| 专利名称： | 用于电池的外壳 | ||
| 专利名称(英文)： | The housing for a battery | ||
| 专利号： | CN201620115653.9 | 申请时间： | 20160204 |
| 公开号： | CN205406571U | 公开时间： | 20160727 |
| 申请人： | 福特环球技术公司 | ||
| 申请地址： | 美国密歇根州迪尔伯恩市 | ||
| 发明人： | 赛伊德·努希尔; 威廉·L·斯坦克; 萨伊德·戴维·巴尔巴特; 穆罕默德·里达·巴库什 | ||
| 分类号： | H01M2/02 | 主分类号： | H01M2/02 |
| 代理机构： | 北京德恒律治知识产权代理有限公司 11409 | 代理人： | 章社杲; 李伟 |
| 摘要： | 本实用新型提供了一种用于电池的外壳，包括：绕电池设置的多个铝合金外壳壁；以及附接至至少一个外壳壁的由碳纤维增强聚合物形成的多个波状撞击吸收构件，波状撞击吸收构件具有在波状撞击吸收构件与铝合金外壳壁之间形成多个梯形空间的至少一个脊和多个沟。还提供了另一种用于电池的外壳。该用于电池的外壳能够实现使用于吸收碰撞产生的能量导致的电池外壳变形最小化。 | ||
| 摘要(英文)： | The utility model provides a housing for battery, including : around the battery is provided with a plurality of aluminum alloy the outer housing wall; and at least one attached to the outer housing wall is composed of a carbon fiber reinforced polymer forming a plurality of wavy impact absorbing member, waviness impact absorbing member has the wave impact absorbing member and the aluminum alloy housing wall to form a plurality of ladder-shaped space between the at least one spine and a plurality of grooves. Also provides another kind is used in the outer cover of the battery. This is used in the outer shell of the battery can be used for absorbing the collision energy generated by the deformation of the battery casing is minimized. | ||
1.一种用于电池的外壳，其特征在于，包括： 绕所述电池设置的多个铝合金外壳壁；以及 附接至至少一个所述外壳壁的由碳纤维增强聚合物形成的多个波状撞 击吸收构件，所述波状撞击吸收构件具有在所述波状撞击吸收构件与所述 铝合金外壳壁之间形成多个梯形空间的至少一个脊和多个沟。
2.根据权利要求1所述的外壳，其特征在于，每个所述波状撞击吸收 构件都包括与所述铝合金外壳壁平行设置的至少一个脊以及第一斜坡表面 和第二斜坡表面，所述第一斜坡表面和所述第二斜坡表面各自从所述至少 一个脊延伸至所述至少一个脊的相反两侧上的沟并且以一定角度延伸向所 述铝合金外壳壁。
3.根据权利要求2所述的外壳，其特征在于，还包括： 提供在所述波状撞击吸收构件的第一侧和第二侧上并与所述铝合金外 壳壁平行延伸的附接凸缘，其中，所述第一侧上的所述附接凸缘连接至所 述第一斜坡表面中的一个并且所述第二侧上的所述附接凸缘连接至所述第 二斜坡表面中的一个。
4.根据权利要求3所述的外壳，其特征在于，还包括： 附接至所述铝合金外壳壁的多个T形引导件，所述多个T形引导件在 彼此平行延伸的两个T形引导件之间形成了用于所述波状撞击吸收构件的 插孔，其中，所述波状撞击吸收构件的每个所述附接凸缘设置在所述T形 引导件中的一个和所述铝合金外壳壁中的一个之间。
