本公開總體上涉及電池組外罩以及更具體地涉及包含用于在側碰撞負荷下可控變形的區(qū)域的電池組外罩。

背景技術：

電動車輛與傳統的機動車輛不同，因為電動車輛是使用由牽引電池供電的一個或多個電機選擇性地驅動。電機可以代替內燃發(fā)動機驅動電動車輛或除內燃發(fā)動機之外還由電機驅動電動車輛。示例電動車輛包括混合動力電動車輛(hev)、插電式混合動力電動車輛(phev)、燃料電池車輛(fcv)以及電池電動車輛(bev)。

典型的電動車輛的牽引電池包括容納在保護外罩內的電池單元的陣列。比如對電動車輛的側碰撞負荷這樣的相對高的負荷，即使陣列是封閉的也可以不良地干擾牽引電池。牽引電池可以具有相對大的包裝占用空間。

技術實現要素：

根據本公開的示例性方面的電動車輛總成，除其他方面以外，包括：電池外罩的下部壁，該下部壁包括配置成接收電動車輛的排氣管道并且響應于施加于電池外罩的負荷而在下部壁的其他區(qū)域之前變形的下部壁變形區(qū)域；以及電池外罩的上部壁，該上部壁包括配置成響應于負荷而在該上部壁的其他區(qū)域之前變形的上部壁變形區(qū)域。

在上述電動車輛總成的另一非限制性實施例中，總成可以包括在上部壁變形區(qū)域的第一旁側上的電池單元的第一陣列以及在該上部壁變形區(qū)域的相對的第二旁側上的電池單元的第二陣列。

在任何上述電動車輛總成的另一非限制性實施例中，總成可以包括下部壁的下部壁變形區(qū)域。下部壁變形區(qū)域配置成響應于負荷而在下部壁的其他區(qū)域之前變形。

在任何上述電動車輛總成的另一非限制性實施例中，下部壁變形區(qū)域接收電動車輛的排氣管道。

在任何上述電動車輛總成的另一非限制性實施例中，第一陣列在下部壁變形區(qū)域的第一旁側上并且第二陣列在下部壁變形區(qū)域的相對的第二旁側上。

在任何上述電動車輛總成的另一非限制性實施例中，第一陣列和第二陣列與下部壁變形區(qū)域的全部部分隔開。

在任何上述電動車輛總成的另一非限制性實施例中，下部壁變形區(qū)域是從下部壁的第一平面部分和第二平面部分向上延伸的通道。

在任何上述電動車輛總成的另一非限制性實施例中，第一陣列設置在第一平面部分上，并且第二陣列設置在第二平面部分上。

在任何上述電動車輛總成的另一非限制性實施例中，總成包括電動車輛。電池外罩在前橋和后橋之間固定在電動車輛的地板下方。

在任何上述電動車輛總成的另一非限制性實施例中，電池外罩在前橋和地板的腳跟放置區(qū)(heelkickarea)之間固定至電動車輛。

在任何上述電動車輛總成的另一非限制性實施例中，電池外罩側向地固定在第一側下邊梁和相對的第二側下邊梁之間。

在任何上述電動車輛總成的另一非限制性實施例中，負荷是側向負荷。

根據本公開的另一示例性方面的一種用電池組吸收側向負荷的方法，除其他方面以外，包括響應于施加于電池組外罩的側向負荷而使電池組外罩的上部壁內的上部壁變形區(qū)域以及在電池組外罩的下部壁內的下部壁變形區(qū)域變形。上部壁變形區(qū)域配置成在在上部壁變形區(qū)域的第一側上的上部壁的第一平面部分之前并且在在上部壁變形區(qū)域的相對的第二側上的上部壁的第二平面部分之前變形。下部壁變形區(qū)域配置成在在下部壁變形區(qū)域的第一側上的下部壁的第一平面部分之前并且在在下部壁變形區(qū)域的相對的第二側上的下部壁的第二平面部分之前變形。以及將電動車輛的排氣管道凹進在下部壁變形區(qū)域內。

在上述方法的另一非限制性實施例中，方法包括響應于施加于電池組外罩的側向負荷而使電池組外罩的下部壁內的下部壁變形區(qū)域變形。下部壁變形區(qū)域配置成在在下部壁變形區(qū)域的第一側上的下部壁的第一平面部分之前并且在在下部壁變形區(qū)域的相對的第二側上的下部壁的第二平面部分之前變形。

