本公开涉及一种电池支撑结构，更具体地，涉及一种电池举升支撑结构。
背景技术：
诸如混合动力电动车辆(hev)、插电式混合动力电动车辆(phev)、电池电动车辆(bev)或燃料电池车辆的电气化车辆与传统的机动车辆的不同之处在于：所述电气化车辆由电机(即，电动马达和/或发电机)代替内燃发动机进行驱动，或者除内燃发动机之外还由电机进行驱动。用于驱动这些类型的电机的高电压(hv)电流通常由高电压牵引电池系统供应。
电气化车辆电池系统可利用包括多个电池阵列的一个或更多个电池模块。每个电池阵列包括多个电池单元，所述多个电池单元相对于彼此被支撑并在电池单元端子和互连汇流条之间相互电连接。这些电池阵列的封装可受益于用于保持电池单元的完整性的结构能量管理。
为了使车辆的有效行驶里程最大化，期望增加车载电池单元的数量。电池单元通常被分成多个模块并安装在车辆内的一定位置中。在许多方案中，电池被存放在车辆的行李箱区域中。如此，电池模块通常被定位成邻近于碰撞区域，诸如，车辆的后端或侧部。
技术实现要素：
一种电气化车辆包括车身结构，车身结构限定有支撑表面和邻近于所述支撑表面的挤压空间。电气化车辆还包括牵引电池，所述牵引电池用于向动力传动系统提供电力。电气化车辆还包括电池支撑结构，电池支撑结构具有至少一个铰链机构，所述至少一个铰链机构固定到牵引电池并固定到所述支撑表面，以允许牵引电池相对于所述支撑表面的旋转运动。电池支撑结构还包括固定到所述支撑表面的导轨。电池支撑结构还包括滑轨，所述滑轨被设置为与导轨接合并且能够相对于导轨滑动。电池支撑结构还包括至少一个连杆，所述至少一个连杆在第一端可旋转地固定到滑轨并在第二端可旋转地固定到牵引电池。
根据本发明的一个实施例，在第一构造中，滑轨沿着牵引电池的侧壁延伸超过牵引电池的端面并延伸到挤压空间中。
根据本发明的一个实施例，在所述第一构造中，滑轨相对于导轨的运动通过剪切销被禁止。
根据本发明的一个实施例，响应于滑轨接收到载荷，滑轨适于使剪切销剪切并相对于导轨滑动到第二构造。
根据本发明的一个实施例，响应于滑轨接收到载荷，滑轨和至少一个连杆适于使牵引电池围绕铰链机构相对于所述支撑表面旋转。
根据本发明的一个实施例，导轨、滑轨和所述至少一个连杆形成设置在牵引电池的第一侧壁处的第一支撑组件，其中，电池支撑结构还包括设置在牵引电池的与所述第一侧壁相对的第二侧壁处的第二支撑组件，第二支撑组件包括：第二导轨，固定到所述支撑表面；第二滑轨，被设置为与第二导轨接合并且能够相对于第二导轨滑动；至少一个第二连杆，在第一端可旋转地固定到第二滑轨并在第二端可旋转地固定到牵引电池。
一种车辆电池系统包括电池和将电池连接到支撑表面的铰链。车辆电池系统还包括电池支撑结构，所述电池支撑结构具有邻近于电池固定到所述支撑表面的导轨。车辆电池系统还包括滑轨，所述滑轨与导轨接合并且能够相对于导轨滑动。车辆电池系统还包括举升臂，所述举升臂在第一端可旋转地固定到滑轨并在第二端可旋转地固定到电池。
根据本发明的一个实施例，在第一构造中，滑轨的端部与导轨的端部间隔第一距离，电池相对于所述支撑表面限定第一角定向。
根据本发明的一个实施例，滑轨适于相对于导轨轴向地滑动至第二构造，其中，在第二构造中，滑轨的端部与导轨的端部间隔第二距离，所述第二距离小于所述第一距离，电池相对于所述支撑表面限定第二角定向，所述第二角定向与所述第一角定向不同。
根据本发明的一个实施例，在第二构造中，所述举升臂和所述铰链以第二角定向支撑电池。
根据本发明的一个实施例，所述电池支撑结构为第一电池支撑结构，所述电池支撑结构还包括第二电池支撑结构，所述第二电池支撑结构设置在电池的与所述第一电池支撑结构相对的一侧，第二电池支撑结构包括：第二导轨，邻近于电池固定到所述支撑表面；第二滑轨，与所述第二导轨接合并且能够相对于第二导轨滑动；第二举升臂，在第一端可旋转地固定到第二滑轨，并在第二端可旋转地固定到电池。