5.一种用于电池的外壳，其特征在于，包括： 绕所述电池设置的多个平坦的铝合金外壳壁；以及 由碳纤维增强聚合物制成的多个平坦的撞击吸收构件，以面对面的定 向附接以覆盖所述外壳壁中的至少一个。
6.根据权利要求5所述的外壳，其特征在于，还包括： 附接至所述铝合金外壳壁的多个T形引导件，所述多个T形引导件在 彼此平行延伸的两个T形引导件之间形成了用于所述平坦的撞击吸收构件 的插孔，其中，所述平坦的撞击吸收构件包括设置在所述T形引导件中的 一个和所述铝合金外壳壁中的一个之间的第一附接凸缘和第二附接凸缘。
7.根据权利要求5所述的外壳，其特征在于，所述平坦的撞击吸收构 件粘合地附接至所述外壳壁。
1.一种用于电池的外壳，其特征在于，包括： 绕所述电池设置的多个铝合金外壳壁；以及 附接至至少一个所述外壳壁的由碳纤维增强聚合物形成的多个波状撞 击吸收构件，所述波状撞击吸收构件具有在所述波状撞击吸收构件与所述 铝合金外壳壁之间形成多个梯形空间的至少一个脊和多个沟。
2.根据权利要求1所述的外壳，其特征在于，每个所述波状撞击吸收 构件都包括与所述铝合金外壳壁平行设置的至少一个脊以及第一斜坡表面 和第二斜坡表面，所述第一斜坡表面和所述第二斜坡表面各自从所述至少 一个脊延伸至所述至少一个脊的相反两侧上的沟并且以一定角度延伸向所 述铝合金外壳壁。
3.根据权利要求2所述的外壳，其特征在于，还包括： 提供在所述波状撞击吸收构件的第一侧和第二侧上并与所述铝合金外 壳壁平行延伸的附接凸缘，其中，所述第一侧上的所述附接凸缘连接至所 述第一斜坡表面中的一个并且所述第二侧上的所述附接凸缘连接至所述第 二斜坡表面中的一个。
4.根据权利要求3所述的外壳，其特征在于，还包括： 附接至所述铝合金外壳壁的多个T形引导件，所述多个T形引导件在 彼此平行延伸的两个T形引导件之间形成了用于所述波状撞击吸收构件的 插孔，其中，所述波状撞击吸收构件的每个所述附接凸缘设置在所述T形 引导件中的一个和所述铝合金外壳壁中的一个之间。
5.一种用于电池的外壳，其特征在于，包括： 绕所述电池设置的多个平坦的铝合金外壳壁；以及 由碳纤维增强聚合物制成的多个平坦的撞击吸收构件，以面对面的定 向附接以覆盖所述外壳壁中的至少一个。
6.根据权利要求5所述的外壳，其特征在于，还包括： 附接至所述铝合金外壳壁的多个T形引导件，所述多个T形引导件在 彼此平行延伸的两个T形引导件之间形成了用于所述平坦的撞击吸收构件 的插孔，其中，所述平坦的撞击吸收构件包括设置在所述T形引导件中的 一个和所述铝合金外壳壁中的一个之间的第一附接凸缘和第二附接凸缘。
7.根据权利要求5所述的外壳，其特征在于，所述平坦的撞击吸收构 件粘合地附接至所述外壳壁。
翻译：技术领域
本实用新型涉及用于电动车辆电池的电池外壳的保护结构。
背景技术
电动车辆使用装在组装至车身的外壳或壳体中的电池。电池可在与车 辆的前部、后部和侧部间隔开的位置处组装至车身。例如，电池可组装在 客厢的下面、车尾行李箱中、客厢的前面或纵向延伸的通道中。
在碰撞中必须保护电池免受损坏。电池壳体可紧紧地装满锂离子电池 组或其他类型的电池。要避免电池壳体的变形以防止壳体侵入容纳电池的 区域。侵入电池壳体可使电池破裂并且使电池的容量溢出。
当电池壳体组装在车辆中的中心位置，例如，组装在客厢的下方时， 车身的侧部和电池外壳之间的可用压碎空间有限。电池外壳和车辆的前端 或后端之间有更大的可用压碎空间。在任意一种情况下，长期以来的且未 得到满足的需要是最小化电池外壳变形的用于吸收碰撞产生的能量的高效 和有效的轻质结构。该结构必须具有有限的封装空间需求同时为包括撞击 吸收结构的电池外壳组件提供附加刚度。
保护电池外壳的一些方法已经提出在电池外壳上增加横梁和横向构件 或延长电池外壳的外侧。这些方法增加了车辆的重量并且需要额外的空间 来封装横梁和横向构件。要避免增加的重量，因为增加的重量会给燃油经 济性带来负面影响。增加封装空间的需求会给车辆设计自由度带来负面影 响。
通过下列总结的本实用新型解决了上述问题和其他问题。
实用新型内容
针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于，提供一种用于 电池的外壳以使用于吸收碰撞产生的能量导致的电池外壳变形最小化。
