可变形的电池组外罩的制作方法

本公开总体上涉及电池组外罩以及更具体地涉及包含用于在侧碰撞负荷下可控变形的区域的电池组外罩。

背景技术：

电动车辆与传统的机动车辆不同，因为电动车辆是使用由牵引电池供电的一个或多个电机选择性地驱动。电机可以代替内燃发动机驱动电动车辆或除内燃发动机之外还由电机驱动电动车辆。示例电动车辆包括混合动力电动车辆(hev)、插电式混合动力电动车辆(phev)、燃料电池车辆(fcv)以及电池电动车辆(bev)。

典型的电动车辆的牵引电池包括容纳在保护外罩内的电池单元的阵列。比如对电动车辆的侧碰撞负荷这样的相对高的负荷，即使阵列是封闭的也可以不良地干扰牵引电池。牵引电池可以具有相对大的包装占用空间。

技术实现要素：

根据本公开的示例性方面的电动车辆总成，除其他方面以外，包括：电池外罩的下部壁，该下部壁包括配置成接收电动车辆的排气管道并且响应于施加于电池外罩的负荷而在下部壁的其他区域之前变形的下部壁变形区域；以及电池外罩的上部壁，该上部壁包括配置成响应于负荷而在该上部壁的其他区域之前变形的上部壁变形区域。

在上述电动车辆总成的另一非限制性实施例中，总成可以包括在上部壁变形区域的第一旁侧上的电池单元的第一阵列以及在该上部壁变形区域的相对的第二旁侧上的电池单元的第二阵列。

在任何上述电动车辆总成的另一非限制性实施例中，总成可以包括下部壁的下部壁变形区域。下部壁变形区域配置成响应于负荷而在下部壁的其他区域之前变形。

在任何上述电动车辆总成的另一非限制性实施例中，下部壁变形区域接收电动车辆的排气管道。

在任何上述电动车辆总成的另一非限制性实施例中，第一阵列在下部壁变形区域的第一旁侧上并且第二阵列在下部壁变形区域的相对的第二旁侧上。

在任何上述电动车辆总成的另一非限制性实施例中，第一阵列和第二阵列与下部壁变形区域的全部部分隔开。

在任何上述电动车辆总成的另一非限制性实施例中，下部壁变形区域是从下部壁的第一平面部分和第二平面部分向上延伸的通道。

在任何上述电动车辆总成的另一非限制性实施例中，第一阵列设置在第一平面部分上，并且第二阵列设置在第二平面部分上。

在任何上述电动车辆总成的另一非限制性实施例中，总成包括电动车辆。电池外罩在前桥和后桥之间固定在电动车辆的地板下方。

在任何上述电动车辆总成的另一非限制性实施例中，电池外罩在前桥和地板的脚跟放置区(heelkickarea)之间固定至电动车辆。

在任何上述电动车辆总成的另一非限制性实施例中，电池外罩侧向地固定在第一侧下边梁和相对的第二侧下边梁之间。

在任何上述电动车辆总成的另一非限制性实施例中，负荷是侧向负荷。

根据本公开的另一示例性方面的一种用电池组吸收侧向负荷的方法，除其他方面以外，包括响应于施加于电池组外罩的侧向负荷而使电池组外罩的上部壁内的上部壁变形区域以及在电池组外罩的下部壁内的下部壁变形区域变形。上部壁变形区域配置成在在上部壁变形区域的第一侧上的上部壁的第一平面部分之前并且在在上部壁变形区域的相对的第二侧上的上部壁的第二平面部分之前变形。下部壁变形区域配置成在在下部壁变形区域的第一侧上的下部壁的第一平面部分之前并且在在下部壁变形区域的相对的第二侧上的下部壁的第二平面部分之前变形。以及将电动车辆的排气管道凹进在下部壁变形区域内。

在上述方法的另一非限制性实施例中，方法包括响应于施加于电池组外罩的侧向负荷而使电池组外罩的下部壁内的下部壁变形区域变形。下部壁变形区域配置成在在下部壁变形区域的第一侧上的下部壁的第一平面部分之前并且在在下部壁变形区域的相对的第二侧上的下部壁的第二平面部分之前变形。

