安装在其顶部上的弹性件3能够减轻电池本体1向车身5侧传递的顶力，从而避免硬性碰撞对车身5造成危害，降低电池因为侧碰而导致的起火、泄漏等风险，保证车主和乘客的生命安全和财产安全性的提升。设置在第一支撑梁21的支撑部211上的滚珠4能够使得电池本体1更加容易发生滑动，且能够降低因为锈蚀导致功能失效的风险。各第一支撑梁21与各第二支撑梁22形成的框架结构能够对电池本体1进行有效的定位，同时还能够允许电池本体1在框架结构的局部范围内进行移动，保证电池对侧向冲击力的缓冲。整个结构设计非常简单，且效果可靠。

应当理解的是，本实用新型中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种固定装置，其特征在于，包括限位装置和弹性件；

所述限位装置包括两根彼此相对布置的第一支撑梁和两根彼此相对布置的第二支撑梁，且各所述第一支撑梁和各所述第二支撑梁拼接形成用于定位安装电池本体的框架结构；

所述第一支撑梁包括支撑部，所述支撑部上设置有至少两个用于卡设在电池本体底部的滚珠；

所述支撑部上设置有多个彼此相邻的第一定位槽，所述滚珠设置于所述第一定位槽内；

所述弹性件设置在所述框架结构的正上方，所述弹性件的第一端部用于与所述电池本体相连接，所述弹性件的第二端部用于接触车身。

2.根据权利要求1所述的固定装置，其特征在于，所述第一支撑梁还包括限位部，所述限位部与所述支撑部相互垂直，所述支撑部位于所述框架结构的内部，且所述两个第一支撑梁的所述限位部之间形成用于限位电池的空间。

3.根据权利要求2所述的固定装置，其特征在于，分别位于两侧的所述支撑部上的第一定位槽相互平齐，且所述第一定位槽从靠近所述限位部的一侧贯通所述支撑部的另一侧。

4.根据权利要求2所述的固定装置，其特征在于，所述第二支撑梁的两端的底部分别设置有与所述支撑部相配合的第二定位槽，所述第二定位槽卡设于所述支撑部上，且所述第二支撑梁的端部与所述支撑部、所述限位部相焊接。

5.根据权利要求1所述的固定装置，其特征在于，所述第一定位槽的开设方向与所述第二支撑梁相平行。

6.根据权利要求1至5任一项所述的固定装置，其特征在于，所述第一定位槽的内侧壁为与所述滚珠的外侧轮廓相适配的弧形面，且各所述第一定位槽圆弧过渡连接。

7.一种新能源汽车电池，包括电池本体和如权利要求1至6任一项所述的固定装置，所述电池本体定位安装于所述框架结构内，所述电池本体架设在所述支撑部上，且所述滚珠卡设在所述电池本体的底侧，所述电池本体的顶侧与所述弹性件的第一端部固定连接。

8.根据权利要求7所述的新能源汽车电池，其特征在于，所述两根第二支撑梁分别相对于所述电池本体的距离相等。

9.根据权利要求7所述的新能源汽车电池，其特征在于，所述电池本体上靠近所述第一支撑梁的一侧的底部设置有第三定位槽，所述第三定位槽卡设于所述支撑部上，且所述第三定位槽贯通所述电池的两端，所述第三定位槽的顶部设置有至少两个用于卡设所述滚珠的定位孔。

10.根据权利要求7所述的新能源汽车电池，其特征在于，所述电池本体的顶部超过所述第二支撑梁的顶部。

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