牵引电池固定组件和方法与流程

本公开总体上涉及与牵引电池相连使用的固定组件，并且更具体地涉及在例如碰撞事件期间保持牵引电池连接至车辆结构件并且与载荷隔离开的固定组件。

背景技术

电动车辆不同于传统的机动车辆，这是因为电动车辆使用由牵引电池提供动力的一个或多个电机来选择性地驱动。电机可以代替内燃发动机或除内燃发动机之外驱动电动车辆。示例性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)、和电池电动车辆(bev)。

牵引电池可以是相对高电压的牵引电池，其选择性地为电动车辆的电机和其他电力载荷提供动力。例如，牵引电池可以被封装在电动车辆的行李厢舱内。

技术实现要素：

根据本公开的示例性方面的牵引电池总成包括车辆的电池组和将电池组固定至车辆的结构件的固定组件等。固定组件被设置为沿电池组的水平朝向的侧面，并且被配置用于响应于载荷而从第一位置移动至第二位置以允许电池组相对于车辆结构件移动。

在前述总成的另一非限制性实施例中，固定组件包括轨道和由轨道可滑动地保持的凹槽。轨道和凹槽当固定组件从第一位置移动至第二位置时相对于彼此滑动。

在任何前述总成的另一非限制性实施例中，电池组具有从电池组的顶部垂直延伸至电池组的底部的多个侧面。轨道或凹槽中的一个通过多个侧面中的一个来设置。轨道或凹槽中的另一个被直接固定至车辆结构件。

任何前述总成的另一非限制性实施例包括阻止凹槽相对于轨道移动的阻尼器。

在任何前述总成的另一非限制性实施例中，固定组件包含滑块器支架和销。该销当固定组件从第一位置移动至第二位置时在滑动器支架的孔内相对于滑动器支架滑动。

在任何前述总成的另一非限制性实施例中，电池组具有从电池组的顶部垂直延伸至电池组的底部的多个侧面。滑块器支架或销中的一个被直接固定至多个侧面中的一个。滑块器支架或销中的另一个被直接固定至车辆结构件。

在任何前述总成的另一非限制性实施例中，固定组件包含摆动臂，该摆动臂在第一枢轴处被可枢转地固定至电池组并且在第二枢轴处被可枢转地固定至车辆结构件。摆动臂当固定组件从第一位置移动至第二位置时相对于电池组和车辆结构件枢转。

在任何前述总成的另一非限制性实施例中，电池组具有从电池组的顶部垂直延伸至电池组的底部的多个侧面。第一枢轴从多个侧面中的一个直接延伸。第二枢轴从车辆结构件直接延伸。

任何前述总成的另一非限制性实施例包括楔形件，该楔形件被配置用于响应于冲击载荷被施加至车辆的后部而将电池组垂直移动离开车辆表面。

在任何前述总成的另一非限制性实施例中，第一枢轴和第二枢轴沿水平延伸的枢轴轴线对齐。

在任何前述总成的另一非限制性实施例中，固定组件包含多个支架，该多个支架将电池组支撑在与车辆的行李厢底板垂直间隔开的位置。

在任何前述总成的另一非限制性实施例中，多个支架中的每个都被配置用于响应于冲击载荷被施加至车辆的后部而从较短纵长的位置移动至较长纵长的位置以允许电池组相对于车辆结构件移动。

在任何前述总成的另一非限制性实施例中，多个支架中的每个都包括固定至车辆结构件的第一部分、固定至电池组的水平朝向的侧面的第二部分、和从第一部分延伸至第二部分的第三部分。第一部分和第二部分当相应的支架处于较短纵长的位置时比处于较长纵长的位置时彼此更靠近。

