具有挤制铝材结构构件的模块化电动车辆电池组框架的制作方法

本公开涉及电动车辆电池组框架。更具体地，本公开涉及具有挤制铝材结构构件的电动车辆电池组框架。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年11月13日提交的美国临时专利申请第62/760,536的权益，其全部公开内容通过引用在此并入本文。

技术实现要素：

当前电动车辆的重要组成部分是电池组。常规的电池组执行许多功能，包括提供保护外壳以承受碰撞或其他撞击，电线的布线，以及遏制电池着火。

电池组框架已常规地构造为钢框架。然而，此类框架具有显著缺点。高密度钢导致框架过重。从例如铸铝的材料形成更轻的框架的尝试主要由于铸铝的强度不足而未成功。

因此，本文描述了由挤制铝材构成的改进的电动车辆电池组框架。更具体地，框架的各种结构构件是挤制铝材构件。挤制铝材比铸铝明显更强，并且由于铝比钢轻得多，由挤制铝材制成的框架比常规铸铝框架明显更强，同时还比钢框架轻得多。

本公开的实施例的电池组框架由一对侧构件和在所述侧构件的内表面之间延伸且联接到所述侧构件的内表面的许多横向构件构成。侧构件和连接横向构件各自由挤制铝材制成，并且共同形成可以在其中放置电动车辆电池的框架结构。在操作中，挤制铝材框架具有足够的强度来保护电池免受损坏并保护元件，同时明显比钢框架轻。

横向构件可以用托架附连到侧构件，所述托架也可以由挤制铝材制成。托架本身可以以任何方式，例如用粘合剂，或例如流钻螺钉的一个或多个紧固件附连到每个侧构件的内表面。同样地，每个托架可以任何方式，例如用粘合剂或例如流钻螺钉的一个或多个紧固件附连到其相应横向构件。

本公开的实施例还提供了一种用于模块化电池组框架的构件组，其可以容易地构造成不同大小。可以提供不同长度的不同侧构件。相同的横向构件可以与每个长度的侧构件一起使用，使得可使用所需长度的侧构件制造不同大小的电池组。以该方式，根据需要，可以使用一个构件组来构造不同大小的电池组。如上所述，侧构件和横向构件中的每一个可由挤制铝材制成。

附图说明

在考虑结合附图进行的以下详细描述时，本公开的上述和其他目的和优点将显而易见，其中相同的附图标记始终指示相同的部分，并且其中：

图1是根据本公开的实施例构造的电动车辆电池组盖、框架和底层的等距组件视图；

图2是根据本公开的实施例构造的电动车辆电池组框架的等距分解视图；

图3是根据本公开的实施例构造的标准尺寸的电动车辆电池组框架的俯视图；以及

图4是根据本公开的实施例构造的较大尺寸的电动车辆电池组框架的俯视图。

具体实施方式

在一些实施例中，本公开涉及用挤制铝材侧构件和横向构件构造的电动车辆电池组框架。此类框架比常规铸铝框架明显更强，同时还比钢框架轻得多。

电池组可以具有框架、底层以及顶层或盖，所述框架提供承受撞击的结构刚度和强度。如图1所示，电池组10具有组盖20和底层40，所述组盖和底层位于框架30上方和下方，并且各自附连到其上以封闭多个电池模块，所述电池模块未示出但包含在框架30内。

图1和图2分别示出根据本公开的实施例构造的挤制铝材框架的组装和分解视图。如图1的中间部分和图2中可见，框架30具有沿着电池组10的相对外侧延伸的两个侧构件100，以及在两个侧构件100之间彼此平行延伸的多个横向构件110。每一横向构件110的相对端由图2中所示的托架120连接到每一侧构件100，但侧构件100和横向构件110可以任何方式彼此连接，从而为所得框架30提供足够的强度以在车辆撞击的情况下保护内部的电池。

侧构件100和横向构件110可各自具有允许电池在框架30内存储的足够空间的任何几何形状，以及提供结构刚度和抗冲击性的足够强度。作为一个实例，一个或多个横向构件110可以大体上以彼此平行的方式沿着侧构件100依次定位，从而在其间产生两个或更多个通道。内部横向构件110提供额外结构刚度以维持侧构件100之间的间隔与抗冲击性。在所示的实施例中，横向构件100具有大体矩形的横截面，并且包括用于刚度和重量节省的四个内部通道，但设想此类横向构件100和通道的任何数目和几何形状。在其它实施例中，不存在此类通道，并且横向构件100可以是完全中空的、完全实心的或介于其之间的任何几何形状。另外，在一些实施例中，侧构件100的通道中的一个或多个可以用于排出气体或将液体从电池组排出。例如，可以在侧构件100中机械加工或以其它方式产生孔，以使气体或液体能够进入内部通道。设想此类孔的任何数目和位置。

