车辆电池单元以及包括该车辆电池单元的车辆底部的制作方法

1.本发明涉及一种车辆电池单元以及包括该车辆电池单元的车辆底部，更具体地说，涉及一种能够安装到车辆中央地板的下部的车辆电池单元以及包括该车辆电池单元的车辆底部。


背景技术：

2.电动车辆(例如混合动力车辆、燃料电池车辆或纯电动车辆)可以使用电动电机进行驱动。特别地，电动车辆设置有高压电池单元，所述高压电池单元配置为在高压电池单元中存储要提供给电动电机的驱动电能。
3.一般来说，高压电池单元可以包括在高压电池单元中限定闭合的内部空间的壳体以及容纳在壳体中的多个电池单元，并且可以进一步包括电池管理系统(bms)，该电池管理系统配置为执行控制，以监测布置在壳体中闭合的内部空间中的电池模块以及电池模块的电池单元的电压、电流、温度等，从而根据监测结果管理高压电池。
4.为了将高压电池模块安装在电动车辆中，一种方式是将高压电池模块安装在电动车辆的后备箱或行李舱中，还有一种方式是将高压电池模块从外部安装到车身的中央地板的下部。
5.在高压电池单元被安装在后备箱或行李舱中的情况下，由于后备箱或行李舱中的空间量减少，存在着很难在行李舱中安装车辆所需的部件(例如备胎)的缺点。特别地，在运动型多用途车(suv)或多功能车(mpv)的情况下，存在着难以安装第三排座椅或利用行李舱中的空间实现完全平坦布置的缺点。
6.在高压电池单元被安装到车辆中央地板的下部的情况下，虽然可以优化利用后备箱或行李舱中的空间，但存在的缺点在于：很难确保有空间来布置传动轴，所述传动轴配置为将动力从安装到车辆前侧的动力系统(引擎和电机)传递到后轮。如上所述，在高压电池单元从外部安装到车辆中央地板的下部的情况下，必须在车辆上额外安装后轮驱动电机，以实现全轮驱动(awd)。然而，由于容纳后轮驱动电机的空间尺寸有限，不可能增加后轮驱动电机的尺寸，因此在车辆的动力增强方面存在着缺点。
7.描述为背景技术的细节仅旨在促进对本发明背景的理解，而不应被解释为对本领域普通技术人员先前已知的现有技术的承认。


技术实现要素：

8.因此，本发明提供一种车辆电池单元以及包括该车辆电池单元的车辆底部，车辆电池单元安装到车辆中央地板的下部并且能够将动力从设置在车辆前侧的动力系统传递到后轮。
9.根据本发明，上述和其他目的可以通过提供一种车辆电池单元来实现，所述车辆电池单元包括下壳体、电池模块、下横向构件以及上横向构件，所述下壳体包括一对电池容纳部分和连接部分，一对电池容纳部分布置在车辆的横向两侧，所述连接部分布置在一对
电池容纳部分之间并弯曲成向上凸出；所述电池模块分别安装在一对电池容纳部分中；所述下横向构件固定到所述下壳体的下表面并在下壳体的横向方向上延伸超出下壳体的下表面，下横向构件在超出下壳体的下表面的位置向上弯曲，然后沿下壳体的横向方向弯曲；所述上横向构件固定到所述下壳体的横向侧表面，并且所述上横向构件沿下壳体的横向方向弯曲并接合到所述下横向构件的上部。
10.在本发明的实施方案中，所述车辆电池单元可以进一步包括加强构件，所述加强构件附接到所述下横向构件的与所述上横向构件所附接到的下横向构件的表面相反的表面。
11.在本发明的实施方案中，所述下横向构件可以弯曲成在所述下横向构件和所述下壳体的横向侧表面之间限定出缓冲空间。
12.在本发明的实施方案中，所述上横向构件的弯曲部分可以配置为在所述上横向构件固定到所述下壳体的横向侧表面的部分与所述下横向构件之间向下凸出然后向上凸出。
13.在本发明的实施方案中，车辆电池单元可以进一步包括条状刚性加强结构，所述刚性加强结构在所述下壳体中布置在相应一个电池模块与下壳体的横向侧表面之间。
14.在本发明的实施方案中，所述刚性加强结构可以包括布置为面向所述下壳体的横向侧表面的金属板以及固定到所述金属板的一个表面以面向相应一个电池模块的发泡体。
15.在本发明的实施方案中，所述刚性加强结构可以进一步包括橡胶板，所述橡胶板接合到所述金属板的另一个表面的至少一部分并且与所述下壳体的横向侧表面接触。
16.在本发明的实施方案中，所述刚性加强结构可以进一步包括固定销，所述固定销从所述发泡体朝向所述金属板的方向装配到所述刚性加强结构中，以将金属板固定到发泡体。
