DE102023117221A1

DE102023117221A1 - Montagestruktur für ein elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102023117221A1
Application number: DE102023117221.2A
Authority: DE
Inventors: Fubang Wu; Mohamed Ridha Baccouche
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2022-07-07
Filing date: 2023-06-29
Publication date: 2024-01-18
Also published as: US20240014496A1; CN117360193A

Abstract

Eine Montagestruktur zum Montieren eines Batterieträgers an einem Rahmen eines Fahrzeugs beinhaltet eine Scherplatte und eine Vielzahl von einzelnen Montageblöcken. Die Scherplatte erstreckt sich in einer Längsrichtung des Fahrzeugs. Die Vielzahl von einzelnen Montageblöcken ist auf der Scherplatte zwischen der Scherplatte und einer unteren Abdeckung des Batterieträgers montiert. Jeder Montageblock der Vielzahl von einzelnen Montageblöcken beinhaltet eine Vielzahl von Wänden, die einen oder mehrere Hohlräume definiert. Die einzelnen Montageblöcke beinhalten einen Satz von ersten Montageblöcken, der sich in der Nähe einer ersten Seite der Scherplatte befindet, und einen Satz von zweiten Montageblöcken, der sich in der Nähe einer zweiten Seite der Scherplatte befindet, die der ersten Seite der Scherplatte gegenüberliegt.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Montagestruktur für ein Elektrofahrzeug und ein Elektrofahrzeug, das eine Montagestruktur beinhaltet.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit und stellen möglicherweise nicht den Stand der Technik dar.
Der Wunsch, den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen von Automobilen zu reduzieren, ist hinlänglich dokumentiert. Daher wurden Elektrofahrzeuge entwickelt, um die Abhängigkeit von Brennkraftmaschinen erheblich zu reduzieren. Im Allgemeinen unterscheiden sich Elektrofahrzeuge von herkömmlichen Kraftfahrzeugen, da sie von einem oder mehreren wiederaufladbaren Batteriepacks angetrieben werden, die zum Beispiel Lithium-Ionen-Batterien oder beliebige andere geeignete Speichereinheiten für elektrische Leistung aufweisen. Der Batteriepack versorgt typischerweise einen oder mehrere Motoren mit Leistung, um einen Satz Räder anzutreiben. Die Größe und das Gewicht des Batteriepacks sind typischerweise größer für Elektrofahrzeuge, die in der Lage sind, lange Strecken zurückzulegen (z. B. Elektrofahrzeuge, die mehr als 500 Meilen zurücklegen können). Abhängig von dem Montageort relativ zu dem Elektrofahrzeug kann der Batteriepack anfällig für verschiedene Fahrzeugbelastungen sein.
Der Einbau von wiederaufladbaren Batteriepacks in die Struktur bestehender Fahrzeuge und das Bereitstellen effizienter Ladewege unter einer Vielfalt an Betriebsbedingungen kann eine Herausforderung darstellen, hauptsächlich aufgrund des erhöhten Gewichts der Batteriepacks und ihrer größeren Grundfläche im Fahrzeug. Die vorliegende Offenbarung befasst sich mit diesen und anderen Problemen, die mit dem Einbau von wiederaufladbaren Batteriepacks in Elektrofahrzeuge in Zusammenhang stehen.
KURZDARSTELLUNG
Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollständigen Umfangs oder all ihrer Merkmale.
In einer Form stellt die vorliegende Offenbarung eine Montagestruktur zum Montieren eines Batterieträgers an einem Rahmen eines Fahrzeugs bereit. Die Montagestruktur beinhaltet eine Scherplatte und eine Vielzahl von einzelnen Montageblöcken. Die Scherplatte erstreckt sich in einer Längsrichtung des Fahrzeugs. Die Vielzahl von einzelnen Montageblöcken ist auf der Scherplatte zwischen der Scherplatte und einer unteren Abdeckung des Batterieträgers montiert. Jeder Montageblock der Vielzahl von einzelnen Montageblöcken beinhaltet eine Vielzahl von Wänden, die einen oder mehrere Hohlräume definiert. Die einzelnen Montageblöcke beinhalten einen Satz von ersten Montageblöcken, der sich in der Nähe einer ersten Seite der Scherplatte befindet, und einen Satz von zweiten Montageblöcken, der sich in der Nähe einer zweiten Seite der Scherplatte befindet, die der ersten Seite der Scherplatte gegenüberliegt.
