一种具有电池舱底部碰撞防护结构的客车的制作方法

1.本发明涉及客车上电池舱的防护技术领域，具体涉及电池舱底部的防碰撞结构。


背景技术：

2.目前，电动客车的电池舱多布置在车架的中间位置底部，致使电池舱中的电池离地距离较近，当客车的底部遭遇刮擦、托底甚至穿刺时，电池舱中电池的底部存在被刮伤或磕碰的风险，而在电池受到严重的磕碰时，会引起电池的内部发生短路，从而增加了电池因热失控发生起火的风险。
3.为对电池进行防护，当前客车行业对新能源客车电池舱底部碰撞防护的举措主要集中在两个途径：一、提升电池pack结构的刚强度来保证电池的碰撞安全性，但是这势必会带来重量成本的大幅增加，电池舱舱门大多为铝舱门，刚度强度提升并不明显。二、改变电池的布置位置，将电池布置在车顶或车尾靠上部位，但是电池布置的位置较高，势必会抬高整车重心，加大车辆侧翻风险。
4.因此，行业内开始在电池舱底部加装碰撞防护结构来保证电池的碰撞安全性，如授权公告号为cn215070186u中国实用新型专利中公开了一种动力电池包的防护板，防护板包括板状的主体，主体的底部固定有加强梁和加强筋，各加强梁之间平行间隔布置，加强筋呈网格状布置，加强梁上设有螺纹套，使用时，螺栓依次穿过螺纹套和主体并与电池舱底部螺纹连接以将防护板固定在电池舱的底部。
5.上述动力电池包的防护板可以对电池舱起到一定的保护作用，但在使用过程中仍存在一些问题，现有技术的防护板中，主体与加强梁、主体与加强筋之间均直接贴合固定，在防护板受到磕碰或大面积的托底时，防护板的加强筋、加强梁直接受力，力经加强筋、加强梁传递至主体上，致使主体存在向上变形的趋势，主体的变形直接传递至电池舱上，使得主体在发生变形时会带动电池舱的舱底同时发生形变，这样就容易挤压电池舱中的电池致使电池受损。另外，由于防护板是直接固定在电池舱上，在防护板受到冲击时，防护板所受到的冲击力会直接传递到电池舱中的电池上，也会增加电池受损的风险。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种具有电池舱底部碰撞防护结构的客车，以解决现有技术中的电池舱底部防护结构在受力变形的同时会引起电池舱发生变形从而导致电池受损的技术问题。
7.本发明中具有电池舱底部碰撞防护结构的客车采用如下技术方案：
8.该具有电池舱底部碰撞防护结构的客车包括车架，所述车架上设有电池舱，所述电池舱的底部安装有碰撞防护结构，所述碰撞防护结构包括固定在车架上的底部防护结构，所述底部防护结构包括底部防护板，所述碰撞防护结构还包括位于底部防护结构上方的加强防护结构，加强防护结构包括间隔排布的多个加强梁体，加强梁体的端部固定在车架上，相邻的加强梁体之间形成供底部防护板相应部分向上变形的容纳空间。
9.有益效果：本发明提供的具有电池舱底部碰撞防护结构的客车在底部遭遇刮擦、拖底甚至穿刺时，位于最下侧的底部防护结构上的底部防护板会直接受力，布置在底部防护板上侧的加强梁体对底部防护板起到加强支撑的作用，当托底、穿刺的部位位于两加强梁体之间时，在底部防护板因受力过大发生变形时，相较于现有技术中的底部防护结构紧贴在电池舱底部的布置方式来讲，本发明中相邻的各加强梁体之间形成有容纳空间，使得底部防护板在向上发生变形时会进入到相应的容纳空间中，因此不会对电池舱的舱底造成挤压，从而起到对电池舱中的电池起到保护作用；另外，由于底部防护结构和加强梁体均是固定在车架上的，在底部防护板受到冲击时，底部防护板所受到的冲击力的一部分会传递到车架上，使得电池舱所受到的冲击减小，从而降低电池因冲击发生受损的风险。
10.进一步地，所述底部防护结构包括环形的连接支架，或者包括沿环形间隔布置的多个连接支架，所述连接支架焊接在车架上，所述底部防护板螺纹装配在连接支架上。
11.有益效果：底部防护板螺纹装配在连接支架上，在底部防护板发生破损或变形后可以更方便地对底部防护板进行拆卸和更换。
12.进一步地，所述连接支架上设有背焊螺母，底部防护板上设有螺栓穿孔，螺栓穿过螺栓穿孔并旋入相应背焊螺母中使所述底部防护板与所述连接支架螺纹装配在一起。