在任何上述方法的另一非限制性實施例中，方法包括將電動車輛的排氣管道凹進在下部壁變形區(qū)域內。

在任何上述方法的另一非限制性實施例中，方法包括將電池單元的第一陣列定位在下部壁的第一平面部分上并且將該電池單元的第二陣列定位在該下部壁的第二平面部分上，該第一陣列和第二陣列與該下部壁變形區(qū)域的全部部分隔開。

在任何上述方法的另一非限制性實施例中，下部壁變形區(qū)域是相對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實施例中，方法包括在前橋和后橋之間將電池組外罩安裝在電動車輛的地板下方。

在任何上述方法的另一非限制性實施例中，方法包括在前橋和地板的腳跟放置區(qū)之間將電池組外罩安裝至電動車輛。

在任何上述方法的另一非限制性實施例中，方法包括在第一側下邊梁和相對的第二側下邊梁之間安裝電池組外罩。

根據本發(fā)明，提供一種電池組外罩總成，包括：

具有變形區(qū)域的外罩壁，該變形區(qū)域配置為響應于施加的負荷而在外罩壁的其他區(qū)域之前變形，該變形區(qū)域進一步配置為接收排氣管道。

根據本發(fā)明的一個實施例，該外罩壁為下部壁，并且該變形區(qū)域為下部壁變形區(qū)域，以及該電池組外罩總成進一步包括具有上部壁變形區(qū)域的上部壁，該上部壁變形區(qū)域配置為響應于施加的負荷而在上部壁的其他區(qū)域之前變形。

根據本發(fā)明的一個實施例，進一步包含在變形區(qū)域的第一旁側上的電池單元的第一陣列和在變形區(qū)域的相對的第二旁側上的電池單元的第二陣列。

根據本發(fā)明的一個實施例，其中變形區(qū)域是從外罩壁的第一平面部分和第二平面部分向上延伸的通道。

附圖說明

根據具體實施方式，公開的示例的各種特征和優(yōu)勢對本領域技術人員來說，將變得顯而易見。伴隨具體實施方式的附圖可以簡短地描述如下：

圖1顯示示例電動車輛動力傳動系統；

圖2顯示包含圖1的動力傳動系統的示例電動車輛的側面圖；

圖3顯示圖2的電動車輛的正視圖；

圖4顯示來自圖1的動力傳動系統的電池組的透視圖；

圖5顯示安裝至圖2的電動車輛的地板的圖4的電池組的透視圖；

圖6顯示圖4的地板的仰視圖；

圖7顯示圖4中的沿線7-7的剖視圖；

圖8顯示相應于圖7的剖視圖的能量管理模型。

具體實施方式

本公開總體上涉及電池組。電池組的外罩包含響應于超過閾值的負荷而變形的變形區(qū)域。變形區(qū)域促進電池組在負荷下的可控變形以吸收能量。可控變形保護在電池組內的電池單元的陣列。

參考圖1，混合動力電動車輛(hev)的動力傳動系統10包括電池組14，該電池組14包括容納多個電池陣列18的外罩16。示例電池組14是可以提供電力來驅動hev的高電壓牽引電池組。

動力傳動系統10進一步地包括內燃發(fā)動機20、馬達22和發(fā)電機24。馬達22和發(fā)電機24是電機的類型。馬達22和發(fā)電機24可以是單獨的或具有組合馬達-發(fā)電機的形式。

在這個實施例中，動力傳動系統10是使用第一驅動系統和第二驅動系統的動力分配動力傳動系統。第一和第二驅動系統生成扭矩以驅動一組或多組車輛驅動輪28。第一驅動系統包括發(fā)動機20和發(fā)電機24的組合。第二驅動系統至少包括馬達22、發(fā)電機24、和電池組14。馬達22和發(fā)電機24是動力傳動系統10的電驅動系統的一部分。

發(fā)動機20和發(fā)電機24可以通過比如行星齒輪組這樣的動力傳輸單元30連接。當然，包括其他齒輪組和變速器的其他類型的動力傳輸單元，可以用于將發(fā)動機20連接至發(fā)電機24。在一非限制性實施例中，動力傳輸單元30是包括環(huán)形齒輪32、中心齒輪34和托架總成36的行星齒輪組。

發(fā)電機24可以由發(fā)動機20通過動力傳輸單元30驅動，以將動能轉換為電能。發(fā)電機24可以可選地起馬達的作用以將電能轉換為動能，從而輸出扭矩至連接到動力傳輸單元30的軸38。

動力傳輸單元30的環(huán)形齒輪32連接至軸40，軸40通過第二動力傳輸單元44連接至車輛驅動輪28。第二動力傳輸單元44可以包括具有多個齒輪46的齒輪組。在其他示例中可以使用其他動力傳輸單元。

