CN115241588A - 车辆电池外壳 - Google Patents

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Abstract

一种车辆电池外壳，包括：壳体，电池安装在该壳体中，并且该壳体具有侧表面部，该侧表面部形成为覆盖电池的侧表面；侧上面板，联接到壳体的侧表面部并且沿着侧表面部在纵向方向上延伸；侧下面板，在与侧上面板向下间隔开的同时联接到壳体的侧表面部，并且该侧下面板沿着壳体的侧表面部在纵向方向上延伸，侧下面板的端部联接到侧上面板的端部，以在侧下面板和侧上面板之间形成冲击吸收空间；以及加强面板，***到冲击吸收空间中并且沿着壳体的侧表面部在纵向方向上延伸。

Description

车辆电池外壳
技术领域
本公开涉及一种车辆电池外壳，其中，在安装有电池的壳体的侧表面部上通过侧上面板和侧下面板形成冲击吸收空间，并且具有预定倾斜度的加强面板确保了冲击吸收空间中对抗侧向碰撞的刚度。
背景技术
车辆电池外壳是指用于在车辆中容纳电池模块的装置，该车辆电池外壳布置成保护电池免受外部环境和冲击的影响。例如，车辆可以是具有400km或更长行驶距离并具有60kWh或更大的电池容量的电动车辆，并且为了轻便，用于保护电池模块的保护装置通常由铝制成。
行驶距离小于400km的电动车辆通常具有由钢材制成的保护装置，但是这具有的问题是应用了用于安装在底盘的侧下部分上的简单结构(该简单结构具有平板和角管的形状)，并且不能充分地保护电池模块免受碰撞或压缩载荷的影响。
即，由钢制成的电池外壳具有简单结构，这种简单结构在侧向碰撞和外力施加到其上的情况下屈曲，并且该电池外壳对于轻便而言是不利的。因此，需要开发一种能够在使用钢材的同时确保对抗侧向碰撞的刚度的车辆电池外壳。
以上关于背景技术的描述仅是为了帮助理解本公开的背景，而这些描述不应被视为本领域技术人员已知的现有技术。
发明内容
本公开提供了一种车辆电池外壳，其中，在安装有电池的壳体的侧表面部上通过侧上面板和侧下面板形成冲击吸收空间，并且具有预定倾斜度的加强面板确保了冲击吸收空间中对抗侧向碰撞的刚度，从而防止屈曲变形。
根据本公开的一个方面，一种车辆电池外壳可以包括：壳体，电池安装在该壳体中，并且该壳体具有侧表面部，该侧表面部形成为覆盖电池的侧表面；侧上面板，联接到壳体的侧表面部并且沿着壳体的侧表面部在纵向方向上延伸；侧下面板，在与侧上面板向下间隔开的同时联接到壳体的侧表面部，并且该侧下面板沿着壳体的侧表面部在纵向方向上延伸，侧下面板的端部联接到侧上面板的端部，以在侧下面板和侧上面板之间形成冲击吸收空间；以及加强面板，***到冲击吸收空间中并且沿着壳体的侧表面部在纵向方向上延伸，其中，侧下面板和加强面板设置成在从壳体的侧表面部沿宽度方向延伸的同时具有增大的倾斜度。
加强面板可以设置成与距离侧上面板相比距离侧下面板更近，并且当发生冲击时，加强面板可以变形并与侧下面板接触。
壳体的侧表面部可以包括在侧向方向上堆叠的多个侧壁面板，并且侧上面板、侧下面板和加强面板中的每个都可以具有联接到最外侧的侧壁面板的端部。
多个侧壁面板可以成形为沿着壳体的侧表面延伸并且这些侧壁面板彼此联接以形成封闭截面。
侧上面板可以具有多个突出部，这些突出部沿纵向方向布置，并且每个突出部都可以具有由加强面板支撑的端部。
突出部可以包括形成为柱形形状的管状构件，侧上面板可以具有多个通孔，这些通孔沿纵向方向形成，管状构件分别***这些通孔中，并且所***的管状构件的底部可以由加强面板的顶部表面支撑。
加强面板可以成形为在纵向方向上连续弯折，并且可以包括向上突出的***部和向下突出的凹槽部。
加强面板的***部和凹槽部可以在从壳体的侧表面部沿宽度方向延伸的同时具有增大的倾斜度，并且***部和凹槽部可以具有不同的倾斜度。
侧上面板可以具有多个通孔，这些通孔沿纵向方向形成，管状构件可以***到相应的通孔中，并且所***的管状构件的底部可以由加强面板的***部支撑。
加强面板的每个***部都可以包括：内部部分，从壳体的侧表面部沿宽度方向延伸；以及外部部分，从内部部分沿宽度方向延伸，并且每个管状构件的底部都可以由外部部分支撑。