13.有益效果：底部防护板与连接支架螺纹装配时，一般需要使螺栓分别穿过底部防护板与连接支架并配合螺母进行固定，在固定时需要借助工具同时对螺栓和螺母进行固定，由于底部防护板安装位置在客车的底部，客车底部的安装空间一般比较紧促，导致安装过程存在很多不便，连接支架的相应位置上设有背焊螺母后，在固定时就不需要对螺母进行固定，降低了安装的难度。
14.进一步地，所述螺栓穿孔为长孔。
15.有益效果：由于底部防护板和连接支架在加工和组装时均存在误差，螺栓穿孔设为长孔，在装配时可以利用长孔的尺寸余量去抵消误差。
16.进一步地，所述底部防护板包括主体层和位于所述主体层下侧的非金属保护层。
17.有益效果：客车的底部遭遇刮擦或者碰撞后，底部防护板上的防锈电泳涂层会受到破坏，致使底部防护板容易生锈从而导致自身强度下降，非金属保护层则可以在刮擦时对防锈电泳涂层进行保护，提高底部防护板的耐腐蚀性。
18.进一步地，所述电池舱包括分体布置的舱壁和舱底，所述舱底由强度低于所述底部防护板的板体形成。
19.有益效果：客车在底部遭遇刮擦、拖底甚至穿刺时，舱底在底部防护板的保护下不会受到碰撞，舱底采用强度低于底部防护板的板体制成，一是因为低强度的板体相较于高强度的板体来说成本更低；二是因为低强度的板体更容易加工成型。
20.进一步地，所述舱底设有朝上突出且一体成型有两平行布置的凸棱，两凸棱以及所述舱底配合形成电池导向槽。
21.有益效果：电池导向槽可以在电池安装时帮助电池更快的进行定位，提高电池的装配效率。
22.进一步地，加强梁体包括开口朝下的u形托架，所述u形托架包括形成开口的两支撑臂和连接两支撑臂的连接臂，连接臂上设有螺栓安装孔，螺栓穿过u形托架以及电池舱的舱底并将电池包固定在电池舱的舱底上。
23.有益效果：采用u形托架作为加强梁体，一方面保证了防护强度，另一方面方便螺栓的穿孔和固定。
24.进一步地，所述电池舱的舱底设有点焊孔，所述加强梁体与所述电池舱的舱底点焊连接。
25.有益效果：加强梁体与电池舱的舱底相连，可以提高加强梁体对电池舱的舱底的支撑效果，舱底通过点焊孔与加强梁体点焊连接具有连接速度快和连接强度高的优点。
26.进一步地，所述加强梁体包括横截面为矩形的矩形钢。
27.有益效果：矩形钢结构强度更大，支撑效果更好。
附图说明
28.图1是本发明提供的具有电池舱底部碰撞防护结构的客车的示意图；
29.图2是碰撞防护结构布置在电池舱底部的结构示意图；
30.图3是碰撞防护结构与车架固定的结构示意图；
31.图4是连接支架与车架固定的结构示意图；
32.图5是图3中底部防护板的俯视图；
33.图6是图3中底部防护板的结构示意图；
34.图7是图4中连接支架的结构示意图；
35.图8是图7中连接支架的局部结构示意图；
36.图9是电池舱的舱底的结构示意图；
37.图10是图9中舱底上凸棱的结构示意图。
38.图中相应附图标记所对应的组成部分的名称为：
39.1、车架；11、电池舱；12、舱底；13、舱底穿孔；14、凸棱；15、点焊孔；2、u形托架；21、连接臂；22、支撑臂；23、减重孔；24、螺栓安装孔；25、矩形钢；3、连接支架；31、支架穿孔；32、背焊螺母；33、底部防护板；34、螺栓穿孔；35、主体层；36、保护层；4、电池包。
具体实施方式
40.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
41.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.需要说明的是，本发明的具体实施方式中，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，可能
出现的语句“包括一个
……”
等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
