DE102021101048A1

DE102021101048A1 - Barriereanordnung für ein energiespeichersystem und ein fahrzeug, das die barriereanordnung verwendet

Info

Publication number: DE102021101048A1
Application number: DE102021101048.9A
Authority: DE
Inventors: Travis W. Walker; Robert N. Saje; Eric A. Mathieson; Michael T. Chaney; Warren J. Parsons
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2020-02-12
Filing date: 2021-01-19
Publication date: 2021-08-12
Also published as: CN113320372A; US20210245810A1; CN113320372B; US11148720B2

Abstract

Eine Barriereanordnung für ein Energiespeichersystem umfasst eine Platte und ein Energiespeicherpaket. Die Platte hat eine Außenfläche und eine der Außenfläche gegenüberliegende Innenfläche. Das Energiespeicherpaket ist von der Platte relativ zur Innenfläche der Platte beabstandet. Die Barriereanordnung umfasst außerdem eine Zwischenstruktur, die zwischen der Innenfläche der Platte und dem Energiespeicherpaket angeordnet ist. Die Zwischenstruktur ist so konfiguriert, dass sie Energie absorbiert, wenn eine Last auf die Außenfläche der Platte aufgebracht wird, und so konfiguriert, dass sie die Last entlang einer Vielzahl von Lastpfaden durch die Zwischenstruktur umverteilt, wenn die Last auf die Platte aufgebracht wird. Ein Fahrzeug enthält die oben beschriebene Barriereanordnung. Das Fahrzeug umfasst eine Tragstruktur, und die Barriereanordnung ist mit der Tragstruktur verbunden. Die Innenfläche der Platte ist der Tragstruktur zugewandt.

Description

Ein Elektro- oder Hybridfahrzeug enthält eine oder mehrere elektrische Maschinen, die über ein Energiespeichersystem versorgt werden. Die elektrische(n) Maschine(n) kann (können) verschiedene Komponenten des Fahrzeugs betreiben. Zum Beispiel kann die elektrische Maschine eine oder mehrere Achsen des Fahrzeugs antreiben.
Das Energiespeichersystem ist innerhalb des Fahrzeugs untergebracht. Das Energiespeichersystem kann einen Batteriesatz enthalten, der über ein Tablett getragen wird. Das Tablett kann an einem Rahmen des Fahrzeugs befestigt sein.
BESCHREIBUNG
Die vorliegende Offenbarung stellt eine Barriereanordnung für ein Energiespeichersystem bereit. Die Barriereanordnung umfasst eine Platte und ein Energiespeicherpaket. Die Platte umfasst eine Außenfläche und eine Innenfläche, die der Außenfläche gegenüberliegt. Das Energiespeicherpaket ist von der Platte relativ zu der Innenfläche der Platte beabstandet. Die Barriereanordnung umfasst außerdem eine Zwischenstruktur, die zwischen der Innenfläche der Platte und dem Energiespeicherpaket angeordnet ist. Die Zwischenstruktur ist so konfiguriert, dass sie Energie absorbiert, wenn eine Last auf die Außenfläche der Platte aufgebracht wird, und so konfiguriert, dass sie die Last entlang einer Vielzahl von Lastpfaden durch die Zwischenstruktur umverteilt, wenn die Last auf die Außenfläche der Platte aufgebracht wird.
In einem Aspekt umfasst die Zwischenstruktur eine erste Komponente und eine zweite Komponente, die aneinander angrenzen. In bestimmten Konfigurationen ist die erste Komponente zwischen der Platte und der zweiten Komponente angeordnet. Darüber hinaus ist in bestimmten Konfigurationen die zweite Komponente zwischen der ersten Komponente und dem Energiespeicherpaket angeordnet.
In bestimmten Konfigurationen umfassen die Lastpfade einen ersten Lastpfad und einen zweiten Lastpfad, der von dem ersten Lastpfad beabstandet ist. In einem Aspekt umfasst die erste Komponente eine erste Konfiguration, die so konfiguriert ist, dass sie die Last entlang der Lastpfade umverteilt. In bestimmten Konfigurationen umfasst die erste Komponente die erste Konfiguration, die so konfiguriert ist, dass sie die Last entlang des ersten Lastpfads und des zweiten Lastpfads umverteilt. In weiteren Aspekten umfasst die zweite Komponente eine zweite Konfiguration, die sich von der ersten Konfiguration unterscheidet. Die zweite Konfiguration ist so konfiguriert, dass sie eine sekundäre Last als Reaktion auf eine Kraft umverteilt, die aufgrund der auf die Außenfläche der Platte aufgebrachten Last über die erste Komponente auf die zweite Komponente wirkt.
In einem anderen Aspekt definiert die erste Komponente eine Tasche. In bestimmten Konfigurationen ist die erste Komponente relativ zur Tasche komprimierbar, was dazu führt, dass die Tasche ihre Konfiguration ändert und als Reaktion auf die auf die Außenfläche der Platte aufgebrachte Last Energie absorbiert.
In weiteren Aspekten umfasst die erste Komponente eine erste Seite und eine zweite Seite, die voneinander beabstandet sind. In bestimmten Konfigurationen umfasst das erste Bauteil die erste Seite und die zweite Seite, die von der ersten Seite relativ zu einer ersten Achse beabstandet sind. In einem Aspekt ist die Tasche zwischen der ersten und zweiten Seite der ersten Komponente angeordnet.
In bestimmten Konfigurationen kreuzt die erste Achse die erste und zweite Komponente und das Energiespeicherpaket. In einer anderen Konfiguration kreuzt die erste Achse die erste und zweite Komponente, die Platte und das Energiespeicherpaket.
In bestimmten Konfigurationen umfasst die zweite Komponente eine erste Seite und eine zweite Seite, die der ersten Seite der zweiten Komponente gegenüberliegt. In einem Aspekt ist zumindest ein Teil der ersten Seite des zweiten Bauteils dem Energiespeicherpaket zugewandt und zumindest ein Teil der zweiten Seite des zweiten Bauteils dem ersten Bauteil.
In einem anderen Aspekt definiert die zweite Komponente einen Kanal, der relativ zur ersten Seite der zweiten Komponente und/oder zur zweiten Seite der zweiten Komponente offen ist. In bestimmten Konfigurationen ist die zweite Komponente relativ zu dem Kanal als Reaktion auf die von der ersten Komponente darauf ausgeübte Kraft verformbar. In einer anderen Konfiguration ist die zweite Komponente relativ zu dem Kanal in Reaktion auf die Kraft verformbar, die über die erste Komponente aufgrund der auf die Außenfläche der Platte ausgeübten Last auf die zweite Komponente ausgeübt wird.
In einem weiteren Aspekt umfasst die erste Komponente eine starre Struktur, die eine Vielzahl von Taschen definiert, die voneinander beabstandet sind. In bestimmten Konfigurationen ist die starre Struktur relativ zu mindestens einer der Taschen komprimierbar, um als Reaktion auf die auf die Außenfläche der Platte ausgeübte Last Energie zu absorbieren.
In einem Aspekt verschließt die starre Struktur die Taschen entlang der ersten und zweiten Seite des ersten Bauteils relativ zur ersten Achse. In bestimmten Konfigurationen umschließt die starre Struktur jede der Taschen relativ zur ersten Achse vollständig.
In einem anderen Aspekt umfasst die erste Komponente eine erste Seite und eine zweite Seite, die der ersten Seite der ersten Komponente gegenüberliegt. In bestimmten Konfigurationen umgibt die starre Struktur teilweise jede der Taschen, so dass die Taschen relativ zu der ersten Seite der ersten Komponente und/oder relativ zu der zweiten Seite der ersten Komponente offen sind. In einem weiteren Aspekt ist zumindest ein Teil der ersten Seite der zweiten Komponente dem Energiespeicherpaket zugewandt und zumindest ein Teil der zweiten Seite der zweiten Komponente ist der ersten Komponente zugewandt.
Gemäß weiteren Aspekten definiert die zweite Komponente eine Vielzahl von Kanälen, die relativ zur ersten Seite der zweiten Komponente und/oder zur zweiten Seite der zweiten Komponente offen sind. In bestimmten Konfigurationen ist die zweite Komponente relativ zu mindestens einem der Kanäle verformbar, um die sekundäre Last in Reaktion auf die über die erste Komponente auf die zweite Komponente ausgeübte Kraft umzuverteilen.
In einem weiteren Aspekt umfasst das erste Bauteil eine erste Seitenkante, die die erste und die zweite Seite des ersten Bauteils miteinander verbindet. In einem weiteren Aspekt weist das erste Bauteil eine zweite Seitenkante auf, die von der ersten Seitenkante beabstandet ist, und die zweite Seitenkante verbindet die erste und die zweite Seite des ersten Bauteils. Darüber hinaus wirken in bestimmten Konfigurationen die erste und die zweite Seite des ersten Bauteils sowie die erste und die zweite Seitenkante des ersten Bauteils zusammen, um einen Außenumfang zu bilden. In einem weiteren Aspekt ist jede der Taschen von der äußeren Peripherie des ersten Bauteils umgeben. In bestimmten Konfigurationen stellt die erste Seitenkante einen der Lastpfade und die zweite Seitenkante einen anderen der Lastpfade dar.