Bei Variationen der Montagestruktur aus dem vorstehenden Absatz, die einzeln oder in einer beliebigen Kombination umgesetzt werden können: sind die ersten Montageblöcke in der Längsrichtung des Fahrzeugs aneinander ausgerichtet und sind die zweiten Montageblöcke in der Längsrichtung des Fahrzeugs aneinander ausgerichtet; entspricht die erste Seite einer linken Seite des Fahrzeugs und entspricht die zweite Seite einer rechten Seite des Fahrzeugs, wobei jeder erste Montageblock seitlich an einem jeweiligen zweiten Montageblock ausgerichtet ist, der sich auf einer gegenüberliegenden Seite einer Längsachse des Fahrzeug befindet; beinhaltet die Montagestruktur eine Vielzahl von Trägerbefestigungselementen, wobei sich jedes Befestigungselement durch die Scherplatte und einen jeweiligen einzelnen Montageblock der Vielzahl von einzelnen Montageblöcken erstreckt und dazu konfiguriert ist, sich durch die untere Abdeckung des Batterieträgers zu erstrecken, um die Scherplatte, den jeweiligen einzelnen Montageblock und den Batterieträger aneinander zu befestigen; eine Vielzahl von Rahmenbefestigungselementen, wobei sich jedes Rahmenbefestigungselement durch die Scherplatte und einen entsprechenden einzelnen Montageblock der Vielzahl von einzelnen Montageblöcken erstreckt und dazu konfiguriert ist, sich durch einen Längsträger eines Fahrzeugrahmens zu erstrecken, um die Scherplatte, den jeweiligen einzelnen Montageblock und den Fahrzeugrahmen aneinander zu befestigen; umfasst die Vielzahl von Wänden Querwände, die quer zu der Scherplatte verlaufen, wobei die Querwände unterschiedliche Dicken aufweisen; umfasst die Vielzahl von Wänden jedes Montageblocks eine untere horizontale Wand, eine obere horizontale Wand und mindestens drei Querwände, wobei sich jede Querwand zwischen der oberen und der unteren horizontalen Wand erstreckt und eine Außenkante aufweist, die im Verhältnis zu dem Fahrzeug nach außen weist; verläuft jede Querwand im Wesentlichen senkrecht zu der unteren und der oberen horizontalen Wand; ist ein Schaumstoffmaterial innerhalb eines oder mehrerer Hohlräume angeordnet; und sind die einzelnen Montageblöcke in einer Rückwärtsrichtung im Verhältnis zu einer horizontalen Achse abgewinkelt, die sich in einer Querrichtung des Fahrzeugs erstreckt.
In einer anderen Form stellt die vorliegende Offenbarung eine Montagestruktur zum Montieren eines Batterieträgers an einem Rahmen eines Fahrzeugs bereit. Die Montagestruktur beinhaltet eine Scherplatte, eine Vielzahl von einzelnen Montageblöcken und Trägerbefestigungselemente. Die Scherplatte erstreckt sich in einer Längsrichtung des Fahrzeugs. Die Vielzahl von einzelnen Montageblöcken ist auf der Scherplatte zwischen der Scherplatte und einer unteren Abdeckung des Batterieträgers montiert. Jeder Montageblock der Vielzahl von einzelnen Montageblöcken beinhaltet eine Vielzahl von Wänden, die einen oder mehrere Hohlräume definiert. Jedes Trägerbefestigungselement erstreckt sich durch die Scherplatte und einen jeweiligen einzelnen Montageblock der Vielzahl von einzelnen Montageblöcken und ist dazu konfiguriert, sich durch den Batterieträger zu erstrecken, um die Scherplatte, den jeweiligen einzelnen Montageblock und den Batterieträger aneinander zu befestigen. Die einzelnen Montageblöcke beinhalten einen Satz von linken Montageblöcken, der sich auf einer linken Seite der Scherplatte befindet, und einen Satz von rechten Montageblöcken, der sich auf einer rechten Seite der Scherplatte befindet. Jeder linke Montageblock ist seitlich an einem jeweiligen rechten Montageblock ausgerichtet.
In einer wieder anderen Form stellt die vorliegende Offenbarung ein Fahrzeug bereit, das einen Fahrzeugrahmen, einen Batterieträger und eine Montagestruktur beinhaltet. Der Fahrzeugrahmen umfasst ein Paar beabstandeter Rahmenträger, das sich längsgerichtet in einer Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt. Die Montagestruktur ist an dem Fahrzeugrahmen und dem Batterieträger befestigt und umfasst eine Scherplatte und eine Vielzahl von einzelnen Montageblöcken. Die Scherplatte erstreckt sich in der Längsrichtung des Fahrzeugs. Die Vielzahl von einzelnen Montageblöcken ist auf der Scherplatte zwischen der Scherplatte und dem Batterieträger montiert. Jeder Montageblock der Vielzahl von einzelnen Montageblöcken umfasst eine Vielzahl von Wänden, die einen oder mehrere Hohlräume definiert. Die Vielzahl von einzelnen Montageblöcke umfasst einen Satz von linken Montageblöcken, der sich in der Nähe einer linken Seite der Scherplatte befindet, und einen Satz von rechten Montageblöcken, der sich in der Nähe einer rechten Seite der Scherplatte befindet.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der in dieser Schrift bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und konkrete Beispiele lediglich der Veranschaulichung dienen und den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
ZEICHNUNGEN
Zum umfassenden Verständnis der Offenbarung werden nun verschiedene Formen davon unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben, in denen Folgendes gilt:

1 ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs, das einen Batteriepack und eine Batteriepackmontagestruktur gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung beinhaltet,
2 ist eine perspektivische Ansicht der Batteriepackmontagestruktur und des Batteriepacks aus 1;
3 ist eine Seitenansicht der Batteriepackmontagestruktur und des Batteriepacks aus 1;
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Batteriepackmontagestruktur und des Batteriepacks aus 1;
5 ist eine Unteransicht der Batteriepackmontagestruktur aus 1;
6 ist eine perspektivische Ansicht der Batteriepackmontagestruktur aus 1;
7A ist eine Seitenansicht von Montageblöcken der Montagestruktur aus 1;
7b-7g sind Seitenansichten alternativer Montageblöcke der Batteriepackmontagestruktur gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung; und
8 ist eine Querschnittsansicht der Batteriepackmontagestruktur und des Batteriepacks aus 1 während eines Aufprallereignisses.