17.根据本发明的另一方面，提供一种包括车辆中央地板和电池单元的车辆底部，所述电池单元包括下壳体、电池模块、下横向构件以及上横向构件，所述下壳体布置在所述中央地板下方，并且包括一对电池容纳部分和连接部分，一对电池容纳部分布置在车辆的横向两侧，所述连接部分布置于一对电池容纳部分之间并弯曲成向上凸出，并且在连接部分下方，在一对电池容纳部分之间限定有安装空间；所述电池模块分别安装在一对电池容纳部分中；所述下横向构件固定到所述下壳体的下表面并在下壳体的横向方向上延伸超出下壳体的下表面，所述下横向构件在超出下壳体的下表面的位置向上弯曲，然后沿下壳体的横向方向弯曲；所述上横向构件固定到所述下壳体的横向侧表面，并且所述上横向构件沿下壳体的横向方向弯曲并接合到所述下横向构件的上部，其中，车辆的传动轴布置在所述安装空间中。
附图说明
18.通过下文结合附图所呈现的详细描述将会更为清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征以及其他优点，在这些附图中：
19.图1为示出了根据本发明实施方案的电池单元和周围的车辆部件的分解立体图；
20.图2为示出了从下方观察图1所示的部件彼此接合的状态的仰视图；
21.图3为示出了从横向侧观察图1所示的部件彼此接合的状态的侧视图；
22.图4和图5分别为沿着图2中的线
ⅰ‑ⅰ
和线
ⅱ‑ⅱ
所获得的截面图；
23.图6为示出了根据本发明实施方案的电池单元的立体图，从其中移除了上壳体；
24.图7为从下方观察时根据本发明实施方案的电池单元的局部立体图；
25.图8和图9为包括在根据本发明实施方案的电池单元中的侧面刚性加强结构的立体图；
26.图10至图12为根据本发明实施方案的电池单元从不同位置获得的局部截面图；
27.图13为设置在根据本发明实施方案的车辆底部中的前横向构件和后横向构件的分解立体图；
28.图14为示出了设置在根据本发明实施方案的车辆底部中的前横向构件和后横向构件接合到中央地板的状态的仰视立体图；以及
29.图15和图16为示出了根据本发明实施方案的用于将前横向构件接合到座椅横向构件的结构的示例的示意图。
具体实施方式
30.应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(suv)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
31.本文所用的术语仅为了描述特定实施例的目的，并不旨在限制本技术。正如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清楚的说明。还将理解当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或加入一种或多种其他的特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群体。正如本文所述的，术语“和/或”包括一种或多种相关列举项目的任何和所有组合。在整个说明书中，除非明确地相反描述，术语“包括”和变化形式例如“包含”或“包括有”应被理解为暗示包含所述元件但是不排除任何其它元件。此外，在说明书中描述的术语“单元”，“器件”，“部件”和“模块”意为用于执行至少一个功能和操作的单元，并且可以由硬件组件或者软件组件以及它们的组合来实现。
32.此外，本技术的控制逻辑可以实施为计算机可读介质上的非瞬态计算机可读介质，其包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括但不限于rom、ram、光碟(cd)-rom、磁带、软盘、闪盘驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读介质还可以分布在网络连接的计算机系统上，使得计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器区域网络(controller area network，can)以分布方式存储和执行。
