Изобретение относится к защитным и усиливающим элементам в автомобильной промышленности и, более конкретно, к защите аккумуляторной батареи электрического или гибридного транспортного средства.
В электрические транспортные средства или гибридные транспортные средства должна быть вставлена, по меньшей мере, одна тяжелая габаритная аккумуляторная батарея. Эта аккумуляторная батарея выполнена из множества модулей аккумуляторной батареи, в каждый из которых помещены элементы аккумуляторной батареи. Указанные модули аккумуляторной батареи должны быть очень хорошо защищены от физического проникновения, которое может иметь место во время автомобильной аварии, и от механического удара, когда аккумуляторную батарею перемещают во время сборки к конкретному транспортному средству.
Из патентной заявки США 13/940,735 известна конструкция аккумуляторной батареи, содержащей множество элементов, вставленных в лоток или короб, содержащий плоское дно и стенку, которая изогнута вверх от периферийного края дна. Стенка усилена внутренней рамой и наружной рамой для лучшей защиты элементов.
Однако угол штамповочного уклона лотка образует неиспользуемую зону, что является проблемой оптимизации пространства при помещении модулей аккумуляторной батареи в лоток. Кроме того, конструкция внутренней и наружной рам, прикрепленных к коробу, создает механические вибрации, которые могут быть проблематичными в отношении функционирования модулей.
Следовательно, задача изобретения состоит в том, чтобы устранить недостатки известного уровня техники путем обеспечения эффективной защиты модулей аккумуляторной батареи, оптимизируя компоновку модулей в указанной аккумуляторной батарее в указанном блоке.
С этой целью первый объект изобретения относится к усиленному несущему средству для аккумуляторной батареи электрического или гибридного транспортного средства, содержащему, по меньшей мере:
- несущее устройство, содержащее, по меньшей мере, одну боковую стенку и основную стенку, выполненные с возможностью размещения множества модулей аккумуляторной батареи,
- усиливающую структуру боковой стенки, включающую в себя, по меньшей мере, внутренний усиливающий компонент и наружный усиливающий компонент, проходящие вдоль, по меньшей мере, части боковой стенки, по меньшей мере, частично обращенные друг к другу и соответственно прикрепленные к противоположным поверхностям указанной боковой стенки, тем самым образуя усиливающую конструкцию,
причем усиливающая конструкция содержит:
• по меньшей мере, два смежных усиливающих полых участка, причем через оба эти участка проходит боковая стенка несущего устройства, и каждый из этих участков выполнен из внутренней усиливающей полой секции внутреннего усиливающего компонента и наружной усиливающей полой секции наружного усиливающего компонента, причем обе усиливающие полые секции, по меньшей мере, частично обращены друг к другу, и
• продольный усиливающий участок крепления, расположенный между смежными усиливающими полыми секциями, прикрепленный к боковой стенке и выполненный из внутренней усиливающей секции крепления внутреннего усиливающего компонента и наружной усиливающей секции крепления наружного усиливающего компонента, причем обе усиливающие секции крепления, по меньшей мере, частично обращены друг к другу.
Усиленное несущее средство по изобретению также может иметь нижеперечисленные дополнительные признаки, рассматриваемые по отдельности или в комбинации:
- каждый усиливающий компонент усиливающей структуры имеет два противоположных продольных края, которые прикреплены, по меньшей мере, к боковой стенке;
- несущее устройство является коробом, имеющим обычную прямоугольную форму, проходящую относительно продольной оси X, причем оно содержит две продольные боковые стенки и две поперечные боковые стенки, образующие раму;
- усиливающая структура содержит, по меньшей мере, две продольные усиливающие конструкции, соответственно прикрепленные к двум продольным боковым стенкам короба;
- усиливающая структура содержит, по меньшей мере, две поперечные усиливающие конструкции, соответственно прикрепленные к двум поперечным боковым стенкам короба;
- усиленное несущее средство имеет сквозное отверстие, выполненное как в одной из поперечных боковых стенок, так и в усиливающем участке крепления соответствующей усиливающей конструкции;
- боковая стенка несущего устройства наклонена относительно основной стенки на угол (α) штамповочного уклона и заключена в пространство расположения, ограничиваемое двумя параллельными плоскостями, проходящими перпендикулярно основной стенке, причем усиливающие полые участки соответствующей усиливающей конструкции также заключены в указанное пространство расположения;
- внутренний и наружный усиливающие компоненты выполнены из стали, имеющей предел прочности на растяжение больше 1500 МПа, предпочтительно больше 1700 МПа;
- усиленное несущее средство содержит решетку, вставленную в несущее устройство и содержащую множество приемных поперечин, образующих множество приемных элементов, причем внутренний усиливающий компонент прикреплен к свободному концу, по меньшей мере, одной приемной поперечины.
Второй объект изобретения относится к способу сборки усиленного несущего средства, упомянутого выше и содержащего две поперечные боковые стенки, две продольные боковые стенки и, по меньшей мере, четыре усиливающие конструкции, защищающие боковые стенки, причем способ включает в себя, по меньшей мере, этапы, на которых:
- (i) обеспечивают наличие первого узла посредством крепления внутренних усиливающих компонентов усиливающих конструкций к свободным концам приемных поперечин решетки,
- (ii) обеспечивают наличие второго узла посредством крепления наружных усиливающих компонентов усиливающих конструкций к наружным поверхностям боковых стенок несущего устройства, и
- (iii) вставляют первый узел в несущее устройство второго узла и крепят внутренние усиливающие компоненты к внутренним поверхностям боковых стенок указанной несущего устройства.
