本公開涉及用于電動車輛電池的電池外殼的保護性結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

電動車輛使用的電池被包圍在裝配至車身的外殼或殼體中。電池能夠在與車輛的前部、后部及側(cè)面間隔開的位置裝配至車身。例如，電池可以裝配在乘客室下面、行李箱中、乘客室前面或縱向延伸的通道中。

電池必須在碰撞中免受損壞。鋰離子電池組或其他類型的電池單元可緊密地封裝在電池殼體內(nèi)。為防止殼體侵入容納電池單元的區(qū)域，要避免電池殼體的變形。侵入電池殼體會使電池單元破裂并泄露出電池單元的內(nèi)容物。

當(dāng)電池殼體裝配在車輛中的中心位置時，例如，乘客室的下方，在車身的側(cè)面與電池外殼之間可獲得有限的壓碎空間。而在電池外殼與車輛的前端或后端之間可獲得更多的壓碎空間。在任一情況下，存在對于從碰撞中吸收能量而使電池外殼變形最小化的高效且有效的輕型結(jié)構(gòu)的長期以來尚未實現(xiàn)的需求。該結(jié)構(gòu)必須具有有限的封裝空間要求同時為電池外殼組件(包括撞擊吸收結(jié)構(gòu))提供附加剛度。

已經(jīng)提出了保護電池外殼的一些方法：在電池外殼上增加梁和橫向構(gòu)件或延伸電池外殼的外部。這些方法增加了車輛的重量并且需要封裝梁和橫向構(gòu)件的額外空間。由于附加重量對燃料經(jīng)濟性有不利影響，因此要避免附加重量。增加的封裝空間需求對車輛設(shè)計自由度產(chǎn)生了不利影響。

通過以下概述的本公開來解決上述問題和其他問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種用于電 動車輛的牽引馬達電池的外殼，以從碰撞中吸收能量而使電池外殼變形最小化，并且具有有限的封裝空間要求同時為電池外殼組件提供附加剛度。

根據(jù)本實用新型的一個方面，提供一種用于電動車輛的牽引馬達電池的外殼，其包括：多個內(nèi)壁，內(nèi)壁在牽引馬達電池的多個側(cè)面周圍彼此連接；多個外壁；以及多個圓柱形管狀的撞擊吸收構(gòu)件，撞擊吸收構(gòu)件包括多個內(nèi)部加強壁，其中撞擊吸收構(gòu)件連接至其中一個內(nèi)壁和其中一個外壁。

根據(jù)本公開的一個方面，公開了一種用于電動車輛的牽引馬達電池的外殼，該外殼包括在牽引馬達電池的多個側(cè)面周圍彼此連接的多個內(nèi)壁、多個外壁和多個圓柱形管狀的撞擊吸收構(gòu)件。圓柱形管狀的撞擊吸收構(gòu)件通過多個內(nèi)壁加強。撞擊吸收構(gòu)件連接在其中一個內(nèi)壁與其中一個外壁之間。

根據(jù)本公開的其他方面，撞擊吸收構(gòu)件可與相鄰的撞擊吸收構(gòu)件間隔開以在撞擊中為撞擊吸收構(gòu)件朝向內(nèi)壁和相鄰的撞擊吸收構(gòu)件塌陷提供間隙。撞擊吸收構(gòu)件的加強壁可在三個間隔的位置與撞擊吸收構(gòu)件的內(nèi)管狀壁接觸并在撞擊吸收構(gòu)件內(nèi)相交于中心位置。撞擊吸收構(gòu)件的加強壁可以平行定向設(shè)置且可在間隔的位置與該撞擊吸收構(gòu)件的內(nèi)管狀壁接觸。可替代地，撞擊吸收構(gòu)件的加強壁可在四個間隔的位置與撞擊吸收構(gòu)件的內(nèi)管狀壁接觸并相交于中心位置。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，撞擊吸收構(gòu)件的內(nèi)部加強壁在三個間隔的位置與撞擊吸收構(gòu)件的內(nèi)圓柱形壁表面接觸，并且在撞擊吸收構(gòu)件內(nèi)的中心位置相交。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，撞擊吸收構(gòu)件的內(nèi)部加強壁在間隔的位置與撞擊吸收構(gòu)件的內(nèi)管狀壁接觸，其中內(nèi)部加強壁以平行定向設(shè)置。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，撞擊吸收構(gòu)件的內(nèi)部加強壁在四個間隔的位置與撞擊吸收構(gòu)件的內(nèi)管狀壁接觸，并且在撞擊吸收構(gòu)件內(nèi)的中心位置相交。

