用於能量管理的碰撞支架的製作方法與工藝

2023-05-19 23:24:12

本發明總體上涉及用作機動車輛的能量吸收裝置及系統。具體說，本發明涉及一種用於機動車輛、例如電動車輛後端的能量吸收裝置。

背景技術：
在傳統的汽油和柴油車輛中，後端衝擊碰撞時的能量吸收及管理正在成為一種挑戰與需要考慮的事項。近些年，這種挑戰已轉向電動車輛的設計及研發。例如，在下一代替代式推進式車輛中，一個關鍵目標就是，在保持傳統的後端樣式（也就是說，短的整體後端懸掛）的同時提供對封裝在車輛後部、如電池系統中的感應系統的等效保護級別。很多電池供電的車輛尺寸小，因而在設計及製造中考慮車輛內部的空間管理也是非常重要的。因此，車輛存在這樣一種需求：其能實現指定的安全目標、提供高效的電池系統的封裝，同時在小尺寸電動車輛中提供足夠的存儲空間。

技術實現要素：
根據本發明的多個示例性實施例，本發明提供一種用作能量吸收及管理裝置的碰撞支架。該碰撞支架具有後拱形結構，前拱形結構，一組具有多個觸發器的縱向結構，該縱向結構將後拱形結構與前拱形結構相連接且在前拱形結構、後拱形結構及縱向結構之間形成第一空間，第一空間具有確定的截面形狀和體積，一組固定至後拱形結構的每個端部且適於固定至車身結構的後安裝支架，固定至前拱形結構的每個端部且適於固定至車身結構的前支架總成，車身結構的一部分及前拱形結構部分地形成第二空間，第二空間具有確定的截面形狀和體積，其中，碰撞支架配置成吸收和管理衝擊能量並防止衝擊影響第二空間的截面形狀和體積。本發明進一步提供了一種碰撞支架，進一步包括一個或多個沿前拱形結構布置的固定支架，其中，該固定支架方便將碰撞支架固定至車身結構。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，通過一組車身後梁架進一步部分地形成第二空間，碰撞支架配置成與車身後梁架共同工作。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，後拱形結構由高強度鋼組成。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，前拱形結構由高強度鋼組成。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，該組縱向結構由高強度鋼組成。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，後拱形結構的截面為正方形。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，後拱形結構的截面為矩形。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，前拱形結構的截面為正方形。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，前拱形結構的截面為矩形。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，縱向結構的截面為正方形。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中縱向結構的截面為矩形。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，後拱形結構配置成在碰撞過程中受到載荷衝擊時變形並彎曲。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，該組縱向結構配置成，在碰撞過程中受到從後拱形結構傳遞衝擊能量的衝擊載荷時，軸向且與車身後梁架平行地潰縮。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，前拱形結構配置成，在受到從縱向結構傳遞衝擊能量的碰撞時，將衝擊能量消散至車身後梁架，其中，前拱形結構為電池提供保護，因此在碰撞過程中對電池零衝擊。根據本發明的多個不同示例性實施例，本發明提供一種用作能量吸收及管理裝置的碰撞支架，其包括後拱形結構，前拱形結構，一組具有多個觸發器的縱向結構，該縱向結構將後拱形結構與前拱形結構相連接且在前拱形結構、後拱形結構及縱向結構之間形成第一空間，第一空間具有確定的截面形狀和體積，一組以第一端部固定至後拱形結構的管狀支架，一組在管狀支架的第二端部固定至管狀支架的後安裝支架，其與管狀支架的第一端部相對，後安裝支架適於固定至車體結構，固定至前拱形結構的每個端部且適於固定至車身結構的前支架總成，車身結構的一部分及前拱形結構部分地形成第二空間，第二空間具有確定的截面形狀和體積，其中，碰撞支架配置成吸收和管理後方衝擊能量並防止衝擊影響第二空間的截面形狀和體積。本發明進一步提供了碰撞支架，其進一步包括一個或多個沿前拱形結構布置的固定支架，其中，該固定支架方便將碰撞支架固定至車身結構。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，通過一組車身後梁架進一步部分地形成第二空間，碰撞支架配置成與車身後梁架共同工作。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，後拱形結構由高強度鋼組成。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，前拱形結構由高強度鋼組成。