Gemäß weiteren Aspekten umfasst die erste Komponente einen ersten Endabschnitt, einen zweiten Endabschnitt, der von dem ersten Endabschnitt beabstandet ist, und einen Mittelabschnitt, der zwischen dem ersten und dem zweiten Endabschnitt angeordnet ist. In bestimmten Konfigurationen stellt der erste Endabschnitt, der zweite Endabschnitt und/oder der Mittelabschnitt einen oder mehrere der Lastpfade dar.
In einem Aspekt umfasst das erste Bauteil ein erstes Wandsegment, das zwischen der ersten und der zweiten Seite des ersten Bauteils angeordnet ist. Ferner umfasst das erste Bauteil in einem Aspekt ein zweites Wandsegment, das von dem ersten Wandsegment beabstandet ist und zwischen der ersten und der zweiten Seite des ersten Bauteils angeordnet ist. In einem weiteren Aspekt ist das erste Wandsegment entlang des ersten Endabschnitts angeordnet und das zweite Wandsegment entlang des zweiten Endabschnitts angeordnet.
In bestimmten Konfigurationen umfassen die Lastpfade einen ersten Lastpfad und einen zweiten Lastpfad. In einem anderen Aspekt stellt das erste Wandsegment den ersten Lastpfad und das zweite Wandsegment den zweiten Lastpfad dar. In bestimmten Konfigurationen enthalten die Lastpfade einen dritten Lastpfad.
In einem weiteren Aspekt umfasst der mittlere Abschnitt der ersten Komponente ein drittes Wandsegment, das zwischen der ersten und der zweiten Seite der ersten Komponente angeordnet ist. In bestimmten Konfigurationen ist das dritte Wandsegment zwischen dem ersten und dem zweiten Wandsegment angeordnet. In weiteren Aspekten stellt das dritte Wandsegment den dritten Lastpfad dar.
Nach einem anderen Aspekt ist zwischen dem Energiespeicherpaket und der Zwischenstruktur eine Sperrwand angeordnet, um das Energiespeicherpaket von der Zwischenstruktur zu trennen.
In einem Aspekt ist ein Befestigungselement an der Platte und der zweiten Komponente angebracht. In einem anderen Aspekt umfasst die erste Komponente einen Flansch, der von dem Befestigungselement beabstandet ist und zumindest teilweise mit dem Befestigungselement fluchtet. In bestimmten Konfigurationen ist die erste Komponente zwischen einer Anfangsposition und einer Endposition relativ zu einer Richtung der Last beweglich, in der sich der Flansch in Richtung des Befestigungselements bewegt, so dass der Flansch eine Kraft auf das Befestigungselement ausübt, die das Befestigungselement von der zweiten Komponente abschert.
Die vorliegende Offenbarung stellt auch ein Fahrzeug bereit, das die oben beschriebene Barriereanordnung enthält. Das Fahrzeug umfasst eine Tragstruktur, und die Barriereanordnung ist mit der Tragstruktur verbunden. Die Innenfläche der Platte ist der Stützstruktur zugewandt.
In einem Aspekt umfasst die Zwischenstruktur eine erste Komponente und eine zweite Komponente, die aneinander angrenzen. Die erste Komponente ist zwischen der Platte und der zweiten Komponente angeordnet. Die zweite Komponente ist zwischen der ersten Komponente und dem Energiespeicherpaket angeordnet.
In bestimmten Konfigurationen umfassen die Lastpfade einen ersten Lastpfad und einen zweiten Lastpfad, der von dem ersten Lastpfad beabstandet ist. In bestimmten Aspekten umfasst die erste Komponente eine erste Konfiguration, die so konfiguriert ist, dass sie die Last entlang des ersten Lastpfads und des zweiten Lastpfads umverteilt, und die zweite Komponente umfasst eine zweite Konfiguration, die sich von der ersten Konfiguration unterscheidet. Die zweite Konfiguration ist so konfiguriert, dass sie eine sekundäre Last als Reaktion auf eine Kraft umverteilt, die aufgrund der auf die Außenfläche der Platte ausgeübten Last über die erste Komponente auf die zweite Komponente wirkt.
In einem weiteren Aspekt umfasst die Tragstruktur einen Querträger, der von der Platte relativ zur Innenfläche der Platte beabstandet ist. Die zweite Komponente verteilt die Sekundärlast entlang des Querträgers als Reaktion auf die Kraft, die über die erste Komponente auf die zweite Komponente wirkt.
Die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren sind unterstützend und beschreibend für die Offenbarung, aber der Anspruchsumfang der Offenbarung wird ausschließlich durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Modi und andere Konfigurationen zur Ausführung der Ansprüche im Detail beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Ausführungen und Konfigurationen zum Ausführen der in den beigefügten Ansprüchen definierten Offenbarung.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs und einer Barriereanordnung.
2 ist eine schematische, fragmentarische Querschnittsansicht eines Beispiels der Barriereanordnung, die in 1 verwendet werden kann.
3 ist eine schematische, fragmentarische Darstellung einer ersten Komponente mit Phantomlinien, die verschiedene Konfigurationen des Endes der ersten Komponente angrenzend an ein Befestigungselement anzeigen.
4 ist eine schematische, fragmentarische Querschnittsansicht eines anderen Beispiels der Barriereanordnung, die in 1 verwendet werden kann.
5 ist eine schematische, fragmentarische Querschnittsansicht eines weiteren Beispiels der Barriereanordnung, die in 1 verwendet werden kann.
6 ist eine schematische, fragmentarische Querschnittsansicht eines weiteren Beispiels der Barriereanordnung, die in 1 verwendet werden kann.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diejenigen, die über gewöhnliche Fachkenntnisse verfügen, werden erkennen, dass alle Richtungsangaben (z. B. oben, unten, oben, unten, oben, unten, links, rechts, vertikal, horizontal usw.) für die FIGS beschreibend verwendet werden, um das Verständnis des Lesers zu erleichtern, und keine Einschränkungen (z. B. in Bezug auf die Position, Ausrichtung oder Verwendung usw.) für den Umfang der Offenbarung darstellen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Darüber hinaus kann sich der Begriff „im Wesentlichen“ auf eine geringfügige Ungenauigkeit oder geringfügige Abweichung eines Zustands, einer Menge, eines Werts oder einer Abmessung usw. beziehen, von denen einige innerhalb von Fertigungsabweichungen oder Toleranzbereichen liegen. Der Ausdruck „mindestens eines von“, wie er hier verwendet wird, sollte so ausgelegt werden, dass er das nicht ausschließende logische „oder“ einschließt, d. h. A und/oder B und so weiter, abhängig von der Anzahl der Komponenten.
Unter Bezugnahme auf die ABBILDUNGEN, in denen gleiche Ziffern gleiche oder entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, ist in allgemein eine bewegliche Plattform, wie z. B. ein Fahrzeug 10, dargestellt. Eine Barriereanordnung 12 für ein Energiespeichersystem 14 ist ebenfalls allgemein in 1 dargestellt. Die Barriereanordnung 12 kann in der beweglichen Plattform verwendet werden. Die Barriereanordnung 12 wird verwendet, um Energie zu absorbieren und eine Last 16 in bestimmte Strukturen umzuverteilen oder umzuleiten, um die Steifigkeit um das Energiespeichersystem 14 zu verbessern, was weiter unten besprochen wird.
Die bewegliche Plattform kann einen elektrischen Antriebsstrang 18 und das Energiespeichersystem 14 enthalten, bei dem es sich um ein Multi-Pack-Energiespeichersystem handeln kann. In der Beispielkonfiguration von 1 treibt der elektrische Antriebsstrang 18 elektrische Antriebsfunktionen der beweglichen Plattform an, die in 1 ein Kraftfahrzeug ist. Nichteinschränkende Beispiele des Fahrzeugs 10 kann ein Auto, ein LKW, ein Motorrad, ein Geländewagen, ein landwirtschaftliches Fahrzeug, ein Wasserfahrzeug, ein Flugzeug, Schienenfahrzeuge, oder jede andere geeignete bewegliche Plattform gehören. Es versteht sich von selbst, dass alternativ auch Nicht-Fahrzeuge verwendet werden können, wie z. B. landwirtschaftliche Geräte, stationäre Plattformen, stationäre oder mobile Kraftwerke, Roboter, Förderanlagen, Transportplattformen usw.
Das hier beschriebene Energiespeichersystem 14 kann in wiederaufladbaren elektrischen Systemen für Fahrzeug- oder Nicht-Fahrzeug-Anwendungen verwendet werden. Zur Veranschaulichung wird die bewegliche Plattform von 1 im Folgenden im Zusammenhang mit einem Kraftfahrzeug beschrieben, ohne die vorliegende Lehre auf Fahrzeuganwendungen im Allgemeinen zu beschränken.