一种用于电气化车辆的牵引电池支撑结构包括适于将牵引电池连接到支撑表面的铰链。牵引电池支撑结构还包括导轨，所述导轨适于邻近于牵引电池被固定到所述支撑表面。牵引电池支撑结构还包括滑轨，所述滑轨适于与导轨可滑动地接合。牵引电池支撑结构还包括连杆，所述连杆在第一端可旋转地固定到滑轨，并适于在第二端可旋转地固定到牵引电池。
根据本发明的一个实施例，导轨限定有通道，其中，滑轨的至少一部分能够在所述通道内滑动。
根据本发明的一个实施例，所述连杆是第一连杆，其中，牵引电池支撑结构还包括第二连杆，所述第二连杆与所述第一连杆间隔开，并且所述第二连杆在第一端可旋转地固定到滑轨并适于在第二端可旋转地固定到牵引电池。
根据本发明的一个实施例，第一连杆限定第一长度，其中，第二连杆限定小于所述第一长度的第二长度。
根据本发明的一个实施例，第一连杆是长度能够延伸的可伸缩连杆，所述第一连杆能够从第一长度延伸到延伸长度。
根据本发明的一个实施例，滑轨包括适于限制滑轨相对于导轨的轴向运动的端壁。
根据本发明的一个实施例，滑轨相对于导轨的轴向运动使连杆从相对于导轨的第一角定向运动到相对于导轨的第二角定向。
根据本发明的一个实施例，在第一构造中，滑轨被固定到导轨，以禁止滑轨相对于导轨运动，其中，在第一构造中，滑轨的端部与导轨的端部间隔第一距离。
根据本发明的一个实施例，滑轨适于相对于导轨轴向地滑动到第二构造，其中，在第二构造中，滑轨的端部与导轨的端部间隔第二距离，所述第二距离小于所述第一距离。
附图说明
图1是牵引电池由处于第一构造的电池支撑结构支撑的车辆的示意性侧视图。
图2是电池支撑结构的透视图。
图3是牵引电池由处于第二构造的电池支撑结构支撑的车辆的示意性侧视图。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。然而，应当理解的是，所公开的实施例仅为示例，其它实施例可采取各种可替代形式。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。因此，此处所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各个特征可与一个或更多个其它附图中示出的特征组合以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可被期望用于特定的应用或实施方式。
参照图1，车辆10包括用于向动力传动系统提供电力的电池12。电池12可以是高电压牵引电池或任何其它合适的电池。在图1的示例中，牵引电池12被容纳在车辆10的后下部。更具体地，电池12可被容纳在行李箱14内。可明确预期到车辆内的其它电池存放位置，诸如燃料箱区域、通道区域(或车身底部)或座椅下方。
牵引电池12可包括包封用于储存能量并向车辆动力传动系统提供电力的多个互连的电池单元的外部壳体16。暂时参照图2，壳体16可包括一体地形成的或分立的外围部件，诸如顶壁16a、底壁16b和多个侧壁16c、16d、16e、16f。两个或更多个外围壁16a、16b、16c、16d、16e、16f可被构造为向电池单元施加压紧力或夹紧载荷。以这样的方式，外围壁可限定压缩载荷路径。
在图1中示出的方案中，侧壁16e可被称为后侧壁，侧壁16f可被称为前侧壁。将理解的是，后侧壁16e可限定面向由车身结构限定的挤压空间60的端表面。
电池单元可以以电池单元阵列布置在壳体16内。电池单元(可以是棱柱形电池单元)可包括将储存的化学能转化成电能的电化学电池单元。棱柱形电池单元可包括罐式壳体、正电极(阴极)和负电极(阳极)。电解质可允许离子在放电期间在阳极和阴极之间运动，并随后在再充电期间返回。电池单元阵列可以与其它车辆部件(例如，bec、becm或dc/dc转换器单元)电连通。例如，端子可允许电流从电池单元流出以供车辆部件使用。当多个电池单元以阵列形式定位时，每个电池单元的端子可以以使相反的端子(正和负)彼此相邻的方式对齐，以便于多个电池单元之间的串联连接。
包封在壳体16内的电池单元的数量可基于用于储存能量的电池单元的类型和期望的功率水平而改变。在一些实施方式中，在牵引电池内可存在组合的数百个电池单元。牵引电池12的总尺寸和总质量归因于大量电池单元的积累。牵引电池12在车辆10内的位置可通过固定到车辆结构的类型来控制。