根据本实用新型的一个方面，公开了一种用于电池的外壳，其包括绕 电池设置的多个铝合金外壳壁和附接至外壳壁的由碳纤维增强聚合物 (CFRP)构成的多个波状撞击吸收构件。撞击吸收构件具有在撞击吸收构 件和外壳壁之间形成了多个梯形空间的至少一个脊和多个沟。
根据本方法的其他方面，撞击吸收构件的每一个可包括与外壳壁平行 设置的至少一个脊。第一斜坡表面和第二斜坡表面从该脊延伸至该脊的相 反两侧上的沟并且以一定角度延伸向外壳壁。外壳还可包括提供在撞击吸 收构件的第一侧和第二侧上的与外壳壁平行延伸的附接凸缘。第一侧上的 附接凸缘连接至第一斜坡表面中的一个并且第二侧上的附接凸缘连接至第 二斜坡表面中的一个。
外壳还可包括附接至外壳壁上的多个T形引导件，多个T形引导件形 成了在两个T形引导件之间的用于撞击吸收构件的插孔(receptacle)。T 形引导件彼此平行延伸，这样使得撞击吸收构件的附接凸缘的每一个设置 在T形引导件中的一个与外壳壁中的一个之间。撞击吸收构件通过朝向外 壳壁塌缩到梯形空间中来吸收撞击。
根据本实用新型的另一个方面，公开了一种用于电池的外壳，其包括 绕电池设置的多个平坦的铝外壳壁和以面对面定向附接以基本覆盖外壳壁 的多个平坦的撞击吸收构件，平坦的撞击吸收构件由碳纤维增强聚合物制 成。
外壳还可包括附接至外壳壁的多个T形引导件，多个T形引导件在彼 此平行延伸的两个T形引导件之间形成了用于撞击吸收构件的插孔。平坦 的撞击吸收构件包括设置在T形引导件中的一个和外壳壁中的一个之间的 第一附接凸缘和第二附接凸缘。平坦的撞击吸收构件可能以粘合方式附接 至外壳壁。
根据本实用新型的另一个方面，公开了一种用于为具有电池供电牵引 马达的车辆的电池提供撞击吸收电池外壳的方法。该方法包括下列步骤： 提供多个侧部和以及顶侧部和底侧部；绕电池将所有的侧部组装在一起； 以及将多个撞击吸收碳纤维增强聚合物构件组装至侧部以形成包绕电池外 壳的撞击吸收组件。
根据本实用新型的涉及该方法的其他方面，撞击吸收碳纤维增强聚合 物构件可以是波状的并且具有在撞击吸收构件和外壳的侧部之间形成了多 个梯形空间的至少一个脊和多个沟。撞击吸收碳纤维增强聚合物构件的每 一个可包括与外壳的侧部平行设置的至少一个脊，以及第一斜坡表面和第 二斜坡表面，两者分别从至少一个脊延伸向该至少一个脊的相反两侧上的 沟。斜坡表面以一定角度延伸向外壳的侧部以与撞击吸收构件所附接的侧 部形成了梯形空间。撞击吸收碳纤维增强聚合物构件通过朝向外壳的侧部 塌缩到梯形空间中来吸收撞击。
根据该方法的其他方面，该方法还可包括下列步骤：在撞击吸收碳纤 维增强聚合物构件的与外壳的侧部平行延伸的第一侧部和第二侧部上提供 附接凸缘，以及将第一侧部和第二侧部上的附接凸缘连接至外壳的侧部中 的一个上。
该方法还可包括在外壳的侧部上提供多个T形引导件，多个T形引导 件在彼此平行延伸的两个T形引导件之间形成了用于撞击吸收碳纤维增强 聚合物构件的插孔。撞击吸收碳纤维增强聚合物构件的附接凸缘的每一个 可插入T形引导件中的一个和外壳的侧部中的一个之间。
本实用新型的有益效果在于，该用于电池的外壳能够实现使用于吸收 碰撞产生的能量导致的电池外壳变形最小化。
下文参照所附附图描述了本实用新型的上述方面以及其他方面。
附图说明
图1是车辆的图示底部平面图，其示出了设置在位于客厢下方的车架 上电池外壳。
图2是电池外壳的第一实施例的立体图，该电池外壳包括提供在外壳 的侧部和顶部上的波状(corrugated)碳纤维增强聚合物(CFRP)撞击吸 收构件。
图3是图2中示出的电池外壳的一部分的局部放大立体图。
图4是图2中示出的电池外壳的一部分的局部截面图。
图5是包括提供在外壳的侧部和顶部上的平坦的碳纤维增强聚合物 (CFRP)撞击吸收构件的电池外壳的第二实施例的立体图。
图6是图5中示出的电池外壳的一部分的局部放大立体图。
图7是图5中示出的电池外壳的一部分的局部截面图。
图8是比较分别根据图2和图5的具有撞击吸收构件的电池壳的两个 不同实施例的电池壳变形的曲线图。
具体实施方式
参照附图公开了示出的实施例。然而，应该理解，所公开的实施例旨 在仅为可以各种替代形式呈现的实例。附图无需按比例并且一些部件可放 大或最小化以示出特定组件的细节。所公开的具体的结构性和功能性细节 不应解释为限制，而是作为教导本领域的技术人员如何实践公开的构思的 代表性基础。