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，管狀支架由高強度鋼組成。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，該組縱向結構由高強度鋼組成。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，後拱形結構的截面是正方形。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，後拱形結構的截面是矩形。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，前拱形結構的截面是正方形。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，前拱形結構的截面是矩形。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，管狀支架的截面是正方形。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，管狀支架的截面是矩形。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，縱向結構的截面是正方形。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，縱向結構的截面是矩形。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，後拱形結構配置成在碰撞過程中受到載荷衝擊時變形並彎曲。本發明進一步提供了碰撞支架，其中，該組縱向結構配置成，在碰撞過程中受到從後拱形結構傳遞衝擊能量的衝擊載荷時，軸向且與車身後梁架平行地潰縮。本發明進一步提供了一種碰撞支架，其中，前拱形結構配置成，在受到從縱向結構傳遞衝擊能量的碰撞時，將衝擊能量消散至車身後梁架，其中，前拱形結構為電池提供保護，因此在碰撞過程中對電池零衝擊。根據本發明的多個示例性實施例，本發明提供了一種製造用於管理車輛後方衝擊能量的碰撞支架的方法，該方法包括：將後拱形結構固定在一組縱向結構的第一端部，將後安裝支架固定至後拱形結構的每個端部，每個後安裝支架固定至車輛車身結構的車身後梁架，將前拱形結構固定至該組縱向結構的第二端部，將支架總成固定至前拱形結構的每個端部，每個支架總成固定至車輛車身結構的車身後梁架，碰撞支架配置成與車身後梁架共同工作。本發明提供的方法，進一步包含將一個或多個固定支架固定至前拱形結構，固定支架方便固定至車身結構。根據本發明的多個示例性實施例，本發明提供了一種製造用於管理車輛後方衝擊能量的碰撞支架的方法，該方法包含將後拱形結構固定至一組縱向結構的第一端部，將一組管狀支架的第一端部固定至後拱形結構的每個端部，將該組管狀支架的第二端部固定至一組後安裝支架，每個後安裝支架固定至車輛車身結構的後梁架，將前拱形結構固定至該組縱向結構的第二端部，將支架總成固定至前拱形結構的每個端部，每個支架總成固定至車輛車身結構的車身後梁架，碰撞支架配置成與車身後梁架共同工作。本發明進一步提供了一種方法，進一步包含將一個或多個固定支架固定至前拱形結構，其中，固定支架方便固定至車身結構。根據本發明的多個示例性實施例，本發明提出一種在後方碰撞時通過碰撞支架消散衝擊載荷的衝擊能量的方法，該方法包括將保險槓接收到的衝擊能量傳送至碰撞支架，碰撞支架包括後拱形結構，前拱形結構，一組具有多個觸發器的縱向結構，該縱向結構將後拱形結構與前拱形結構相連接並在前拱形結構、後拱形結構及縱向結構之間形成第一空間，第一空間具有確定的截面形狀和體積，一組後安裝支架，其固定至後拱形結構的每個端部且適於固定至車身結構，及前拱形結構支架總成，其固定至前拱形結構的每個端部且適於固定至車身結構，車身結構的一部分和前拱形結構部分地形成第二空間，第二空間具有確定的截面形狀和體積，其中，碰撞支架配置成吸收和管理衝擊能量並防止該衝擊影響第二空間的截面形狀和體積；將衝擊能量從碰撞支架的後拱形結構傳遞至車身結構的一組車身後梁架，碰撞支架配置成與車身後梁架共同工作，將衝擊能量從後拱形結構傳遞至縱向結構，將衝擊能量從縱向結構傳遞至前拱形結構，將衝擊能量從前拱形結構傳遞至車身後梁架，其中，將傳遞的能量從衝擊載荷消散至車身後梁架，防止衝擊影響第二空間的截面形狀和體積。根據本發明的多個示例性實施例，本發明提供了一種在後方碰撞時通過碰撞支架消散衝擊載荷的衝擊能量的方法，該方法包括將保險槓接收到的衝擊能量傳送至碰撞支架，該碰撞支架包括後拱形結構，前拱形結構，一組具有多個觸發器的縱向結構，該縱向結構將後拱形結構與前拱形結構相連接並在前拱形結構、後拱形結構及縱向結構之間形成第一空間，第一空間具有確定的截面形狀和體積，一組以第一端部固定至後拱形結構的管狀支架，一組在管狀支架的第二端部固定至管狀支架的後安裝支架，其與管狀支架的第一端部相對，後安裝支架適於固定至車體結構，固定至前拱形結構的每個端部且適於固定至車身結構的前支架總成，車身結構的一部分及前拱形結構部分地形成第二空間，第二空間具有確定的截面形狀和體積，其中，碰撞支架配置成吸收和管理後方衝擊能量並防止衝擊影響第二空間的截面形狀和體積；將衝擊能量從碰撞支架的後拱形結構傳送到管狀支架，將衝擊能量從管狀支架傳送至車身結構的一組車身後梁架，碰撞支架配置成與車身後梁架共同工作，將衝擊能量從後拱形結構傳送至縱向結構，將衝擊能量從縱向結構傳送至前拱形結構，將衝擊能量從前拱形結構傳送至車身後梁架，其中，將傳遞的能量從衝擊載荷消散至車身後梁架，防止衝擊影響第二空間的截面形狀和體積。