在任何前述总成的另一非限制性实施例中，载荷在沿车辆的纵向轴线的加载方向上被施加。支架当从较短纵长的位置移动至较长纵长的位置时沿加载方向伸长。

在任何前述总成的另一非限制性实施例中，电池组具有从电池组的顶部垂直延伸至电池组的底部的多个侧面。固定组件被固定至最靠近车辆的前车轮的多个侧面中的一个。

在任何前述总成的另一非限制性实施例中，电池组被设置在车辆的行李厢底板上方。

根据本公开的另一示例性方面的牵引电池固定方法包括响应于载荷而将固定组件从第一位置转换至第二位置以允许电池组在行李厢舱内相对于车辆结构件移动。固定组件将电池组的水平朝向的侧面固定至车辆的结构件。

在前述固定方法的另一非限制性实施例中，固定组件包括轨道和由轨道可滑动地保持的凹槽。该转换包含当固定组件从第一位置移动至第二位置时使凹槽相对于轨道滑动。

在前述固定方法的另一非限制性实施例中，固定组件包括摆动臂，该摆动臂在第一枢轴处被可枢转地固定至电池组并且在第二枢轴处被可枢转地固定至车辆结构件。转换包括当固定组件从第一位置移动至第二位置时使摆动臂相对于电池组和车辆结构件枢转。

在任何前述固定方法的另一非限制性实施例中，固定组件包含多个支架，该多个支架将电池组支撑在与车辆的行李厢底板垂直间隔开的位置。转换包括响应于冲击载荷被施加至车辆的后部而将多个支架中的每个从较短纵长的位置移动至较长纵长的位置以允许电池组相对于车辆结构件移动。

附图说明

根据具体实施方式，所公开的示例的各种特征和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。伴随具体实施方式的附图可以简要描述如下：

图1示出了电动车辆的示例性动力传动系统的示意图；

图2示出了电动车辆的后部部分，其中选定区域被移除以显示固定在电动车辆的行李厢舱内的图1的动力传动系统的牵引电池；

图3示出了使用固定组件固定在图2的行李厢舱内的牵引电池的俯视图；

图4示出了行李厢舱的透视图，其中选定部分被切除以示出处于图3的位置的牵引电池和固定组件的一部分；

图5示出了碰撞事件之后的图3的俯视图；

图6示出了碰撞事件之后的图4的透视图；

图7示出了沿图4中的线7-7截取的截面图；

图8示出了行李厢舱的透视图，其中选定部分被切除以示出牵引电池和根据另一示例性实施例的固定组件的一部分；

图9示出了碰撞事件之后的图8的透视图；

图10示出了沿图8中的线10-10截取的截面图；

图11示出了使用根据又一个示例性实施例的固定组件固定在行李厢舱内的牵引电池的俯视图；

图12示出了来自图11的固定组件的支架的特写、俯视图；

图13示出了沿图12中的线13-13截取的截面图；

图14示出了碰撞事件之后的图12的支架的特写、俯视图；

图15示出了用于在图11的固定组件中使用的另一示例性支架；

图16示出了用于在图11的固定组件中使用的又一示例性支架；

图17示出了行李厢舱的侧视图，其中选定部分被切除以示出牵引电池和根据又一示例性实施例的固定组件的一部分；

图18示出了碰撞事件之后的图17的固定组件；

图19示出了具有牵引电池和根据又一示例性实施例的固定组件的一部分的行李厢舱的俯视图；

图20示出了行李厢舱的侧视图，其中选定部分被切除以示出处于图19的位置的牵引电池和固定组件的一部分；

图21示出了碰撞事件之后的具有图20的牵引电池和固定组件的一部分的行李厢舱的俯视图；

图22示出了行李厢舱的侧视图，其中选定部分被切除以示出处于图21的位置的牵引电池和固定组件的一部分；

图23示出了来自图19的固定组件的枢转组件中的一个的特写、侧视图。

具体实施方式

本公开涉及将牵引电池固定在电动车辆内的固定组件。固定组件包含这样的特征：当向电动车辆施加力(例如由碰撞事件产生的力)时，帮助将牵引电池保持为连接至电动车辆的结构件。