在任何上述方法的另一非限制性实施例中，方法包括将电动车辆的排气管道凹进在下部壁变形区域内。

在任何上述方法的另一非限制性实施例中，方法包括将电池单元的第一阵列定位在下部壁的第一平面部分上并且将该电池单元的第二阵列定位在该下部壁的第二平面部分上，该第一阵列和第二阵列与该下部壁变形区域的全部部分隔开。

在任何上述方法的另一非限制性实施例中，下部壁变形区域是相对于下部壁的第一和第二平面部分向上延伸的通道。

在任何上述方法的另一非限制性实施例中，方法包括在前桥和后桥之间将电池组外罩安装在电动车辆的地板下方。

在任何上述方法的另一非限制性实施例中，方法包括在前桥和地板的脚跟放置区之间将电池组外罩安装至电动车辆。

在任何上述方法的另一非限制性实施例中，方法包括在第一侧下边梁和相对的第二侧下边梁之间安装电池组外罩。

根据本发明，提供一种电池组外罩总成，包括：

具有变形区域的外罩壁，该变形区域配置为响应于施加的负荷而在外罩壁的其他区域之前变形，该变形区域进一步配置为接收排气管道。

根据本发明的一个实施例，该外罩壁为下部壁，并且该变形区域为下部壁变形区域，以及该电池组外罩总成进一步包括具有上部壁变形区域的上部壁，该上部壁变形区域配置为响应于施加的负荷而在上部壁的其他区域之前变形。

根据本发明的一个实施例，进一步包含在变形区域的第一旁侧上的电池单元的第一阵列和在变形区域的相对的第二旁侧上的电池单元的第二阵列。

根据本发明的一个实施例，其中变形区域是从外罩壁的第一平面部分和第二平面部分向上延伸的通道。

附图说明

根据具体实施方式，公开的示例的各种特征和优势对本领域技术人员来说，将变得显而易见。伴随具体实施方式的附图可以简短地描述如下：

图1显示示例电动车辆动力传动系统；

图2显示包含图1的动力传动系统的示例电动车辆的侧面图；

图3显示图2的电动车辆的正视图；

图4显示来自图1的动力传动系统的电池组的透视图；

图5显示安装至图2的电动车辆的地板的图4的电池组的透视图；

图6显示图4的地板的仰视图；

图7显示图4中的沿线7-7的剖视图；

图8显示相应于图7的剖视图的能量管理模型。

具体实施方式

本公开总体上涉及电池组。电池组的外罩包含响应于超过阈值的负荷而变形的变形区域。变形区域促进电池组在负荷下的可控变形以吸收能量。可控变形保护在电池组内的电池单元的阵列。

参考图1，混合动力电动车辆(hev)的动力传动系统10包括电池组14，该电池组14包括容纳多个电池阵列18的外罩16。示例电池组14是可以提供电力来驱动hev的高电压牵引电池组。

动力传动系统10进一步地包括内燃发动机20、马达22和发电机24。马达22和发电机24是电机的类型。马达22和发电机24可以是单独的或具有组合马达-发电机的形式。

在这个实施例中，动力传动系统10是使用第一驱动系统和第二驱动系统的动力分配动力传动系统。第一和第二驱动系统生成扭矩以驱动一组或多组车辆驱动轮28。第一驱动系统包括发动机20和发电机24的组合。第二驱动系统至少包括马达22、发电机24、和电池组14。马达22和发电机24是动力传动系统10的电驱动系统的一部分。

发动机20和发电机24可以通过比如行星齿轮组这样的动力传输单元30连接。当然，包括其他齿轮组和变速器的其他类型的动力传输单元，可以用于将发动机20连接至发电机24。在一非限制性实施例中，动力传输单元30是包括环形齿轮32、中心齿轮34和托架总成36的行星齿轮组。

发电机24可以由发动机20通过动力传输单元30驱动，以将动能转换为电能。发电机24可以可选地起马达的作用以将电能转换为动能，从而输出扭矩至连接到动力传输单元30的轴38。

动力传输单元30的环形齿轮32连接至轴40，轴40通过第二动力传输单元44连接至车辆驱动轮28。第二动力传输单元44可以包括具有多个齿轮46的齿轮组。在其他示例中可以使用其他动力传输单元。