In Fortsetzung von 1 kann das Energiespeichersystem 14 ein Energiespeicherpaket 20 umfassen, das in einem Speicherfach 22 neben dem Rahmen angeordnet ist, und das Energiespeicherpaket 20 kann so konfiguriert sein, dass es den elektrischen Antriebsstrang 18 mit Antriebsenergie versorgt. Das Energiespeicherpaket 20 kann alle geeigneten Strukturen, Zusammensetzungen, Materialien, Elemente usw. enthalten, um verschiedene Komponenten, wie den elektrischen Antriebsstrang 18, eine oder mehrere elektrische Maschinen 24 usw., mit Energie zu versorgen und aufzuladen. Als nicht einschränkende Beispiele kann das Energiespeicherpaket 20 Komponenten/Strukturen/Zusammensetzungen/Materialien/Elemente zur Bildung von Batterien, Gasspeichern, wie z. B. Wasserstoffspeicher, Sauerstoffspeicher usw., oder beliebige andere Energiespeicherkomponenten/-strukturen zur Stromversorgung und zum Aufladen verschiedener Komponenten des Fahrzeugs 10 enthalten. Das Energiespeicherpaket 20 kann eine oder mehrere elektrochemische Lithium-Ionen-Zellen, Zink-Luft-, Nickel-Metallhydrid-, Bleisäure- oder eine andere anwendungsgeeignete Batteriechemie enthalten, um das Energiespeicherpaket 20 selektiv aufzuladen. Zum Beispiel kann das Energiespeicherpaket 20 ein sekundärer oder wiederaufladbarer Energiespeicher sein, der so konfiguriert ist, dass er Energie umwandelt und den elektrischen Antriebsstrang 18 des Fahrzeugs 10 mit Strom versorgt. In einem Beispiel kann das Energiespeichersystem 14 eine oder mehrere elektrische Maschinen 24, wie z. B. einen elektrischen Fahrmotor, mit Strom versorgen. In einem anderen Beispiel kann das Energiespeichersystem 14 Strom für elektronische Komponenten der beweglichen Plattform bereitstellen.
Daher kann das Energiespeichersystem 14 für Anwendungen im Automobilbereich nützlich sein, wie z. B. für Fahrzeuge 10, bei denen es sich um folgende Fahrzeuge handelt: Plug-in-HybridElektrofahrzeuge (PHEV), Hybridelektrofahrzeuge (HEV), Batterieelektrofahrzeuge (BEV), vollelektrische Fahrzeuge (AEV), Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEV), wasserstoffbetriebene Fahrzeuge, usw. Weiterhin können optional ein oder mehrere sekundäre Energiespeichermodule zu einem sekundären Energiespeicherpaket kombiniert werden. Als Beispiel kann das Energiespeichersystem 14 ausreichend dimensioniert sein, um eine ausreichende Spannung für den Betrieb von Fahrzeugen 10, die sind: PHEV, HEV, BEV, AEV, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und dergleichen, z. B. etwa auf Volt oder mehr, je nach der erforderlichen Anwendung.
Wiederum mit 1 fortfahrend, kann die bewegliche Plattform Vorder- und Hinterräder 26F bzw. 26R umfassen. Die Vorder- und Hinterräder 26F, 26R können mit separaten vorderen und hinteren Antriebsachsen 28F, 28R verbunden sein. In einer Konfiguration mit Allradantrieb (AWD) können die Antriebsachsen 28F, 28R einzeln von separaten rotierenden Elektromaschinen 24 angetrieben werden, die jeweils als elektrische Fahrmotoren über ein entsprechendes Umrichtermodul funktionieren. Wenn die bewegliche Plattform in Betrieb ist, wird eine modulierte Schaltsteuerung durch eine Steuerung über Steuersignale durchgeführt, um letztendlich eine oder mehrere der elektrischen Maschinen 24 mit Energie zu versorgen, um ein Motordrehmoment zu erzeugen und an eines oder mehrere der Straßenräder 26F, 26R zu liefern und dadurch die bewegliche Plattform anzutreiben und/oder andere nützliche Arbeiten auszuführen. Somit bilden das Energiespeicherpaket 20 und der Controller zusammen das Energiespeichersystem 14, mit anderen möglichen Komponenten wie Wärmemanagement/Kühlung und Leistungselektronik-Hardware.
Eine Stützstruktur 30 (siehe 1) kann zur Abstützung verschiedener Komponenten der Barriereanordnung 12 und/oder des Fahrzeugs 10 verwendet werden. Die Stützstruktur 30 ist in 1 zur Veranschaulichung schematisch in gestrichelten Linien dargestellt. Die Tragstruktur 30 kann z. B. ein Rahmen, ein Gestell, ein Chassis, eine Halterung, ein Träger, eine Schale usw. sein. Als ein Beispiel kann die Stützstruktur 30 einen Querträger 32 umfassen (siehe 2 und 4-6). Im Allgemeinen ist die Barriereanordnung 12 mit der Tragstruktur 30 und in bestimmten Konfigurationen mit dem Querträger 32 verbunden.
In Fortsetzung von 1 kann eine Platte 34 verwendet werden, um verschiedene Komponenten zu verbergen. Die Platte 34 kann zum Beispiel eine Außenplatte des Fahrzeugs 10 sein. Die Platte 34 umfasst eine Außenfläche 36 und eine Innenfläche 38, die der Außenfläche 36 gegenüberliegt. Die Außenfläche 36 der Platte 34 ist außerhalb des Fahrzeugs 10 sichtbar. Die Innenfläche 38 der Platte 34 ist hinter der Außenfläche 36 verborgen, so dass die Innenfläche 38 von der Außenseite des Fahrzeugs 10 nicht sichtbar ist. Im Allgemeinen ist die Innenfläche 38 der Platte 34 zur Tragstruktur 30 hin ausgerichtet. Das heißt, die Platte 34 kann eine Außenhaut des Fahrzeugs 10 sein.
Es ist zu verstehen, dass mehr als eine Platte 34 verwendet werden kann, um verschiedene Komponenten zu verbergen. Beispielsweise kann eine Vielzahl von Platten 34 (wie Seitenverkleidungen, Viertelverkleidungen, Verkleidungen des Armaturenbretts, Schwellerverkleidungen 34A, Türverkleidungen usw.) um die Trägerstruktur 30 herum angeordnet werden, um dem Fahrzeug 10 ein äußeres ästhetisches Aussehen zu verleihen. Das Paneel 34 in den FIGEN 2-6 kann für jedes der Paneele in Bezug auf die gewünschte Position der Barriereanordnung 12 repräsentativ sein, aber für die folgende Diskussion wird das Schwellerpaneel 34A regelmäßig in Bezug auf eine Beispielposition der Barriereanordnung 12 und wie in den FIGEN 2-6 identifiziert erwähnt.
Wie in 1 dargestellt, kann das Fahrzeug 10 ein vorderes Ende 40 und ein hinteres Ende 42 umfassen, das dem vorderen Ende 40 relativ zu einer Längsachse 44 gegenüberliegt. Weiterhin kann das Fahrzeug 10 eine linke Seite 46 und eine rechte Seite 48 aufweisen, die der linken Seite 46 relativ zu einer ersten Achse 50 gegenüberliegt. Die erste Achse 50 steht quer zur Längsachse 44, und in bestimmten Konfigurationen steht die erste Achse 50 senkrecht zur Längsachse 44. Im Allgemeinen kann die erste Achse 50 in einer Querausrichtung sein, d. h., die erste Achse 50 befindet sich in einer Querrichtung 52 zwischen der linken und der rechten Seite 46, 48. Genauer gesagt, kann die erste Achse 50 quer zum Fahrzeug 10 zwischen der linken und der rechten Seite 46, 48 des Fahrzeugs 10 angeordnet sein. Als solche kreuzt oder schneidet die erste Achse 50 die linke und rechte Seite 46, 48 des Fahrzeugs 10. Die erste Achse 50 ist nicht koaxial oder im Wesentlichen parallel zur Längsachse 44 zwischen dem vorderen und hinteren Ende 40, 42 des Fahrzeugs 10 angeordnet.
Das vordere Ende 40, das hintere Ende 42, die linke Seite 46 und die rechte Seite 48 wirken zusammen, um die Trägerstruktur 30 und das Energiespeicherpaket 20 zu umgeben. Der Querträger 32 kann in der Wagenquerrichtung 52 angeordnet sein, und der Querträger 32 kann von der Platte 34 relativ zur Innenfläche 38 der Platte 34 beabstandet sein. Daher kann in bestimmten Konfigurationen der Querträger 32 koaxial oder im Wesentlichen parallel zur ersten Achse 50 angeordnet sein. Es ist zu verstehen, dass eine Vielzahl von Querträgern 32 in der Wagenquerrichtung 52 angeordnet sein kann.
Türen 54 zum Betreten und Verlassen eines Fahrgastraums des Fahrzeugs 10 sind entlang der linken und rechten Seite 46, 48 des Fahrzeugs 10 angeordnet. Im Inneren des Fahrgastraums können sich ein oder mehrere Sitze 56 befinden, auf denen ein oder mehrere Fahrgäste Platz nehmen können. Das Energiespeicherpaket 20 kann unter dem Fahrgastraum angeordnet sein, und in bestimmten Konfigurationen unter einem oder mehreren der Sitze 56, die weiter unten diskutiert werden.