33.在下文中，将参照附图详细描述根据本发明的一些实施方案的车辆电池单元以及包括该车辆电池单元的车辆底部。
34.首先，将参照图1至图6描述根据本发明实施方案的电池单元和电池单元安装结构。
35.图1为示出了根据本发明实施方案的电池单元和周围的车辆部件的分解立体图。图2为示出了从下方观察图1所示的部件彼此接合的状态的仰视图。图3为示出了从横向侧
观察图1所示的部件彼此接合的状态的侧视图。图4和图5分别为沿着图2中的线
ⅰ‑ⅰ
和线
ⅱ‑ⅱ
所获得的截面图。图6为示出了根据本发明实施方案的电池单元的立体图，从其中移除了上壳体；
36.参考图1至图6，根据本发明实施方案的电池单元100可以构造为使得固定地布置在车辆的中央地板210的下部并构成驱动单元300的传动轴320前后延伸通过电池单元100，以便向后轮230传递动力。
37.电池单元100可以包括电池壳体、电池模块120以及电池管理系统(bms)130，电池壳体包括上壳体110a和下壳体110b，上壳体110a和下壳体110b之间限定闭合的内部空间；电池模块120固定地安装在电池壳体中的闭合的内部空间中；电池管理系统(bms)130配置为监测和管理电池模块120的电压、电流、温度等或电池模块120的电池单元。
38.根据本发明实施方案的电池单元100的下壳体110b可以分为两个电池容纳部分140和连接部分150，两个电池容纳部分140在车辆的横向方向上布置并在电池容纳部分140中容纳电池模块120；连接部分150在两个电池容纳部分140之间的点弯曲成向上凸出并且将两个电池容纳部分140彼此连接。
39.上壳体110a可以从上方覆盖下壳体110b，以在上壳体110a和下壳体110b之间限定闭合的内部空间。上壳体110a可以配置为具有与下壳体110b的上端的形状对应的形状。
40.每个电池模块120可以包括彼此电连接的多个电池单元。可以根据包括在电池模块120中的多个电池单元的串联/并联连接来确定每个电池模块120的电压。
41.由于本发明的一些实施方案构造为使得两个电池模块120分别布置在通过连接部分150而彼此空间隔离的两个电池容纳部分140中，并且bms130安装到两个电池容纳部分140之一，因此连接到在两个电池容纳部分140之一中容纳的电池模块120的高压电线需要延伸到另一个电池容纳部分140。在这种情况下，高压电线可以沿着连接部分150布置，连接部分150将两个电池容纳部分140彼此连接。
42.电池单元100可以从外部固定到车辆的中央地板210的下部，并且中央地板210可以设置有中央通道211，中央通道211弯曲成向上突出并沿车辆的前后方向延伸。
43.电池单元100可以构造为使得电池单元100的电池容纳部分140位于中央通道211的横向两侧。连接部分150可以弯曲成与中央地板210的中央通道211一起向上突出，使得连接部分150在装配到中央通道211中的状态下安装到中央地板210。
44.换句话说，连接部分150可以配置为将位于中央通道211的横向两侧的两个电池容纳部分140的上部彼此连接，并且在中央通道的突出部分布置在中央通道211中并沿着中央通道211。连接部分150可以在连接部分150中设置有安装空间160，安装空间160在两个电池容纳部分140之间延伸并且前后敞开。
45.根据本发明的实施方案，构成车辆的驱动单元300的传动轴320可以布置在安装空间160中。换句话说，由于根据本发明实施方案的电池单元100构造为使得安装空间160布置在壳体下方，因此即使当电池单元100安装到中央地板210的下部时，也可以确保布置传动轴320的空间，所述传动轴320配置为将动力从位于车辆前部的动力系统310传递到后轮。
46.根据本发明的一些实施方案的电池单元100设置有各种结构，所述各种结构配置为在横向碰撞的情况下确保安全。将参照图7至图12描述根据本发明的一些实施方案的旨在横向碰撞的情况下确保安全的特征。