在加强面板的每个***部中，内部部分可以形成为具有比外部部分大的倾斜度值。
在加强面板的每个***部中，内部部分可以形成为具有比侧下面板小的倾斜度值。
加强面板的凹槽部可以形成为具有比侧下面板大的倾斜度值。
侧上面板可以具有向上弯折的端部，侧下面板和加强面板可以具有向下弯折的端部，并且这些弯折的端部可以在彼此表面接触或与壳体的侧表面部表面接触的同时彼此联接。
侧上面板可以具有向下弯折的端部，侧下面板和加强面板可以具有向上弯折的端部，并且这些弯折的端部可以在彼此表面接触的同时彼此联接。
根据本公开的车辆电池外壳的优点是在安装有电池的壳体的侧表面部上，通过侧上面板和侧下面板形成冲击吸收空间，并且具有预定倾斜度的加强面板确保了冲击吸收空间中对抗侧向碰撞的刚度，从而防止屈曲变形。
附图说明
通过以下结合附图的详细描述，本公开的以上和其他方面、特征和优点将变得更加明显，在附图中：
图1是根据本公开的实施方式的车辆电池外壳中的壳体的侧表面的分解立体图；
图2示出了根据本公开的实施方式的车辆电池外壳中的侧上面板、侧下面板和加强面板；
图3是示出了在根据本公开的实施方式的车辆电池外壳中，侧上面板，侧下面板和加强面板彼此联接的状态的截面图；
图4示出了在根据本公开的实施方式的车辆电池外壳中，侧上面板、侧下面板和加强面板在彼此联接的状态下由于侧向载荷而变形；
图5示出了由侧向载荷引起的传统的车辆电池外壳的变形；以及
图6是示出了根据本公开的实施方式的车辆电池外壳的变形量和传统的车辆电池外壳的变形量与侧向载荷的关系的曲线图。
具体实施方式
应理解，如本文使用的术语“车辆”或者“车辆的”或者其他类似术语包括广义上的机动车辆，例如包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车和各种商用车在内的乘用车，包括各种船只和轮船在内的船舶，飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合电动车辆、氢动力车辆及其他替代燃料(例如，源于除了石油以外的资源的燃料)车辆。如本文提到的，混合动力车辆是一种具有两个或更多个动力源的车辆，例如汽油动力和电动车辆。
本文使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，而并非旨在限制本公开。如本文使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还将理解，术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时，规定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。如本文使用的，术语“和/或”包括相关的所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。在整个说明书中，除非明确地描述为相反，否则词语“包括”及其诸如“包含”或“涵盖”的变型将理解为暗示包括所陈述的元件但是不排除任何其他元件。另外，说明书中描述的术语“单元”、“-部”、“-件”和“模块”表示用于进行至少一个功能和操作的单元，并且可由硬件部件或软件部件及其组合来实现。
此外，本公开的控制逻辑可以实施为计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质，包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的实例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读介质还可分布在网络联接的计算机***中，使得计算机可读介质以分布方式存储和执行，例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN)。