齿轮46把扭矩从发动机20传递至差速器48以最终向车辆驱动轮28提供牵引力。差速器48可以包括实现至车辆驱动轮28的扭矩传递的多个齿轮。在这个示例中，第二动力传输单元44通过差速器48机械地连接至轮轴50以将扭矩分配至车辆驱动轮28。

通过输出扭矩至也连接到第二动力传输单元44的轴54，马达22可以选择性地用于驱动车辆驱动轮28。在这个实施例中，马达22和发电机24配合作为再生制动系统的一部分，马达22和发电机24两者在再生制动系统中可以用作马达以输出扭矩。例如，马达22和发电机24可以各自输出电力以再充电电池组14的电池单元。

参考图2和3，电动车辆60包括图1的动力传动系统10。在这个示例中，电池组14安装至车辆60的地板(floorpan)64。如图2所示，电池组14定位在车辆60的前桥68和后桥72之间。如图2所示，电池组14定位在车辆60的第一侧上的第一下边梁74和车辆60的相对的、第二侧上的第二下边梁76之间。在某些示例中，电池组14可以直接固定至第一下边梁74和第二下边梁76。

现在参考图4，电池组14的外罩16包括上部壁88或罩，以及下部壁92或托盘。侧壁96在上部壁88和下部壁92之间延伸。外罩提供接收多个阵列18的开放区域。在这个示例中，上部壁88固定至侧壁96的面向上的表面以把阵列18封闭在外罩16内。

现在参考图5和6同时继续参考图4，电池组14固定在车辆60内使得上部壁88抵靠地板64的面向下表面90嵌套。电池组14可以使用例如机械紧固件固定至地板64。

地板64总体上包括前部区域100、中心区域104和后部区域108。前部区域100从地板64的前缘112延伸至与前桥68对准的位置。中心区域104从与前桥68对准的位置延伸至地板64的脚跟放置区116。后部区域108从脚跟放置区116延伸至地板64的后缘120。

在这个示例中，电池组14固定至地板64的中心区域104以便当电池组14在安装位置时电池组14定位在前桥68和脚跟放置区116之间。脚跟放置区116在这个示例中与车辆60乘客舱内的后排乘客座椅的前部边缘对准。

地板64包括使排气管道138能够垂直地凸起同时保持与地板64的适当的间隙的通道124。示例排气管道138运送从内燃发动机20(图1)排出的燃烧的产物。通道124也可以为12伏电线、制动缆绳、燃料线束等提供间隙。

地板64可以如图所示地在电动车辆60中使用，或在不包括牵引电池组的传统车辆中使用。在传统车辆和电动车辆60中使用地板64的普通设计，除其他方面以外，可以降低制造成本以及与地板64的制造有关的复杂性。

在这个示例中，外罩16的上部壁88包括当电池组14在安装位置时延伸至通道124的上部壁变形区域128。在其他示例中，上部壁变形区域128朝着通道124延伸但没有进入通道124中。在其他示例中，上部壁变形区域128是总体平面的，或向下延伸。下部壁92包括朝着通道124向上延伸的示例性下部壁变形区域132。在其他示例中，下部壁变形区域132是总体平面的或向下延伸。

在这个示例中，下部壁变形区域132提供至少部分地接收排气管道138的一部分的外罩通道136。这提供排气管道138和地面之间的间隙。示例性排气管道138是中心线排气系统的一部分。

下部壁变形区域132与上部壁变形区域128对准。下部壁变形区域132向上延伸比上部壁变形区域128更大的量，使得外罩16在外罩16的横向于车辆的中心(cross-vehiclecenter)以及附近处具有较窄的垂直横截面。

现在参考图7的剖视图，示例上部壁变形区域128从上部壁88的第一总体平面部分140和上部壁88的第二总体平面部分142向上延伸。下部壁变形区域132从下部壁92的第一总体平面部分146和下部壁92的第二总体平面部分150向上延伸。

上部壁变形区域128侧向地定位在第一平面部分140和第二平面部分142之间。下部壁变形区域132侧向地定位在第一平面部分146和第二平面部分150之间。在这个示例中上部壁变形区域128和下部壁变形区域132侧向地对准。