图1示意性地示出了用于电动车辆的动力传动系统10。尽管被描述为混合动力电动车辆(hev)，但是应当理解，本文描述的构思不限于hev并且可以延伸至任何其他类型的电动车辆，包括但不限于插电式混合动力电动车辆(phev)、电池电动车辆(bev)、燃料电池车辆等。

动力传动系统10包括具有多个电池阵列18的电池组14、内燃发动机20、马达22、和发电机24。电池组14提供牵引电池。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式马达-发电机的形式。

在该实施例中，动力传动系统10是采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产生扭矩以驱动一组或多组车辆驱动车轮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的电驱动系统的部分。

发动机20和发电机24可以通过动力传递单元30(例如行星齿轮组)来连接。当然，其他类型的动力传递单元(包括其他齿轮组和变速器)可以用于将发动机20连接至发电机24。在一个非限制性实施例中，动力传递单元30是包括环形齿轮32、中心齿轮34、和行星齿轮架组件36的行星齿轮组。

发电机24可以由发动机20通过动力传递单元30来驱动以将动能转换为电能。发电机24可以替代地用作马达，以将电能转换为动能，从而将扭矩输出至连接至动力传递单元30的轴38。

动力传递单元30的环形齿轮32被连接至轴40，该轴40通过第二动力传递单元44连接至车辆驱动车轮28。第二动力传递单元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递单元。

齿轮46将扭矩从发动机20传递至差速器48，以最终为车辆驱动车轮28提供牵引力。差速器48可以包括能够将扭矩传递至车辆驱动车轮28的多个齿轮。在该示例中，第二动力传递单元44通过差速器48机械地连接至车轴50以将扭矩分配至车辆驱动车轮28。

马达22可以被选择性地用于通过向也连接至第二动力传递单元44的轴52输出扭矩来驱动车辆驱动车轮28。在该实施例中，马达22和发电机24协作成为再生制动系统的一部分，在该再生制动系统中，马达22和发电机24二者都可以用作马达来输出扭矩。例如，马达22和发电机24可以各自输出电力以对电池组14的电池进行再充电。

现在参考图2-7，示例性非限制性实施例中的电池组14被设置在电动车辆64的后部62处的行李厢舱60内。根据本公开的示例性实施例的牵引电池固定组件100用于将电池组14固定在行李厢舱60内。

在其他示例中，电池组14被固定在电动车辆64的另一区域中，例如安装在后座椅区域中、安装在电动车辆64的后部下方，或者安装在电动车辆64中央下方。

电池组14可以是相对较小或中等尺寸的牵引电池，诸如在轻度混合动力电动车辆(mhev)或全混合动力电动车辆(fhev)内使用的牵引电池。替代地，电池组14可以是相对大尺寸的牵引电池，例如插电式混合动力电动车辆(phev)内使用的牵引电池，或者甚至是电池电动车辆(bev)内使用的牵引电池。也就是说，相同类型的牵引电池固定组件100可以被缩放和调整，并且然后用于固定各种类型和尺寸的牵引电池。

牵引电池固定组件100将电池组14固定在电动车辆64的行李厢底板68上方。牵引电池固定组件100被设置为沿电池组14的水平朝向的侧面72(参见图7)。另一牵引电池固定组件100'被设置为沿电池组14的另一水平朝向的侧面72。总体上，水平朝向的侧面72沿垂直于地面的平面对齐。

水平朝向的侧面72总体上在电池组14的垂直顶部76和垂直底部80之间延伸。总体上，电池组14的垂直顶部76和垂直底部80沿平行于地面的平面对齐。

在该示例中，水平朝向的侧面72包括横向地面向电动车辆64的横向侧面的两个相对侧面、以及分别面向电动车辆64的前面和电动车辆64的后面的两个相对的水平朝向的侧面。

牵引电池固定组件100被配置用于响应于诸如沿方向d施加至电动车辆64的后部62的冲击载荷这样的冲击载荷，而从图3和4的第一位置移动至图5和6的第二位置。沿方向d的载荷是沿从车辆的前车轮延伸至后车轮的电动车辆64的纵向轴线。