Способ сборки усиленного несущего средства согласно изобретению также может иметь нижеперечисленные дополнительные признаки, рассматриваемые по отдельности или в комбинации:
- средство охлаждения прикрепляют к наружной поверхности основной стенки несущего устройства второго узла.
Третий объект изобретения относится к усиленной аккумуляторной батарее для электрического или гибридного транспортного средства, содержащей множество модулей аккумуляторной батареи и также содержащей, по меньшей мере:
- нижний защитный элемент, именуемый щитовым элементом, установленный во избежание проникновения в аккумуляторную батарею,
- вышеупомянутое усиленное несущее устройство, которое лежит на щитовом элементе и в которое помещены модули аккумуляторной батареи, и
- верхнюю крышку, прикрепленную к усиленному несущему средству.
Усиленная аккумуляторная батарея согласно изобретению также может иметь нижеперечисленные дополнительные признаки, рассматриваемые по отдельности или в комбинации:
- усиленная аккумуляторная батарея дополнительно содержит:
• средство охлаждения, лежащее на щитовом элементе и приспособленное для охлаждения модулей аккумуляторной батареи, причем усиленное несущее средство лежит на средстве охлаждения, и
• решетку, вставленную в усиленное несущее средство и прикрепленную к нему и содержащую множество приемных поперечин, образующих множество приемных элементов, причем каждый модуль аккумуляторной батареи помещен в соответствующий приемный элемент;
- крышка прикреплена к фланцу несущего устройства;
- усиленная аккумуляторная батарея содержит расположенные на равном расстоянии друг от друга препятствующие проникновению поперечины, расположенные между щитовым элементом и средством охлаждения;
- щитовой элемент выполнен из стали, имеющей предел прочности на растяжение выше 1800 МПа.
Четвертый объект изобретения относится к способу сборки вышеописанной усиленной аккумуляторной батареи, включающему в себя следующие этапы, на которых:
- (i) обеспечивают наличие первого узла посредством крепления препятствующих проникновению поперечин к щитовому элементу,
- (ii) обеспечивают наличие второго узла посредством:
• расположения вышеописанного усиленного несущего средства на средстве охлаждения и крепления указанного усиленного несущего средства к средству охлаждения,
• обеспечения наличия модулей аккумуляторной батареи внутри приемных элементов между смежными приемными поперечинами решетки,
- (iii) обеспечивают наличие готового узла посредством крепления второго узла к первому узлу,
(iv) обеспечивают наличие верхней крышки и её крепления к усиленному несущему средству.
Способ сборки усиленной аккумуляторной батареи согласно изобретению также может иметь нижеперечисленные дополнительные признаки, рассматриваемые по отдельности или в комбинации:
- этап (iv) выполняется посредством обеспечения наличия верхней крышки и её крепления к фланцу несущего устройства.
Другие характеристики и преимущества изобретения подробно описаны ниже.
Изобретение станет более понятным из приведенного ниже описания, представленного только в целях пояснения и никоим образом не предназначенное для ограничения изобретения.
На фиг. 1 показан кузов транспортного средства, содержащий усиленную аккумуляторную батарею согласно изобретению, вид в перспективе;
на фиг. 2 – усиленное несущее средство согласно первому варианту осуществления изобретения, вид в поперечном разрезе части по стрелке I;
на фиг. 3 – усиленное несущее средство по фиг. 2, вид в продольном разрезе по стрелке II;
на фиг. 4 – усиленное несущее средство по фиг. 2, вид в разобранном состоянии;
на фиг. 5 – усиленное несущее средство согласно второму варианту осуществления изобретения, вид сверху;
на фиг. 6 – часть усиленной аккумуляторной батареи согласно изобретению, прикрепленной к полу гибридного или электрического транспортного средства, вид в поперечном разрезе;
на фиг. 7 – средство крепления усиленной аккумуляторной батареи к полу транспортного средства, вид участка по фиг. 6.
Следует отметить, что термины «нижний», «верхний», «выше», «ниже», «самый низкий», «самый высокий», «верх», «низ», «левый», «правый», используемые в заявке, относятся к положениям и ориентациям различных частей усиленного несущего средства, аккумуляторной батареи и транспортного средства, когда они расположены вертикально на земле. Кроме того, термины «передний», «вперед», «задний», «назад», «в обратном направлении» определяются согласно нормальному направлению движения транспортного средства. Термин «по существу, перпендикулярный» определяет угол 90°±15°, и термин «по существу, параллельный» определяет угол 0°±15°.
Усиленное несущее средство описано ниже в первом варианте выполнения со ссылкой на фиг. 1 – 4.
Усиленное несущее средство 1, 1’ изобретения спроектировано с возможностью размещения и защиты модулей аккумуляторной батареи гибридного или электрического транспортного средства 60 от механических ударов и физических проникновений. Таким образом, Усиленное несущее средство 1, 1’ является частью описанной ниже усиленной аккумуляторной батареи 42, часть которой показана на фиг. 6 и 7.
Аккумуляторная батарея является хорошо известным компонентом электрических и гибридных транспортных средств и, по существу, содержит множество модулей, лежащих на несущем устройстве 2, 2’, также именуемым коробом, причем указанное несущее устройство лежит на защитном элементе, также именуемом щитовым элементом 43 (показан на фиг. 6 и 7). Кроме того, между несущим устройством 2, 2” и щитовым элементом 43 вставлено средство 41 охлаждения, которое прикреплено к наружной поверхности основной стенки 7 несущего устройства 2, 2’.
В конкретном варианте выполнения этот щитовой элемент 43 выполнен из полностью мартенситной стали, содержащей 0,15 – 0,5% углерода по весу. Эта мартенситная сталь имеет предел прочности на растяжение больше 1800 МПа, что делает защитный элемент 43 особенно стойким к физическому проникновению через аккумуляторную батарею.