在图1中示出的方案中，牵引电池12的壳体16固定到支撑表面18。牵引电池12可被设置为与支撑表面18接触或者可被设置为相对于支撑表面18成间隔开的关系。在一个方案中，支撑表面18为车身结构的后车底部分。在其它方案中，牵引电池的壳体16可固定到车身结构的地板部分、固定到车身结构的直立壁或固定到设置在车辆10内的诸如座椅的其它部件。
现参照图2，牵引电池12通过电池支撑结构20固定到车辆10。电池支撑结构20包括至少一个导轨22，优选地包括设置在牵引电池12的相对两侧上的两个导轨22。在另一方案中，电池支撑结构20可包括设置在牵引电池12下面的一个或更多个导轨。设置在电池下面的导轨可以是设置在电池的一侧或更多侧处的导轨的增补或替代。如将理解的，增设额外的导轨可减小其它导轨上的载荷。
一个或更多个导轨22可平行于牵引电池12的对应的侧壁(例如，壁16c、16d)延伸。一个或更多个导轨22可设置在牵引电池12的后壁(例如，壁16e)处或附近，并且可沿着牵引电池12的深度延伸。在一个示例中，导轨22可延伸到牵引电池12的深度的近似中点处。在另一示例中，一个或更多个导轨22可沿着牵引电池12的整个深度延伸。可使用任何合适的导轨位置和尺寸。另外，导轨22可以由任何合适的材料(诸如，金属)形成。
导轨22可固定到车身结构。例如，导轨22的底壁24可固定到车辆10的支撑表面18(例如，车底部分)。在优选的方案中，导轨22被螺栓连接到车身结构。然而，可通过任何合适的方法(包括焊接、使用粘合剂(例如，热熔胶)或使用其它机械紧固件(例如，铆钉、夹子等))将导轨22固定到车身结构。
导轨22可包括从底壁24延伸的至少一个(优选地，两个)直立壁26。直立壁26与底壁24一起限定主导向通道28。在一个方案中，直立壁26中的至少一个包括限定辅助导向通道32的唇部区域30。
电池支撑结构20还包括被设置为与导轨22接合的至少一个滑轨40，优选地包括两个滑轨40。每个滑轨40可包括底壁42和从底壁42延伸的至少一个(优选地，两个)直立壁44。
滑轨40优选地至少部分地设置在导轨22内。例如，滑轨底壁42的底表面可以与导轨底壁24的顶表面相接。类似地，滑轨40的侧壁44可以与导轨22的侧壁26相接。在一些方案中，特别是在导轨22被螺栓连接到车辆10的支撑表面18(例如，车底部分)的方案中，滑轨底壁42的底表面可以与导轨底壁24的顶表面间隔开。
滑轨40和导轨22的相互作用使得滑轨40能够相对于导轨22滑动。滑轨40可(例如)在导轨22的主导向通道28内沿着滑动轴线46滑动。滑动轴线46可大体上沿着与导轨22的纵向长度对应的方向延伸。
另外，滑轨40的侧壁44可以与导轨22的唇部区域30相接。以这样的方式，侧壁44的上部区域能够在辅助导向通道32内滑动。例如，辅助导向通道32可引导滑轨40的侧壁44的卷曲区域。唇部区域30可保持滑轨40沿着与滑动轴线46对应的轴向方向运动，并且可进一步限制滑轨40沿着与滑动轴线46正交的竖直方向运动。
滑轨40可进一步包括端壁48。当滑轨40沿着滑动轴线46轴向地滑动时，端壁48可接合唇部区域30，由此用作限制滑轨40相对于导轨22的轴向运动的“止动件”。在另一方案中，导轨22包括适于限制滑轨40相对于导轨22的轴向运动的端壁。
滑轨可被设置为与导轨接合，以允许滑轨相对于导轨的运动。可以实施任何合适的导轨和滑轨的布置，以允许滑轨相对于导轨的这种运动。例如，以上方案描述了能够在导轨22的导向通道32内滑动的滑轨40。在另一方案(未示出)中，滑轨40可限定导向通道，导轨可至少部分地设置在滑轨的导向通道内。在任一方案中，电池支撑结构20可包括固定部件(例如，固定到车辆)和能够相对于固定部件运动的可运动部件(例如，固定到牵引电池)。在此可明确预期到其它的滑轨和导轨的布置。