撞擊吸收構(gòu)件的加強壁可被裝配或形成在內(nèi)壁與外壁之間，從而通過布置該撞擊吸收構(gòu)件以定向加強壁來調(diào)節(jié)外殼的剛度。

根據(jù)本公開的進一步的方面，內(nèi)壁、撞擊吸收構(gòu)件和外壁可形成為單 一擠壓件?？商娲兀矒粑諛?gòu)件可被焊接至內(nèi)壁以及焊接至外壁。

外殼的豎直側(cè)面上的撞擊吸收構(gòu)件可具有豎直定向的圓柱軸線，并且外殼的水平側(cè)面上的撞擊吸收構(gòu)件可具有水平定向的圓柱軸線。撞擊吸收構(gòu)件連接至內(nèi)壁和外壁，其中圓柱軸線在平行于相應(yīng)壁的方向上延伸。

根據(jù)本公開的另一個方面，公開了用于為具有牽引馬達的車輛的電池提供撞擊吸收電池外殼的方法。一種方法包括擠壓出內(nèi)壁、外壁和多個間隔的圓柱形撞擊吸收管狀構(gòu)件以形成外殼側(cè)面。將多個外殼側(cè)面裝配以形成外殼，以及將多個外殼側(cè)面裝配在一起以形成電池外殼。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，該方法進一步包括擠壓出位于圓柱形撞擊吸收管狀構(gòu)件里面的多個內(nèi)部加強壁。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，撞擊吸收構(gòu)件的內(nèi)部加強壁在三個間隔的位置與撞擊吸收管狀構(gòu)件的內(nèi)管狀壁接觸，并且在撞擊吸收構(gòu)件內(nèi)的中心位置相交。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，撞擊吸收構(gòu)件的加強壁在間隔的位置與撞擊吸收管狀構(gòu)件的內(nèi)管狀壁接觸，其中加強壁以平行定向設(shè)置。

根據(jù)本實用新型的一個實施例，撞擊吸收構(gòu)件的加強壁在四個間隔的位置與撞擊吸收管狀構(gòu)件的內(nèi)管狀壁接觸，并且在撞擊吸收構(gòu)件內(nèi)的中心位置相交。

根據(jù)提供撞擊吸收電池外殼的另一種方法，多個間隔的圓柱形撞擊吸收管狀構(gòu)件可被單獨地擠壓出。提供內(nèi)平面壁和外平面壁，且圓柱形撞擊吸收管狀構(gòu)件可裝配在內(nèi)平面壁與外平面壁之間以形成外殼側(cè)面。然后固定外殼側(cè)面以形成電池外殼。

根據(jù)上述任意方法的其他方面，多個內(nèi)部加強壁可在圓柱形撞擊吸收管狀構(gòu)件里面被擠壓出。撞擊吸收構(gòu)件的內(nèi)部加強壁可在三個間隔的位置與撞擊吸收管狀構(gòu)件的內(nèi)管狀壁接觸并且在撞擊吸收構(gòu)件內(nèi)的中心位置相交。在另一個實例中，撞擊吸收構(gòu)件的加強壁可在間隔的位置與撞擊吸收管狀構(gòu)件的內(nèi)管狀壁接觸，其中加強壁以平行定向設(shè)置?？商娲?，撞擊吸收構(gòu)件的加強壁可在四個間隔位置與撞擊吸收管狀構(gòu)件的內(nèi)管狀壁接觸并在撞擊吸收構(gòu)件內(nèi)的中心位置相交。

本實用新型的有益效果在于：本實用新型的用于電動車輛的牽引馬達電池的外殼能夠從碰撞中吸收能量而使電池外殼變形最小化，并且具有有限的封裝空間要求同時為電池外殼組件提供附加剛度。