Im Allgemeinen sind einige der Platten 34, wie z. B. die Schwellerverkleidungen 34A, entlang der linken und rechten Seite 46, 48 des Fahrzeugs 10 angeordnet. Außerdem sind die Schweller 34A unterhalb der Türen 54 relativ zu einer Straße angeordnet. Das heißt, die Schwellerverkleidungen 34A sind zwischen den Türen 54 und der Straße entlang der linken und rechten Seite 46, 48 des Fahrzeugs 10 angeordnet.
Der Energiespeicher 20 kann zwischen den Schwellern 34A relativ zu den linken und rechten Seiten 46, 48 des Fahrzeugs 10 angeordnet sein. Zusätzlich kann das Energiespeicherpaket 20 unter einem oder mehreren der Sitze 56 relativ zur Straße angeordnet sein (siehe 2 und 4-6). Das Energiespeicherpaket 20 ist von der Platte 34 relativ zur Innenfläche 38 der Platte 34 beabstandet. Daher ist das Energiespeicherpaket 20 von der Außenseite des Fahrzeugs 10 nicht sichtbar. Das heißt, das Energiespeicherpaket 20 ist zwischen den Platten 34 verborgen.
In den 2-6 sind verschiedene, nicht einschränkende Beispiele für die Barriereanordnung 12 dargestellt, die im Folgenden näher erläutert werden. Die Barriereanordnung 12 kann entlang des Fahrzeugs 10 an jeder geeigneten Stelle angeordnet werden. 1 zeigt, wie die Barriereanordnung 12 entlang der linken und rechten Seite 46, 48 des Fahrzeugs 10 angeordnet ist. Im Allgemeinen bietet die Barriereanordnung 12 verschiedene Strukturen, die die Steifigkeit und Integrität um das Energiespeicherpaket 20 herum verbessern. Zum Beispiel bietet die Barriereanordnung 12 eine Möglichkeit, Energie zu absorbieren, um ein Eindringen in den Energiespeicher 20 zu verhindern, wenn die Last 16 auf eine oder mehrere der Platten 34, wie z. B. die Schwellerplatten 34A, aufgebracht wird. Daher kann die Barriereanordnung 12 ein robusteres Wippendesign bieten, das den Energiespeicher 20 abschirmt. Darüber hinaus bietet die Barriereanordnung 12, als weiteres Beispiel, eine Möglichkeit, die auf eine oder mehrere der Platten 34 wirkende Last 16 vom Energiespeicherpaket 20 und/oder auf eine oder mehrere Strukturen umzuverteilen oder umzuleiten. Im Allgemeinen wird die Last 16 auf die Außenfläche 36 einer oder mehrerer der Platten 34 entlang der linken Seite 46 und/oder der rechten Seite 48 des Fahrzeugs 10 aufgebracht (1 zeigt Beispielpositionen der Last 16, die auf die linke Seite 46 und die rechte Seite 48 des Fahrzeugs 10 aufgebracht werden).
Mit Blick auf die 2 und 4-6 umfasst die Barriereanordnung 12 eine Zwischenstruktur 58, die zwischen der Innenfläche 38 der Platte 34 und dem Energiespeicherpaket 20 angeordnet ist. Als ein Beispiel verstärkt die Zwischenstruktur 58 im Allgemeinen einen Bereich entlang der Schwellerplatten 34A. Die Schwellerplatten 34A, d.h. die Außenhäute, können so konfiguriert sein, dass sie Energie absorbieren, wenn die Last 16 auf die Schwellerplatten 34A einwirkt. Im Allgemeinen befindet sich die Zwischenstruktur 58 außerhalb des Energiespeicherpakets 20, um das Energiespeicherpaket 20 von der Last 16 abzuschirmen. Die Zwischenstruktur 58 bildet eine Barriere zwischen der Außenseite des Fahrzeugs 10 und dem Energiespeicherpaket 20. Als solche ist die Zwischenstruktur 58 so konfiguriert, dass sie das Energiespeicherpaket 20 relativ zur linken und rechten Seite 46, 48 des Fahrzeugs 10 abschirmt. Das heißt, die Zwischenstruktur 58, wie in den 2-6 dargestellt, kann die linke Seite 46 oder die rechte Seite 48 des Fahrzeugs 10 darstellen. Die Tür 54 und der Sitz 56 können oberhalb der Zwischenstruktur 58 angeordnet sein. Das heißt, die Zwischenstruktur 58 kann zwischen der Straße und der Tür 54 und/oder dem Sitz 56 angeordnet sein.
In Fortsetzung von 2 und 4-6 kann eine Scherstrukturbaugruppe mit der Barriereanordnung 12 gekoppelt werden. Die Scherstrukturanordnung kann eine erste Scherstruktur 60 umfassen, die mit der Zwischenstruktur 58 verbunden ist, und in bestimmten Konfigurationen eine zweite Scherstruktur 62, die mit der Zwischenstruktur 58 verbunden ist. Die erste und die zweite Scherstruktur 60, 62 sind voneinander beabstandet und können jeweils an der Trägerstruktur 30 befestigt werden. Die Details der Befestigung der ersten und zweiten Scherstrukturen 60, 62 werden weiter unten besprochen. Im Allgemeinen ist das Energiespeicherpaket 20 zwischen der ersten und der zweiten Scherstruktur 60, 62 angeordnet. Das heißt, die erste Scherstruktur 60 kann zwischen dem Sitz 56 und dem Energiespeicherpaket 20 angeordnet sein, und die zweite Scherstruktur 62 kann zwischen dem Energiespeicherpaket 20 und der Straße angeordnet sein.
Die erste Scherstruktur 60 und die zweite Scherstruktur 62 können eine Vielzahl von Komponenten oder Strukturen umfassen, weshalb die erste Scherstruktur 60 auch als erste Scherstrukturbaugruppe und die zweite Scherstruktur 62 auch als zweite Scherstrukturbaugruppe bezeichnet werden kann.
Bei Verwendung der ersten Scherstrukturbaugruppe 60 kann die erste Scherstrukturbaugruppe 60 ein darunter liegendes Gitter aus Strukturelementen (nicht einschränkende Beispiele für die Strukturelemente können Stäbe, Rohre, Platten, Streifen, Balken usw. umfassen) enthalten, wobei das darunter liegende Gitter aus Strukturelementen entweder seitlich in Fahrkorbquerrichtung 52 oder längs entlang der Längsachse 44 ausgerichtet sein kann, oder eine Kombination der seitlich und längs ausgerichteten Strukturelemente. In bestimmten Konfigurationen kann die erste Scherstrukturbaugruppe 60 Schichten umfassen (in der Reihenfolge von oben, proximal oder in der Nähe der Sitze 56, nach unten): eine Platte, die Strukturelemente, die seitlich in der Wagenquerrichtung 52 ausgerichtet sind, und dann Strukturelemente, die in Längsrichtung entlang der Längsachse 44 ausgerichtet sind; wobei das Energiespeicherpaket 20 in dieser Konfiguration unter den Strukturelementen der ersten Scherstrukturbaugruppe 60 angeordnet ist, und somit die Energiespeicherseite 20 zwischen der ersten und der zweiten Scherstrukturbaugruppe 60, 62 angeordnet ist. Es ist zu verstehen, dass die unmittelbar oben besprochene Konfiguration (das darunter liegende Gitter von Strukturelementen) auch in der zweiten Scherstrukturbaugruppe 60 in der gleichen Orientierung wie oben besprochen oder in umgekehrter Reihenfolge, d.h. von unten nach oben, verwendet werden kann.) Daher kann die erste Scherstrukturbaugruppe 60 und/oder die zweite Scherstrukturbaugruppe 62 die Strukturelemente in Quer- und/oder Längsrichtung ausgerichtet enthalten.
In bestimmten Konfigurationen können die erste und die zweite Scherstrukturbaugruppe 60, 62 jeweils Querträger (nicht einschränkende Beispiele für die Querträger können Stäbe, Rohre, Platten, Streifen, Balken usw. sein) umfassen, die seitlich in der Wagenquerrichtung 52 ohne Längsquerträger ausgerichtet sind. In bestimmten Konfigurationen können die erste und die zweite Scherstrukturbaugruppe 60, 62 jeweils Schichten umfassen (in der Reihenfolge von oben, proximal oder in der Nähe der Sitze 56, nach unten): eine Platte, die Querträger, die seitlich in der Fahrkorbquerrichtung 52 ausgerichtet sind, und dann eine Platte, wobei das Energiespeicherpaket 20 in dieser Konfiguration zwischen der unteren Platte der ersten Scherstrukturbaugruppe 60 und der oberen Platte der zweiten Scherstrukturbaugruppe 62 angeordnet ist. Es ist zu verstehen, dass die erste und die zweite Scherstrukturbaugruppe 60, 62 eine gemischte Konfiguration der obigen Erörterungen sein können, wobei die erste Scherstrukturbaugruppe 60 das Gitter der Strukturelemente und die zweite Scherstrukturbaugruppe 60 die Querelemente verwendet, oder umgekehrt.