在正常的操作状况下，可禁止滑轨40相对于导轨22运动。此外，在正常的操作状况下，滑轨40可在延伸构造下固定到导轨22。以这样的方式，滑轨40的至少一部分设置在导向通道32的外部并从导轨22横向地延伸。在一个方案中，一个或更多个剪切销将滑轨40保持在延伸位置。用于将滑轨40相对于导轨22固定在延伸构造的其它方法包括焊接、使用粘合剂(例如，热熔胶)或使用其它机械紧固件(例如，螺栓、铆钉、夹子等)。因此，在车辆10的正常操作状况下，电池支撑结构20被构造为大体上防止滑轨40的横向位移。以这样的方式，在行驶中遭受车辆载荷期间可将牵引电池12固定就位。
电池支撑结构20还包括将每个滑轨40连接到牵引电池12的至少一个(优选地，两个)连杆50。例如，每个连杆50可在第一端可旋转地连接到滑轨40。例如，连杆50可包括用于将第一端可旋转地连接到滑轨40的铰链销。如图2中所描绘的，连杆50可以可旋转地连接到滑轨40的底壁42。可替代地，连杆50可以可旋转地连接到滑轨40的侧壁44。
每个连杆50还可在第二端可旋转地连接到牵引电池12。例如，连杆50可包括用于将第二端可旋转地连接到牵引电池12的铰链销。如图2中所描绘的，连杆50可以可旋转地连接到牵引电池12的第一侧壁16c和第二侧壁16d。
在一个方案中，多个连杆50可在各自的第一端可旋转地连接到滑轨40，并在各自的第二端可旋转地连接到牵引电池12。在这个方案中，设置为最靠近后壁16e的第一连杆可具有第一长度，相对于后壁16e与第一连杆相对设置的第二连杆可具有第二长度。第二长度可以与第一长度不同，更具体地，第二长度可小于第一长度。例如，第二连杆的长度可以是第一连杆的长度的大约一半。第三连杆可设置为比第一连杆和第二连杆距离后壁16e更远，并且可具有比第二长度短的第三长度。
在另一方案中，多个连杆50可在各自的第一端可旋转地连接到滑轨40，并在各自的第二端可旋转地连接到牵引电池12。在这个方案中，设置为最靠近后壁16e的第一连杆可以是适于从嵌套构造延伸到延伸构造的可伸缩连杆。第二连杆可相对于后壁16e与第一连杆相对设置。当第一连杆处于嵌套构造时，第二连杆的长度可以与第一连杆的长度相同或不同，并且当第一连杆处于延伸构造时，第二连杆的长度可小于第一连杆的长度。以这样的方式，第一连杆可在处于嵌套构造时提供举升动作，并可以在施加第二举升力(例如，由第二连杆提供)时能够进一步延伸。此外，第二连杆也可以是适于从嵌套构造延伸到延伸构造的可伸缩连杆。在这样的方案中，第二连杆可在处于嵌套构造时提供举升动作，并且可以在施加第三举升力(例如，由第三连杆提供)时能够进一步延伸。
以这样的方式，电池支撑结构可包括一个或更多个支撑组件，每个支撑组件包括导轨22、与导轨22接合的滑轨40和至少一个连杆50，所述至少一个连杆50在一端可旋转地固定到滑轨40并在另一端可旋转地固定到牵引电池12。
电池支撑结构20还可包括一个或更多个铰链机构52。在一个方案中，设置单个铰链52。在另一方案中，设置多个铰链52。铰链52可适于将牵引电池12可枢转地固定到车辆10。例如，铰链52可具有固定到牵引电池12的侧壁(例如，侧壁16f)的第一部分和固定到车身结构的支撑表面18的第二部分。可设置铰链销以将第一部分固定到第二部分和允许第一部分绕第二部分旋转。以这样的方式，如将理解的，电池支撑结构20可适于使牵引电池12在安放位置和升起位置之间旋转。旋转可(例如)围绕由铰链销限定的铰链轴线发生。
在安放位置(例如，在正常的操作状况期间)，滑轨40的一部分从导轨22的主导向通道28延伸出来，延伸超过牵引电池12的端面(例如，前壁16e)，并延伸到由车身结构限定的挤压空间60中。暂时参照图1，滑轨40的一部分优选地延伸到在车辆10的后部的挤压空间或区域60中。挤压区域60通常跨车辆10的轮距(trackwidth)横向地延伸，并从后保险杠轴向地延伸到后座椅附近。
因此，安放位置可限定第一构造。在第一构造中，滑轨40可设置为处于延伸位置(例如，如图1所示)。在延伸位置，滑轨40的端部可延伸使得该端部与导轨22的端部间隔第一距离。此外，在第一构造中，连杆50相对于导轨22和/或滑轨40限定第一角定向。此外，在第一构造中，牵引电池12相对于支撑表面18限定第一角定向。