Die in dieser Schrift beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Weise einzuschränken.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder die Verwendungen nicht einschränken. Es versteht sich, dass über alle Zeichnungen hinweg entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 wird ein Fahrzeug 10 (1), wie etwa ein Elektrofahrzeug, bereitgestellt. In dem bereitgestellten Beispiel ist das Elektrofahrzeug ein Batterieelektrofahrzeug (Battery Electric Vehicle - BEV). In anderen Beispielen kann das Elektrofahrzeug ein Hybridelektrofahrzeug (Hybrid Electric Vehicle - HEV), ein Plug-in-Elektrofahrzeug (Plug-in Hybrid Electric Vehicle - PHEV) oder ein Brennstoffzellenfahrzeug sein. Das Fahrzeug 10 beinhaltet eine Batteriegehäusebaugruppe 12 (in dieser Schrift auch als Batteriepack bezeichnet), einen Fahrzeugrahmen 14 (2) und eine Batteriemontagestruktur 16 (2; in dieser Schrift auch als Batteriepackmontagestruktur bezeichnet). Die Batteriegehäusebaugruppe 12 versorgt einen oder mehrere Elektromotoren mit Leistung, um einen Satz von Antriebsrädern anzutreiben. Beispielsweise kann die Batteriegehäusebaugruppe 12 einen hinteren Elektromotor (nicht dargestellt) mit Leistung versorgen, um Hinterräder 20a, 20b eines Satzes von Hinterrädern 20 über eine Hinterachse 22 anzutreiben, und/oder kann einen vorderen Elektromotor (nicht dargestellt) mit Leistung versorgen, um Vorderräder 24a, 24b eines Satzes von Vorderrädern 24 über eine Vorderachse 26 anzutreiben.
Die Batteriegehäusebaugruppe 12 beinhaltet eine oder mehrere Batteriebänke (nicht dargestellt) und einen Batterieträger oder ein Gehäuse 28. Das Batteriegehäuse 28 ist eine Umhausung, die ein strukturelles umgebendes und abgedichtetes Fach für die Batteriebänke und andere Batteriekomponenten, wie etwa Kühlleitungen, Halteklammern und Verdrahtung bereitstellt, die darin angeordnet sind. Die Batterieanordnungen können wiederaufladbar sein und können Lithium-Ionen-Batterien oder beliebige andere geeignete Speichereinheiten für elektrische Leistung beinhalten. In einigen Formen sind die Batteriebänke übereinandergestapelt.
Das Batteriegehäuse 28 kann an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs 10 angeordnet sein und ist an dem Fahrzeugrahmen 14 montiert. Auf diese Weise wird das Batteriegehäuse 28 durch den Fahrzeugrahmen 14 getragen und ist von einem Fahrgastraum (nicht dargestellt) und Frachträumen (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 10 entfernt, wodurch es keinen Raum einnimmt, der andernfalls für Fahrgäste oder Fracht verfügbar wäre. Das Batteriegehäuse 28 beinhaltet einen Deckel 38, einen Körper 40 und interne Querelemente 42 (nur eines ist in 2 zur besseren Veranschaulichung schematisch in gestrichelten Linien veranschaulicht). Der Deckel 38 überlappt sich zumindest teilweise mit dem Körper 40 und ist über mechanische Befestigungselemente, wie etwa Bolzen oder Schrauben (nicht dargestellt), entfernbar an den Körper 40 gekoppelt. Auf diese Weise kann der Deckel 38 entfernt werden, um die Batteriebänke, die innerhalb des Batteriegehäuses 28 angeordnet sind, zu warten.