Усиленное несущее средство 1, 1’ содержит несущее устройство 2, 2’, часто именуемое коробом и служащее для размещения множества модулей аккумуляторной батареи. Несущее устройство 2, 2’ имеет основную стенку 7, на которой могут лежать модули аккумуляторной батареи, и несколько боковых стенок 3 – 6, 6’, образующих раму, по меньшей мере, окружающую модули аккумуляторной батареи. Несущее устройство 2, 2’ имеет предпочтительно обычную прямоугольную форму, проходящую относительно продольной оси X, и имеет две продольные боковые стенки 3, 4 и две поперечные боковые стенки 5, 6, 6’. Однако, как объясняется ниже, эта обычная форма может иметь отличия, как показано на фиг. 5.
Несущее устройство 2, 2’ выполнено из стали и изготовлено штамповкой, причем сталь предпочтительно имеет предел прочности на растяжение меньше 1000 МПа для способствования процессу штамповки. Благодаря форме несущего устройства 2, 2 и для возможности извлечения несущего устройства 2, 2’ после штамповки, каждая боковая стенка 3 – 6, 6’ несущего устройства 2, 2’ наклонена относительно основной стенки на угол штамповочного уклона α. Таким образом, каждая боковая стенка 3 – 6, 6’ несущего устройства 2, 2’ наклонена относительно основной стенки 7 на указанный угол штамповочного уклона α и заключена в пространство 36, ограничиваемое двумя параллельными плоскостями P1, P2 (фиг. 2), проходящими перпендикулярно указанной основной стенке 7. Далее по тексту это пространство именуется пространством 36 расположения.
На фиг. 2 показана продольная боковая стенка 3, проходящая по стрелке I на фиг. 5, в то время как на фиг. 3 показана поперечная боковая стенка 5, проходящая по стрелке II на фиг. 5. Как показано на фиг. 2 и 3, каждая боковая стенка 3, 5 несущего устройства 2 имеет прямолинейный центральный участок 58, криволинейный концевой участок 47, связанный с основной стенкой 7, и свободный концевой участок 45. Как описано ниже, свободный концевой участок 45 боковых стенок 3 – 6 образует фланец 45, параллельный основной стенке 7.
Со ссылкой на фиг. 2 – 4 усиленное несущее средство 1 также содержит усиливающую структуру 8, по меньшей мере, одной из боковых стенок 3 – 6 несущего устройства 2. Усиливающая структура 8 содержит, по меньшей мере, внутренние усиливающие компоненты 14 – 17 и наружные усиливающие компоненты 19 – 22, проходящие вдоль, по меньшей мере, части боковой стенки 3 – 6. Внутренний и наружный усиливающие компоненты 14 – 17; 19 – 22 соответственно прикреплены к противолежащим поверхностям, по меньшей мере, соответствующих боковых стенок 3 – 6, по меньшей мере, частично обращены друг к другу и предпочтительно обращены друг к другу, как показано на фиг. 2 и 3.
Далее по тексту пара внутренних и наружных компонентов 14 – 17; 19 – 22 соответственно прикрепленных к противолежащим поверхностям соответствующей боковое стенке 3 – 6, и, по меньшей мере, частично обращенных друг к другу, именуется усиливающей конструкцией 9 – 12 и, таким образом, является частью усиливающей структуры 8, поскольку указанная усиливающая структура 8 содержит несколько усиливающих конструкций 9 – 12.
На фиг. 2 показана продольная усиливающая конструкция 9, проходящая по стрелке I на фиг. 5, в то время как на фиг. 3 показана поперечная усиливающая конструкция 11, проходящая по стрелке II на фиг. 5. Каждая усиливающая конструкция 9, 11 содержит два смежных усиливающих полых участка 24, 25, причем через оба эти участка 24, 25 проходит соответствующая боковая стенка 3, 5. Кроме того, каждый усиливающий полый участок 24, 25 выполнен из внутренней усиливающей полой секции 26, 27 соответствующего внутреннего усиливающего компонента 14, 16 и наружной усиливающей полой секции 28, 29 соответствующего наружного усиливающего компонента 19, 21, причем обе усиливающие полые секции 26, 28; 25, 29, по меньшей мере, частично обращены друг к другу и предпочтительно полностью обращены друг к другу, как показано на фиг. 2 и 3. Благодаря этой конкретной конструкции, два полых участка 24, 25 выполнены с возможностью поглощения ударов рядом с одной или несколькими боковыми стенками 3, 5 во избежание деформирования несущего устройства 2.
Каждая усиливающая конструкция 9, 11 также содержит усиливающий участок 30 крепления, расположенный между усиливающими полыми участками 24, 25 и прикрепленный к соответствующей боковой стенке 3, 5. Этот усиливающий участок 30 крепления выполнен из внутренней усиливающей секции 31 крепления внутреннего усиливающего компонента 14, 16 и наружной секции 32 крепления наружного усиливающего компонента 19, 21, причем обе усиливающие секции 31, 32 крепления приварены к соответствующей боковой стенке 3, 5. Кроме того, обе усиливающие секции 31, 32 крепления, по меньшей мере, частично обращены друг к другу и предпочтительно полностью обращены друг к другу, как показано на фиг. 2 и 3. Благодаря этой конкретной конструкции, объем двух полых участков 24, 25 уменьшается для ограничения распространения механических нагрузок через аккумуляторную батарею. Другими словами, усиливающий участок 30 крепления уменьшает механические вибрации, действующие на модули аккумуляторной батареи.