47.图7为从下方观察时根据本发明实施方案的电池单元的局部立体图。图8和图9为包括在根据本发明实施方案的电池单元中的侧面刚性加强结构的立体图。图10至图12为根据本发明实施方案的电池单元从不同位置获得的局部截面图。
48.特别地，图10为沿着图6中的线l1所获得的截面图。图10至图12为分别沿着图8中的线l2、l3以及l4所获得的截面图。
49.根据本发明实施方案的电池单元100可以包括：横向构件以及安装在电池单元100中的高压电线等，所述横向构件使上壳体110a和下壳体110b安装到车辆的下部，并且吸收碰撞能量并在横向碰撞的情况下适当地引导变形方向，以防止电池模块120的破坏或暴露。
50.应用于根据本发明实施方案的电池单元100的横向构件可以包括：下横向构件600和上横向构件610，下横向构件600的每一个固定到下壳体110b的下表面，在下壳体110b的横向方向上延伸，并且下横向构件600在超出下壳体110b的下表面的位置向上弯曲并在低于下壳体110b的上端的水平处沿横向方向弯曲；上横向构件610的每一个固定到下壳体110b的横向侧表面，沿下壳体110b的横向方向弯曲，并接合到相应一个下横向构件600的上部。
51.本发明的实施方案可以进一步包括加强构件620，加强构件620的每一个附接到相应一个下横向构件600的下表面，即，与相应一个上横向构件610所接合到的相应一个下横向构件600的表面相反的表面。
52.根据本发明的实施方案，下横向构件600可以弯曲成在下横向构件600和下壳体110b的横向侧表面之间限定出缓冲空间s。换句话说，布置在下壳体110b的横向侧的下横向构件600可以与下壳体110b的横向侧表面部分地间隔开而不是与下壳体110b的横向侧表面接触。
53.该结构能够吸收对应于在下横向构件600和下壳体110b的横向侧表面之间限定的缓冲空间s的碰撞能量，并因此减轻在车辆横向碰撞的情况下施加到电池单元100的内部的冲击。
54.根据本发明的实施方案，上横向构件610可以在其固定到下壳体110b的横向侧表面的部分的端部沿下壳体110b的横向方向适当地弯曲，使得在横向碰撞的情况下横向构件沿预定方向弯曲。
55.上横向构件610的弯曲部分c可以配置为在其附接到下壳体110b的部分与其接合到下横向构件600的部分之间向下凸出然后向上凸出。换句话说，上横向构件610的弯曲部分c可以具有s形截面。
56.上横向构件610的弯曲部分c可以使横向构件600和610的位于下壳体110b的横向侧的部分向上弯曲，以防止横向构件600和610在横向方向被施加冲击时直接穿透下壳体110b的横向侧表面。
57.根据本发明的实施方案，加强构件620可以布置在下横向构件600的弯曲部分之间，并且可以附接到下横向构件600的下表面。加强构件620能够确保下横向构件600的刚性，并因此提高在车辆横向碰撞的情况下的安全性。此外，加强构件620能够帮助位于下壳体110b的横向侧的横向构件600和610稍微向上弯曲。
58.根据本发明实施方案的电池单元10可以进一步包括刚性加强结构170，所述刚性加强结构170配置为在横向碰撞的情况下进一步保护安装在下壳体110b中的电池模块120。
and handling)性能并抑制nvh(噪声、振动和不平顺性，noise，vibration，and harshness)。
72.由于在车辆外部安装到中央地板210下部的电池单元100在电池单元100的外周被位于车辆的横向两侧的侧梁240与位于车辆前侧和后侧的前横向构件400和后横向构件500包围，因此电池单元100可以定位在位于车辆的横向两侧的侧梁240与位于车辆前侧和后侧的前横向构件400和后横向构件500之间限定的预定位置。此外，电池单元100可以构造为被充分保护免受车辆的前后方向和横向方向的冲击。
73.由于布置成穿过连接部分150的安装空间160延伸的驱动单元300的传动轴320安装到前横向构件400、后横向构件500以及电池单元100的至少一个，因此可以提供增加的接合力。
74.座椅横向构件270可以在横向方向上延伸，并且可以接合到中央地板210的上部。前横向构件400可以布置成在竖直方向上与座椅横向构件270重叠，中央地板210介于前横向构件400和座椅横向构件270之间。相应地，由于座椅横向构件270在竖直方向上与前横向构件400重叠，因此可以确保进一步提高的耐久性并因此进一步增加车身的强度和刚性。