Der Körper 40 beinhaltet eine untere Wand oder Platte 48 (2) und eine oder mehrere Seitenwände oder -platten 50. Die untere Wand 48 trägt die Batteriebänke, die innerhalb des Batteriegehäuses 28 angeordnet sind, und ist an unteren Abschnitten der Seitenwände 50 befestigt. Beispielsweise ist die untere Wand 48 an den unteren Abschnitten der Seitenwände 50 durch Schweißen, einen Klebstoff oder ein beliebiges anderes geeignetes Anbringungsmittel befestigt. Die Seitenwände 50 werden zum Beispiel durch Stanzen hergestellt und erstrecken sich in einer vertikalen Richtung. Die Seitenwände 50 definieren eine äußere Grenze des Körpers 40 und sind zum Beispiel durch Schweißen oder einen Klebstoff aneinander befestigt. Eine Dichtung (nicht dargestellt) ist um einen Umfang der Seitenwände 50 des Batteriegehäuses 28 herum angeordnet und steht mit den Seitenwänden 50 und dem Deckel 38 in Eingriff. Auf diese Weise wird verhindert, dass Fluide, Schmutz und andere Materialien in das Batteriegehäuse 28 gelangen. Die internen Querelemente 42 sind innerhalb des Körpers 40 angeordnet und erstrecken sich in einer Querrichtung des Fahrzeugs 10. Die internen Querelemente 42 können gegenüberliegende Seitenwände 50 verbinden. Die internen Querelemente 42 liegen an der unteren Wand 48 des Körpers 40 an und sind entlang einer Längsrichtung des Fahrzeugs 10 beabstandet.
Der Fahrzeugrahmen 14 ist die Haupttragstruktur des Fahrzeugs 10, an der verschiedene Komponenten direkt oder indirekt angebracht sind. Der Fahrzeugrahmen 14 beinhaltet gegenüberliegende Längsträger 54a, 54b. Die Träger 54a, 54b sind voneinander beabstandet und können eine Länge des Fahrzeugrahmens 14 festlegen.
Unter Bezugnahme auf die 2-7 ist die Batteriemontagestruktur 16 derart an dem Fahrzeugrahmen 14 und dem Batteriegehäuse 28 befestigt, dass die Montagestruktur 16, der Fahrzeugrahmen 14 und das Batteriegehäuse 28 zu einer einheitlichen Struktur kombiniert sind. Auf diese Weise montiert die Montagestruktur 16 das Batteriegehäuse 28 an dem Fahrzeugrahmen 14 und verringert ein Durchbiegen der Längsträger 54a, 54b während eines Fahrzeugaufprallereignisses. Die Montagestruktur 16 schützt die Batteriegehäusebaugruppe 12 während des Fahrzeugbetriebs und umfasst eine Scherplatte 56 und eine Vielzahl von Montageblöcken 58a, 58b.
In dem veranschaulichten Beispiel ist die Scherplatte 56 ein rechteckiges Stanzteil mit einem flachen, dünnen Profil und ist von der unteren Wand 48 des Batteriegehäuses 28 beabstandet. Die Scherplatte 56 erstreckt sich entlang einer Längsrichtung des Fahrzeugs 10 und bedeckt die untere Wand 48 und erstreckt sich außerhalb der Batteriegehäusebaugruppe 12. Anders ausgedrückt weist die Scherplatte 56 eine Oberfläche auf, die größer als eine Oberfläche der unteren Wand 48 des Batteriegehäuses 28 ist. Die Scherplatte 56 ist an der unteren Wand 48 und den Längsträgern 54a, 54b des Fahrzeugrahmens 14 durch die Montageblöcke 58a, 58b befestigt. Die Scherplatte 56 ist aus einem Metallmaterial hergestellt und beinhaltet gegenüberliegende Seiten, die einen oder mehrere darin ausgebildete Ausschnitte 62 aufweisen können. Auf diese Weise wird die Handhabung und Montage der Scherplatte 56 an dem Batteriegehäuse 28 und dem Fahrzeugrahmen 14 erleichtert. In dem veranschaulichten Beispiel weisen die Ausschnitte 62 eine im Allgemeinen rechteckige Form auf. In anderen Formen beinhalten die Ausschnitte 62 andere geeignete Formen, wie zum Beispiel quadratisch oder halbkreisförmig.
Die Vielzahl von Montageblöcken 58a, 58b kann zum Beispiel durch einen Warmwalzprozess hergestellt werden und besteht zum Beispiel aus einem Metallmaterial, wie etwa Stahl oder hochfestem Stahl. Die Vielzahl von Montageblöcken 58a, 58b ist auf der Scherplatte 56 auf jeweiligen Seiten der Scherplatte 56 montiert und ist zwischen der Scherplatte 56 und der unteren Wand 48 des Batteriegehäuses 28 positioniert. Die Montageblöcke 58a, 58b sind nicht aneinander angebracht und sind nicht einstückig miteinander ausgebildet. Anders ausgedrückt sind die Montageblöcke 58a, 58b getrennte und einzelne Komponenten, die sich auf jeweiligen Seiten der Scherplatte 56 befinden (d. h., die Montageblöcke 58a, 58b erstrecken sich nicht in einer Querrichtung entlang einer wesentlichen Breite der Scherplatte 56 und die Montageblöcke 58a oder 58b erstrecken sich im Gegensatz zu herkömmlichen Querstangen auf einer Seite nicht in der Querrichtung über die mittlere Längsachse des Fahrzeugs zu der anderen Seite).