43.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
46.本发明中具有电池舱底部碰撞防护结构的客车的实施例1：
47.如图1和图2所示，本实施例提供的具有电池舱底部碰撞防护结构的客车包括车架1，车架1上设有电池舱11，电池舱11中安装有电池包4。电池舱11包括舱壁和舱底12，电池舱11的底部安装有碰撞防护结构，碰撞防护结构包括底部防护结构和加强防护结构，加强防护结构位于底部防护结构的上方，且加强防护结构与底部防护结构均固定在车架1上。
48.具体地，如图2和图3所示，底部防护结构包括底部防护板33和连接支架3，连接支架3为环形支架，连接支架3焊接固定在车架1上。如图5所示，底部防护板33为矩形板，底部防护板33螺纹装配在连接支架3上，在底部防护板33沿边沿的环向上间隔布置有多个螺栓穿孔34，相应地，如图7和图8所示，连接支架3的上设有支架穿孔31，连接支架3的上端面处焊接有背焊螺母32，各背焊螺母32分别与各支架穿孔31一一对齐，螺栓穿过底部防护板33上的螺栓穿孔34并旋入背焊螺母32中以完成底部防护板33与连接支架3的螺纹装配。需说明的是，螺栓在旋入背焊螺母32中时螺栓的螺纹段可经支架穿孔31伸出，可以适配不同长度的螺栓。由于连接支架3与底部防护板33在加工和装配时均存在误差，为避免出现螺栓穿孔34与背焊螺母32无法对齐的情况，螺栓穿孔34为长孔，在装配时可利用长孔的余量来弥补相应地误差。
49.本实施例中，碰撞防护结构包括多根加强梁体，各加强梁体间隔布置在底部防护结构的上方，各加强梁体之间相互平行，各加强梁体的两端分别与车架1的相应部分焊接固定。一般地，各加强梁体左右延伸并在前后方向上间隔排布，在水平方向上，相邻的两加强梁之间存在间隔，该间隔形成容纳空间，当底部防护板33中位于相邻两加强梁体之间的部分因受到撞击向上发生形变时，底部防护板33的变形部分会进入相应的容纳空间中，避免了底部防护板33的变形部分对电池舱11的舱底12形成挤压。本实施例中，加强梁体的上侧面与电池舱11的舱底12支撑接触，加强梁体的下侧面与底部防护板33支撑接触，如图2和图4所示，加强梁体包括u形托架2和矩形钢25，各u形托架2与各矩形钢25依次间隔布置，u形托架2的开口朝下，u形托架2包括两个形成开口的支撑臂22和连接两支撑臂22的连接臂21，连接臂21上设有螺栓安装孔24，电池舱11中的电池包4与u形托架2通过螺栓固定，电池舱11的舱底12上对应螺栓安装孔24设有舱底穿孔13，电池包4的底部设有螺纹孔，螺栓依次穿过螺栓安装孔24和舱底穿孔13并旋入电池包4底部的螺纹孔中完成电池包4与u形托架2的固定。
矩形钢25的横截面为矩形，矩形钢25相较于u形托架2来说结构强度更高，矩形钢25为超高强度钢，具体为热成型钢，矩形钢25在支撑时承担主要的支撑作用。本实施例中，为实现轻量化设计，u形托架2上设有减重孔23。
50.本实施例中，电池舱11包括分体布置的舱壁和舱底12，如图9所示，舱底12为板状结构，舱底12与舱壁之间固定在一起，舱底12上除舱底穿孔13外还设有凸棱14和点焊孔15，如图10所示，凸棱14在舱底12上一体冲压成型，凸棱14朝上突出设置且平行布置在舱底12的两侧，两侧的凸棱14与舱底12配合形成电池导向槽，电池包4放置在舱底12上时，在电池导向槽的延伸方向上，电池导向槽起到对电池包4的导向作用，提高了电池包4上的螺栓孔与舱底12上的舱底穿孔13对齐效率，方便了电池包4与u形托架2的固定。如图9所示，点焊孔15布置在舱底12上，舱底12通过点焊孔15与位于舱底12下侧的加强梁体焊接固定。本实施例中，舱底12与舱壁的接缝处涂密封胶，使电池舱11形成密封的舱体以起到防尘防水的作用。
51.本实施例中，由于底部防护板33的保护，舱底12不会直接受到外物的碰撞，舱底12由强度低于底部防护板33的板体形成，在实际工程中，强度低的板体的成本小于强度高的板体，这样可以节约成本，而且强度低的板体更容易加工成型。