75.替代地，前横向构件400可以布置在座椅横向构件270之前或之后，并且可以通过座椅横向构件270的凸缘271和前横向构件400的凸缘401连接到座椅横向构件270，中央地板210介于座椅横向构件270的凸缘271和前横向构件400的凸缘401之间。
76.前横向构件400和后横向构件500的每一个可以包括一对侧部件410、510以及将一对侧部件410、510彼此连接的连接部件420、520。
77.侧部件410和510的每一个可以近似线性地延伸，并且可以具有u形截面。连接部件420和520的每一个可以配置为具有向上凸出的通道形状，并且可以具有u形截面，如同侧部件410和510。
78.连接部件420和520的每一个可以布置在中央地板210的中央通道211中并且可以安装在中央地板210的中央通道211中。
79.侧部件410和510的每一个的两个外端可以连接到车辆的侧梁240以形成横向载荷路径，并且侧部件410和510的每一个的两个内端可以以重叠的状态接合到连接部件420和520的每一个的两端，从而提供增加的接合力。
80.侧部件410和510以及连接部件420和520的每一个可以配置为具有向上开口的u形截面，并且形成在开口部分的边缘处的凸缘411和421、511和521可以与中央地板210的下表面形成表面接触，从而在中央地板210和侧梁240以及侧部件410、510和连接部件420、520之间限定闭合空间280。相应地，凭借闭合空间280，可以进一步增加车身的强度和刚性。
81.连接部件420和520的每一个的两端可以设置有相应的接合表面422、522，传动轴320接合到接合表面422、522，接合表面422和522的每一个的两侧可以设置有相应的凸肋423、523，所述凸肋423、523连接到侧部件410、510。
82.尽管接合表面422、522的每一个优选地配置为具有平坦表面以增加传动轴320和接合表面之间的接合力，但是本发明不限于此。接合表面422、522的每一个可以配置为具有对应于传动轴320的安装表面的表面，以实现与传动轴320的安装表面的表面接触。
83.由于连接部件420、520的凸肋423、523可以连接到侧部件410、510，因此可以通过凸肋423、523进一步增加将连接部件420、520和侧部件410、510连接的部分的刚性。
84.加强支架430、530可以接合到侧部件410和510的每一个的内表面。接合到前横向构件400的侧部件410的第一加强支架430可以接合到纵向构件700的前端，这将在后面描述，接合到后横向构件500的侧部件510的第二加强支架530可以接合到纵向构件700的后端。
85.由于第一加强支架430接合到前横向构件400和纵向构件700之间的接合部分，并且第二加强支架530接合到后横向构件500和纵向构件700之间的接合部分，因此可以进一步增加接合部分的刚性。
86.第二加强支架440、540可以接合到连接部件420、520的接合传动轴320的接合表面422、522，以增加接合部分的刚性。
87.在车辆外部安装到中央地板210的下部的电池单元100可以在电池单元100的下部由多个横向构件600和多个纵向构件700支撑，并且电池单元100可以连接到车身。
88.换句话说，横向延伸并在前后方向上彼此间隔开的多个横向构件600接合到电池容纳部分140的下表面，并且在前后方向上延伸的多个纵向构件700分别接合到电池容纳部分140的下表面。车辆底部可以进一步包括连接部分加强构件800，连接部分加强构件800凹入到连接部分150中并与其接合，并且沿着安装空间160前后延伸。
89.横向构件600可以跨过纵向构件700布置。此处，横向构件600可以在横向构件600的一端连接到车辆的侧梁240并且在横向构件600的另一端连接到连接部分加强构件800以形成横向载荷路径。
90.此外，横向构件600还可以连接到纵向构件700以形成前后载荷路径。