Halterungen 64 sind an einer jeweiligen Seitenwand 50 des Batteriegehäuses 28 befestigt und sind entlang einer Längsrichtung des Fahrzeugs 10 beabstandet. Die Halterungen 64 weisen im Allgemeinen eine L-Form auf und beinhalten einen sich vertikal erstreckenden Abschnitt 64a und einen sich horizontal erstreckenden Abschnitt 64b. Der sich vertikal erstreckende Abschnitt 64a ist an der jeweiligen Seitenwand 50 des Batteriegehäuses 28 befestigt und der sich horizontal erstreckende Abschnitt 64b ist an der Oberseite eines jeweiligen Montageblocks 58a, 58b derart befestigt, dass sich der Montageblock 58a, 58b zwischen dem sich horizontal erstreckenden Abschnitt 64b und der Scherplatte 56 befindet, wobei sich die Scherplatte 56 zwischen dem Montageblock 58a, 58b und einem jeweiligen Längsträger 54a, 54b befindet. In dem veranschaulichten Beispiel ist der sich vertikal erstreckende Abschnitt 64a mit der jeweiligen Seitenwand 50 des Batteriegehäuses 28 verschweißt. In einigen Formen ist der sich vertikal erstreckende Abschnitt 64a zum Beispiel an der jeweiligen Seitenwand 50 des Batteriegehäuses 28 durch mechanische Befestigungselement angebracht.
In dem veranschaulichten Beispiel ist jeder Montageblock 58a, 58b mit der Scherplatte 56 verschweißt und ist vertikal an einem jeweiligen internen Querelement 42 des Batteriegehäuses 28 ausgerichtet. Jeder Montageblock 58a, 58b ist zudem über Befestigungselemente 70a, 70b an einem jeweiligen Längsträger 54a, 54b und dem Batteriegehäuse 28 befestigt. Das heißt, das Befestigungselement 70a erstreckt sich durch eine Öffnung 65a in der Scherplatte 56, eine Öffnung 60 in einem jeweiligen Montageblock 58a, 58b, die untere Wand 48 des Batteriegehäuses 28 und ein jeweiliges internes Querelement 42, wodurch die Scherplatte 56, der jeweilige Montageblock 58a, 58b und das Batteriegehäuse 28 aneinander befestigt werden. Ebenso erstreckt sich das Befestigungselement 70b durch eine Öffnung 65b in der Scherplatte 56, eine Öffnung 63 in dem jeweiligen Montageblock 58a, 58b, den sich horizontal erstreckenden Abschnitt 64b einer jeweiligen Halterung 64 und einen jeweiligen Längsträger 54a, 54b, wodurch die Scherplatte 56, der jeweilige Montageblock 58a, 58b, die jeweilige Halterung 64 und der jeweilige Längsträger 54a, 54b zueinander außerhalb der Batteriegehäusebaugruppe 12 befestigt werden. In einigen Formen ist jeder Montageblock 58a, 58b mit einer Bodenfläche der unteren Wand 48 des Batteriegehäuses 28 verschweißt und ist an den jeweiligen Längsträger 54a, 54b und der Scherplatte 56 über die Befestigungselemente 70b befestigt, wie vorstehend beschrieben.
Die Montageblöcke 58a befinden sich auf einer ersten Seite 72 der Scherplatte 56 und die Montageblöcke 58b befinden sich auf einer gegenüberliegenden zweiten Seite 74 der Scherplatte 56. Die Montageblöcke 58a sind entlang der Längsrichtung des Fahrzeugs 10 aneinander ausgerichtet und die Montageblöcke 58b sind entlang der Längsrichtung des Fahrzeugs 10 aneinander ausgerichtet. Jeder Montageblock 58a ist zudem seitlich oder horizontal an einem jeweiligen Montageblock 58b ausgerichtet, der sich auf der zweiten Seite 74 befindet. In dem veranschaulichten Beispiel weisen die Montageblöcke 58a, 58b eine Parallelogrammform auf und sind in Bezug auf eine horizontale Achse X (5), die sich in einer Querrichtung des Fahrzeugs 10 erstreckt, in einer Rückwärtsrichtung derart abgewinkelt, dass sich ein Abschnitt eines außenliegenden Endes jedes Montageblocks 58a, 58b vor einem innenliegenden Ende dieses Montageblocks 58a, 58b befindet. In einigen Formen sind die Montageblöcke 58a, 58b in Bezug auf die horizontale Achse X in einer Vorwärtsrichtung derart abgewinkelt, dass sich ein Abschnitt des innenliegenden Endes jedes Montageblocks 58a, 58b vor dem außenliegenden Ende dieses Montageblocks 58a, 58b befindet. In anderen Formen weisen die Montageblöcke 58a, 58b eine rechteckige Form auf und erstrecken sich parallel in Bezug auf die horizontale Achse X.