Die erste Scherstruktur 60 kann als Bodenplatte des Fahrgastraums dienen. Die zweite Scherstruktur 62 kann als Unterboden oder Abdeckung unterhalb des Energiespeicherpakets 20 dienen. In bestimmten Konfigurationen kann die erste Scherstruktur 60 als oberes Scherblech oder -platte und die zweite Scherstruktur 62 als unteres Scherblech oder -platte bezeichnet werden. Die erste und die zweite Scherstruktur 60, 62 können jede geeignete Konfiguration aufweisen, und nicht einschränkende Beispiele können beinhalten, dass eine oder mehrere Außenflächen der jeweiligen Scherstrukturen 60, 62 flach (in 2 in durchgezogenen Linien dargestellt), gekrümmt (in 2 in gestrichelten Linien dargestellt), gewölbt, verjüngt usw. sowie Kombinationen davon sind. Jede der 2 und 4-6 kann die verschiedenen Konfigurationen der ersten und zweiten Scherstrukturen 60, 62 aufweisen.
Die Zwischenstruktur 58 ist so konfiguriert, dass sie Energie absorbiert, wenn die Last 16 auf die Außenfläche 36 der Platte 34 aufgebracht wird, und so konfiguriert, dass sie die Last 16 entlang einer Vielzahl von Lastpfaden 64A-E durch die Zwischenstruktur 58 umverteilt, wenn die Last 16 auf die Außenfläche 36 der Platte 34 aufgebracht wird. In bestimmten Konfigurationen können die Lastpfade 64A-E einen ersten Lastpfad 64A und einen zweiten Lastpfad 64B umfassen, und in verschiedenen Konfigurationen ist der zweite Lastpfad 64B von dem ersten Lastpfad 64A beabstandet. Beispielsweise kann in bestimmten Konfigurationen der erste Lastpfad 64A auf die erste Scherstruktur 60 und der zweite Lastpfad 64B auf die zweite Scherstruktur 62 gerichtet sein. Durch die Ausrichtung der Last 16 auf die erste und zweite Scherstruktur 60, 62 kann die Last 16 um das Energiespeicherpaket 20 herum oder von diesem weg verteilt werden, anstatt in das Energiespeicherpaket 20 hinein, was wiederum eine Barriere darstellt, die das Energiespeicherpaket 20 abschirmt.
Darüber hinaus können mehr als zwei Lastpfade 64A, 64B gebildet werden, und somit kann jede geeignete Anzahl von Lastpfaden 64A-E über die Zwischenstruktur 58 bereitgestellt werden. Wie in 2 und 6 dargestellt, kann es mehr als zwei Lastpfade 64A, 64B geben, und somit können die Lastpfade 64A-E auch einen dritten Lastpfad 64C, einen vierten Lastpfad 64D und einen fünften Lastpfad 64E usw. umfassen. Die Lastpfade 64A-E sind in Phantomlinien dargestellt, weil die Lastpfade 64A-E anders als in den FIGS. gekennzeichnet sein können und die Kennzeichnung der Lastpfade als erster, zweiter, dritter usw. keine Rangfolge angibt. Daher sind die Figuren nichtbegrenzende Beispiele. 5 kann die gleichen Lastpfade 64A-E aufweisen wie 2 oder 4, und daher sind die Lastpfade 64A-E in 5 nicht doppelt vorhanden.
Im Allgemeinen wird die Last 16 auf die ersten und zweiten Lastpfade 64A, 64B und dann von den unteren Lastpfaden (in der Nähe oder in der Nähe der zweiten Scherstruktur 62) zu den oberen Lastpfaden (in der Nähe oder in der Nähe der ersten Scherstruktur 60) umverteilt. Als ein nicht einschränkendes Beispiel wird in diesem Abschnitt eine geeignete Reihenfolge der Lastpfade 64A-E besprochen. Im Allgemeinen ist die erste gewünschte Verteilung der erste Lastpfad 64A (als primärer Lastpfad bezeichnet), der auf die erste (obere) Scherstruktur 60 in Reaktion auf die Last 16 verteilt wird. Die nächste gewünschte Verteilung ist der zweite Lastpfad 64B, der als Reaktion auf die Last 16 auf die zweite (untere) Scherstruktur 62 verteilt wird. Die nächste gewünschte Verteilung ist der dritte Lastpfad 64C, der als Reaktion auf die Last 16 unterhalb des Energiespeicherpakets 20 oder in Richtung des Querträgers 32 verteilt wird. Die nächste gewünschte Verteilung ist der vierte Lastpfad 64D, der in der Mitte des Energiespeicherpakets 20 als Reaktion auf die Last 16 verteilt ist. Schließlich ist die nächste gewünschte Verteilung der fünfte Lastpfad 64E, der als Reaktion auf die Last 16 oberhalb des Querträgers 32 verteilt ist.
In Fortsetzung von 2 und 4-6 umfasst die Zwischenstruktur 58 in verschiedenen Konfigurationen eine erste Komponente 66 und eine zweite Komponente 68, die nebeneinander liegen. Die erste und die zweite Komponente 66, 68 bilden unterschiedliche Schichten, um Energie zu absorbieren und die Last 16 um das Energiespeicherpaket 20 herum umzuverteilen. Im Allgemeinen ist die erste Komponente 66 zwischen der Platte 34 und der zweiten Komponente 68 angeordnet. Außerdem ist die zweite Komponente 68 zwischen der ersten Komponente 66 und dem Energiespeicherpaket 20 angeordnet. Somit ist das zweite Bauteil 68 innerhalb des ersten Bauteils 66 relativ zur ersten Achse 50 angeordnet. Das zweite Bauteil 68 ist mit der ersten und zweiten Scherstruktur 60, 62 gekoppelt und bildet eine Reaktionsfläche für das erste Bauteil 66 und die Platte 34, 34A. Die erste Komponente 66 kann als äußere Wippenverstärkungskomponente und die zweite Komponente 68 als innere Wippenverstärkungskomponente bezeichnet werden. In bestimmten Konfigurationen kreuzt die erste Achse 50 die erste und zweite Komponente 66, 68 und das Energiespeicherpaket 20. In anderen Konfigurationen kreuzt die erste Achse 50 die ersten und zweiten Komponenten 66, 68, die Platte 34 und das Energiespeicherpaket 20.
Die erste und zweite Komponente 66, 68 arbeiten zusammen, um Energie zu absorbieren und die Last 16 entlang der Lastpfade 64A-E umzuverteilen. Im Allgemeinen bewirkt die über die Platte 34 auf die erste Komponente 66 aufgebrachte Last 16, dass sich zumindest ein Teil der ersten Komponente 66 in Richtung der zweiten Komponente 68 bewegt, und je nachdem, wie groß die Last 16 ist, kann die erste Komponente 66 aufgrund der Last 16 eine Kraft auf die zweite Komponente 68 ausüben. So kann die anfänglich auf die Platte 34 ausgeübte Last 16 dazu führen, dass sich sowohl die erste als auch die zweite Komponente 66, 68 verformen oder quetschen und die Last 16 (über die Lastpfade 64A-E) auf bestimmte Strukturen um das Energiespeicherpaket 20 herum lenken (während die Übertragung der Last 16 (über die Lastpfade 64A-E) auf das Energiespeicherpaket 20 minimiert wird).
Im Allgemeinen kann die erste Komponente 66 eine erste Konfiguration und die zweite Komponente 68 eine zweite Konfiguration aufweisen. In bestimmten Aspekten ist die erste Konfiguration der ersten Komponente 66 so konfiguriert, dass die Last 16 entlang der Lastpfade 64A-E, wie dem ersten Lastpfad 64A und dem zweiten Lastpfad 64B, umverteilt wird. Darüber hinaus ist in bestimmten Aspekten die zweite Konfiguration der zweiten Komponente 68 so konfiguriert, dass sie eine sekundäre Last 16A (entlang eines der Lastpfade 64C) als Reaktion auf die Kraft umverteilt, die auf die zweite Komponente 68 über die erste Komponente 66 aufgrund der auf die Außenfläche 36 der Platte 34 aufgebrachten Last 16 ausgeübt wird. Daher kann in bestimmten Konfigurationen die zweite Komponente 68 die sekundäre Last 16A entlang des Querträgers 32 (wie durch den Lastpfad 64C gezeigt) als Reaktion auf die Kraft, die über die erste Komponente 66 auf die zweite Komponente 68 ausgeübt wird, umverteilen. In bestimmten Aspekten kann sich die zweite Konfiguration der zweiten Komponente 68 von der ersten Konfiguration der ersten Komponente 66 unterscheiden.
In den 2-6 sind einige geeignete Beispiele für die Konfigurationen der ersten und zweiten Komponenten 66, 68 dargestellt. Es ist zu verstehen, dass andere Konfigurationen möglich sind, auch wenn sie nicht dargestellt sind. Einige der Details der ersten und zweiten Komponenten 66, 68 werden im Folgenden erläutert.