52.本实施例中，如图6所示，底部防护板33包括主体层35和位于主体层35下侧的保护层36，主体层35具体由抗拉强度为1180mpa的淬火延性钢制成，主体层35上镀有锌铁合金镀层以防止主体层35被腐蚀，保护层36为高分子涂层以避免主体层35上的锌铁合金镀层因撞击发生脱落。
53.使用时，底部防护板33针对刮擦、穿刺的情况，底部防护板33和加强梁体一起针对大面积托底的情况。
54.本发明中具有电池舱底部碰撞防护结构的客车的实施例2：
55.本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，底部防护结构与加强防护结构焊接固定在车架上。而本实施例中，底部防护结构与加强防护结构上设有螺纹孔，与底部防护结构和加强防护结构对应的车架上设有螺栓固定孔，螺栓穿过相应的螺纹孔与螺栓固定孔，使底部防护结构与加强防护结构通过螺栓固定在车架上。
56.本发明中具有电池舱底部碰撞防护结构的客车的实施例3：
57.本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，加强梁体的上侧面与舱底支撑接触。而本实施例中，加强梁体的上侧面不与舱底接触，安装在电池舱中的电池包仅通过螺栓与舱底固定。
58.本发明中具有电池舱底部碰撞防护结构的客车的实施例4：
59.本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，连接支架为环形支架。而本实施例中，连接支架包括多个分体布置连接板，各连接板分别焊接在车架上，各连接板上均设有螺纹孔，底部防护板通过螺栓与各连接板螺纹连接。
60.本发明中具有电池舱底部碰撞防护结构的客车的实施例5：
61.本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，连接支架上设有背焊螺母，同时连接支架上对应背焊螺母设有支架穿孔，螺栓旋入背焊螺母中可经相应的支架穿孔伸出。本实施例中，连接支架上不设有支架穿孔，连接支架上设有背焊螺套，背焊螺套具有设定长度的内螺纹，以保证各式螺栓旋入背焊螺套的距离。
62.本发明中具有电池舱底部碰撞防护结构的客车的实施例6：
63.本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，加强梁体包括u形托架和矩形钢。而本实施例中，加强梁体仅包括u形托架，u形托架采用采用超高强度钢制成以提高结构自身结构强度。在其他实施例中，u形托架包括仅包括矩形钢，安装在电池舱中的电池包仅通过螺栓与舱底固定。
64.本发明中具有电池舱底部碰撞防护结构的客车的实施例7：
65.本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，舱底设有点焊孔，加强梁体与舱底通过点焊连接。而本实施例中，加强梁体的上侧面焊装有螺柱，舱底上设有与螺柱对应的螺纹孔，螺柱穿过螺纹孔并通过螺母固定以使加强梁体与舱底螺纹连接。
66.本发明中具有电池舱底部碰撞防护结构的客车的实施例8：
67.本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，舱底上一体成型有凸棱，而本实施例中，舱底上不设有凸棱。
68.本发明中具有电池舱底部碰撞防护结构的客车的实施例9：
69.本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，舱底由强度低于底部防护板的板件制成。本实施例中，舱底与底部防护板采用相同强度的板件制成。在其他实施例中，舱底也可以由强度高于底部防护板的板件制成。
70.本发明中具有电池舱底部碰撞防护结构的客车的实施例10：
71.本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，底部防护板包括主体层和非金属保护层。而本实施例中，底部防护板仅包括主体层，主体层上的防锈电泳涂层加厚设置，以避免主体层在受到刮擦时外露，从而影响底部防护板的耐腐蚀性。