根據本發明的多個示例性實施例，本發明提供了一種在車輛側方碰撞時通過碰撞支架消散衝擊載荷的衝擊能量的方法，該方法包括將具有車身後梁架的車輛一側接收到的衝擊能量傳送至碰撞支架，碰撞支架包括後拱形結構，前拱形結構，一組具有多個觸發器的縱向結構，該縱向結構將後拱形結構與前拱形結構相連接並在前拱形結構、後拱形結構及縱向結構之間形成第一空間，第一空間具有確定的截面形狀和體積，一組後安裝支架，其固定至後拱形結構的每個端部且適於固定至車身結構，及前拱形結構支架總成，其固定至前拱形結構的每個端部且適於固定至車身結構，車身結構的一部分和前拱形結構部分地形成第二空間，第二空間具有確定的截面形狀和體積，其中，碰撞支架配置成吸收和管理衝擊能量並防止該衝擊影響第二空間的截面形狀和體積；將衝擊能量從衝擊側的車身後梁架傳送至碰撞支架的後拱形結構，碰撞支架配置成與車身後梁架共同工作；將衝擊能量從後拱形結構傳送至衝擊相對側的車身後梁架；將衝擊能量從衝擊側的車身後梁架傳送至前拱形結構；將衝擊能量從前拱形結構傳送至衝擊相對側的車身後梁架，其中，將傳送的能量從衝擊載荷消散至車身後梁架，防止衝擊影響第二空間的截面形狀和體積。根據本發明的多個示例性實施例，本發明提供了一種在車輛側方碰撞時通過碰撞支架消散衝擊載荷的衝擊能量的方法，該方法包括將具有後梁架的車輛一側接收到的衝擊能量傳送至碰撞支架，該碰撞支架包括後拱形結構，前拱形結構，一組具有多個觸發器的縱向結構，該縱向結構將後拱形結構與前拱形結構相連接並在前拱形結構、後拱形結構及縱向結構之間形成第一空間，第一空間具有確定的截面形狀和體積，一組以第一端部固定至後拱形結構的管狀支架，一組在管狀支架的第二端部固定至管狀支架的後安裝支架，其與管狀支架的第一端部相對，後安裝支架適於固定至車體結構，固定至前拱形結構的每個端部且適於固定至車身結構的前支架總成，車身結構的一部分及前拱形結構部分地形成第二空間，第二空間具有確定的截面形狀和體積，其中，碰撞支架配置成吸收和管理後方衝擊能量並防止衝擊影響第二空間的截面形狀和體積；將衝擊側的車身後梁架的衝擊能量傳送至衝擊側的碰撞支架的管狀支架，碰撞支架配置成與車身後梁架共同工作，將衝擊側的管狀支架的衝擊能量傳送至後拱形結構及相衝擊相對側的管狀支架，將衝擊相對側的管狀支架的衝擊能量傳送至衝擊相對側的車身後梁架，將衝擊側的車身後梁架的衝擊能量傳送至前拱形結構，將衝擊能量由前拱形結構傳送至衝擊相對側的車身後梁架，其中，將傳送的能量從衝擊載荷消散至車身後梁架，防止衝擊影響第二空間的截面形狀和體積。附加目標及益處將會在接下來的說明書中部分地指出，其由說明書中將會顯而易見，或是被本發明的教導所知曉。本發明教導的多種目標和益處可通過權利要求及其組合來實現或獲得。應該了解的是，上述的總體描述及接下來的詳細的闡述僅僅是示例性和解釋性的，而並非用於限制本發明。說明書附圖，其包含於說明書中並組成說明書的一部分，闡述了本發明的實施例及結合說明書的實施例，用於解釋本發明的原理。附圖說明本發明的至少某些特徵及優勢通過下述詳細的示例性闡述而變得顯而易見，這種闡述應參考說明書附圖，其中：圖1是根據本發明製造的包括有能量吸收裝置的機動車輛的碰撞支架的示例性實施例的俯視透視圖；圖2是布置在機動車輛的車身結構內的圖1的碰撞支架的示例性實施例的仰視透視圖；圖3是布置在機動車輛的車身結構內的圖1的碰撞支架的示例性實施例的俯視透視圖；圖4是布置在含有電池的機動車輛的車身結構內的根據本發明製造的含有能量吸收裝置的機動車輛的碰撞支架的示例性實施例的仰視透視圖；圖5是布置在含有電池的機動車輛的車身結構內的圖1的碰撞支架的示例性實施例的俯視透視圖；圖6是碰撞支架的仰視圖，顯示後端碰撞時潛在的能量路徑，以及圖7是碰撞支架的仰視圖，顯示車輛後端側方碰撞時潛在的能量路徑；雖然下述說明參考了示例性實施例，但其中的一些替代、修改及變換對本領域人員而言是顯而易見的。因此，所要求保護的主題應廣泛審視。具體實施方式詳細參考多種實施例，其中的例子通過說明書附圖來闡釋。所闡述的實施例並不是為了限制本發明。相反，公開的內容是為了覆蓋替代、修改及等同的方式。在機動車輛中，車身結構典型地固定在車輛內某種能夠提供穩定性、強度及增加的安全性的支承結構上。如圖1所示，碰撞支架10可以集成在車身結構中作為前述的支承結構之一且可設計成抵抗後方衝擊碰撞或側方衝擊碰撞，並吸收和管理衝擊能量。此外，碰撞支架10可設計成保護周圍結構，包括穩定封裝區域，其為容納電池組的空間，並保護車輛車架的完整性。碰撞支架10提供附加的衝擊能量路徑作為車身結構內的第二軌道系統，允許更小尺寸的電動車輛具有適宜的完整性和安全性特徵。碰撞支架10可被設計成衝擊時與多種車輛項目的已有車身後梁架系統共同工作，且那些在說明中闡述系統的並不意味著限制。碰撞支架10可被設計成吸收和管理後方和/或側方衝擊碰撞載荷，使得部分衝擊載荷的衝擊能量從衝擊點分配至車輛相對側，從而改善後方碰撞性能且最小化、控制和穩定後底板總成結構。由於納入了大的結構、比如電池，在車輛後部具有限制空間的更小型機動車輛中，這一點尤其有益。後保險槓是車輛外部設計的標準組件。總體上，如圖2-7所示的保險槓52受到衝擊時可以立即吸收後方碰撞的能量。碰撞支架10與保險槓52共同工作開始（幾乎立刻）吸收和管理後方碰撞的能量。碰撞支架10進一步與也是車輛設計中的標準組件的車輛梁架系統共同工作。