Wie am besten in 7a dargestellt ist, umfasst jeder Montageblock 58a, 58b der Montageblöcke 58a, 58b einen oder mehrere Hohlräume 78, die durch eine Vielzahl von Wänden 80 definiert sind, die sich in einer Querrichtung des Fahrzeugs 10 erstrecken. In dem veranschaulichten Beispiel sind drei Hohlräume 78 durch die Wände 80 (die vertikale Wände 82a, 82b, 82c, 82d und horizontale Wände 84a, 84b umfassen) definiert. Die vertikalen Wände 82a, 82b, 82c, 82d sind voneinander beabstandet und erstrecken sich von der horizontalen Wand 84a zu der horizontalen Wand 84b. Die vertikalen Wände 82a, 82b definieren einen Außenumfang der Montageblöcke 58a, 58b und die vertikalen Wände 82c, 82d sind zwischen den vertikalen Wänden 82a, 82b positioniert. In dem veranschaulichten Beispiel weisen die Wände 80 gleiche Dicken auf. In einigen Formen können eine oder mehrere Wände unterschiedliche Dicken im Verhältnis zu den anderen Wänden aufweisen. Beispielsweise können die vertikalen Wände 82a, 82b, 82c, 82d eine Dicke aufweisen, die größer als die horizontalen Wände 84a, 84b ist. In einem anderen Beispiel können die vertikalen Wände 82a, 82b, 82c, 82d im Verhältnis zueinander unterschiedliche Dicken aufweisen. In einigen Formen kann jede Wand 82a, 82b, 82c, 82d, 84a, 84b eine variable Dicke aufweisen.
In dem veranschaulichten Beispiel ist ein optionales Schaumstoffmaterial innerhalb eines oder mehrerer Hohlräume 78 bereitgestellt, um eine zusätzliche Steifigkeit der Montageblöcke 58a, 58b während des Fahrzeugbetriebs bereitzustellen. In einigen Formen beinhalten die Montageblöcke 58a, 58b eine oder mehrere schräge Wände zusätzlich zu oder anstelle der vertikalen Wände 82a, 82b, 82c, 82d.
Obwohl die Figuren die Montageblöcke 58a, 58b mit vier (4) vertikalen Wänden und zwei (2) horizontalen Wänden darstellen, können die Montageblöcke 58a, 58b in einigen Formen mehr oder weniger vertikale Wände und horizontale Wände aufweisen. Wie in 7b dargestellt, weist der Montageblock 158a eine vertikale Wand auf, die sich zwischen zwei horizontalen Wänden erstreckt. Wie in 7c dargestellt, weist der Montageblock 158b zwei vertikale Wände auf, die sich zwischen zwei horizontalen Wänden erstrecken. Es können zudem Radien an der Schnittstelle zwischen einer vertikalen Wand und einer horizontalen Wand vorhanden sein. Wie in 7d dargestellt, weist der Montageblock 158c eine kreisförmige Form auf und umfasst eine vertikale Wand, die zwischen zwei bogenförmigen Außenwänden positioniert ist. Wie in 7e dargestellt, weist der Montageblock 158d drei vertikale Wände auf, die sich zwischen zwei horizontalen Wänden erstrecken. Wie in 7f dargestellt, weist der Montageblock 158e vier vertikale Wände, eine durchgehende untere horizontale Wand und eine unterbrochene obere horizontale Wand auf. Die Öffnung in der unterbrochenen oberen horizontalen Wand kann durch die untere Wand 48 des Batteriegehäuses 28 oder die Scherplatte 56 geschlossen werden, sobald der Montageblock 158e an dem Batteriegehäuse 28 und der Scherplatte 56 befestigt ist. Wie in 7g dargestellt, weist der Montageblock 158f zwei vertikale Endwände, zwei horizontale Wände und eine Vielzahl von schrägen Innenwänden auf, die miteinander zusammenwirken, um ein Wellenmuster zu bilden.
Die Wände 80 der Montageblöcke 58a, 58b der vorliegenden Offenbarung sind derart ausgerichtet, dass die Aufprallkräfte hochkant auf die Wände 80 treffen, sodass die Wände 80 die Last von dem Fahrzeugaufprall in Druck entlang der längsten Achse der Wände 80 übertragen. Wie in 8 dargestellt, stellt die Montagestruktur 16, welche die Montageblöcke 58a, 58b beinhaltet, die sich an der äußeren Grenze des Batteriegehäuses 28 befinden und an den Längsträgern 54a, 54b und dem Batteriegehäuse 28 befestigt sind, wie vorstehend beschrieben, einen Biege- und/oder Verdrehwiderstand der Längsträger 54a, 54b während des Fahrzeugaufpralls bereit. Ferner verringert sich durch die Konstruktion der Montageblöcke 58a, 58b zudem das Gewicht der Montagestruktur 16 im Vergleich zu herkömmlichen Batteriepackmontagestrukturen.
Sofern in dieser Schrift nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist, sind alle numerischen Werte, die mechanische/thermische Eigenschaften, Prozentanteile von Zusammensetzungen, Abmessungen und/oder Toleranzen oder andere Kenngrößen angeben, so zu verstehen, dass sie durch das Wort „etwa“ oder „ungefähr“ modifiziert sind, wenn sie den Umfang der vorliegenden Offenbarung beschreiben. Diese Modifikation ist aus verschiedenen Gründen wünschenswert, einschließlich industrieller Praxis, Material, Fertigung und Montagetoleranzen sowie Testfähigkeit.