72.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种具有电池舱底部碰撞防护结构的客车，包括车架(1)，所述车架(1)上设有电池舱(11)，所述电池舱(11)的底部安装有碰撞防护结构，其特征在于，所述碰撞防护结构包括固定在车架(1)上的底部防护结构，所述底部防护结构包括底部防护板(33)，所述碰撞防护结构还包括位于底部防护结构上方的加强防护结构，加强防护结构包括间隔排布的多个加强梁体，加强梁体的端部固定在车架(1)上，相邻的加强梁体之间形成供底部防护板(33)相应部分向上变形的容纳空间。2.根据权利要求1所述的具有电池舱底部碰撞防护结构的客车，其特征在于，所述底部防护结构包括环形的连接支架(3)，或者包括沿环形间隔布置的多个连接支架(3)，所述连接支架(3)焊接在车架(1)上，所述底部防护板(33)螺纹装配在连接支架(3)上。3.根据权利要求2所述的具有电池舱底部碰撞防护结构的客车，其特征在于，所述连接支架(3)上设有背焊螺母(32)，底部防护板(33)上设有螺栓穿孔(34)，螺栓穿过螺栓穿孔(34)并旋入相应背焊螺母(32)中使所述底部防护板(33)与所述连接支架(3)螺纹装配在一起。4.根据权利要求3所述的具有电池舱底部碰撞防护结构的客车，其特征在于，所述螺栓穿孔(34)为长孔。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的具有电池舱底部碰撞防护结构的客车，其特征在于，所述底部防护板(33)包括主体层(35)和位于所述主体层(35)下侧的非金属保护层(36)。6.根据权利要求1-4中任意一项所述的具有电池舱底部碰撞防护结构的客车，其特征在于，所述电池舱(11)包括分体布置的舱壁和舱底(12)，所述舱底(12)由强度低于所述底部防护板(33)的板体形成。7.根据权利要求6所述的具有电池舱底部碰撞防护结构的客车，其特征在于，所述舱底(12)设有朝上突出且一体成型有两平行布置的凸棱(14)，两凸棱(14)以及所述舱底(12)配合形成电池导向槽。8.根据权利要求1-4中任意一项所述的具有电池舱底部碰撞防护结构的客车，其特征在于，加强梁体包括开口朝下的u形托架(2)，所述u形托架(2)包括形成开口的两支撑臂(22)和连接两支撑臂(22)的连接臂(21)，连接臂(21)上设有螺栓安装孔(24)，螺栓穿过u形托架(2)以及电池舱(11)的舱底(12)并将电池包(4)固定在电池舱(11)的舱底(12)上。9.根据权利要求1-4中任意一项所述的具有电池舱底部碰撞防护结构的客车，其特征在于，所述电池舱(11)的舱底(12)设有点焊孔(15)，所述加强梁体与所述电池舱(11)的舱底(12)点焊连接。10.根据权利要求1-4中任意一项所述的具有电池舱底部碰撞防护结构的客车，其特征在于，所述加强梁体包括横截面为矩形的矩形钢(25)。

技术总结
本发明提供一种具有电池舱底部碰撞防护结构的客车，该客车包括车架，车架上设有电池舱，电池舱的底部安装有碰撞防护结构，碰撞防护结构包括固定在车架上的底部防护结构，底部防护结构包括底部防护板，碰撞防护结构还包括位于底部防护结构上方的加强防护结构，加强防护结构包括间隔排布的多个加强梁体，加强梁体的端部固定在车架上，相邻的加强梁体之间形成供底部防护板相应部分向上变形的容纳空间。本发明提供的客车的电池舱底部碰撞防护结构在受力变形时会进入到相应的容纳空间中，因此不会对电池舱的舱底造成挤压，有效解决了现有技术中的电池舱底部防护结构在受力变形的同时会引起电池舱发生变形从而导致电池受损的技术问题。术问题。术问题。


技术研发人员：刘刚 崔崇桢 刘朝辉 李建平 刘亚勋 张惠鑫 闫迎朝
受保护的技术使用者：宇通客车股份有限公司
技术研发日：2022.03.11
技术公布日：2023/9/20