在其他示例中，牵引电池固定组件100被重新设置，使得牵引电池固定组件100被配置用于响应于沿另一方向施加冲击载荷，而从第一位置移动至第二位置。例如，牵引电池固定组件100可以将电池组14固定在电动车辆64的底板下方(行李厢舱60的外部)，并且响应于冲击载荷沿垂直于方向d的方向被施加至电动车辆64的侧面，而从第一位置移动至第二位置。

在该示例中，牵引电池固定组件100包括一对凹槽110和一对轨道114(或翼片)。凹槽110中的每个都可滑动地接收轨道114中的一个，使得轨道114各自都在凹槽110中的一个内互锁。尽管在该示例中使用两个凹槽110和两个轨道114，但是其他示例可以包括多于两个或少于两个的凹槽110和轨道114。

示例性凹槽110是直接形成在电池组14的水平朝向的侧面72内的槽。在该示例中，凹槽110和轨道114具有燕尾形截面，这有利于维持凹槽110和轨道114的横跨车辆对齐。在一些示例中，水平朝向的侧面72与凹槽110一起挤压成型。

轨道114从被直接固定至诸如电动车辆64的纵梁的车辆结构件84的框架118延伸。框架118可以被螺栓连接至车辆结构件84。在一些示例中，框架118与轨道114一起挤压成型。

示例性凹槽110通过电池组14的相应水平朝向的侧面72来设置。然而，在其他示例中，一个或多个凹槽通过框架118来设置，并且一个或多个轨道通过水平朝向的侧面72来设置。

当沿方向d将足够的载荷施加至电动车辆64的后部62时，电池组14相对于行李厢底板68和框架118向前滑动。电池组14的这种相对运动除其他以外延长了载荷施加至电池组14的时间，这可以期望地减小施加至电池组14的峰值载荷。此外，固定组件100有助于在整个碰撞事件中将电池组14保持为固定至车辆结构件84。

在该示例性实施例中，牵引电池固定组件100另外地包括阻尼器组件124。在该示例中，阻尼器组件124包括从第一端部部分128延伸至第二端部部分132的弹簧。第一端部部分128被固定至电池组14的止动件134，并且第二端部部分132被固定至固定组件100的框架118。

弹簧随着电池组14相对于行李厢底板68和框架118向前滑动而被压缩。也就是说，弹簧在图3和4中比在图5和6的位置中更少压缩。弹簧随着电池组14相对于行李厢底板68和框架118向前滑动的压缩可以阻止电池组14的移动，这可进一步减小施加至电池组14的峰值载荷。

尽管阻尼器组件124被描述为弹簧，但是可以使用其他类型的阻尼器组件，诸如基于流体的阻尼器。

在一些示例中，框架118通过一个或多个附接件140(例如焊接点)被固定至水平朝向的侧面72。附接件140被设计为响应于载荷高于阈值而断裂。附接件140限制在电动车辆64操作期间在足够的载荷沿方向d被施加至电动车辆64的后部62之前轨道114在凹槽110内的移动。附接件140有效地防止电池组14在电动车辆64的典型操作期间移动，诸如在驾驶循环期间的猛停车。

现在参考图8-10，根据另一示例性非限制性实施例的牵引电池固定组件200与电池组14的水平朝向的侧面72中的一个接合，以将电池组14固定至车辆结构件84。另一固定组件200将电池组14的相对的水平朝向的侧面连接至车辆结构件84。

牵引电池固定组件200包括滑动器支架204和销208。在该示例中，销208是被接收在滑动器支架204的孔212内的螺纹紧固件，例如螺栓。

例如，滑动器支架204用螺纹紧固件218直接固定至电池组14的水平朝向的侧面72。当沿方向d将足够的载荷施加至电动车辆64的后部62时，电池组14相对于行李厢底板68和销208向前滑动。滑动器支架204与水平朝向的侧面72和使得销208从图8的位置到图9的位置向后重新定位在孔212内的电池组14的剩余部分一起移动。