В конкретном варианте выполнения усиливающие компоненты 14, 15; 19, 20, которые усиливают продольные боковые стенки, преимущественно изготавливаются посредством роликового профилирования высокопрочной стали. Роликовое профилирование является весьма производительным и экономичным способом профилирования высокопрочной стали. Применение указанной технологии возможно благодаря тому, что усиливающие компоненты имеют непрерывное сечение. Поскольку сечение внутренних усиливающих компонентов 14, 15 может быть идентичным, один и тот же инструмент для роликового профилирования может использоваться для обоих усиливающих компонентов, дополнительно улучшая производственный инструмент и снижая расходы на изготовление. Аналогично наружные усиливающие компоненты 19, 20 могут изготавливаться с помощью одних и тех же производственных инструментов.
В конкретном варианте выполнения, описанном ниже, усиливающие компоненты 16, 18; 21, 23, которые усиливают поперечные боковые стенки, имеют разомкнутое сечение, по меньшей мере, впереди или сзади аккумуляторной батареи, из-за наличия электрической розетки. В этом случае отсутствует возможность роликового профилирования указанных усиливающих компонентов. Для изготовления указанных усиливающих компонентов может быть использована холодная штамповка или горячая штамповка. Из-за необходимости использования высокопрочных сталей и относительно сложной формы усиливающих компонентов преимущественно используются высокопрочные высокопластичные стали, примеры которых приведены ниже.
В качестве примера внутренние и наружные усиливающие компоненты 14, 15; 19, 20 изготавливаются роликовым профилированием, используя полностью мартенситную сталь, имеющую предел прочности на растяжение больше 1500 МПа. Состав этой стали в процентах по весу, к примеру, является следующим:
В другом варианте выполнения внутренние и наружные усиливающие компоненты 14, 15; 19, 20 изготавливаются роликовым профилированием, используя более твердую мартенситную сталь, имеющую предел прочности на растяжение больше 1700 МПа. Состав этой стали в процентах по весу, к примеру, является следующим:
В качестве примера усиливающие компоненты 16, 18; 21, 23 изготавливаются холодной штамповкой материала, имеющего химический состав в % по весу: 0,13% < C < 0,25%, 2,0 % < Mn < 3,0%, 1,2% < Si < 2,5%, 0,02% < AI < 1,0%, при наличии 1,22% < Si+AI < 2,5%, Nb < 0,05%, Cr < 0,5%, Mo < 0,5%, Ti < 0,05 %, остальное Fe и неизбежные примеси, и имеющего микроструктуру, содержащую 8 – 15% остаточного аустенита, остальное феррит, мартенсит и бейнит, причем суммарная величина фракций мартенсита и бейнита составляет 70 – 92%.
В качестве примера усиливающие компоненты 16, 18; 21, 23 изготавливаются холодной штамповкой материала, имеющего химический состав в % по весу: 0,15% < C < 0,25%, 1,4 % < Mn < 2,6%, 0,6% < Si < 1,5%, 0,02% < AI < 1,0%, при наличии 1,0% < Si+AI < 2,4%, Nb < 0,05%, Cr < 0,5%, Mo < 0,5%, остальное Fe и неизбежные примеси, и имеющего микроструктуру, содержащую 10 – 20% остаточного аустенита, остальное феррит, мартенсит и бейнит.
Марки сталей, перечисленные в вышеприведенных примерах, имеют высокую прочность, так что усиливающие компоненты 14 – 23 обеспечивают защиту от деформирования несущего устройства 2, 2” или от физического проникновения через модули аккумуляторной батареи, несмотря на относительную пластичность несущего устройства 2. 2’.
Усиленное несущее средство 2 в первом варианте содержит две продольные усиливающие конструкции 9, 10, соответственно прикрепленные к двум продольным боковым стенкам 3, 4 прямоугольной несущего устройства 2. На фиг. 2 показана продольная конструкция 9, прикрепленная к продольной боковой стенке 3.
Наружные усиливающие компоненты 19 каждой продольной конструкции 9 содержат первый концевой участок 54, приваренный к наружной поверхности соответствующей боковой стенки 3 несущего устройства 2, точнее, непосредственно под фланцем 45 указанной боковой стенки 3. Наружные компоненты 19 также содержат противоположный концевой участок 55, приваренный к наружной поверхности основной стенки 7 несущего устройства 2, и две смежных полых секции 28, 29 обычной трапецеидальной формы.
Внутренний усиливающий компонент 14 каждой конструкции 9 содержит первый концевой участок 33, приваренный к внутренней поверхности соответствующей боковой стенки 3 несущего устройства 2 и обращенный к первому концевому участку 54 наружного усиливающего компонента 19. Внутренний компонент 14 также содержит противолежащий концевой участок 34, приваренный к внутренней поверхности основной стенки 7 несущего устройства 2, и две смежные полые секции 26, 27 обычной трапецеидальной формы, соответственно обращенные к двум полым участкам 28, 29 наружного усиливающего компонента 19. Наружный усиливающий компонент 19 также содержит противолежащий концевой участок 55, приваренный к наружной поверхности основной стенки 7 несущего устройства 2.
Преимущественным образом усиливающие полые участки 24, 25 продольной усиливающей конструкции 9 заключены в пространство 36 расположения. Благодаря этому конкретному расположению усиливающих полых участков 24, 25, полностью оптимизируется общее пространство, обеспечиваемое для размещения модулей аккумуляторной батареи.
Усиливающая структура 8 усиленного несущего средства 1 также может содержать две поперечные усиливающие конструкции 11, 12, соответственно прикрепленные к двум поперечным боковым стенкам 5, 6 прямоугольного несущего устройства 2. На фиг. 3 показана поперечная конструкция 11, прикрепленная к поперечной боковой стенке 5.