總體上，梁架系統可具有車身後梁架54、56，其可以協助支承及穩定車身結構50及周圍結構和附件。碰撞支架10將碰撞的衝擊載荷的衝擊能量分配至梁架系統內的車身後梁架54、56的兩側，如此，當碰撞支架10導引力並消散電池40周圍的能量時，可以平衡和穩定車輛後端部（如圖4-7所示）。碰撞支架10在應用於需要短的可擠壓長度的項目中時，例如在包含任何封裝在車輛後部的感應系統的車輛中，特別地有益及有用。碰撞支架10在應用於裝有電池的車輛時特別有用，其中該車輛具有安裝在車輛後部或車尾行李箱區域的電池。例如，碰撞支架10在具有安裝在車輛後部的鋰電池模塊的電動車輛（BatteryElectricVehicle，BEV）中會特別有用。可以預期的是，碰撞支架10可有利於其他應用，例如，外國的OEM，他們的車輛也許不能滿足針對美國市場的用於混合動力的氣體/電子機動車輛的聯邦機動車輛安全標準（FMVSS301），因而可以將碰撞支架或其變型加至已有的車身結構以增強能量管理及潛在地滿足FMVSS301或FMVSS305（純電動車輛）或用於壓縮天然氣結構的FMVSS303（混合動力和天然氣車輛）以保護他們的能量存儲系統。碰撞支架10及其各個組件可以由一種或多種堅固的、能抵抗衝擊載荷的材料衝壓在一起或以其他方式製成，所述材料包括但不限於，鋼、鋁或聚合物。例如，碰撞支架10可以幾乎完全由高強度鋼組成，比如，具有class600的雙相鋼（DP600）、具有class780的雙相鋼(DP780)，或具有class980(DP980)的雙相鋼。所選的製造碰撞支架10的材料可以基於例如能量吸收和管理目標、重量原因及價格和材料的可用性的因素在項目之間變化。可以預期的是，可以使用其它形成碰撞支架10及其各個組件的方法，比如拉模鑄造、鑄模或其它公知的工藝。基於多種不同車輛的特徵、車身結構50及能量吸收和管理的目標，碰撞支架10可設計成適應多種不同車輛（或項目）。可用作為給定車輛調節碰撞支架10的特徵除了其它方面之外可以包括：碰撞支架10的尺寸和截面形狀，任何已有的特徵、比如觸發器的存在，製造碰撞支架的材料，以及碰撞支架在車輛車身結構內的位置及布置方式。對於給定的項目，合適的碰撞支架的設計優選考慮與能量吸收和管理相關的因素，例如後方或側方衝擊碰撞中及碰撞後車輛車體結構的結構完整性，以及周圍結構、比如電池的保護。很多時候，這種設計指的是調節（調整）。此處的術語「已調節的」、「正在調節的」和「調節」以及他們的變換，指的是碰撞支架基於不同的結構配置、設計說明及不同的衝擊場景為特定車輛項目中的車身結構調節的特徵（比如，尺寸、強度、及擠壓模式）。典型地，在將碰撞支架固定至車身結構之後，碰撞支架10的調節與車輛結構的調節協作完成。很多時候，調節可以包括在設計結構時使用計算機輔助工程（CAE）模擬工具以保證精確性。可以預期的是依賴於所涉及的車輛結構可以實施其它方式的調節並且這種說明並非意味著限制。圖1是碰撞支架10的示例性實施例的俯視透視圖。在圖1中，碰撞支架10包括兩個拱形結構，即後拱形結構12和前拱形結構14，它們通過縱向結構20和22相連接，在後拱形結構12和前拱形結構14之間形成第一空間Z1，其可以適於作為例如存儲空間或車尾行李箱空間，比如圖4所描述的（碰撞支架10的另一個示例性實施例的仰視透視圖）。大的車輛組件，比如電池40（如圖4所示），可以位於第二空間Z2，第二空間Z2由前拱形結構14及靠近前拱形結構14的一部分車身結構50部分地限定。部分地限定第二空間Z2的車身結構50的部分的尺寸和數量可以在車輛之間變化，此處對由車身結構50部分和前拱形結構14部分地限定的第二空間的闡述並非意味著限制。例如，第二空間Z2可進一步由車身後梁架54、56部分形成，其中，車身後梁架54、56可以在車身結構50和前拱形結構14之間塑造並限定第二空間的側邊。第二空間Z2可以具有限定的截面形狀和體積，其可以在具有不同車身後梁架構造的車輛項目之間變化，包括使車身後梁架與碰撞支架10的前拱形結構14和車身結構50相連接。附加結構可與前拱形結構14一起進一步限制和/或限定第二空間Z2，在此處並未列出前拱形結構14，然而其是公知的。第二空間Z2與可具有限定的截面形狀和體積，其調節為適於接收並容納大的車輛組件，比如電池40。碰撞支架10及其各個組件可由實質上一件式的堅固材料製成，比如鋼、鋁或者聚合物，例如高強度鋼，且製成管件或由具有例如正方形或矩形截面形狀的壁的實質上中空的結構。本領域技術人員可以理解的是，碰撞支架組件的截面形狀是可以改變的，且可以在調節碰撞支架10時被選擇，以獲得對於車輛中給定的可用空間的期望的碰撞支架特徵。在一個實施例中，後拱形結構12可實質上由一件式的堅固材料製成並能抵抗碰撞的衝擊、吸收並控制衝擊能量且保護周圍的結構，比如電池40（如圖4所示）。後拱形結構12可製成正方形管狀結構，其實質上包含堅固的材料，比如鋼、鋁或聚合物，例如，高強度鋼，包括DP600,DP780,或DP980。後拱形結構12設計並構建成當保險槓52達到最大載荷衝擊之後與車身梁架共同工作以吸收最初的衝擊，這幾乎可以發生在碰撞的瞬間。如此，後拱形結構12的管狀結構配置成衝擊時變形並被擠壓。在一個實施例中，後拱形結構12可以是正方形，其截面面積約為44.4mmx44.4mm的，或約為50.8mmx50.8mm，或約為57.1mmx57.1mm，或約為63.5mmx63.5mm，及其間的面積。在特定實施例中，後拱形結構12也可製成矩形的管狀拱形結構，其具有大約63.5mmx38.1，大約57.1mmx31.7mm，大約50.8mmx24.4mm，大約44.4mmx19.0mm，及其間面積的截面面積。