销208被直接固定至直接固定至车辆结构件84的销支架220。这导致销208随着滑动器支架204相对于电动车辆64向前移动而有效地维持其位置。例如，销208可以通过焊接螺母被固定至销支架220。

示例性固定组件200包括具有直接固定至电池组14的孔212的滑动器支架204，和固定至车辆结构件84的销支架220。在其他示例中，这种设置可以颠倒过来，使得滑动器支架被固定至车辆结构件84，并且销支架被固定至电池组14。

牵引电池固定组件200允许电池组14相对于车辆结构件84移动，同时将电池组14保持为固定至车辆结构件84。这延长了载荷施加至电池组14的时间，从而降低电池组14所经受的峰值载荷，同时仍保持电池组14。

现在参考图11-13，根据另一示例性非限制性实施例的牵引电池固定组件300与电池组14的水平朝向的侧面72中的一个接合，以将电池组14固定至车辆结构件84。另一固定组件将电池组14的相对的水平朝向的侧面连接至车辆结构件84。

固定组件300包括多个支架304，该多个支架304将电池组14支撑在与行李厢底板68垂直间隔开的位置(参见图13)。在该示例中，固定组件300包括固定至水平朝向的侧面72中的一个的三个支架304。可以使用包括多于三个支架304或少于三个支架304的其他数量的支架304。支架304在垂直方向上相对较硬以支撑电池组14的重量。

支架304各自包括直接固定至车辆结构件84的第一部分308、固定至电池组14的水平朝向的侧面72的第二部分310、和从第一部分308延伸至第二部分310的第三部分312。

当沿方向d将足够的载荷施加至电动车辆64的后部62时，固定组件300的支架304从图12的较短纵长的位置伸长至图14的较长纵长的位置。在较短纵长的位置中，各个第一部分308和第二部分310比支架304处于图14的纵长位置时彼此更靠近。

支架304的伸长允许电池组14相对于行李厢底板68和车辆结构件84向前滑动，同时将电池组14保持为固定至车辆结构件84。电池组14的这种相对移动除其他外延长了载荷被施加至电池组14的时间，这可以期望地减小施加至电池组14的峰值载荷。

在一些示例中，远离电动车辆64的后部62的固定组件300的一个或多个支架304可以被有意设计成响应于载荷沿方向d被施加至后部62而具有较长的“行程”或伸长量。这种方法可以允许电池组14即使当较短的支架304或更靠近后部62的支架304已经完全伸展自身并且已经与车辆结构件84分离时，也响应于载荷沿方向d被施加至后部62而潜在地行进更远。

远离后部62的支架304可以使用相对较大的机械紧固件(例如，m10螺纹紧固件)来固定，以确保电池组14即使当支架304已经吸收超出其极限的能量时，也在整个沿方向d的载荷施加中保持为固定至车辆结构件84。

更靠近后部62的支架304可以使用相对小的紧固件(例如，m8螺纹紧固件)来固定。然后，这些支架304比远离后部62的支架304更可能与车辆结构件84分离。

参考图15，在图11的固定组件300中使用的另一示例性支架304a可以包括第三部分312a内的两个不同的弯曲区域，而不是单个弯曲区域。

在图11的牵引电池固定组件300内使用的又一示例性支架304b包括多于两个的弯曲区域。

现在参考图17和18，根据另一示例性非限制性实施例的牵引电池固定组件400是沿在电动车辆64内面向前的水平朝向的侧面72'。也就是说，电池组14的水平朝向的侧面72'面向电动车辆64的前车轮。

牵引电池固定组件400包含支架404，该支架404具有固定至行李厢舱60的行李厢底板68的第一端部部分408。支架404的第二端部部分412被固定至电池组14的水平朝向的侧面72'。