图1是根据本公开的实施方式的车辆电池外壳中的壳体的侧表面的分解立体图。图2示出了根据本公开的实施方式的车辆电池外壳中的侧上面板、侧下面板和加强面板。图3是示出了在根据本公开的实施方式的车辆电池外壳中，侧上面板、侧下面板和加强面板彼此联接的状态的截面图。图4示出了在根据本公开的实施方式的车辆电池外壳中，侧上面板、侧下面板和加强面板在彼此联接的状态下通过侧向载荷而变形。图5示出了由侧向载荷引起的传统的车辆电池外壳的变形。图6是示出了根据本公开的实施方式的车辆电池外壳的变形量和传统的车辆电池外壳的变形量与侧向载荷的关系的曲线图。
图1是根据本公开的实施方式的车辆电池外壳中的壳体的侧表面的分解立体图。根据本公开的实施方式的车辆电池外壳可以包括：壳体，电池安装在该壳体中，并且该壳体具有形成为覆盖电池的侧表面的侧表面部100；侧上面板201，联接到壳体的侧表面部100并且沿着壳体的侧表面部100在纵向方向上延伸；侧下面板203，在联接到壳体的侧表面部100的同时与侧上面板201向下间隔开，并且沿着壳体的侧表面部100在纵向方向上延伸，侧下面板203的端部联接到侧上面板201的端部，以便在侧下面板203和侧上面板201之间形成冲击吸收空间；以及加强面板202，***到冲击吸收空间中并且沿着壳体的侧表面部100在纵向方向上延伸，其中，侧下面板203和加强面板202设置成在宽度方向上从壳体的侧表面部延伸的同时具有增大的倾斜度。此外，加强面板202可以设置成与距离侧上面板201相比距离侧下面板203更近，并且当发生冲击时，加强面板202可以变形并与侧下面板203接触。
近来，研发工作聚焦于电动车辆，并且因为电池是电动车辆的基本元件，所以许多时间和注意力都聚焦于开发用于安装电池的外壳。电池外壳配置成使得用于驱动电动车辆的高压电池能够被安装或更换，并且在车辆碰撞时，电池外壳需要吸收载荷并使载荷分散开，从而防止由于电池损坏而引起的火灾和***。如果电池外壳的侧壁由简单的钢梁形成，则当侧构件变得在横向方向上延伸时，冲击可能容易引起屈曲变形。因此，如果不防止屈曲变形，则电池可能被冲击损坏。
可以通过增加区域的此弯矩来防止屈曲变形。在此情况下，电池外壳的重量可能随着钢材的横截面厚度的增加而增加，并且因此可能降低功率效率。因此，根据本公开的实施方式的电池外壳通过使用由钢材制成的侧壁面板形成封闭截面并且通过侧向地设置在电池外壳的外侧处的面板的倾斜度来确保刚度和使重量最小化。
具体地，在根据本公开的实施方式的车辆电池外壳中，壳体的侧表面部100可以包括在侧向方向上堆叠的多个侧壁面板101、102、103和104，并且侧上面板201、侧下面板203和加强面板202中的每一个都可以在其端部处联接到最外侧的侧壁面板104。多个侧壁面板101、102、103和104可以成形为沿着壳体的侧表面延伸，并且可以彼此联接以形成封闭截面。
即，多个侧壁面板101、102、103和104可以形成电池外壳的侧壁，并且可以通过封闭截面结构有效地承受从侧表面施加的载荷，从而保护电池。此外，侧上面板201、侧下面板203和加强面板202可以形成冲击吸收空间，并且可以防止电池外壳的侧表面结构的屈曲变形，从而执行吸收从侧表面施加的载荷并使这些载荷分散开的功能。
图2示出了根据本公开的实施方式的车辆电池外壳中的侧上面板、侧下面板和加强面板。图3是示出了在根据本公开的实施方式的车辆电池外壳中，侧上面板、侧下面板和加强面板彼此联接的状态的截面图。在根据本公开的实施方式的车辆电池外壳中，侧上面板201具有多个沿纵向方向布置的突出部，并且每个突出部都可以在其端部处由加强面板202支撑。此外，突出部包括形成为柱形形状的管状构件210，侧上面板201具有多个通孔，这些通孔沿纵向方向形成，管状构件210分别***到这些通孔中，并且所***的管状构件210可以在其底部处由加强面板202的顶部表面支撑。
具体地，面板可以通过焊接而彼此联接。面板是薄的，并且因此可以通过主要使用点焊和部分使用激光焊接而彼此联接。管状构件210可以***到侧上面板201的通孔中，并且可以通过电弧焊联接到该通孔。此外，侧上面板201、加强面板202和侧下面板203可以通过点焊而彼此联接，同时通过布置在它们的端部处的凸缘而彼此表面接触。多个侧壁面板101、102、103和104也可以是点焊的并且通过在它们的顶部或底部处形成的凸缘而彼此联接。