依賴於其所要加入的項目的能量吸收和管理目標，包括，例如，保護周圍結構，比如被碰撞支架10部分地封閉的電池，可以對後拱形結構12的截面面積進行調節。因此，後拱形結構12的截面面積可以配置成抵抗後方衝擊或側方衝擊的衝擊載荷，同時能夠吸收碰撞時的能量並保護電池40以避免任何衝擊。在本發明的特定實施例中，後拱形結構12的管狀結構的壁可以具有實質上均勻的大約1.5mm到大約2.5mm，或大約1.7mm到大約2.2mm，或最好大約1.9mm到大約2.0mm，或其間的任意厚度，包括但不限於大約1.7mm、大約1.9mm或大約2.1mm。根據碰撞支架10和車輛項目之間的能量吸收和管理目標，後拱形結構12的壁厚可以調節為不同的厚度。本發明也預期後拱形結構12的壁具有不均勻的厚度，比如用以控制碰撞支架10的擠壓和潰縮行為。可以根據碰撞支架10的能量吸收和管理目標選擇或調節後拱形結構12的曲率，尤其是能夠抵抗後方碰撞或側方碰撞的衝擊及並吸收和管理衝擊的能量以保護周圍結構，比如電池40和車身結構的完整性。後拱形結構12的曲率可適於安裝在不同車輛中以便使後拱形結構的曲率依據給定車輛的寬度而變化。因此，曲率拱形結構角度從大約180度至360度，包括其間的任意角度。可以預期的是，後拱形結構12可選地具有梭角拱形結構，如此拱形結構更多地類似八角形拱形結構，且可以包含被焊接和/或被緊固在一起的連接段以形成後拱形結構12，如圖1的前拱形結構所述。拱形結構的形狀和角度可以在車輛項目之間變化且在附圖中所描述的並非是限制性的。本發明特定的實施例試圖容納預先形成的車輛項目，後拱形結構12可具有總長度L1，其從實質上鄰接後梁架系統的一側的端部至實質上鄰接後梁架系統一側的第二端部測量，其比如為大約450mm至大約1100mm，或大約500mm至大約1100mm，或大約550mm至大約1050mm，或大約600mm至大約950mm，或其間的任意長度，包括但不限於大約561mm,或大約568mm,或大約766,或大約867,或大約924mm,或大約1030mm。可以預期的是，根據車輛的製造及車型、成本和材料考慮、以及車輛的能量吸收和管理目標，後拱形結構的總長度L1可以調節以適應不同的車輛項目。在特定的實施例中，為了形成單一的單元，可以將後拱形結構12的每一個端部一體成型固定至一組管狀支架16、18。特別地，管狀支架16、18的第一端部固定至後拱形結構12。在特定實施例中，可以預期的是，管狀支架16、18也可以將與管狀支架16、18的第一端部相對的管狀支架16、18的第二端部固定至縱向結構20、22的一部分或固定至後拱形結構12和縱向結構20、22，如圖1和圖2所示。這種固定方式能夠單獨使用焊接或與公知的緊固件結合。可以焊接管狀支架16、18或以其他方式將其固定或安裝至後拱形結構12的端部且將其作為後拱形結構12的延伸，繼續消散衝擊的能量。在包括位於後拱形結構12的端部的管狀支架16、18的示例性實施例中，由於長度L1並未因為添加管狀支架16、18而顯著增加，因此，後拱形結構12的總長度L1實質上保持相同。例如，當管狀支架24、25加入碰撞支架10時，可以使用較短長度的後拱形結構12。管狀支架24、25可具有從端部至端部測量的總長度，其大約為375mm至大約500mm,或大約400mm至大約475mm,或大約450mm至大約465mm,或其間的任意長度,包括但不限於大約458mm,或大約462mm,或大約466mm,或其間的任意長度。可以預期的是，後拱形結構12可以包括附加組件，比如安裝支架以增強功能結構並支承裝入車身結構50中的後拱形結構12。例如，為了與後拱形結構12形成單一的單元，一組後安裝支架24、25可以固定至後拱形結構12的每一個端部且適於固定至車架50，特別地，以進一步方便將後拱形結構12固定至車身後梁架54、56。可以將後安裝支架24、25焊接至後拱形結構或使用公知的緊固件f固定或二者結合。在特定的實施例中，其中管狀支架16、18是現有的，在相對於將安裝支架16、18固定至後拱形結構12的端部可以將後安裝支架24、25焊接至管狀支架16、18，或使用公知的緊固件f或二者結合固定。可以將後安裝支架24、25本身焊接至車身後梁架54、56的底部，以進一步使車身結構50內的碰撞支架10保持穩定。後安裝支架24、25可以具有一個或多個孔，比如圖1所描述的，以方便通過使用單獨焊接或與公知的緊固件f相結合將後安裝支架24、25並從而將後拱形結構12和/或管狀支架16、18固定至車身結構50，更具體地，固定至車身後梁架54、56的底部。此處所使用的術語「緊固件」、「緊固機構」或及其變換指的是任何本領域公知的緊固件，包括但不限於粘合劑、銷釘、螺釘、M8或M12的螺栓、螺栓、夾子及支架。在特定的實施例中，後安裝支架24、25可以具有實質上均勻的厚度，大約是1.5mm至大約3.5mm，或大約2.0mm至大約3.2mm，或優選大約2.5mm至大約3.0mm，或其間的任意厚度,包括但不限於大約2.5mm，大約3.0mm，或大約3.5mm。根據固定方式、碰撞支架10的重量、碰撞支架10以及車輛項目之間的能量吸收和管理目標，可以將後安裝支架24、25的厚度調節為不同的厚度。後安裝支架24、25的布置、尺寸及形狀可根據它們所固定到的車身後梁架54、56的構造而變化。因此，可以預期的是，在項目之間且根據車輛構造以及能量吸收與管理目標，可以調節後安裝支架24、25的布置、尺寸及形狀。