参照图1，车辆10被图示性地示出有用于电池供电的牵引马达的电池 12。车辆10包括支撑在车架16上的车身14。牵引马达18也组装至车架 16。牵引马达18是电池供电的牵引马达，其有电池12供电以驱动车轮20。 车身14包括侧车身22、前保险杠24和后保险杠26。电池12被示出位于 车辆10的客厢下方的中心位置。应该注意，与侧车身22距离电池12的相 对较近的间距相比，在电池与前、后保险杠24和26之间具有显著更大的 空间。由于侧车身22和电池12之间可用的压碎空间量减小，为电池12设 计撞击吸收元件时，导致将侧车身22推动向电池12的侧面撞击碰撞提出 更大的挑战。
参照图2至图4，示出了通常用参考标号28表示的电池外壳的第一实 施例，其包括底壁30(图1所示)和顶壁32。前壁36面向前保险杠24(图 1所示)以及后壁38面向后保险杠26(图1所示)。电池外壳28包括右 侧壁40和左侧壁42。侧壁在角44处连接。
通常由参考标号46表示的撞击吸收构件是附接至电池外壳28的带肋 的或波状碳纤维增强聚合物(CFRP)附接件46。波状CFRP附接件46具 有交替的沟48和脊50。沟48是邻近外壳壁(图4中的38)中的一个的平 坦区。脊48是与外壳壁中的一个间隔开的平坦区。脊50和沟48由斜坡表 面52和54连接且连接在每个脊50的第一侧和第二侧上。脊50和沟48限 定了撞击吸收构件和外壳壁之间的梯形空间55。
波状CFRP附接件46包括碳纤维增强纤维，其定向为大致在与波状 CFRP附接件46的长度相对应的方向上延伸。碳纤维定向为与脊50和沟 48平行延伸。CFRP附接件基本覆盖(理解为至少90％的覆盖面积)了外 壳的各侧部。碳纤维封装在聚合树脂中以形成波状CFRP附接件46。在一 个实例中，波状CFRP附接件可具有2.0mm的厚度。
T形引导件56要么组装至外壳28的壁要么与外壳28的壁一体成型。 T形引导件56设置为与下一个相邻的T形引导件56平行。如图4所示， 沟48可部分地容纳在外壳壁和T形引导件之间，以将撞击吸收构件46保 持在外壳28上。沟48的由T形引导件容纳的部分可被称为附接件凸缘58。 在模拟的测试实例中，外壳和T形引导件可以是厚度为1.0mm的铝合金， 诸如AL6061-T6，并且具有27kg的质量。
参照图5至图7，示出了通常由参考标号60表示的电池外壳的第二实 施例，其包括底壁30(图1所示)和顶壁62。前壁66面向前保险杠24(图 1所示)以及后壁68面向后保险杠26(图1所示)。电池外壳60包括右 侧壁70和左侧壁72。侧壁在角74处连接。
通常由参照标号76表示的撞击吸收构件是附接至电池外壳60的平坦 的碳纤维增强聚合物(CFRP)附接件76。CFRP附接件76包括碳纤维增 强纤维，其定向为大致在与波状CFRP附接件76的长度相对应的方向上延 伸。碳纤维封装在聚合树脂中以形成波状CFRP附接件76。在一个实例中， 波状CFRP附接件76可具有2.0mm的厚度。CFRP附接件76基本覆盖(理 解为90％的覆盖面积)外壳的各侧部。
T形引导件78要么组装至外壳60的壁要么与外壳60的壁一体成型。 T形引导件78设置为与下一个相邻T形引导件78平行。在一个实例中， 经测试，外壳和T形引导件可以是厚度为1.0mm的铝合金，诸如 AL6061-T6，并且具有27kg的质量。
如图7所示，撞击吸收构件76可部分地容纳在外壳壁和T形引导件之 间，以将撞击吸收构件76保持在外壳28上。在一个实例中，外壳和T形 引导件可具有1.0mm的厚度并且由铝合金形成。可选地，平坦的撞击吸收 构件可以粘合地附接至外壳壁。
参照图8，曲线图示出了随着时间变化的电池壳变形(单位毫米)。 测试的由1.5mm的HSLA450钢制成的具有52kg质量的基准钢电池外壳 的模拟测试结果分别与上述两个实施例进行比较。图2至图4所示的具有 波状CFRP的电池外壳28的实施例的测试结果示出了电池壳变形导致在 15ms的时间的最大模拟电池变形略小于75mm。图5至图7所示的电池外 壳60的实施例的模拟测试结果导致了在约15ms的时间的最大的变形约为 85mm。与没有撞击吸收构件46(或76)(其在80毫秒的时间表现出约 440mm的压碎)的基准钢电池外壳相比，电池外壳28或60均明显降低了 电池壳变形。
上述实施例是未描述本实用新型的所有可能形式的具体实例。所示实 施例的特征可组合以形成所公开构思的进一步实施例。说明书中所使用的 词语是描述性词语而非限制性词语。下列权利要求的范围宽于具体公开的 实施例的范围并且还包括所示实施例的修改。