在该示例中，第一端部部分408用机械紧固件固定至行李厢底板68，但是也可以利用其他附接方法，包括例如将第一端部部分408焊接至行李厢底板68。

在该示例中，第二端部部分412通过焊接固定至水平朝向的侧面72'。在其他示例中，可以使用其他附接方法，包括例如将第二端部部分412螺栓连接至水平朝向的侧面72'。

响应于碰撞事件，支架404从图17的位置折叠至图18的位置。因此，固定组件400允许电池组14相对于车辆结构件84移动，同时将电池组14保持为固定至车辆结构件84。这延长了载荷施加至电池组14的时间，从而减少了由电池组14所经受的峰值载荷，同时仍保持电池组14。

现在参考图19-23，根据另一示例性非限制性实施例的牵引电池固定组件500包含将电池组14的水平朝向的侧面72固定至车辆结构件84的多个摆动臂504。在该示例中，固定组件500包括固定至水平朝向的侧面72的两个摆动臂504。另一固定组件500包括固定至相对的水平朝向的侧面72的摆动臂504。

摆动臂504中的每个都包括通过第一枢轴512可枢转地固定至摆动臂支架510的第一端部部分508。例如，摆动臂支架510是爪形的并且通过焊接被直接固定至电池组14的水平朝向的侧面72。摆动臂504中的每个还包括在第二枢轴520处可枢转地固定至车辆结构件84的第二端部部分516。销可以提供第一枢轴512和第二枢轴520。提供第一枢轴512的销相对于第一端部部分508保持摆动臂支架510，同时允许摆动臂支架510相对于摆动臂504枢转运动。第一枢轴512和第二枢轴520被配置用于围绕垂直于电动车辆64的纵向轴线的水平延伸的枢轴轴线枢转。

响应于冲击载荷沿方向d被施加，电池组14沿方向d2从图19和20的位置移动至图21和22的位置。摆动臂504围绕第一枢轴512和第二枢轴520枢转以允许该运动。摆动臂504在电池组14相对于车辆结构件84移动期间维持其与水平朝向的侧面72和车辆结构件84的连接。

随着电池组14相对于车辆结构件84移动，电池组14被有效地从行李厢舱60的行李厢底板68垂直向上移动。这使得将电池组14移出行李厢舱60的轮胎槽，这可能是期望的。

在该示例中，楔形件524被固定至电动车辆的表面，此处是行李厢底板68。当沿方向d将载荷施加至车辆的后部时，楔形件524被朝向电池组14向前驱动。楔形件524的移动使得电池组14接触楔形件524的倾斜表面528并且沿楔形件524的倾斜表面528滑动。楔形件524有助于启动电池组14沿方向dr从图19和20的位置至图21和22的位置的移动。

其他示例可以省略楔形件524。

上面描述的示例性牵引电池固定组件被示出为沿电池组的水平朝向的侧面并且被示出为固定至电池组的这些水平朝向的侧面。在其他示例中，牵引电池固定组件可以是沿电池组的侧面，但是被固定至例如电池组的垂直顶侧、电池组的垂直底侧或两者。

各种固定组件可以一起使用或单独使用，以响应载荷被施加至电动车辆的后部而提供牵引电池的期望运动。例如，具有摆动臂504的固定组件500可以与具有沿背向电动车辆的后部的侧面72的支架404的固定组件400一起使用。

所公开的示例的特征包括牵引电池固定组件，其可以在碰撞事件期间支撑牵引电池，同时确保牵引电池有效地保持连接至车辆结构件。

应当理解，在本公开中参考电池组和车辆的正常姿势而使用诸如“顶部”、“底部”、“垂直”、和“水平”的术语。也就是说，水平线与地面对齐，并且垂直线与地面垂直。这些术语在本文中用于解释的目的，并且不应被认为是其他限制。

前述实施方式本质上是示例性的而不是限制性的。不一定偏离本公开的本质的对所公开的示例的变化和修改对于本领域技术人员而言可能变得显而易见。因此，给予本公开的法律保护范围只能通过研究以下权利要求来确定。