Unter Bezugnahme auf 2 und 4-6 kann die erste Komponente 66 eine Tasche 70 definieren. Die erste Komponente 66 ist relativ zur Tasche 70 komprimierbar, was dazu führt, dass die Tasche 70 ihre Konfiguration ändert und als Reaktion auf die auf die Außenfläche 36 der Platte 34 ausgeübte Last 16 Energie absorbiert. In bestimmten Konfigurationen kann die erste Komponente 66 eine Vielzahl von Taschen 70 definieren, und mindestens eine der Taschen 70 ändert ihre Konfiguration, wenn die erste Komponente 66 zusammengedrückt wird, um als Reaktion auf die Last 16 Energie zu absorbieren. In anderen Konfigurationen können mehr als eine der Taschen 70 oder alle Taschen 70 ihre Konfiguration in Reaktion auf die Last 16 ändern. Im Allgemeinen umfasst die erste Komponente 66 eine starre Struktur 72, die eine oder mehrere der Taschen 70 definiert. Die starre Struktur 72 ist so konfiguriert, dass sie ihre Konfiguration beibehält, bis eine ausreichend große Last 16 auf die erste Komponente 66 einwirkt, die bewirkt, dass sich die starre Struktur 72 verformt, komprimiert usw., um Energie zu absorbieren und die Last 16 entlang der Lastpfade 64A-E zu leiten.
In bestimmten Konfigurationen definiert die starre Struktur 72 die voneinander beabstandeten Taschen 70. Unter Bezugnahme auf die 2 und 4-6 können die Taschen 70 jede geeignete Konfiguration haben, und daher kann jede der Taschen 70 die gleiche Größe haben, jede der Taschen 70 kann eine unterschiedliche Größe haben, oder einige der Taschen 70 können die gleiche Größe haben. Die starre Struktur 72 ist relativ zu mindestens einer der Taschen 70 komprimierbar, um Energie als Reaktion auf die auf die Außenfläche 36 der Platte 34 aufgebrachte Last 16 zu absorbieren.
Die erste Komponente 66, die die starre Struktur 72 enthält, kann aus verschiedenen Materialien gebildet werden. Im Allgemeinen wird die erste Komponente 66 aus einem oder mehreren Materialien gebildet, die sowohl Steifigkeit als auch Komprimierbarkeit und/oder Verformbarkeit bieten, wenn die Last 16 auf die erste Komponente 66 einwirkt, um Energie von der Last 16 zu absorbieren. Daher kann die erste Komponente 66/die starre Struktur 72 aus einem Metall, einer Legierung, einem Verbundwerkstoff oder einem anderen geeigneten Material zur Energieabsorption gebildet werden.
In verschiedenen Konfigurationen ist das erste Bauteil 66/die starre Struktur 72 aus Aluminium gefertigt. Wenn die erste Komponente 66 aus Aluminium besteht, kann die erste Komponente 66 optional stranggepresst werden. Daher kann die erste Komponente 66 optional als stranggepresste Struktur in der gewünschten Konfiguration (mit einer oder mehreren der während des Prozesses gebildeten Taschen 70) geformt werden. In den 2 und 4-6 ist das erste Bauteil 66 als stranggepresste Struktur mit geschlossenen Taschen 70 dargestellt. Darüber hinaus können durch das Strangpressen von Aluminium zur Bildung des ersten Bauteils 66 die Wände oder die Struktur des ersten Bauteils 66 unterschiedliche Dicken aufweisen. 2 und 4 zeigt zur Veranschaulichung das erste Bauteil 66 mit Wänden unterschiedlicher Dicke.
In bestimmten Konfigurationen ist das erste Bauteil 66/die starre Struktur 72 aus Stahl geformt. Wenn die erste Komponente 66 aus Stahl geformt ist, kann die erste Komponente 66 optional rollgeformt werden. Daher kann die erste Komponente 66 optional als Stahlblech geformt werden, das gebogen, gerollt und in die gewünschte Konfiguration gebracht wird (wobei eine oder mehrere der Taschen 70 während des Prozesses gebildet werden). 6 veranschaulicht die erste Komponente 66, die über das Blech gebildet wird, das in die gewünschte Form mit offenen Taschen 70 gebogen wird.
Die erste Komponente 66 kann verschiedene Konfigurationen sein, wie oben besprochen, und das oben Besprochene gilt für alle Konfigurationen hier. Einige nicht einschränkende Beispiele für die verschiedenen Konfigurationen der ersten Komponente 66 werden im Folgenden besprochen. Bezug nehmend auf 2-5 kann die erste Komponente 66 eine erste Seite 74 und eine zweite Seite 76 aufweisen, die voneinander beabstandet sind, und in bestimmten Konfigurationen ist die zweite Seite 76 der ersten Komponente 66 von der ersten Seite 74 der ersten Komponente 66 relativ zur ersten Achse 50 beabstandet. In bestimmten Ausführungsformen ist die Tasche 70 zwischen der ersten und der zweiten Seite 74, 76 des ersten Bauteils 66 angeordnet, und genauer gesagt sind die Taschen 70 zwischen der ersten und der zweiten Seite 74, 76 des ersten Bauteils 66 angeordnet.
In bestimmten Konfigurationen kann das erste Bauteil 66 eine erste Seitenkante 78 aufweisen, die die erste und die zweite Seite 74, 76 des ersten Bauteils 66 verbindet (siehe 2-5). Darüber hinaus kann die erste Komponente 66 in bestimmten Konfigurationen eine zweite Seitenkante 80 aufweisen, die von der ersten Seitenkante 78 beabstandet ist, und die zweite Seitenkante 80 verbindet die erste und die zweite Seite 74, 76 der ersten Komponente 66. Daher wirken in bestimmten Konfigurationen die erste und zweite Seite 74, 76 des ersten Bauteils 66 und die erste und zweite Seitenkante 78, 80 des ersten Bauteils 66 zusammen, um einen Außenumfang 82 zu bilden. Die erste Seitenkante 78 kann einen der Lastpfade 64 A-E darstellen und die zweite Seitenkante 80 kann einen anderen der Lastpfade 64A-E darstellen.
In Fortsetzung von 2-5 kann die erste Komponente 66 in bestimmten Aspekten einen ersten Endabschnitt 84, einen zweiten Endabschnitt 86, der von dem ersten Endabschnitt 84 beabstandet ist, und einen Mittelabschnitt 88, der zwischen dem ersten und dem zweiten Endabschnitt 84, 86 angeordnet ist, umfassen. Der erste Endabschnitt 84, der zweite Endabschnitt 86 und/oder der Mittelabschnitt 88 stellen einen oder mehrere der Lastpfade 64A-E dar. Der erste Endabschnitt 84 ist näher an der ersten Scherstruktur 60 angeordnet als der zweite Endabschnitt 86 an der ersten Scherstruktur 60. Außerdem ist der zweite Endabschnitt 86 näher an der zweiten Scherstruktur 62 angeordnet als der erste Endabschnitt 84 an der zweiten Scherstruktur 62. Daher kann in Anbetracht der Ausrichtung des ersten Bauteils 66 in den 2-5 zur Veranschaulichung der erste Endabschnitt 84 als ein oberer Abschnitt und der zweite Endabschnitt 86 als ein unterer Abschnitt bezeichnet werden.
In bestimmten Konfigurationen kann das erste Bauteil 66 ein erstes Wandsegment 90 umfassen, das zwischen der ersten und der zweiten Seite 74, 76 des ersten Bauteils 66 angeordnet ist (siehe 2-5). In bestimmten Konfigurationen kann das erste Bauteil 66 auch ein zweites Wandsegment 92 umfassen, das von dem ersten Wandsegment 90 beabstandet ist und zwischen der ersten und zweiten Seite 74, 76 des ersten Bauteils 66 angeordnet ist. Das erste Wandsegment 90 kann den ersten Lastpfad 64A darstellen und das zweite Wandsegment 92 kann den zweiten Lastpfad 64B darstellen. In bestimmten Konfigurationen ist das erste Wandsegment 90 entlang des ersten Endabschnitts 84 und das zweite Wandsegment 92 entlang des zweiten Endabschnitts 86 angeordnet.
Unter Bezugnahme auf die 2, 4 und 5 kann der mittlere Abschnitt 88 der ersten Komponente 66 ein drittes Wandsegment 94 umfassen, das zwischen der ersten und der zweiten Seite 74, 76 der ersten Komponente 66 angeordnet ist. Das dritte Wandsegment 94 ist zwischen dem ersten und zweiten Wandsegment 90, 92 angeordnet. Das dritte Wandsegment 94 kann den vierten Lastpfad 64D darstellen.
Die oben für die erste Komponente 66 besprochenen Merkmale können auch über die starre Struktur 72 der ersten Komponente 66 enthalten sein. Daher kann die starre Struktur 72 die erste und zweite Seite 74, 76, die erste und zweite Seitenkante 78, 80, den Außenumfang 82, den ersten Endabschnitt 84, den zweiten Endabschnitt 86, den Mittelabschnitt 88, das erste Wandsegment 90, das zweite Wandsegment 92 und das dritte Wandsegment 94 usw. umfassen.