製成後安裝支架24、25的材料可以是與製成後拱形結構12相同的材料或另外的能夠抵抗後方碰撞或側方碰撞的衝擊載荷的堅固材料，比如，鋼、鋁或聚合物，例如具有350等級的高強度鋼(HSLA350)。前拱形結構14可製成正方形管狀結構，包含實質上與後拱形結構12相同的堅固材料，比如鋼、鋁或聚合物，例如高強度鋼，包括DP600、DP780、或DP980。前拱形結構14設計並構建成加強車輛端部並將能量及載荷（由側方衝擊或後方衝擊引起）轉移至後梁架54、56，因為前拱形結構14吸收由縱向結構20、22傳送來的衝擊載荷的能量。前拱形結構14配置成保護電池40，電池40位於由前拱形結構14部分地限定的第二空間Z2內，因此在碰撞時或碰撞後對碰撞支架的衝擊為零或對具有電池40的車身框架的衝擊為零。第二空間Z2進一步由車身結構50的一部分及車身後梁架54、56限定。如此，前拱形結構14可配置成具有大約為44mmx44mm，或大約51mmx51mm，或大約57mmx57mm，或大約64mmx64mm，及其間面積的截面面積。在特定實施例中，前拱形結構14也可以製成矩形管狀拱形結構，其具有大約為63.5mmx38.1mm，大約57.1mmx31.7mm，大約50.8mmx24.4mm，大約44.4mmx19.0mm，及其間面積的截面面積。依賴於其所要加入的項目的能量吸收和管理目標，包括，例如，保護周圍結構的同時提供短的整體後端懸掛，周圍結構比如是由碰撞支架10的前拱形結構14部分地封閉且進一步由車身後梁架54、56和車身結構50的一部分部分地限定並封閉的電池40，可以調節前拱形結構14的截面面積。因此，前拱形結構14的截面面積和總強度可配置成抵抗後方衝擊或側方衝擊的衝擊載荷，同時能夠在碰撞時吸收能量和保護電池40避免衝擊。前拱形結構14的管狀結構的壁可具有實質上均勻的大約1.5mm至大約2.5mm，或大約1.7mm至大約2.2mm，或最好大約1.9mm至大約2.0mm，以及其間的任意厚度，包括但不限於大約2.5mm，大約3.0mm或大約3.5mm。根據碰撞支架10及車輛項目之間的能量吸收和管理目標，前拱形結構14的壁厚可以調節為不同的厚度。本領域技術人員了解壁厚不必是均勻的。也可以根據碰撞支架10的能量吸收和管理目標調節前拱形結構14的曲率，尤其是能夠抵抗後方碰撞或側方碰撞的衝擊並吸收和管理衝擊的能量以保護周圍結構，比如電池40和車身結構的完整性。前拱形結構14的曲率可適於安裝在不同車輛中以便前拱形結構的曲率根據給定車輛的寬度而變化。因此，曲率或拱形結構角度從大約180度至360度，包括其間的任意角度。可以預期的是，前拱形結構14可選地具有梭角拱形結構，如此拱形結構的彎曲部分更多的是八角形，且可以包含被焊接和/或被緊固在一起的連接段以形成完整的前拱形結構14，如本發明所闡述的。拱形結構的形狀和角度可以在車輛項目之間變化且此處的描述並非是限制性的。前拱形結構14可具有總長度L2，其從端部至端部測量，大約為450mm至大約1100mm，或大約500mm至大約1100mm，或大約550mm至大約1050mm，或大約600mm至大約950mm或其間的任意長度，包括但不限於，大約561mm，或大約568mm，或大約766mm，或大約867mm，或大約924mm，或大約1030mm。可以預期的是，根據車輛製造及車型、成本、材料的考慮以及車輛的能量吸收和管理目標，可以調節前拱形結構14的總長度L2以適應不同車輛項目。可以預期的是，前拱形結構14可以包括附加組件，比如安裝支架以增強功能結構並支承裝入車身結構50中的前拱形結構14。例如，前支架總成26、27可以一體固定至前拱形結構14的每一個端部且適於固定至車架50，特別地，以進一步方便將前拱形結構14固定至周圍車身結構50。前支架總成可以包括兩個或多個附加的支架組件，比如如圖1和2所描述的，其進一步方便將前拱形結構14固定並安裝至車身結構50，特別地，固定至車身後梁架54、56的內側。可以單獨使用焊接或與公知的緊固件相結合將前支架總成26、27的組件彼此固定。可以將前支架總成26、27焊接至前拱形結構14或使用公知的緊固件或二者結合將前支架總成26、27固定至前拱形結構14。每個前支架總成26、27具有一個或多個孔，比如如圖1所描述的，以方便固定至前拱形結構14以及固定至車身後梁架54、56的內側。前支架總成26、27的尺寸和形狀可以根據前支架總成26、27與每一個前拱形結構14和車身結構50的位置關係而改變。因此，可以預期的是，可以在項目之間並根據能量吸收和管理目標調節前支架總成26、27的尺寸和形狀。前支架總成26、27可以由與製成前拱形結構14的材料相同的材料製成，其可以抵抗後方碰撞或側方碰撞的衝擊載荷，比如，HSLA350。前支架總成26、27及其各個組件可以具有實質上均勻的厚度，其在大約1.5mm至大約3.5mm之間，或在大約2.0mm至大約3.2mm之間，或最好大約在2.5mm至3.0mm之間，或其間的任意厚度，包括但不限於大約2.5mm，大約2.7mm，或大約3.0mm。可以根據碰撞支架10以及車輛項目之間的能量吸收和管理目標將前支架總成26、27的厚度調節為不同的厚度。在本發明特定的實施例中，一個或多個固定支架34可以在著前拱形結構14周圍布置且可適於方便將碰撞支架10固定至車身結構50，如圖2和圖3描述的。一個或多個固定支架34可以用公知的緊固件、比如M12螺栓配置成對，和/或焊接至前拱形結構14和車身結構50以進一步方便將前拱形結構14固定並穩定至車身結構50。固定支架34的布置、尺寸和形狀以及製成材料，可以根據其固定到的前拱形結構14的構造而變化。