以下將參考附圖對本公開的上述方面和其他方面進行描述。

附圖說明

圖1為車輛的仰視平面示意圖，其示出了設(shè)置在乘客室下方的車輛框架上的電池外殼。

圖2為電池外殼的第一實施例的透視圖，該電池外殼包括在該外殼的四個側(cè)面周圍設(shè)置的多個內(nèi)部加強的圓柱形撞擊吸收構(gòu)件。

圖3為圖2所示的電池外殼的一部分的局部放大透視圖。

圖4為圖2所示的電池外殼的局部俯視平面圖。

圖5為圖2所示的電池外殼在前/后方向上吸收撞擊后的局部俯視平面圖。

圖6為具有Y形內(nèi)部加強件的三個圓柱形撞擊吸收構(gòu)件在撞擊之前的俯視平面示意圖。

圖7為具有Y形內(nèi)部加強件的三個圓柱形撞擊吸收構(gòu)件在撞擊之后的俯視平面示意圖。

圖8為具有形成內(nèi)部加強件的三個平行壁的圓柱形撞擊吸收構(gòu)件的俯視平面圖。

圖9為具有X形內(nèi)部加強件的圓柱形撞擊吸收構(gòu)件的俯視平面圖。

圖10為電池殼體變形測試模擬的圖表，該變形測試模擬將不具有撞擊吸收構(gòu)件的鋼基礎(chǔ)電池殼體與根據(jù)圖2的實施例制造且在其所有側(cè)面上都具有內(nèi)部加強的圓柱形撞擊吸收構(gòu)件的鋁電池殼體進行了比較。

具體實施方式

參考附圖公開了所示實施例。然而，應(yīng)該理解，所公開的實施例僅旨在為可以多種替代形式實施的實例。附圖不一定按比例繪制，并且可以放大或縮小一些特征來顯示特定部件的細(xì)節(jié)。所公開的具體結(jié)構(gòu)和功能性細(xì) 節(jié)不應(yīng)視為限定，而是作為教導(dǎo)本領(lǐng)域的技術(shù)人員如何實踐所公開概念的代表性基礎(chǔ)。

參照圖1，電動車輛10被圖示地示出為帶有電池12。車輛10包括支撐在框架16上的車身14。牽引馬達18裝配至框架16，其中牽引馬達18為由電池12供電以驅(qū)動車輪20的電池供電式牽引馬達。車身14包括側(cè)車身22、前保險杠24和后保險杠26。電池12被示出位于車輛10的乘客室下方的中心位置。應(yīng)該注意，與側(cè)車身22距電池12的相對較近的間距相比，在電池與前保險杠22和后保險杠24之間的空間量顯著地較大。當(dāng)設(shè)計用于電池12的撞擊吸收元件時，由于在側(cè)車身22與電池12之間的減小的可用擠壓空間量，因此導(dǎo)致側(cè)車身22朝向電池12驅(qū)動的側(cè)面撞擊碰撞存在較大的挑戰(zhàn)。

參照圖2和圖3，電池外殼30整體地在圖2中示出并且部分地在圖3中示出。電池外殼30包括多個圓柱形撞擊吸收管狀構(gòu)件34，其布置于前側(cè)36、后側(cè)38、右側(cè)40和左側(cè)42的周圍。頂側(cè)44以及底側(cè)32(示于圖1)也被管狀構(gòu)件34覆蓋。位于頂側(cè)44和底側(cè)32上的圓柱形撞擊吸收管狀構(gòu)件34被接收在側(cè)壁36至側(cè)壁42的內(nèi)壁48里面。

在可替代的實施例中，頂側(cè)44和底側(cè)32上的管狀構(gòu)件34可布置在位于其他側(cè)36-42上的管狀構(gòu)件34的頂部上。位于側(cè)面36-42上的管狀構(gòu)件34具有在豎直方向上延伸的圓柱軸線。位于頂側(cè)44和底側(cè)32上的管狀構(gòu)件34被示出在水平方向上延伸。如圖所示，位于右側(cè)40和左側(cè)42上的管狀構(gòu)件34在豎直方向上延伸?？商娲?，它們可被布置成在水平方向上延伸。圓柱形撞擊吸收構(gòu)件34連接在內(nèi)壁48與外壁50之間。外壁50形成電池外殼30的外表面。管狀構(gòu)件34與相鄰的管狀構(gòu)件34間隔開。

管狀構(gòu)件34包括內(nèi)圓柱形壁表面54。內(nèi)部加強壁56形成在內(nèi)圓柱形壁表面54內(nèi)。圖2所示實施例中的內(nèi)部加強壁在交叉點58處相遇，交叉點58通常與管狀構(gòu)件34的圓柱軸線對齊。管狀構(gòu)件34優(yōu)選地在擠壓過程中形成并且與使內(nèi)圓柱形壁表面54相互連接的內(nèi)部加強壁56整體形成。管狀構(gòu)件34可被擠壓成管狀擠壓件并被截至一定長度?？商娲?，管狀構(gòu)件34可與內(nèi)壁48和外壁50一起擠壓。如果管狀構(gòu)件34、內(nèi)壁48和外壁 50被擠壓成一個擠壓件，那么將無需后續(xù)的裝配來形成電池外殼30的各個側(cè)面。電池外殼的側(cè)面通過合適的緊固件或黏合劑彼此連接。