参考图3，侧下面板203的朝向其外侧增大的倾斜度为大约2度的角度。加强面板202可以具有在其顶部表面处形成的台阶部分，因此在支撑管状构件的台阶部分的顶点处的倾斜度可以为接近0度的角度，并且在对应的点的内侧，朝向其外侧增大的倾斜度可以为大约1.5度的角度，并且从台阶部分的下端朝向其外侧增大的倾斜度可以为大约3.5度的角度。因此，与面板在向上/向下方向上简单地堆叠并且彼此联接而没有任何倾斜的情况相比，根据本公开的实施方式的电池外壳可以在侧向碰撞时均匀地变形，从而最大程度地防止屈曲变形并且吸收冲击并使冲击分散开。
图4示出了在根据本公开的实施方式的车辆电池外壳中，侧上面板、侧下面板和加强面板在彼此联接的状态下由于侧向载荷而变形。图5示出了由侧向载荷引起的传统的车辆电池外壳的变形。图6是示出了根据本公开的实施方式的车辆电池外壳的变形量和传统的车辆电池外壳的变形量与侧向载荷的关系的曲线图。参考图5，如果多个面板在没有任何倾斜度的情况下简单地彼此联接，则在侧向碰撞时，面板由于载荷而向下变形，因此不能吸收和承受载荷。因此，载荷可以照原样施加到电池。如图4所示，由于每个面板的倾斜度，因而即使在施加侧向载荷时，根据本公开的实施方式的车辆电池外壳也可以尽可能完整地保持其原始形状而不会向上或向下屈曲，并且可以均匀地变形，从而吸收和承受冲击。
具体地，在根据本公开的实施方式的车辆电池外壳中，加强面板202成形为在纵向方向上连续弯折并且可以包括：向上突出的***部；以及向下突出的凹槽部。此外，加强面板202的***部和凹槽部在从壳体的侧表面部延伸的同时在宽度方向上具有增大的倾斜度，并且***部和凹槽部可以具有不同的倾斜度。
此外，在根据本公开的实施方式的车辆电池外壳中，侧上面板201可以具有多个通孔，这些通孔沿纵向方向形成，管状构件210可以***到相应的通孔中，并且所***的管状构件210可以在其底部处由加强面板202的***部支撑。
在根据本公开的实施方式的车辆电池外壳中，加强面板202的每个***部都可以包括：内部部分，从壳体的侧表面部100沿宽度方向延伸；以及外部部分，从内部部分沿宽度方向延伸，并且每个管状构件210都可以在其底部处由外部部分支撑。在加强面板202的每个***部中，内部部分可以形成为具有比外部部分大的倾斜度值。参考图3，确定的是，与支撑管状构件210的底部的点相对应的部分形成为具有大约0度的角度，并且对应的点内侧的部分形成为具有大约1.5度的角度。因此，在侧向碰撞时，具有大约0度的角度的部分可以向下变形，并且具有大约1.5度的角度的部分可以向上变形，由此整个侧部结构可以在完全吸收载荷的同时保持尽可能水平而不向上或向下倾斜。
此外，在加强面板202的每个***部中，内部部分可以形成为具有比侧下面板203小的倾斜度值。朝向壳体内侧的区段形成为具有大约1.5度的倾斜度，并且侧下面板203形成为具有大约2度的倾斜度，由此，在侧向碰撞时，侧下面板203在其内侧处向上变形，并且在其外侧处向下变形，因此其整个侧部结构尽可能稳定地保持水平。
加强面板202的凹槽部可以形成为具有比侧下面板203大的倾斜度值。参考图3中沿着B-B'截取的横截面，可以确定加强面板202的凹槽部形成为具有大约3.5度的倾斜度，并且侧下面板203形成为具有大约2度的倾斜度。
此外，在根据本公开的实施方式的车辆电池外壳中，侧上面板201的端部可以向上弯折，侧下面板203的端部和加强面板202的端部可以向下弯折，并且弯折的端部可以在彼此表面接触或与壳体的侧表面部表面接触的同时彼此联接。侧上面板201的端部可以向下弯折，侧下面板203的端部和加强面板202的端部可以向上弯折，并且弯折的端部可以在彼此表面接触的同时彼此联接。
即，侧上面板201、加强面板202和侧下面板203在内部冲击吸收空间中具有预定的倾斜度，因此在侧向碰撞时，它们的整体形状在保持水平的同时均匀地变形，从而适当地吸收冲击。此外，这些面板可以在通过形成在其端部处的凸缘彼此表面接触的同时被焊接，以形成封闭截面，从而在碰撞时承受更大的载荷。在测试结果中，参考图6中的曲线图，确定根据本公开的实施方式的车辆电池外壳(虚线)能够承受的载荷与传统的车辆电池外壳(实线)相比增加了大约两倍。