Die Taschen 70 können je nach gewünschter Konfiguration der ersten Komponente 66 geschlossen und/oder offen sein. Die geschlossenen Taschen 70 werden zunächst in Bezug auf die 2, 4 und 5 besprochen, und die offenen Taschen 70 werden in Bezug auf 6 besprochen. In Bezug auf die 2, 4 und 5 schließt die starre Struktur 72 die Taschen 70 entlang der ersten und zweiten Seite 74, 76 der ersten Komponente 66 relativ zur ersten Achse 50. Daher ist in bestimmten Konfigurationen jede der Taschen 70 von der äußeren Peripherie 82 des ersten Bauteils 66 umgeben. In bestimmten Konfigurationen umgibt die starre Struktur 72 jede der Taschen 70 relativ zur ersten Achse 50 vollständig. In 2, 4 und 5 zeigt das erste Bauteil 66 beispielsweise vier Taschen 70, die geschlossen sind. Vergleicht man 4 mit 2 und 5, so zeigt die erste Komponente 66 eine andere Konfiguration von vier Taschen 70, die geschlossen sind. Optional können in Bezug auf die 2, 4 und 5 eine oder mehrere der Taschen 70 an den Enden 40, 42 der ersten Komponente 66 relativ zum vorderen Ende 40 und hinteren Ende 42 des Fahrzeugs 10 offen sein. Mit anderen Worten können die Taschen 70, wie in den 2, 4 und 5 dargestellt, an den in die Seite hinein und aus der Seite heraus (entlang der Längsachse 44 ) führenden Enden 40, 42 offen sein. Darüber hinaus können optional, in Bezug auf die 2, 4 und 5, eine oder mehrere der Taschen 70 an den Enden 40, 42 des ersten Bauteils 66 relativ zum vorderen Ende 40 und hinteren Ende 42 des Fahrzeugs 10 geschlossen sein.
Bezogen auf 6 stehen sich nun die erste Seite 74 des ersten Bauteils 66 und die zweite Seite 76 des ersten Bauteils 66 gegenüber. Die starre Struktur 72 umgibt jede der Taschen 70 teilweise, so dass die Taschen 70 relativ zur ersten Seite 74 des ersten Bauteils 66 und/oder relativ zur zweiten Seite 76 des ersten Bauteils 66 offen sind. Im Allgemeinen besteht die erste Komponente 66 in dieser Konfiguration aus einem oder mehreren Blechen, die verbunden und in die gewünschte Konfiguration gebogen sind, um eine oder mehrere Taschen 70 relativ zur ersten Seite 74 der ersten Komponente 66 und zur zweiten Seite 76 der ersten Komponente 66 zu bilden. In 6 zeigt die erste Seite 74 des ersten Bauteils 66 beispielsweise drei Taschen 70, und die zweite Seite 76 des ersten Bauteils 66 zeigt zwei Taschen 70. Die offenen Taschen 70 können die gleiche Größe haben, die offenen Taschen 70 können unterschiedliche Größen haben, oder einige der offenen Taschen 70 können die gleiche Größe haben.
Die zweite Komponente 68 kann verschiedene Konfigurationen haben, wie oben beschrieben, und die obige Beschreibung der zweiten Komponente 68 gilt für alle hier beschriebenen Konfigurationen. Die zweite Komponente 68 kann so konfiguriert sein, dass sie als Rücklaufsperre wirkt und auch Energie absorbieren kann. Als solche kann die zweite Komponente 68 so konfiguriert sein, dass sie das Eindringen der Last 16 stoppt, bevor sie das Energiespeicherpaket 20 erreicht. Einige nicht einschränkende Beispiele für die verschiedenen Konfigurationen der zweiten Komponente 68 werden im Folgenden erörtert, und verschiedene Konfigurationen der zweiten Komponente 68 sind in den 2 und 4-6) dargestellt.
Unter Bezugnahme auf 2-6 kann die zweite Komponente 68 eine erste Seite 74A und eine zweite Seite 76A umfassen, die der ersten Seite 74A der zweiten Komponente 68 gegenüberliegt. In bestimmten Konfigurationen ist zumindest ein Teil der ersten Seite 74A der zweiten Komponente 68 dem Energiespeicherpaket 20 zugewandt und zumindest ein Teil der zweiten Seite 76A der zweiten Komponente 68 ist der ersten Komponente 66 zugewandt. In bestimmten Ausführungsformen stößt zumindest ein Teil des zweiten Bauteils 68 an einen Teil des ersten Bauteils 66.
In Fortsetzung von 2-6 kann die zweite Komponente 68 einen Kanal 96 definieren, der relativ zu der ersten Seite 74A der zweiten Komponente 68 und/oder der zweiten Seite 76A der zweiten Komponente 68 offen ist. Die zweite Komponente 68 ist relativ zu dem Kanal 96 in Reaktion auf die von der ersten Komponente 66 darauf ausgeübte Kraft verformbar. Genauer gesagt ist das zweite Bauteil 68 relativ zum Kanal 96 in Reaktion auf die Kraft verformbar, die auf das zweite Bauteil 68 über das erste Bauteil 66 aufgrund der auf die Außenfläche 36 der Platte 34 aufgebrachten Last 16 ausgeübt wird.
In bestimmten Konfigurationen kann die zweite Komponente 68 eine Vielzahl von Kanälen 96 definieren, die relativ zu der ersten Seite 74A der zweiten Komponente 68 und/oder der zweiten Seite 76A der zweiten Komponente 68 offen sind. Daher können in einer Konfiguration ein oder mehrere Kanäle 96 relativ zu der ersten Seite 74A des zweiten Bauteils 68 offen sein. In einer anderen Konfiguration können ein oder mehrere der Kanäle 96 relativ zur zweiten Seite 76A der zweiten Komponente 68 offen sein. In einer weiteren Konfiguration sind ein oder mehrere Kanäle 96 relativ zu der ersten Seite 74A des zweiten Bauteils 68 offen und ein oder mehrere Kanäle 96 sind relativ zu der zweiten Seite 76A des zweiten Bauteils 68 offen. Die zweite Komponente 68 kann relativ zu mindestens einem der Kanäle 96 verformbar sein, um die sekundäre Last 16A als Reaktion auf die über die erste Komponente 66 auf die zweite Komponente 68 ausgeübte Kraft umzuverteilen.
Die zweite Komponente 68 kann aus einem oder mehreren Materialien bestehen, die sowohl Steifigkeit als auch Kompressibilität und/oder Verformbarkeit bieten, wenn die Kraft von der ersten Komponente 66 auf die zweite Komponente 68 ausgeübt wird. Daher kann die zweite Komponente 68 aus einem Metall, einer Legierung, einem Verbundwerkstoff oder einem anderen geeigneten Material bzw. Materialien gebildet werden, um Energie zu absorbieren und/oder die Sekundärlast 16A umzuverteilen.
In den 2-6 kann ein Befestigungselement 98 verwendet werden, um verschiedene Komponenten miteinander zu verbinden. Das Befestigungselement 98 ist z. B. an der Platte 34 und der zweiten Komponente 68 angebracht. Daher koppelt das Befestigungselement 98 die Platte 34 und das zweite Bauteil 68 miteinander. Das Befestigungselement 98 kann auch andere Komponenten 66, 68 miteinander verbinden, wie z. B. die erste Scherstruktur 60, die zweite Scherstruktur 62 und eine Barrierewand 100, die weiter unten beschrieben wird. Es ist zu begrüßen, dass eine Vielzahl von Befestigungselementen 98 verwendet werden kann.
Die Barriereanordnung 12 kann so konstruiert sein, dass sie als Reaktion auf die Last 16 von dem Befestigungselement 98 abschert. Beispielsweise kann die erste Komponente 66 einen Flansch 102 aufweisen, der relativ zum Befestigungselement 98 positioniert ist, um das Befestigungselement 98 als Reaktion auf die Last 16 abzuscheren. Wie in 3 und 4 am besten dargestellt, kann der Flansch 102 von dem Befestigungselement 98 beabstandet sein und zumindest teilweise mit dem Befestigungselement 98 fluchten. Das erste Bauteil 66 ist zwischen einer Anfangsposition und einer Endposition relativ zu einer Richtung der Last 16 beweglich, in der sich der Flansch 102 in Richtung des Befestigungselements 98 bewegt, so dass der Flansch 102 eine Kraft auf das Befestigungselement 98 ausübt, die das Befestigungselement 98 von dem zweiten Bauteil 68 abschert. Wenn also die Richtung der Last 16 in der Wagenquerrichtung 52 liegt, kann sich das erste Bauteil 66 allgemein axial relativ zur ersten Achse 50 in Richtung des Befestigungselements 98 bewegen, und die auf das Befestigungselement 98 ausgeübte Kraft kann direkt oder indirekt über den Flansch 102 erfolgen. In 3 sind verschiedene Längen des Flansches 102 (und damit verschiedene Größen einer der Taschen 70 am zweiten Endabschnitt 86) dargestellt, die teilweise in Phantomlinien dargestellt sind. Daher zeigt 3 zwei Beispiele des Flansches 102 (eines in durchgezogenen Linien und eines in phantomhaften Linien), die zumindest teilweise mit dem Befestigungselement 98 fluchten, was ein Abscheren des Befestigungselements 98 verursachen kann.