Wie in dieser Schrift verwendet, sollte die Formulierung mindestens eines von A, B und C dahingehend ausgelegt werden, dass sie ein logisches (A ODER B ODER C) bedeutet, wobei ein nicht ausschließendes logisches ODER verwendet wird, und sollte nicht dahingehend ausgelegt werden, dass sie „mindestens eines von A, mindestens eines von B und mindestens eines von C“ bedeutet.
Die Beschreibung der Offenbarung ist lediglich beispielhafter Natur und somit sollen Variationen, die nicht vom Kern der Offenbarung abweichen, innerhalb des Umfangs der Offenbarung liegen. Derartige Variationen sind nicht als Abweichung vom Wesen und Umfang der Offenbarung zu betrachten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Montagestruktur zum Montieren eines Batterieträgers an einem Rahmen eines Fahrzeugs bereitgestellt, die Folgendes aufweist: eine Scherplatte, die sich in einer Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt; eine Vielzahl von einzelnen Montageblöcken, die auf der Scherplatte zwischen der Scherplatte und dem Batterieträger montiert ist, wobei jeder einzelne Montageblock eine Vielzahl von Wänden umfasst, die einen oder mehrere Hohlräume definiert, und ein Trägerbefestigungselement, das sich durch die Scherplatte und einen jeweiligen einzelnen Montageblock der Vielzahl von einzelnen Montageblöcken erstreckt und dazu konfiguriert ist, sich durch den Batterieträger zu erstrecken, um die Scherplatte, den jeweiligen einzelnen Montageblock und den Batterieträger aneinander zu befestigen, wobei die einzelnen Montageblöcke einen Satz von linken Montageblöcken, der sich auf einer linken Seite der Scherplatte befindet, und einen Satz von rechten Montageblöcken, der sich auf einer rechten Seite der Scherplatte befindet, umfassen, wobei jeder linke Montageblock seitlich an einem jeweiligen rechten Montageblock ausgerichtet ist.
Gemäß einer Ausführungsform sind die linken Montageblöcke in Längsrichtung aneinander ausgerichtet und sind die rechten Montageblöcke in Längsrichtung aneinander ausgerichtet. Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein Rahmenbefestigungselement, das sich durch die Scherplatte und den jeweiligen einzelnen Montageblock erstreckt und dazu konfiguriert ist, sich durch einen Längsträger eines Fahrzeugrahmens zu erstrecken, um die Scherplatte, den jeweiligen einzelnen Montageblock und den Fahrzeugrahmen aneinander zu befestigen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vielzahl von Wänden Querwände, und wobei die Querwände unterschiedliche Dicken aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Vielzahl von Wänden jedes Montageblocks eine untere horizontale Wand, eine obere horizontale Wand und mindestens drei Querwände, wobei sich jede Querwand zwischen der oberen und der unteren horizontalen Wand erstreckt und eine Außenkante aufweist, die im Verhältnis zu dem Fahrzeug nach außen gerichtet ist.
Gemäß einer Ausführungsform verläuft jede Querwand im Wesentlichen senkrecht zu der unteren und der oberen Wand.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein Schaumstoffmaterial innerhalb des einen oder der mehreren Hohlräume angeordnet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Fahrzeugrahmen, der ein Paar beabstandeter Rahmenträger umfasst, das sich längsgerichtet in einer Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt; einen Batterieträger; und eine Montagestruktur, die an dem Fahrzeugrahmen und dem Batterieträger befestigt ist, wobei die Montagestruktur umfasst: eine Scherplatte, die sich in der Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt; und eine Vielzahl von einzelnen Montageblöcken, die auf der Scherplatte zwischen der Scherplatte und dem Batterieträger montiert ist, wobei jeder Montageblock der Vielzahl von einzelnen Montageblöcken eine Vielzahl von Wänden umfasst, die einen oder mehrere Hohlräume definiert, wobei die Vielzahl von einzelnen Montageblöcken einen Satz von linken Montageblöcken, der sich in der Nähe einer linken Seite der Scherplatte befindet, und einen Satz von rechten Montageblöcken, der sich in der Nähe einer rechten Seite der Scherplatte befindet, umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform sind die linken Montageblöcke in Längsrichtung aneinander ausgerichtet und sind die rechten Montageblöcke in Längsrichtung aneinander ausgerichtet. Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch: eine Vielzahl von Trägerbefestigungselementen, wobei sich jedes Trägerbefestigungselement durch die Scherplatte, einen jeweiligen einzelnen Montageblock der Vielzahl von einzelnen Montageblöcken und den Batterieträger erstreckt; und eine Vielzahl von Rahmenbefestigungselementen, wobei sich jedes Rahmenbefestigungselement durch die Scherplatte, einen entsprechenden einzelnen Montageblock der Vielzahl von einzelnen Montageblöcken und einen jeweiligen Rahmenträger des Paars beabstandeter Rahmenträger erstreckt.