因此，可以預期的是，固定支架34的布置、尺寸和形狀可以在項目之間並根據車輛構造以及能量吸收和管理目標調節。固定支架34可以由鋼、鋁或聚合物製成，例如，高強度鋼HSLA350。固定支架34可以是工字型支架或金屬板，當將其焊接至前拱形結構14及車身結構50時，其可以與M12螺栓共同使用。在本發明的多個實施例中，可以將一個或多個突出物（pantab）36沿後拱形結構12和前拱形結構14布置以方便將碰撞支架10固定至車身結構50。可以將底板突出物36焊接至前拱形結構14和後拱形結構12，以及車身結構50，以進一步方便將碰撞支架10固定並穩定至車身結構50。可以預期的是，公知的緊固件可以與底板突出物36一起使用以將碰撞支架10固定至車身結構50。底板突出物36的布置、尺寸以及形狀可以根據碰撞支架10及其所固定到的底板總成50的構造而變化。因此，可以預期的是，底板突出物36的布置、尺寸以及形狀可以在項目之間並根據車輛構造以及能量吸收和管理目標調節。底板突出物36可以由鋼、鋁或聚合物製成，例如，高強度鋼HSLA350，且可以焊接至碰撞支架10和車身結構50。底板突出物36可以具有1.5mm的厚度，儘管可以預期，其它公知的固定支架也可以單獨使用或與底板突出物36一起使用以固定及穩定碰撞支架10。縱向結構20、22一體連接以形成單一的單元、後拱形結構12以及前拱形結構14。在放入機動車以前，可以將後拱形結構12和前拱形結構14焊接或以其他方式固定至縱向結構20、22。實際上，在特定的實施例中，在固定至車架50之前組裝碰撞支架10。可以預期的是，可以單獨使用焊接或與公知的緊固機構相結合將縱向結構20、22固定至後拱形結構12和前拱形結構14。縱向結構20、22在後拱形結構12和前拱形結構14之間形成橋梁，其長度可以在車輛之間調節。例如，可以基於期望的和/或所需的適於放置電池和/或提供存儲空間的面積，以及車輛項目的其它設計限制（例如，後端樣式）及該車輛的能量吸收和管理目標選擇縱向結構20、22的長度。在特定的實施例中，縱向結構20、22的長度可以是大約225mm至大約350mm，或大約235mm至大約325mm，或大約245mm至大約300mm，或其間的任意長度，包括但不限於大約220mm，或大約230mm，或大約245mm，或大約250mm。可以預期的是，可以根據車輛製造和車型、成本、材料考慮以及車輛的能量吸收和管理目標調節縱向結構20、22的長度以適於不同的車輛項目。在碰撞支架10中，可以為特定的車輛項目調節縱向結構20、22相對於後拱形結構12及前拱形結構14的位置以及布置以滿足預定的能量吸收和管理目標。例如，由縱向結構20、22、後拱形結構12及前拱形結構14限定的第一空間Z1可以在縱向結構20、22之間形成寬度W1，例如大約450mm至大約650mm，或大約500mm至大約600mm，或大約550mm至大約575mm，或其間的任意寬度，包括但不限於大約561mm，或大約568mm，或大約576mm。由縱向結構20、22、後拱形結構12及前拱形結構14限定的第一空間Z1可以在後拱形結構12與前拱形結構14之間具有深度D1，例如，大約250mm至大約450mm，或大約275mm至大約425mm，或大約300mm至大約375mm，或其間的任意深度，包括但不限於大約304mm，或大約312mm，或大約330mm。可以預期的是，可以基於對特定車輛項目的要求、成本、材料考慮以及車輛的能量吸收和管理目標調節由縱向結構20、22、後拱形結構12及前拱形結構14限定的第一空間Z1。由前拱形結構14、車身後梁架54、56以及一部分車身結構50部分地限定的第二空間Z2可以在車身後梁架54、56之間具有寬度W2，其大約是600mm至大約1000mm，或大約650mm至大約950mm，或大約700mm至大約900mm，或其間的任意寬度，包括但不限於大約728mm，或大約766mm，或大約867mm。第二空間Z2可以在前拱形結構14和車身結構50的一部分之間具有深度D2，例如，其大約為300mm至大約475mm，或大約325mm至大約450mm，或大約350mm至大約425mm，或其間的任意深度，包括但不限於大約330mm，或大約375mm，或大約412mm。可以預期的是，可以根據大的車輛組件、比如位於第二空間Z2的電池的尺寸、車輛製造及車型、成本和材料考慮，以及車輛的能量吸收和管理目標，調節由前拱形結構14、車身後梁架54、56以及一部分車身結構50部分地限定的第二空間Z2以適於不同的車輛項目。每個縱向結構20、22可以製成正方形管狀結構，其包含實質上相同的堅固材料，比如鋼、鋁或聚合物，例如，高強度鋼，包括DP780。縱向結構20、22配置成當有至少一個後衝擊時與車身梁架54、56共同工作並在沿每個縱向結構20、22的長度方向且與車身後梁架54、56平行軸向潰縮以便吸收和管理衝擊碰撞能量。例如，縱向結構20、22配置成響應於由後拱形結構12吸收並傳送的衝擊載荷的衝擊能量而潰縮，因此後拱形結構12依靠碰撞的衝擊載荷以一定速度和距離移向前拱形結構14。縱向結構20、22可以製成正方形管狀結構，其截面面積大約是44.4mmx44.4mm，或大約50.8mmx50.8mm，或大約57.1mmx57.1mm，或大約63.5mmx63.5mm，以及其間的面積。可以預期的是，縱向結構20、22可以可選地製成正方形的管狀拱形結構，其截面面積大約是63.5mmx38.1mm，或大約57.1mmx31.7mm，或大約50.8mmx24.4mm，或大約44.4mmx19.0mm，以及其間的面積。