91.替代地，横向构件600可以分别设置在纵向构件700的横向两侧，使得横向构件600的端部分别连接到纵向构件700的横向两侧部分，并且横向构件600的其余端部分别连接到侧梁240和连接部分加强构件800。
92.在这种结构中，由于横向构件600和纵向构件700在竖直方向上不相互重叠，所以优点在于可以减小构件的竖直高度。
93.当在横截面视图中观察时，布置在车辆的横向两侧的每个侧梁240配置为具有上表面241、下表面242以及侧表面243，中央地板210的两个横向端的每一个连接到侧梁240的侧表面243，从而使中央地板210的下方设置有接纳空间290，接纳空间290限定在中央地板210的下表面和侧梁240的侧表面243之间，以向下开口。
94.电池单元100的电池容纳部分140位于接纳空间290中，使得电池容纳部分140的上部被容纳在接纳空间290中，并且电池容纳部分140的下部从侧梁240向下突出。
95.通过电池容纳部分140的安装结构，中央地板210可以降低为尽可能地靠近地面，从而可以确保足够大的乘客舱。此外，由于电池容纳部分140的上端的大部分位于接纳空间290中，因此可以充分增加路面和电池容纳部分140之间的距离。
96.如上所述，根据本发明的一些实施方案的车辆电池单元以及包括该车辆电池单元的车辆底部构造为使得用于电动车辆的电池单元100从外部且固定地安装到车辆的中央地板210的下部。相应地，由于可以最大限度地利用后备箱，因此具有提高适销性的优点。
97.此外，根据本发明的一些实施方案的车辆电池单元以及包括该车辆电池单元的车辆底部构造为使得电池单元100安装到中央地板210的下部，并且使得构成车辆的驱动单元300的传动轴320延伸穿过两个电池容纳部分140之间的连接部分150的安装空间160，以将
动力从动力系统310传递到后轮230。相应地，由于不使用用于驱动后轮的附加电机，因此具有降低制造成本和重量以及提高燃料效率的优点。
98.此外，根据本发明的一些实施方案的车辆电池单元以及包括该车辆电池单元的车辆底部构造为使得安装到中央地板210的下部的电池单元100经由横向构件600、纵向构件700、前横向构件400以及后横向构件500连接到车身的部件(例如侧梁240、前部侧构件250以及后部侧构件260)。相应地，由于增加车身的刚性，因此可以提高r&h(行驶和操控)性能并抑制nvh(噪声、振动和不平顺性)。
99.从上面的描述中可以明显看出，在根据本发明的一些实施方案的车辆电池单元以及包括该车辆电池单元的车辆底部中，由于电池单元从外部且固定地安装到车辆的中央地板的下部，因此可以最大限度地利用后备箱或行李舱，从而提供提高适销性的效果。
100.特别地，由于电池单元安装到中央地板的下部，并且由于确保了安装构成车辆驱动单元的驱动轴以将动力传递到车辆后轮的空间，因此即使不使用驱动后轮的附加电机，也可以实现四轮驱动，从而提供降低制造成本和重量以及提高燃料效率的效果。
101.此外，在根据本发明的一些实施方案的车辆电池单元以及包括该车辆电池单元的车辆底部中，由于安装到中央地板的下部的电池单元经由横向构件、纵向构件、前横向构件以及后横向构件连接到车身的部件(例如侧梁、前部侧构件以及后部侧构件)，因此具有提高车辆的r&h(行驶和操控)性能并抑制nvh(噪声、振动和不平顺性)的效果。
102.此外，在根据本发明的一些实施方案的车辆电池单元以及包括该车辆电池单元的车辆底部中，在横向碰撞的情况下，由于配置为将电池单元固定到车辆下部的横向构件在吸收冲击的同时沿预定方向弯曲，因此可以防止由于横向构件部分穿透电池单元而造成损坏电池单元中的电池模块和高压电线。
103.此外，在根据本发明的一些实施方案的车辆电池单元以及包括该车辆电池单元的车辆底部中，由于刚性加强结构设置在电池单元的下壳体的内表面和安装在下壳体中的电池模块之间，因此可以减轻施加到电池模块的冲击并且更可靠地防止对电池模块的损坏。
104.尽管出于说明的目的已公开了本发明的优选实施例，但是本领域一般技术人员应当理解，各种修改、增加和删减是可能的，并不脱离所附权利要求中所公开的本发明的范围和精神。