齒輪46把扭矩從發(fā)動機20傳遞至差速器48以最終向車輛驅動輪28提供牽引力。差速器48可以包括實現至車輛驅動輪28的扭矩傳遞的多個齒輪。在這個示例中，第二動力傳輸單元44通過差速器48機械地連接至輪軸50以將扭矩分配至車輛驅動輪28。

通過輸出扭矩至也連接到第二動力傳輸單元44的軸54，馬達22可以選擇性地用于驅動車輛驅動輪28。在這個實施例中，馬達22和發(fā)電機24配合作為再生制動系統的一部分，馬達22和發(fā)電機24兩者在再生制動系統中可以用作馬達以輸出扭矩。例如，馬達22和發(fā)電機24可以各自輸出電力以再充電電池組14的電池單元。

參考圖2和3，電動車輛60包括圖1的動力傳動系統10。在這個示例中，電池組14安裝至車輛60的地板(floorpan)64。如圖2所示，電池組14定位在車輛60的前橋68和后橋72之間。如圖2所示，電池組14定位在車輛60的第一側上的第一下邊梁74和車輛60的相對的、第二側上的第二下邊梁76之間。在某些示例中，電池組14可以直接固定至第一下邊梁74和第二下邊梁76。

現在參考圖4，電池組14的外罩16包括上部壁88或罩，以及下部壁92或托盤。側壁96在上部壁88和下部壁92之間延伸。外罩提供接收多個陣列18的開放區(qū)域。在這個示例中，上部壁88固定至側壁96的面向上的表面以把陣列18封閉在外罩16內。

現在參考圖5和6同時繼續(xù)參考圖4，電池組14固定在車輛60內使得上部壁88抵靠地板64的面向下表面90嵌套。電池組14可以使用例如機械緊固件固定至地板64。

地板64總體上包括前部區(qū)域100、中心區(qū)域104和后部區(qū)域108。前部區(qū)域100從地板64的前緣112延伸至與前橋68對準的位置。中心區(qū)域104從與前橋68對準的位置延伸至地板64的腳跟放置區(qū)116。后部區(qū)域108從腳跟放置區(qū)116延伸至地板64的后緣120。

在這個示例中，電池組14固定至地板64的中心區(qū)域104以便當電池組14在安裝位置時電池組14定位在前橋68和腳跟放置區(qū)116之間。腳跟放置區(qū)116在這個示例中與車輛60乘客艙內的后排乘客座椅的前部邊緣對準。

地板64包括使排氣管道138能夠垂直地凸起同時保持與地板64的適當的間隙的通道124。示例排氣管道138運送從內燃發(fā)動機20(圖1)排出的燃燒的產物。通道124也可以為12伏電線、制動纜繩、燃料線束等提供間隙。

地板64可以如圖所示地在電動車輛60中使用，或在不包括牽引電池組的傳統車輛中使用。在傳統車輛和電動車輛60中使用地板64的普通設計，除其他方面以外，可以降低制造成本以及與地板64的制造有關的復雜性。

在這個示例中，外罩16的上部壁88包括當電池組14在安裝位置時延伸至通道124的上部壁變形區(qū)域128。在其他示例中，上部壁變形區(qū)域128朝著通道124延伸但沒有進入通道124中。在其他示例中，上部壁變形區(qū)域128是總體平面的，或向下延伸。下部壁92包括朝著通道124向上延伸的示例性下部壁變形區(qū)域132。在其他示例中，下部壁變形區(qū)域132是總體平面的或向下延伸。

在這個示例中，下部壁變形區(qū)域132提供至少部分地接收排氣管道138的一部分的外罩通道136。這提供排氣管道138和地面之間的間隙。示例性排氣管道138是中心線排氣系統的一部分。

下部壁變形區(qū)域132與上部壁變形區(qū)域128對準。下部壁變形區(qū)域132向上延伸比上部壁變形區(qū)域128更大的量，使得外罩16在外罩16的橫向于車輛的中心(cross-vehiclecenter)以及附近處具有較窄的垂直橫截面。

現在參考圖7的剖視圖，示例上部壁變形區(qū)域128從上部壁88的第一總體平面部分140和上部壁88的第二總體平面部分142向上延伸。下部壁變形區(qū)域132從下部壁92的第一總體平面部分146和下部壁92的第二總體平面部分150向上延伸。

上部壁變形區(qū)域128側向地定位在第一平面部分140和第二平面部分142之間。下部壁變形區(qū)域132側向地定位在第一平面部分146和第二平面部分150之間。在這個示例中上部壁變形區(qū)域128和下部壁變形區(qū)域132側向地對準。