侧构件100、横向构件110和托架120可各自以任何方式机械加工或以其它方式作用，以适应电池组内的任何其它结构。例如，如图所示，几个横向构件110包括接近其底表面的中心切口，以容纳诸如汇流条和冷却剂管道的结构。作为另一实例，接近横向构件110的底表面的凸缘可以更好地与底层40相接，或为其它部件提供支撑。设想此类特征的任何数目、类型和位置。

横向构件110、侧构件100和托架120各自形成为挤制铝材构件。已知作用于重量>2600kg的车辆的横向构件110上的侧冲击负载在600kn左右。与压印或轧制形成的钢横向构件相比，挤制铝材横向构件110可以在低得多的包装空间中轴向地支撑此负载，并且有>20％的重量节省。这提供了更小的框架，从而允许在框架30内有更多的自由空间用于电池，并且继而提高整个电池组10的能量密度。

如图3和图4中所示，侧构件100可以具有各种长度，从而允许框架30具有任何所需的尺寸。特别地，两种不同大小的侧构件100可用于构造两种不同大小的框架30。图3中所示的较短框架30可以由一对较短侧构件100构成，而图4中所示的较长框架30可以由两个较长侧构件100构成。图1和图2中的每个框架30使用相同的横向构件110。这允许使框架30有点模块化，其中使用相同的横向构件110，并且由所使用的侧构件100的长度确定框架30的大小。另外，当侧构件100被挤出时，形成不同长度构件相对简单，因为每个构件简单地挤出到其期望长度，而不同长度的侧构件不需要单独的模具或工具。

虽然未示出，但还应注意，横向构件110也可以由不同长度制成，使得可以将框架构建成任何期望宽度。本公开设想了侧构件100的任何长度或长度数目，以便构造任何期望长度的框架。类似地，本公开还设想了横向构件110的任何长度或长度数目，以便构造任何期望宽度的框架。

托架120将横向构件110连接到侧构件100的内表面，如图2中所示。托架120可具有适合于将横向构件110连接到侧构件100的任何形状和配置。托架120用高强度粘合剂、流钻螺钉或两者的组合附接到侧构件100和横向构件110。

侧构件100、横向构件110和托架120可以由能够被挤出并且提供足够强度以承受车辆冲击的电池组10的任何大小和形状形成。可以采用任何合适的铝合金。

侧构件100和/或横向构件110还可以被配置成使得盖20和/或底层40可以任何方式附连到其上。在一些实施例中，侧构件100和/或横向构件110可以被配置成使得盖20和/或底层40可移除地附连到框架30。例如，侧构件100和/或横向构件110中的任一个可以在其被挤出之后在其中加工螺纹螺栓或螺钉孔130。螺栓或螺钉孔130可以在侧构件100和/或横向构件110的上表面或下表面(即，在图1的视图中分别面向盖20或底层40的表面)中的一者或两者中机械加工，以允许盖20和/或底层40更容易且可重复地附接和移除。这提供了改进的可制造性和可维修性。本公开的实施例还设想了除了用于将盖20和/或底层40附接到侧构件100和/或横向构件110的螺栓或螺钉之外的其它构件。可以使用任何类型的构件，例如钉子、夹子、推针等。

出于解释的目的，前述描述使用特定术语来提供对本公开的透彻理解。然而，本领域的技术人员将显而易见的是，实践本公开的方法和系统不需要特定的细节。因此，出于说明和描述的目的，给出了本公开的具体实施例的前述描述。它们并不旨在穷举或将本发明限制为所公开的精确形式。鉴于以上教导，许多修改和变化是可能的。例如，框架的结构构件可以由任何类型或挤制铝合金制成，并且可以具有适合于电动车辆电池组框架的任何尺寸、形状或配置。选择和描述实施例以便最好地解释本公开的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够最佳地利用本公开的方法和系统以及适合于预期的特定用途的具有各种修改的各种实施例。另外，可以混合和匹配或以其他方式组合所公开或以其他方式公开的各种实施例的不同特征，从而创建本公开所预期的其他实施例。