Конструкция и компоновка внутреннего и наружного усиливающих компонентов 16, 21 указанных дополнительных усиливающих конструкций 11 являются весьма сходными с конструкцией и компоновкой, описанными выше со ссылкой на фиг. 2, за исключением следующей характеристики.
Для электрического соединения электродвигателя гибридного транспортного средства 60 с модулями аккумуляторной батареи, по меньшей мере, должна существовать возможность прохождения электрического провода (не показан) через несущее устройство 2 и соответствующую усиливающую конструкцию 11.
Таким образом, усиленное несущее средство 1 имеет сквозное отверстие 35, выполненное как в поперечной боковой стенке 5, так и в усиливающем участке 30 крепления соответствующей усиливающей конструкции 11. Следовательно, через отверстие 35 вставлена электрическая розетка 48, и указанная электрическая розетка 48 постоянно соединена с модулями аккумуляторной батареи и расположена с возможностью соединения с электродвигателем с помощью, по меньшей мере, электрического провода. Для обеспечения водонепроницаемости сквозного отверстия 35 наружная часть электрической розетки 48, как преимущество, выполнена из материала, который обеспечивает водонепроницаемость, например, из резины или адаптированного полимера, хорошо известными специалисту в рассматриваемой области техники.
Преимущественно и как показано на фиг. 4, усиленное несущее средство 1 изобретения может содержать решетку 37, вставленную в несущее устройство 2. Эта решетка 37 лежит на основной стенке 7 несущего устройства 2 и содержит продольный элемент 38 и множество приемных поперечин 39, прикрепленных к указанному продольному элементу 38. Приемные поперечины 39 образуют множество равномерно распределенных приемных элементов 40, каждый из которых обеспечивает размещение, по меньшей мере, модуля аккумуляторной батареи.
Два внутренних усиливающих компонента 16, 17, приваренные к поперечным боковым стенкам 5, 6 несущего устройства 2, также соответственно прикреплены к двум противоположным концам продольного элемента 38 решетки 37. Кроме того, два других внутренних усиливающих компонента 14, 15, приваренные к продольным боковым стенкам 3, 4 несущего устройства 2, приварены к свободным концам приемных поперечин 39 решетки 37. Как преимущество, продольный элемент решетки 37 является продольным усиливающим элементом несущего устройства 2.
Ниже со ссылкой на фиг. 4 приведено описание процесса сборки усиленного несущего средства 1.
На первом этапе изготавливают первый узел посредством приварки внутренних усиливающих компонентов 16, 17 усиливающей структуры к свободным концам приемных поперечин 39 и продольному элементу 38 решетки 37.
На втором этапе изготавливают второй узел посредством приварки наружных усиливающих компонентов 14, 15 усиливающей структуры к наружным поверхностям соответствующих боковых стенок 3, 4 несущего устройства 2. Во время указанного второго этапа устройство 41 охлаждения опционально может быть прикреплено к наружной поверхности основной стенки 7 несущего устройства 2.
На третьем и последнем этапе первый узел вставляют в несущее устройство 2, так чтобы он лежал на основной стенке 7, и затем внутренние усиливающие компоненты 16, 17 приваривают к внутренним поверхностям соответствующих боковых стенок 5, 6 несущего устройства 2.
Ниже со ссылкой на фиг. 5 приведено описание второго варианта выполнения усиленного несущего средства 1’.
Различие между вторым вариантом выполнения и первым вариантом выполнения усиленного несущего средства 1, показанной фиг. 2 – 4, состоит в форме несущего устройства 1’: два смежных угла 56, 57 скошены, так что одна из поперечных боковых стенок 6’ является не прямолинейной, а криволинейной. Для усиления этой криволинейной боковой стенки 6’ предусмотрены, по меньшей мере, одна, предпочтительно две криволинейные усиливающие конструкции 13a, 13b. Каждый усиливающий компонент 18a, 18b, 23a, 23b соответствующей конструкции 13a, 13b также является криволинейным, следуя форме соответствующей криволинейной боковой стенки 6’.
Две смежные криволинейные усиливающие конструкции 13a, 13b соответственно содержат два внутренних усиливающих компонента 18a, 18b, сваренных вместе с помощью двух первых концов. Кроме того, первый конец одного из внутренних усиливающих компонентов 18b прикреплен к продольному элементу 38 решетки 37. Два противоположных конца указанных внутренних компонентов 18a, 18b соответственно прикреплены к первым концам внутренних усиливающих компонентов 14, 15 двух усиливающих конструкций 9, 10, которые усиливают продольные боковые стенки 3, 4 несущего устройства 2’.
Две смежные криволинейные усиливающие конструкции 13a, 13b соответственно содержат два наружных усиливающих компонента 23a, 23b, сваренных вместе с помощью двух первых концов. Два противоположных конца указанных наружных компонентов 23a, 23b соответственно прикреплены к первым концам наружных усиливающих компонентов 19, 20 двух усиливающих конструкций 9, 10, которые усиливают продольные боковые стенки 3, 4 несущего устройства 2’.
И, наконец, противоположные концы внутренних и наружных компонентов 14, 15; 19, 20 усиливающих конструкций 9, 10 соответственно приварены к противоположным концам внутреннего компонента 16 и наружного компонента 21 усиливающей конструкции 11.
Согласно изобретению и как показано на фиг. 6, усиленное несущее средство 1 изобретения может быть частью известной аккумуляторной батареи, образуя усиленную аккумуляторную батарею 42. Усиленная аккумуляторная батарея 42 проходит относительно той же самой продольной оси X, что и усиленное несущее средство 1.