在车辆碰撞的事件中，来自外部源的水平载荷可显著高于在正常的车辆操作状况期间受到的载荷。载荷的增加会导致车辆结构的各个部分变形。车辆碰撞引起对乘客厢、发动机室和/或后储存室的结构内的侵入。相对于对保持牵引电池12的舱室内的侵入，可能期望使牵引电池12移位以降低由车辆碰撞引起的对壳体16内的侵入的风险。
图1中箭头70大体上表示因碰撞而施加在车辆10上的外部载荷的方向。在这个示例中，描绘了后部碰撞；然而，通过根据本公开的电池支撑结构20可减轻来自各个方向的车辆碰撞载荷。由于牵引电池12可存放在车辆结构的一部分(诸如，中间部分或前部分)中，因此根据本公开的电池支撑结构20可操作为减轻施加到电池安装件的相应位置中的每个位置的外部碰撞载荷。
在车辆碰撞事件期间，诸如在图3所示的碰撞事件期间，车辆结构可变形到挤压区域60中。根据外部载荷的大小，车辆结构可被驱使而与延伸的滑轨40接触，使得滑轨40被加载以碰撞力。在一个方案中，将滑轨40固定到导轨22的紧固件在接收到预定的碰撞力时发生剪切。施加到滑轨40的横向力使滑轨沿着滑动轴线46在导轨22的主导向通道28内被驱动。
因此，碰撞位置可限定第二构造。在第二构造中，滑轨40可设置为处于收缩位置。在收缩位置中，滑轨40的端部运动得更靠近导轨22的端部，使得滑轨40的端部与导轨22的端部间隔第二距离，该第二距离小于关于第一构造描述的第一距离。此外，在第二构造中，连杆50相对于导轨22和/或滑轨40限定第二角定向，该第二角定向与关于第一构造描述的第一角定向不同。此外，在第二构造中，牵引电池相对于支撑表面限定第二角定向，该第二角定向与关于第一构造描述的第一角定向不同。
滑轨40的轴向运动使连杆50围绕各自的连杆附连轴枢转，由此使牵引电池12的面临碰撞的部分被向上驱使并远离导轨22。以这样的方式，连杆从第一角定向(例如，如图1中所示)旋转到第二角定向(例如，如图3中所示)。由此，连杆50可用作举升臂。
如所讨论的，牵引电池12的与面临碰撞的部分相对的部分在铰链52处固定到车身。以这样的方式，在碰撞期间，导轨22、滑轨40和连杆50的构造使牵引电池12绕铰链52旋转。牵引电池12可绕铰链52在1°和90°之间旋转。在一个方案中，牵引电池12绕铰链52在15°和45°之间旋转。
在另一方案(未示出)中，车辆10可设置有适于检测实际的或即将发生的碰撞事件的一个或更多个碰撞传感器。电池支撑结构20还可设置有固定到车身并固定到牵引电池12的一个或更多个致动器。在检测到碰撞事件时，一个或更多个致动器可驱使牵引电池12大体上向上以使牵引电池12绕铰链机构52旋转。
牵引电池12绕铰链52的旋转使牵引电池12的面临碰撞的部分(例如，侧壁16e)运动远离挤压区域60。以这样的方式，车辆10(例如，在挤压区域60处)可在变形对牵引电池12产生冲击之前经历增加的变形。
虽然上文描述了示例性实施例，但并非意味着这些实施例描述了权利要求所包含的所有可能的形式。说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可做出各种改变。如前所述，可将各种实施例的特征组合以形成本发明可能没有明确描述或示出的进一步的实施例。尽管各种实施例可能已被描述为在一个或更多个期望的特性方面提供优点或者优于其它实施例或现有技术实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，根据具体应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷，以实现期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于：成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、封装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术实施方式合意的实施例并不在本公开的范围之外，并可被期望用于特定应用。