Claims

Montagestruktur zum Montieren eines Batterieträgers an einem Rahmen eines Fahrzeugs, wobei die Montagestruktur umfasst: eine Scherplatte, die sich in einer Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt; und eine Vielzahl von einzelnen Montageblöcken, die auf der Scherplatte zwischen der Scherplatte und einer unteren Abdeckung des Batterieträgers montiert ist, wobei jeder Montageblock der Vielzahl von einzelnen Montageblöcken eine Vielzahl von Wänden umfasst, die einen oder mehrere Hohlräume definiert, wobei die Vielzahl von einzelnen Montageblöcken einen Satz von ersten Montageblöcken, der sich in der Nähe einer ersten Seite der Scherplatte befindet, und einen Satz von zweiten Montageblöcken, der sich in der Nähe einer zweiten Seite der Scherplatte befindet, die der ersten Seite der Scherplatte gegenüberliegt, umfasst.
Montagestruktur nach Anspruch 1, wobei die ersten Montageblöcke in der Längsrichtung des Fahrzeugs aneinander ausgerichtet sind und die zweiten Montageblöcke in der Längsrichtung des Fahrzeugs aneinander ausgerichtet sind.
Montagestruktur nach Anspruch 1, wobei die erste Seite einer linken Seite des Fahrzeugs entspricht und die zweite Seite einer rechten Seite des Fahrzeugs entspricht, wobei jeder erste Montageblock seitlich an einem jeweiligen zweiten Montageblock ausgerichtet ist, der sich auf einer gegenüberliegenden Seite einer Längsachse des Fahrzeugs befindet.
Montagestruktur nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Vielzahl von Befestigungselementen, wobei sich jedes Befestigungselement durch die Scherplatte und einen jeweiligen einzelnen Montageblock der Vielzahl von einzelnen Montageblöcken erstreckt und dazu konfiguriert ist, sich durch die untere Abdeckung des Batterieträgers zu erstrecken, um die Scherplatte, den jeweiligen einzelnen Montageblock und den Batterieträger aneinander zu befestigen.
Montagestruktur nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Vielzahl von Trägerbefestigungselementen, wobei sich jedes Trägerbefestigungselement durch die Scherplatte und einen jeweiligen einzelnen Montageblock der Vielzahl von einzelnen Montageblöcken erstreckt und dazu konfiguriert ist, sich durch die untere Abdeckung des Batterieträgers zu erstrecken, um die Scherplatte, den jeweiligen einzelnen Montageblock und den Batterieträger aneinander zu befestigen; und eine Vielzahl von Rahmenbefestigungselementen, wobei sich jedes Rahmenbefestigungselement durch die Scherplatte und einen entsprechenden einzelnen Montageblock der Vielzahl von einzelnen Montageblöcken erstreckt und dazu konfiguriert ist, sich durch einen Längsträger eines Fahrzeugrahmens zu erstrecken, um die Scherplatte, den jeweiligen einzelnen Montageblock und den Fahrzeugrahmen aneinander zu befestigen.
Montagestruktur nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Wänden Querwände umfasst, die quer zu der Scherplatte verlaufen, und wobei die Querwände unterschiedliche Dicken aufweisen.
Montagestruktur nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Wänden jedes Montageblocks eine untere horizontale Wand, eine obere horizontale Wand und mindestens drei Querwände umfasst, wobei sich jede Querwand zwischen der oberen und der unteren horizontalen Wand erstreckt und eine Außenkante aufweist, die im Verhältnis zu dem Fahrzeug nach außen gerichtet ist.
Montagestruktur nach Anspruch 7, wobei mindestens eine Querwand der mindestens drei Querwände schräg ist.
Montagestruktur nach Anspruch 7, wobei jede Querwand im Wesentlichen senkrecht zu der unteren und der oberen horizontalen Wand verläuft.
Montagestruktur nach Anspruch 1, wobei ein Schaumstoffmaterial innerhalb des einen oder der mehreren Hohlräume angeordnet ist.
Montagestruktur nach Anspruch 10, wobei die einzelnen Montageblöcke in einer Rückwärtsrichtung im Verhältnis zu einer horizontalen Achse abgewinkelt sind, die sich in einer Querrichtung des Fahrzeugs erstreckt.
Montagestruktur nach Anspruch 1, wobei die einzelnen Montageblöcke in einer Rückwärtsrichtung im Verhältnis zu einer horizontalen Achse abgewinkelt sind, die sich in einer Querrichtung des Fahrzeugs erstreckt.
Montagestruktur nach Anspruch 1, wobei die Scherplatte dazu konfiguriert ist, eine untere Wand des Batterieträgers abzudecken.
Montagestruktur nach Anspruch 1, wobei jeder einzelne Montageblock der Vielzahl von einzelnen Montageblöcken dazu konfiguriert ist, vertikal an einem internen Querelement des Batterieträgers ausgerichtet zu sein.