Усиленная аккумуляторная батарея содержит:
• щитовой элемент 43, описанный выше;
• средство 41 охлаждения, описанное выше, лежащее на щитовом элементе 43 и выполненное с возможностью охлаждения модулей аккумуляторной батареи. В качестве примера средство 41 охлаждения содержит два теплопроводящих элемента, именуемых накладными элементами, которые прикреплены друг к другу, и систему охлаждения (не показана), вставленную между двумя накладными элементами;
• расположенные на равном расстоянии друг от друга препятствующие проникновению поперечины 46, прикрепленные к щитовому элементу 43 и расположенные между указанным защитным элементом 43 и средством 41 охлаждения;
• усиленное несущее средство 1 изобретения, лежащее на средстве 41 охлаждения и прикрепленное к нему;
• решетку 37, описанную выше и вставленную в усиленное несущее средство 1. Предпочтительно, приемные поперечины 39 решетки 37 выровнены с препятствующими проникновению поперечинами 46, так что в случае проникновения снизу транспортного средства 60 указанные препятствующие проникновению поперечины 46 и приемные поперечины 39 действуют совместно для создания оптимального сопротивления;
• множество модулей аккумуляторной батареи. Каждый модуль аккумуляторной батареи размещен в соответствующем приемном элементе 40 и обращен к средству 41 охлаждения.
И, наконец, усиленная аккумуляторная батарея 42 содержит верхнюю пластину, также именуемую верхней крышкой 44, которая крепится к фланцу 45 усиленного несущего средства 1. В другом предпочтительном варианте выполнения верхняя крышка 44 может быть прикреплена к усиленному несущему средству 1, посредством её крепления болтами, по меньшей мере, к приемной поперечине 39 решетки 37. В этом последнем варианте выполнения можно удалять верхнюю крышку 44 в случае необходимости технического обслуживания модулей аккумуляторной батареи или других элементов.
Ниже приведено описание процесса сборки усиленной аккумуляторной батареи 42 согласно изобретению.
На первом этапе выполняют первую сборку посредством крепления препятствующих проникновению поперечин 46 к щитовому элементу 43.
На втором этапе выполняют вторую сборку с помощью следующих подэтапов:
- расположение усиленного несущего средства 1 на средстве 41 охлаждения, крепление указанного усиленного несущего средства 1 к указанному средству 41 охлаждения, и
- размещение модулей аккумуляторной батареи внутри приемных элементов 40 решетки 37, прикрепленной к несущему устройству 2.
На третьем этапе первый узел крепят ко второму узлу для получения готового узла. Более конкретно, препятствующие проникновению поперечины 46 приваривают к средству 41 охлаждения.
На четвертом заключительном этапе верхнюю крышку 44 крепят к усиленной раме 1, например, посредством крепления болтами верхней крышки 44 к фланцу 45 несущего устройства 2. Как преимущество, верхнюю пластину 44 предпочтительно крепят болтами, по меньшей мере, к одной приемной поперечине 39 решетки 37.
Таким образом, усиленная аккумуляторная батарея 42 защищается от ударов и от физического проникновения и может надежно перемещаться во время последующего процесса сборки усиленной аккумуляторной батареи 42.
Разумеется, усиленная аккумуляторная батарея 42 не ограничивается до вышеописанного варианта выполнения, и могут быть выполнены модификации в рамках контекста изобретения. В качестве примера верхняя крышка 44 может устанавливаться по усмотрению, и средство 41 охлаждения может изготавливаться иным образом.
Согласно другому процессу изобретения усиленная аккумуляторная батарея 42 может собираться с кузовом 61 транспортного средства 60.
Кузов 61 транспортного средства 60, также известный как «неокрашенный кузов», относится к компонентам кузова машины, которые были собраны вместе, используя один способ или комбинацию способов из перечисленного ниже: сварка, установка на заклепки, клинчинг, склейка, лазерная пайка и т.д.
Кузов 61 транспортного средства 60 проходит относительно продольной оси и содержит пол 50, по меньшей мере, пару задних продольных брусьев и пару передних продольных брусьев. Передние брусья расположены с передней стороны транспортного средства 60, и задние брусья расположены у задней стороны транспортного средства 60. Таким образом, две пары брусьев расположены напротив друг друга и служат для поглощения энергии ударов с передней и задней сторон. Кроме того, кузов 61 транспортного средства 60 содержит два продольных краевых бруса, именуемых боковыми частями нижнего обвязочного бруса, прикрепленных к полу 50 и расположенных напротив друг друга. Эти краевые брусья служат для поглощения энергии боковых ударов.
На первом этапе усиленную аккумуляторную батарею 42 устанавливают в кузов 61 транспортного средства 60, так что продольная ось X усиленного несущего средства 1 параллельна продольной оси транспортного средства 60. После установки углы усиленного несущего средства 1 соответственно находятся в контакте с краем заднего продольного бруса и с краем переднего продольного бруса.
На втором заключительном этапе щитовой элемент 43 усиленной аккумуляторной батареи 42 крепят к продольным краевым брусьям кузова 61 транспортного средства 60, и, как показано на фиг. 6 и 7, верхнюю крышку 44, соответствующую приемную поперечину 39 решетки 37 и пол 50 транспортного средства 60 крепят вместе с помощью крепежных средств 49. Указанные крепежные средства 49 содержат неподвижную гайку 51, прикрепленную к верхней части приемной поперечины 39 и проходящую через отверстие, выполненное в верхней крышке 44 усиленной аккумуляторной батареи 42. На гайке 51 установлена кольцевая проставка для создания пространства между верхней крышкой 44 и полом 50 транспортного средства 60. И, наконец, в полу 50 выполнено второе отверстие, обращенное к отверстию в верхней крышке 44, и болт 53, проходящий через второе отверстие, ввернут в неподвижную гайку 51 для крепления усиленной аккумуляторной батареи 42 к полу 50 транспортного средства 60. Водонепроницаемость внутри аккумуляторной батареи является весьма существенным фактором для обеспечения надлежащего функционирования и длительного срока службы аккумуляторной батареи. Для обеспечения водонепроницаемости вышеописанной сборочной единицы между проставкой 52 и неподвижной гайкой 51 установлено уплотнение 59, обеспечивающее водонепроницаемость отверстия в верхней крышке 44.