在这个示例中，至少一第一阵列18a设置在第一平面部分146上，并且电池单元的至少一第二阵列18b设置在第二平面部分150上。显著地，第一阵列18a和第二阵列18b与下部壁变形区域132的全部部分隔开。

对电动车辆的第一侧的侧碰撞可以通过第一下边梁74对电池组14施加力f1。对电动车辆60的相对的、第二侧的侧碰撞可以通过第二下边梁76对电池组14施加力f2。

如果在外罩16上的力f1超过阈值，则至少外罩16的上部壁变形区域128开始变形。外罩16的设计者可以通过加强或减弱变形区域128以如所需地调整阈值。阈值可以被调整至用于特定车辆程序的负荷。

在这个示例中，上部壁变形区域128的几何结构响应于力f1而使上部壁变形区域128在上部壁88的其他部分之前变形。这允许上部壁88在没有干扰阵列18a和18b附近的上部壁88的区域的情况下吸收力f1。在这个示例中，上部壁变形区域128响应于力f1而弯曲并且向上折叠至通道124中。

如果力f1超过阈值，则至少外罩16的下部壁变形区域132开始变形。在这个示例中，下部壁变形区域132的几何结构使下部壁变形区域132响应于力f1而在下部壁92的其他部分之前变形。

上部壁变形区域128和下部壁变形区域132使电池组外罩16响应于超过阈值的侧向负荷而可控制地变形。将变形集中在上部壁变形区域128和下部壁变形区域132中可以减少对阵列18a和18b的干扰。

虽然在这个示例中上部壁变形区域128和下部壁变形区域132的几何结构引起可控变形，其他技术可以用于提供上部壁变形区域128和下部壁变形区域132中的可控变形。例如，上部壁变形区域128可以是总体平面的，但由比总体平面部分140和总体平面部分142更弱的材料制成。上部壁变形区域128可以是上部壁88的总体平面区域，该区域变薄以使上部壁变形区域128相对于上部壁88的其他部分变弱。下部壁变形区域132同样可以是总体平面的并且由相对于总体平面部分146和总体平面部分150的更弱或变薄的材料制成。

图8显示当力f1施加于电动车辆60时图7的横截面的能量管理模式。r1代表对由电池组外罩16的侧壁96a提供的力f1的阻力。r2代表对由地板64的前部横梁160(图4和5)提供的力f1的阻力。r3代表对由地板64的后部横梁164提供的力f1的阻力。r4代表对由上部壁88的第一平面部分140和下部壁92的第一平面部分146提供的力f1的阻力。r6代表对由上部壁88的第二平面部分142和下部壁92的第二平面部分150提供的力f1的阻力。r5代表对由上部壁88的上部壁变形区域128和下部壁92的下部壁变形区域132提供的力f1的阻力。r7代表由地板64的框架结构和与力f1相对的外罩16的侧壁96b提供的阻力。

m1代表阵列18a，并且m2代表阵列18b。c1代表阵列18a和侧壁96a之间的间隙。c2代表阵列18a和阵列18b之间的间隙。c3代表阵列18b和侧壁96b之间的间隙。

如图所示，阻力r5小于阻力r1、r2、r3、r4、r6和r7中的每一个。因此，当施加力f1时，外罩16在上部壁变形区域128内、下部壁变形区域132或两者内弯下并且变形。这提供外罩16的可控变形，这可以维持间隙c1、c2和c3以减少对阵列18a和18b的干扰。

除了上部壁变形区域124和下部壁变形区域132，由下边梁74和76(在图8中未示出)提供的阻力可以小于阻力r1-r7，以便下边梁74和76响应于力f1或f2而在外罩16之前变形和塌缩。

公开的示例的特征包括从第一下边梁横跨至相对的、第二下边梁的电池组。电池组具有变形区域以提供在侧向负荷下的电池组的可控变形。变形集中在期望区域中以避免对在电池组的外罩内的电池单元阵列的干扰。示例性电池组包括在电池组的中心区域中的变形区域以给电池组提供“软”中心。示例性电池组通过变形至地板的通道中而管理侧碰撞负荷。

上述描述本质上是示例性而不是限制性的。在不一定背离本公开的本质的情况下，对公开的示例的变化和修改对本领域技术人员来说，可以变得显而易见。因此，仅能通过研究下述权利要求来确定给予本公开的法律保护范围。