在這個示例中，至少一第一陣列18a設置在第一平面部分146上，并且電池單元的至少一第二陣列18b設置在第二平面部分150上。顯著地，第一陣列18a和第二陣列18b與下部壁變形區(qū)域132的全部部分隔開。

對電動車輛的第一側的側碰撞可以通過第一下邊梁74對電池組14施加力f1。對電動車輛60的相對的、第二側的側碰撞可以通過第二下邊梁76對電池組14施加力f2。

如果在外罩16上的力f1超過閾值，則至少外罩16的上部壁變形區(qū)域128開始變形。外罩16的設計者可以通過加強或減弱變形區(qū)域128以如所需地調整閾值。閾值可以被調整至用于特定車輛程序的負荷。

在這個示例中，上部壁變形區(qū)域128的幾何結構響應于力f1而使上部壁變形區(qū)域128在上部壁88的其他部分之前變形。這允許上部壁88在沒有干擾陣列18a和18b附近的上部壁88的區(qū)域的情況下吸收力f1。在這個示例中，上部壁變形區(qū)域128響應于力f1而彎曲并且向上折疊至通道124中。

如果力f1超過閾值，則至少外罩16的下部壁變形區(qū)域132開始變形。在這個示例中，下部壁變形區(qū)域132的幾何結構使下部壁變形區(qū)域132響應于力f1而在下部壁92的其他部分之前變形。

上部壁變形區(qū)域128和下部壁變形區(qū)域132使電池組外罩16響應于超過閾值的側向負荷而可控制地變形。將變形集中在上部壁變形區(qū)域128和下部壁變形區(qū)域132中可以減少對陣列18a和18b的干擾。

雖然在這個示例中上部壁變形區(qū)域128和下部壁變形區(qū)域132的幾何結構引起可控變形，其他技術可以用于提供上部壁變形區(qū)域128和下部壁變形區(qū)域132中的可控變形。例如，上部壁變形區(qū)域128可以是總體平面的，但由比總體平面部分140和總體平面部分142更弱的材料制成。上部壁變形區(qū)域128可以是上部壁88的總體平面區(qū)域，該區(qū)域變薄以使上部壁變形區(qū)域128相對于上部壁88的其他部分變弱。下部壁變形區(qū)域132同樣可以是總體平面的并且由相對于總體平面部分146和總體平面部分150的更弱或變薄的材料制成。

圖8顯示當力f1施加于電動車輛60時圖7的橫截面的能量管理模式。r1代表對由電池組外罩16的側壁96a提供的力f1的阻力。r2代表對由地板64的前部橫梁160(圖4和5)提供的力f1的阻力。r3代表對由地板64的后部橫梁164提供的力f1的阻力。r4代表對由上部壁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代表對由上部壁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代表對由上部壁88的上部壁變形區(qū)域128和下部壁92的下部壁變形區(qū)域132提供的力f1的阻力。r7代表由地板64的框架結構和與力f1相對的外罩16的側壁96b提供的阻力。

m1代表陣列18a，并且m2代表陣列18b。c1代表陣列18a和側壁96a之間的間隙。c2代表陣列18a和陣列18b之間的間隙。c3代表陣列18b和側壁96b之間的間隙。

如圖所示，阻力r5小于阻力r1、r2、r3、r4、r6和r7中的每一個。因此，當施加力f1時，外罩16在上部壁變形區(qū)域128內、下部壁變形區(qū)域132或兩者內彎下并且變形。這提供外罩16的可控變形，這可以維持間隙c1、c2和c3以減少對陣列18a和18b的干擾。

除了上部壁變形區(qū)域124和下部壁變形區(qū)域132，由下邊梁74和76(在圖8中未示出)提供的阻力可以小于阻力r1-r7，以便下邊梁74和76響應于力f1或f2而在外罩16之前變形和塌縮。

公開的示例的特征包括從第一下邊梁橫跨至相對的、第二下邊梁的電池組。電池組具有變形區(qū)域以提供在側向負荷下的電池組的可控變形。變形集中在期望區(qū)域中以避免對在電池組的外罩內的電池單元陣列的干擾。示例性電池組包括在電池組的中心區(qū)域中的變形區(qū)域以給電池組提供“軟”中心。示例性電池組通過變形至地板的通道中而管理側碰撞負荷。

上述描述本質上是示例性而不是限制性的。在不一定背離本公開的本質的情況下，對公開的示例的變化和修改對本領域技術人員來說，可以變得顯而易見。因此，僅能通過研究下述權利要求來確定給予本公開的法律保護范圍。