已经通过本公开的具体实施方式对本公开进行了说明和描述。然而，对于本领域技术人员来说将显而易见的是，在不脱离由所附权利要求提供的本公开的技术精神的情况下，可以对本公开进行各种改变和修改。

Claims (15)

1.一种车辆电池外壳，包括：
壳体，电池安装在所述壳体中，并且所述壳体具有侧表面部，所述侧表面部形成为覆盖所述电池的侧表面；
侧上面板，联接到所述壳体的所述侧表面部并且沿着所述壳体的所述侧表面部在纵向方向上延伸；
侧下面板，在与所述侧上面板向下间隔开的同时联接到所述壳体的所述侧表面部，并且所述侧下面板沿着所述壳体的所述侧表面部在纵向方向上延伸，所述侧下面板的端部联接到所述侧上面板的端部，以在所述侧下面板和所述侧上面板之间形成冲击吸收空间；以及
加强面板，***到所述冲击吸收空间中并且沿着所述壳体的所述侧表面部在纵向方向上延伸，
其中，所述侧下面板和所述加强面板设置成在从所述壳体的所述侧表面部沿宽度方向延伸的同时具有增大的倾斜度。
2.根据权利要求1所述的车辆电池外壳，其中，所述加强面板设置成与距离所述侧上面板相比距离所述侧下面板更近，并且当发生冲击时，所述加强面板变形并与所述侧下面板接触。
3.根据权利要求1所述的车辆电池外壳，其中，所述壳体的所述侧表面部包括在侧向方向上堆叠的多个侧壁面板，并且所述侧上面板、所述侧下面板和所述加强面板中的每个都具有联接到最外侧的侧壁面板的端部。
4.根据权利要求3所述的车辆电池外壳，其中，所述多个侧壁面板成形为沿着所述壳体的侧表面延伸并且所述多个侧壁面板彼此联接以形成封闭截面。
5.根据权利要求1所述的车辆电池外壳，其中，所述侧上面板具有多个突出部，这些突出部沿纵向方向布置，并且每个所述突出部都具有由所述加强面板支撑的端部。
6.根据权利要求5所述的车辆电池外壳，其中，所述突出部包括形成为柱形形状的管状构件，所述侧上面板具有多个通孔，这些通孔沿纵向方向形成，所述管状构件分别***到这些通孔中，并且所***的所述管状构件的底部由所述加强面板的顶部表面支撑。
7.根据权利要求6所述的车辆电池外壳，其中，所述加强面板成形为在纵向方向上连续弯折，并且包括向上突出的***部和向下突出的凹槽部。
8.根据权利要求7所述的车辆电池外壳，其中，所述加强面板的所述***部和所述凹槽部在从所述壳体的所述侧表面部沿宽度方向延伸的同时具有增大的倾斜度，并且所述***部和所述凹槽部具有不同的倾斜度。
9.根据权利要求8所述的车辆电池外壳，其中，所述侧上面板具有多个通孔，这些通孔沿纵向方向形成，所述管状构件***到相应的通孔中，并且所***的所述管状构件的底部由所述加强面板的所述***部支撑。
10.根据权利要求9所述的车辆电池外壳，其中，所述加强面板的每个所述***部都包括：内部部分，从所述壳体的所述侧表面部沿宽度方向延伸；以及外部部分，从所述内部部分沿宽度方向延伸，并且每个所述管状构件的底部都由所述外部部分支撑。
11.根据权利要求10所述的车辆电池外壳，其中，在所述加强面板的每个所述***部中，所述内部部分形成为具有比所述外部部分大的倾斜度值。
12.根据权利要求10所述的车辆电池外壳，其中，在所述加强面板的每个所述***部中，所述内部部分形成为具有比所述侧下面板小的倾斜度值。
13.根据权利要求8所述的车辆电池外壳，其中，所述加强面板的所述凹槽部形成为具有比所述侧下面板大的倾斜度值。
14.根据权利要求1所述的车辆电池外壳，其中，所述侧上面板具有向上弯折的端部，所述侧下面板和所述加强面板具有向下弯折的端部，并且这些弯折的端部在彼此表面接触或与所述壳体的所述侧表面部表面接触的同时彼此联接。
15.根据权利要求1所述的车辆电池外壳，其中，所述侧上面板具有向下弯折的端部，所述侧下面板和所述加强面板具有向上弯折的端部，并且这些弯折的端部在彼此表面接触的同时彼此联接。
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