Die Barriereanordnung 12 kann weitere Komponenten 66, 68 enthalten, von denen einige im Folgenden erläutert werden. Zum Beispiel kann die Barriereanordnung 12 die Barrierewand 100 umfassen, die zwischen dem Energiespeicherpaket 20 und der Zwischenstruktur 58 angeordnet ist, um das Energiespeicherpaket 20 von der Zwischenstruktur 58 zu trennen. Die Barrierewand 100 kann auch so konfiguriert sein, dass sie als Rücklaufsperre wirkt und ebenfalls Energie absorbiert. So kann die Barrierewand 100 so konfiguriert sein, dass sie das Eindringen der Last 16 stoppt, bevor sie den Energiespeicher 20 erreicht. In bestimmten Konfigurationen ist die Barrierewand 100 an der ersten Scherstruktur 60 befestigt und mit der zweiten Scherstruktur 62 durch das Befestigungselement 98 verbunden. Die Barrierewand 100 und das zweite Bauteil 68 können aneinander befestigt werden und so zusammenwirken, um als Rücklaufsperre zu wirken und/oder Energie zu absorbieren. Die Barrierewand 100 und das zweite Bauteil 68 tragen auch dazu bei, die Ausrichtung oder Beziehung zwischen der ersten und zweiten Scherstruktur 60, 62 beizubehalten, was zur Stabilisierung der Enden der ersten und zweiten Scherstruktur 60, 62 beiträgt. Die zweite Komponente 68 und die Barrierewand 100 wirken zusammen, um die Reaktionsfläche für die erste Komponente 66 und die Platte 34, 34A bereitzustellen. Außerdem kann die Barriereanordnung 12 die ersten und zweiten Scherstrukturen 60, 62 umfassen.
Während die besten Modi und andere Konfigurationen zur Ausführung der Offenbarung im Detail beschrieben wurden, werden diejenigen, die mit dem Stand der Technik, auf den sich diese Offenbarung bezieht, vertraut sind, verschiedene alternative Designs und Konfigurationen zur Durchführung der Offenbarung im Rahmen der beigefügten Ansprüche erkennen. Darüber hinaus sind die in den Zeichnungen dargestellten Konfigurationen oder die in der vorliegenden Beschreibung erwähnten Merkmale verschiedener Konfigurationen nicht unbedingt als voneinander unabhängige Konfigurationen zu verstehen. Vielmehr ist es möglich, dass jedes der in einem der Konfigurationsbeispiele beschriebenen Merkmale mit einem oder mehreren anderen gewünschten Merkmalen aus anderen Konfigurationen kombiniert werden kann, wodurch sich andere Konfigurationen ergeben, die nicht in Worten oder durch Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben sind. Dementsprechend fallen solche anderen Konfigurationen in den Rahmen des Anwendungsbereichs der beigefügten Ansprüche.

Claims

Barriereanordnung für ein Energiespeichersystem, wobei die Barriereanordnung umfasst: eine Platte mit einer Außenfläche und einer der Außenfläche gegenüberliegenden Innenfläche; ein Energiespeicherpaket, das von der Platte relativ zur Innenfläche der Platte beabstandet ist; und eine Zwischenstruktur, die zwischen der inneren Oberfläche der Platte und dem Energiespeicherpaket angeordnet ist, und wobei die Zwischenstruktur so konfiguriert ist, dass sie Energie absorbiert, wenn eine Last auf die äußere Oberfläche der Platte aufgebracht wird, und so konfiguriert ist, dass sie die Last entlang einer Vielzahl von Lastpfaden durch die Zwischenstruktur umverteilt, wenn die Last auf die äußere Oberfläche der Platte aufgebracht wird.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Zwischenstruktur eine erste Komponente und eine zweite Komponente benachbart zueinander umfasst, und wobei die erste Komponente zwischen der Platte und der zweiten Komponente angeordnet ist, und wobei die zweite Komponente zwischen der ersten Komponente und dem Energiespeicherpaket angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 2, wobei: die Lastpfade umfassen einen ersten Lastpfad und einen zweiten Lastpfad, der von dem ersten Lastpfad beabstandet ist; die erste Komponente eine erste Konfiguration enthält, die so konfiguriert ist, dass sie die Last entlang des ersten Lastpfads und des zweiten Lastpfads umverteilt; und die zweite Komponente eine zweite Konfiguration aufweist, die sich von der ersten Konfiguration unterscheidet, und die zweite Konfiguration so konfiguriert ist, dass sie eine sekundäre Last als Reaktion auf eine Kraft, die über die erste Komponente auf die zweite Komponente ausgeübt wird, aufgrund der auf die Außenfläche der Platte ausgeübten Last umverteilt.
Anordnung nach Anspruch 2, wobei die erste Komponente eine Tasche definiert und die erste Komponente relativ zu der Tasche komprimierbar ist, was bewirkt, dass die Tasche ihre Konfiguration ändert und als Reaktion auf die auf die Außenfläche der Platte ausgeübte Last Energie absorbiert.
Anordnung nach Anspruch 4, wobei: die erste Komponente eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, die von der ersten Seite relativ zu einer ersten Achse beabstandet ist, und die Tasche zwischen der ersten und der zweiten Seite der ersten Komponente angeordnet ist; die erste Achse die erste und zweite Komponente, die Platte und den Energiespeicher kreuzt; die zweite Komponente eine erste Seite und eine zweite Seite, die der ersten Seite der zweiten Komponente gegenüberliegt, umfasst; mindestens ein Teil der ersten Seite des zweiten Bauteils dem Energiespeicherpaket zugewandt ist und mindestens ein Teil der zweiten Seite des zweiten Bauteils dem ersten Bauteil zugewandt ist; und die zweite Komponente einen Kanal definiert, der relativ zu der ersten Seite der zweiten Komponente und/oder der zweiten Seite der zweiten Komponente offen ist, und die zweite Komponente relativ zu dem Kanal in Reaktion auf eine Kraft, die von der ersten Komponente darauf ausgeübt wird, verformbar ist.
Anordnung nach Anspruch 2, wobei die erste Komponente eine starre Struktur umfasst, die eine Vielzahl von Taschen definiert, die voneinander beabstandet sind, und die starre Struktur relativ zu mindestens einer der Taschen komprimierbar ist, um als Reaktion auf die auf die Außenfläche der Platte aufgebrachte Last Energie zu absorbieren.
Anordnung nach Anspruch 6, wobei: die erste Komponente eine erste Seite und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite aufweist; und die starre Struktur jede der Taschen teilweise umgibt, so dass die Taschen relativ zu der ersten Seite des ersten Bauteils und/oder relativ zu der zweiten Seite des ersten Bauteils offen sind.
Fahrzeug mit: eine Stützstruktur; eine mit der Stützstruktur gekoppelte Barriereanordnung, die Barriereanordnung umfassend: eine Platte mit einer Außenfläche und einer der Außenfläche gegenüberliegenden Innenfläche, wobei die Innenfläche der Stützstruktur zugewandt ist; ein Energiespeicherpaket, das von der Platte relativ zur Innenfläche der Platte beabstandet ist; und eine Zwischenstruktur, die zwischen der inneren Oberfläche der Platte und dem Energiespeicherpaket angeordnet ist, und wobei die Zwischenstruktur so konfiguriert ist, dass sie Energie absorbiert, wenn eine Last auf die äußere Oberfläche der Platte aufgebracht wird, und so konfiguriert ist, dass sie die Last entlang einer Vielzahl von Lastpfaden durch die Zwischenstruktur umverteilt, wenn die Last auf die äußere Oberfläche der Platte aufgebracht wird.
Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei: die Zwischenstruktur eine erste Komponente und eine zweite Komponente benachbart zueinander umfasst, und wobei die erste Komponente zwischen der Platte und der zweiten Komponente angeordnet ist, und wobei die zweite Komponente zwischen der ersten Komponente und dem Energiespeicherpaket angeordnet ist; die Lastpfade einen ersten Lastpfad und einen zweiten Lastpfad, der von dem ersten Lastpfad beabstandet ist, umfassen; die erste Komponente eine erste Konfiguration enthält, die so konfiguriert ist, dass sie die Last entlang des ersten Lastpfads und des zweiten Lastpfads umverteilt; und die zweite Komponente eine zweite Konfiguration aufweist, die sich von der ersten Konfiguration unterscheidet, und die zweite Konfiguration so konfiguriert ist, dass sie eine sekundäre Last als Reaktion auf eine Kraft, die über die erste Komponente auf die zweite Komponente ausgeübt wird, aufgrund der auf die Außenfläche der Platte ausgeübten Last umverteilt.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei: die Stützstruktur einen Querträger enthält, der von der Platte relativ zur Innenfläche der Platte beabstandet ist, und die zweite Komponente verteilt die sekundäre Last entlang des Querträgers in Reaktion auf die Kraft, die über die erste Komponente auf die zweite Komponente ausgeübt wird.