Усиленное несущее средство 1, 1’ изобретения представляет большой интерес в отношении усиления аккумуляторных батарей любого электрического или гибридного транспортного средства 60.
Включенная в состав отдельного батарейного блока для формирования усиленной аккумуляторной батареи 42, указанная батарея является закрепленной при любом смещении. Кроме того, когда усиленная аккумуляторная батарея 42 собрана с транспортным средством 60, Усиленное несущее средство 1, 1’ обеспечивает надлежащую защиту от деформирования несущего устройства 2, 2’ и от проникновения внутрь усиленной аккумуляторной батарей 42 в случае непредвиденной аварии автомобиля, включая сюда лобовые удары, задние удары или боковые удары.
Группа изобретений относится к усиленному несущему средству и способу его сборки для аккумуляторной батареи электрического или гибридного транспортного средства. Несущее средство содержит: несущее устройство и усиливающую структуру боковой стенки. Несущее устройство содержит, по меньшей мере, одну боковую и основную стенки. Усиливающая структура боковой стенки включает в себя внутренний и наружный усиливающие компоненты, проходящие вдоль боковой стенки, обращенные друг к другу и прикрепленные к противоположным поверхностям боковой стенки, образуя усиливающую конструкцию. Усиливающая конструкция включает в себя, по меньшей мере, два смежных усиливающих полых участка, через которые проходит боковая стенка несущего устройства. Каждый из этих участков выполнен из внутренней усиливающей полой секции внутреннего усиливающего компонента и наружной усиливающей полой секции наружного усиливающего компонента. Усиливающие полые секции обращены друг к другу. Продольный усиливающий участок крепления расположен между смежными усиливающими полыми секциями, прикреплен к боковой стенке и выполнен из внутренней усиливающей секции крепления внутреннего усиливающего компонента и наружной усиливающей секции крепления наружного усиливающего компонента. Усиливающие секции крепления обращены друг к другу. Достигается повышение защиты аккумуляторной батареи от механических воздействий. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.
1. Усиленное несущее средство (1, 1’) для аккумуляторной батареи электрического или гибридного транспортного средства (60), содержащее, по меньшей мере:
несущее устройство (2, 2’), содержащее, по меньшей мере, одну боковую стенку (3, 4, 5, 6, 6’) и основную стенку (7), выполненные с возможностью размещения множества модулей аккумуляторной батареи,
усиливающую структуру (8) боковой стенки (3, 4, 5, 6, 6’), включающую в себя, по меньшей мере, внутренний усиливающий компонент (14, 15, 16, 17, 18a, 18b) и наружный усиливающий компонент (19, 20, 21, 22, 23a, 23b), проходящие вдоль, по меньшей мере, части боковой стенки, по меньшей мере, частично обращенные друг к другу и соответственно прикрепленные к противоположным поверхностям указанной боковой стенки (3, 4, 5, 6, 6’), тем самым, образуя усиливающую конструкцию (9, 10, 11, 12, 13a, 13b),
причем усиливающая конструкция (9, 10, 11, 12, 13a, 13b) включает в себя:
по меньшей мере, два смежных усиливающих полых участка (24, 25), причем через оба эти участка проходит боковая стенка (3, 4, 5, 6, 6’) несущего устройства (2, 2’) и каждый из этих участков выполнен из внутренней усиливающей полой секции (26, 27) внутреннего усиливающего компонента (14, 15, 16, 17, 18a, 18b) и наружной усиливающей полой секции (28, 29) наружного усиливающего компонента (19, 20, 21, 22, 23a, 23b), причем обе усиливающие полые секции, по меньшей мере, частично обращены друг к другу, и
продольный усиливающий участок (30) крепления, расположенный между смежными усиливающими полыми секциями (24, 25), прикрепленный к боковой стенке (3-6, 6’) и выполненный из внутренней усиливающей секции (31) крепления внутреннего усиливающего компонента (14-17, 18a, 18b) и наружной усиливающей секции (32) крепления наружного усиливающего компонента (19-22, 23a, 23b), причем обе усиливающие секции (31, 32) крепления, по меньшей мере, частично обращены друг к другу.
2. Усиленное несущее средство (1, 1’) по п. 1, в котором каждый усиливающий компонент (14, 23b) усиливающей структуры (8) имеет два противоположных продольных края (33, 34), которые прикреплены, по меньшей мере, к боковой стенке (3-6, 6’).
3. Усиленное несущее средство (1, 1’) по любому из пп. 1 или 2, в котором несущее устройство (2) является коробом, имеющим обычную прямоугольную форму, проходящую относительно продольной оси X, причем оно содержит две продольные боковые стенки (3, 4) и две поперечные боковые стенки (5, 6, 6’), образующие раму.
4. Усиленное несущее средство (1, 1’) по п. 3, в котором усиливающая структура (8) содержит, по меньшей мере, две продольные усиливающие конструкции (9, 10), соответственно прикрепленные к двум продольным боковым стенкам (3, 4) короба (2, 2’).
5. Усиленное несущее средство (1, 1’) по п. 4, в котором усиливающая структура (8) содержит, по меньшей мере, две поперечные усиливающие конструкции (11, 12, 13a, 13b), соответственно прикрепленные к двум поперечным боковым стенкам (5, 6, 6’) короба (2, 2’).