縱向結構20、22的截面面積可以根據要加入的項目的能量吸收和管理目標，包括，例如，保護周圍結構，比如由碰撞支架10部分地封閉的電池，進行調節。因此，縱向結構20、22的截面面積可以配置成在正常情況下穩定並支承碰撞支架10同時方便在碰撞衝擊時潰縮。縱向結構20、22的管狀結構的壁可以具有實質上均勻的厚度，大約是1.25mm至大約2.5mm，或大約1.5mm至大約2.2mm，或最好大約1.7mm至大約2.0mm，或其間的任意厚度，包括但不限於大約1.3mm，或大約1.5mm，或大約1.7mm，或大約1.9mm。縱向結構20、22的壁厚可以根據碰撞支架10的能量吸收和管理目標並在車輛項目之間調節以改變厚度。本領域技術人員應當了解，縱向結構20、22的管狀結構的壁不必具有均勻的厚度。在本發明特定的實施例中，縱向結構20、22可以具有多個沿每個縱向結構20、22邊緣布置的凹口或觸發器21，比如圖1所示。多個觸發器21（如圖1所示）配置成在衝擊時協助能量吸收和管理並方便後方衝擊碰撞或側方衝擊碰撞時縱向結構20、22的變形。基於特定車輛項目的需要，可以將縱向結構調節成期望的能量吸收強度和有利的變形模式。每個車輛系統依其重量、形狀和車身結構的防撞性而具有不同的能量吸收強度以及不同的碰撞變形模式。能量吸收強度和碰撞變形模式依據車輛的不同而不同。碰撞支架10可以調節成與已有的車輛結構共同工作，比如車身結構50，以優化車輛的已有強度、防撞性和變形模式。在操作中，碰撞支架10可以配置成與車身梁架共同工作以吸收和管理後方碰撞或側方碰撞的衝擊能量並穩定電池中及周邊的安裝區域。在一種場景下，例如，速度為55公裡/小時的具有左側或右側偏移70%的後方衝擊，保險槓52接收衝擊的初始載荷然後後拱形結構12吸收衝擊能量並將其傳送至縱向結構20、22以及將衝擊能量消散至車身後梁架54、56。在多個實施例中，管狀支架16、18裝入碰撞支架10，後拱形結構12通過管狀支架16、18將衝擊載荷的衝擊能量傳送至車身後梁架54、56。因此，衝擊能量從後拱形結構12傳送至車身結構50的梁架系統，如圖6所示的，因而保護固定在由前拱形結構14部分地限定的第二空間Z2內的電池40。當縱向結構20、22軸向且與車身後梁架54、56平行潰縮時，前拱形結構14通過將衝擊能量從縱向結構20、22傳送至車身後梁架54、56以保持結構的完整性，防止衝擊載荷影響裝有電池40的第二空間Z2。碰撞支架10可以具有封閉的環形設計，因為其配置成從不同的幾個方向消散衝擊能量，因而有利於最大化結構穩定性。通過這種方式，電池40能夠經歷碰撞時的零衝擊。此處使用的術語「封閉的環形」可以包括碰撞時當能量通過碰撞支架消散時流過衝擊能量的路徑，在衝擊時刻開始，沿著碰撞支架行進至相對側，最終結束於非衝擊側。在一種場景下，例如，從左側或右側以50公裡/小時的速度在接近電池中央的位置側方衝擊，車身後梁架54或56（取決於接收到衝擊的一側）承受初始的衝擊載荷然後後拱形結構12吸收衝擊側的衝擊能量，並將衝擊能量沿後拱形結構12的路徑向後拱形結構12的相對的非衝擊側並朝向相對的後梁架54或56傳送。在多個實施例中，將管狀支架16、18裝入碰撞支架10，衝擊側的管狀支架16或18將衝擊載荷的衝擊能量傳送至後拱形結構12然後傳送至相對的非衝擊側的管狀支架16或18並傳送至車身後梁架54或56。車身後梁架54、56也將衝擊能量傳送至前拱形結構14，允許衝擊能量行進在前拱形結構14的路徑上，將能量消散至非衝擊側的車身後梁架54、56。因此，衝擊在封閉的環形中行進並被從衝擊側的車身後梁架54、56傳送至後拱形結構12並傳送至非衝擊側的車身後梁架54、56，如圖6中的箭頭所示。此外，衝擊能量從衝擊側的車身後梁架54、56傳送至前拱形結構14並傳送至非衝擊側的車身後梁架54、56。因而電池40得到保護，因此電池40接收到側方衝擊碰撞的零衝擊。側方衝擊碰撞時縱向結構20、22向碰撞支架10的結構提供附加支承。可以預期的是，在車架總成的可替代配置中，根據本發明的碰撞支架的尺寸、形狀、位置和布置以及組成材料可以改變，目的是向特定的具有該碰撞支架的機動車輛提供最大效率的能量吸收和管理。儘管為了方便更好的理解本發明，本發明公開了多個實施例，但應該了解的是，可以使用多種方式實現本發明而並未脫離本發明的原理。因此，本發明應該被理解成包括所有可能的實施方式，其能夠不脫離本發明權利要求中提出的原理。對於說明書和權利要求書，除非指明，否則所有表達數量、百分比或比例的數字以及其它在說明書中和權利要求書中使用的數值，都應理解為在所有例子中被術語「大約」修飾。相應地，除非指明相反，說明書和權利要求書中的數值參數是近似的，其取決於期望的尋求被獲取的本發明的特徵。至少，並不是試圖限制權利要求保護範圍的等同原則的應用，每個數值參數應該至少按照報導的有效數字並通過四捨五入來解釋。應當注意的是，如說明書和權利要求中使用的，單數形式「一個」、「這個」包括複數形式，除非表述的和明確的限制為單數。因此，例如，參考「傳感器」包含兩個或多個不同的傳感器。此處使用的，術語「包括」及其它的語法變換並非試圖不限制，如此，列表中條目的引用不是排除其它能被替代或添加至列表條目的條目。對本領域技術人員顯而易見的是，對於本發明公開的系統和方法的多種變換並未脫離本發明的範圍。通過此處公開的說明書的考慮和教導的練習，其它公開的實施例對於本領域技術人員是顯而易見的。此處所闡述的說明書和實施例都應該視為僅僅是示例性的。