可替代地，管狀構(gòu)件34可被單獨地擠壓，并且隨后通過焊接、緊固件或黏合劑(用于將內(nèi)壁48和外壁50連接至管狀構(gòu)件34)連接至內(nèi)壁48和外壁50。

參照圖4和圖5，部分的電池外殼30在圖4中被示出處于其制成的狀態(tài)(as-manufactured condition)，其中，前側(cè)36和后側(cè)38被部分示出，并且左側(cè)42在相應(yīng)的前側(cè)36與后側(cè)38之間延伸。圖5為類似的視圖，其示出了施加至車輛撞擊的結(jié)果(示于圖10)。在撞擊中，位于前側(cè)36和后側(cè)38上的管狀構(gòu)件34’吸收由朝向內(nèi)壁48塌陷所造成的撞擊。外壁50被撞擊驅(qū)動進入圓柱形撞擊吸收管狀構(gòu)件34中。管狀構(gòu)件34’朝向內(nèi)壁48塌陷并且還朝向相鄰的管狀構(gòu)件34’橫向地膨脹。內(nèi)部加強壁56’與管狀構(gòu)件34’一起變形。內(nèi)部加強壁56的材料、尺寸、厚度和布置可被改變以增加或減少電池外殼30吸收撞擊的程度。

參照圖6和圖7，一組管狀構(gòu)件34在圖6中被示出處于其設(shè)計狀態(tài)(as-designed condition)，并且在圖7中被示出處于撞擊之后或撞擊期間。管狀構(gòu)件34包括位于內(nèi)圓柱形壁表面54里面的內(nèi)部加強壁56，內(nèi)部加強壁56將內(nèi)部空間分成三份并在交叉點58處相遇。在撞擊后，內(nèi)部加強壁56’連同管狀構(gòu)件34’一起扭曲，并且交叉點58’與內(nèi)部加強壁56’一起移動。

參照圖8，管狀構(gòu)件60的可替代的實施例被示出包括(在該實例中)三個加強壁62，加強壁62橫穿管狀構(gòu)件60延伸并且優(yōu)選地與管狀構(gòu)件60的內(nèi)圓柱形壁表面64整體形成。在該實施例中，管狀構(gòu)件在平行加強壁延伸的方向上吸收的負(fù)載將大于在垂直于平行加強壁62延伸方向的方向上吸收的負(fù)載。將要理解的是，可將管狀構(gòu)件60的定向在角定向中更改為在0°與90°之間以根據(jù)由電池外殼30吸收的碰撞撞擊來吸收更多或更少的負(fù)載。

參照圖9，示出了管狀構(gòu)件70的另一個可替代的實施例，該管狀構(gòu)件70包括X形加強壁。管狀構(gòu)件70包括交叉加強壁72，交叉加強壁72在內(nèi)圓柱形壁表面74之間延伸至中心交叉點76。交叉加強壁72的定向影響管 狀構(gòu)件70的撞擊吸收特性。如果加強壁與撞擊對準(zhǔn)，則施加在交叉加強壁72之間的負(fù)載被消耗成小于施加至加強壁72的負(fù)載。

參照圖10，示出了將基礎(chǔ)電池殼體與高強度低合金(HSLA)450電池殼體進行比較的測試的圖表，其中該電池殼體的壁厚為1.5mm，重量為52kg。將鋼基礎(chǔ)電池殼體與由鋁合金AL6061-T6制成且重量為55kg的鋁電池殼體(如圖2所示)進行比較。在該實例中，管狀構(gòu)件30的壁厚為0.7mm，其具有厚度為0.8mm的內(nèi)部加強壁56。內(nèi)側(cè)壁的厚度為0.7mm，外壁的厚度為0.5mm。在撞擊中，如圖10所示，基礎(chǔ)電池殼體在80ms的時間段內(nèi)變形了440mm，而根據(jù)圖2的實施例制造的電池殼體在10ms的時間段內(nèi)的最大變形為80mm。注意，在測試中，電池殼體的變形在10ms至15ms內(nèi)有大約5mm的回彈。該測試為基于計算機輔助工程測試模擬數(shù)據(jù)的模擬測試。

上述實施例為具體的實例，其并未描述本公開的所有可能形式。所示實施例的特征可以組合在一起以形成所公開概念的進一步的實施例。說明書中所使用的詞語為描述性詞語而非限制性詞語。所附權(quán)利要求的范圍寬于具體公開的實施例并且還包括所示實施例的修改。