6. Усиленное несущее средство (1, 1’) по п. 5, содержащее сквозное отверстие (35), выполненное как в одной из поперечных боковых стенок (5), так и в усиливающем участке (30) крепления соответствующей усиливающей конструкции (11).
7. Усиленное несущее средство (1, 1’) по любому из пп. 1-6, в которой боковая стенка (3, 4, 5, 6, 6’) несущего устройства (2, 2’) наклонена относительно основной стенки (7) на угол (α) штамповочного уклона и заключена в пространство (36) расположения, ограничиваемое двумя параллельными плоскостями (P1, P2), проходящими перпендикулярно основной стенке (7), причем усиливающие полые участки (24, 25) соответствующей усиливающей конструкции (9-12, 13a, 13b) также заключены в пространство (36) расположения.
8. Усиленное несущее средство (1, 1’) по любому из пп. 1-7, в котором внутренний и наружный усиливающие компоненты (14-23b) выполнены из стали, имеющей предел прочности на растяжение больше 1500 МПа, предпочтительно больше 1700 МПа.
9. Усиленное несущее средство (1, 1’) по любому из пп. 1-8, содержащее решетку (37), вставленную в несущее устройство (2, 2’) и содержащую множество приемных поперечин (38, 39), образующих множество приемных элементов (40), причем внутренний усиливающий компонент (14, 15, 16, 17, 18b) прикреплен к свободному концу, по меньшей мере, одной приемной поперечины (38, 39).
10. Способ сборки усиленного несущего средства (1, 1’) по предыдущему пункту, содержащего две поперечные боковые стенки (5, 6), две продольные боковые стенки (3, 4) и, по меньшей мере, четыре усиливающие конструкции (9-12), защищающие боковые стенки (3-6), причем способ включает в себя, по меньшей мере, этапы, на которых:
(i) обеспечивают наличие первого узла посредством крепления внутренних усиливающих компонентов (14-17) усиливающих конструкций (9-12) к свободным концам приемных поперечин (38, 39) решетки (37),
(ii) обеспечивают наличие второго узла посредством крепления наружных усиливающих компонентов (19-22) усиливающих конструкций (9-12) к наружным поверхностям боковых (3-6) стенок несущего устройства (2), и
(iii) вставляют первый узел в несущее устройство (2) второго узла и крепят внутренние усиливающие компоненты (14-17) к внутренним поверхностям боковых стенок (3-6) несущего устройства (2).
11. Способ по п. 10, в котором (iv) средство (41) охлаждения прикрепляют к наружной поверхности основной стенки (7) несущего устройства (2) второго узла.
12. Усиленная аккумуляторная батарея (42) для электрического или гибридного транспортного средства (60), содержащая множество модулей аккумуляторной батареи и дополнительно содержащая, по меньшей мере:
нижний защитный элемент (43), именуемый щитовым элементом, установленным для предотвращения проникновения в аккумуляторную батарею,
усиленное несущее средство (1, 1’) по любому из пп. 1-9, которое лежит на щитовом элементе (43) и в которое помещены модули аккумуляторной батареи, и
верхнюю крышку (44), прикрепленную к усиленному несущему средству (1, 1’).
13. Усиленная аккумуляторная батарея (42) по п. 12, дополнительно содержащая, по меньшей мере:
средство (41) охлаждения, лежащее на щитовом элементе (43) и приспособленное для охлаждения модулей аккумуляторной батареи, причем усиленное несущее средство (1, 1’) лежит на средстве (41) охлаждения, и
решетку (37), вставленную в усиленное несущее средство (1, 1’) и прикрепленную к нему и содержащую множество приемных поперечин (38, 39), образующих множество приемных элементов (40), причем каждый модуль аккумуляторной батареи помещен в соответствующий приемный элемент (40).
14. Усиленная аккумуляторная батарея (42) по любому из пп. 12 или 13, в которой верхняя крышка (44) прикреплена к фланцу (45) несущего устройства (2, 2’).
15. Усиленная аккумуляторная батарея (42) по любому из пп. 12-14, содержащая расположенные на равном расстоянии друг от друга, препятствующие проникновению поперечины (46), расположенные между щитовым элементом (43) и средством (41) охлаждения.
16. Усиленная аккумуляторная батарея (42) по любому из пп. 12-15, в которой щитовой элемент (43) выполнен из стали, имеющей предел прочности на растяжение больше 1800 МПа.
17. Способ сборки усиленной аккумуляторной батареи (42) по любому из пп. 13-16, включающий в себя, по меньшей мере, следующие этапы, на которых:
(i) обеспечивают наличие первого узла посредством крепления препятствующих проникновению поперечин (46) к щитовому элементу (43),
(ii) обеспечивают наличие второго узла посредством:
расположения усиленного несущего средства (1, 1’) по п. 9 на средстве (41) охлаждения и крепления усиленного несущего средства (1, 1’) к средству (41) охлаждения,
обеспечения наличия модулей аккумуляторной батареи внутри приемных элементов (40) между смежными приемными поперечинами (39) решетки (37),
(iii) обеспечивают наличие готового узла посредством крепления второго узла к первому узлу,
(iv) обеспечивают наличие верхней крышки (44) и ее крепления к усиленному несущему средству (1, 1’).
18. Способ по п. 17, в котором этап (iv) выполняется посредством обеспечения наличия верхней крышки (44) и ее крепления к фланцу (45) несущего устройства (2, 2’) по п. 14.
| EP 2685523 A1, 15.01.2014 | |||
| WO 2018029168 A1, 15.02.2018 | |||
| US 2018236863 A1, 23.02.2018 | |||
| US 2019237725 A1, 01.08.2019. |
