CN101537785A - 用于汽车直流电池的保护壳体 - Google Patents

Abstract

提供一种用于汽车直流电池的保护壳体，具有四个侧壁(2a，2b，3a)，所述侧壁一起构成一个用于直流电池的容纳室的侧面围板；具有一个向下界定所述容纳室的底板结构和一个向上界定所述容纳室的顶盖结构(4)；具有一个固定在顶盖结构上并且延伸超过两个互相对置的侧壁的顶盖横梁(10，11a，11b)，用于通过将该顶盖横梁嵌入车身而实现容纳室与汽车白车身抗扭地连接，从而将容纳室悬置。

Description

用于汽车直流电池的保护壳体

技术领域

本发明涉及一种用于汽车直流电池的保护壳体。保护壳体指，其结构能有效地吸收或传递碰撞事故中产生的力，而对保护壳体自身不产生更大的破坏。由此，置于保护壳体中的直流电池在碰撞中被有效保护而免于损坏。作为直流电池这里特别地设计为一种高电压电池，例如锂离子电池或镍-金属氢化物电池。

背景技术

由US 5,501,289可知一种用于电动汽车的底板结构，该底板结构的制造成本昂贵，并设计将该结构用于容纳电池组。

由DE 112005000492已知一种待固定于汽车纵梁及横梁上的用于安装蓄电池组的装配结构。所述装配结构具有缺点：在碰撞时像这样安装的蓄电池会发生扭转，从而可能损坏不在承重横梁(Lastpfad)上的邻近部件，例如油箱。

由未提前公开的更早的DE 102007023391可知一种用于汽车电池的保护壳体，该保护壳体具有两个横壁和两个纵壁，横壁和纵壁一起构成容纳室的侧面围板，在所述围栏上设有至少两个底部横梁和至少两个顶部横梁，用于固定在汽车内。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于汽车直流电池、特别是高电压电池的保护壳体，该保护壳体容易制造，普遍适用并且在碰撞时更安全。

根据本发明，该目的将通过下述1的所述特征来实现。下述2-14涉及本发明的有利的实施方案和其他进一步的实施方案。

1.用于汽车直流电池的保护壳体：

-具有四个侧壁，所述侧壁一起构成一个用于直流电池的容纳室的侧面围板，

-具有一个向下界定所述容纳室的底板结构以及一个向上界定所述容纳室的顶盖结构，

-具有一个固定在顶盖结构上并且延伸超过两个互相对置的侧壁的顶盖横梁，用于通过将该顶盖横梁嵌入车身而实现容纳室与汽车白车身抗扭地连接，从而将容纳室悬置。

2.上述1的保护壳体，其中所述侧壁以及底板结构和顶盖结构分别基本平坦地设置并且由金属制成。

3.上述1或2的保护壳体，其中所述侧壁以及底板结构和顶盖结构以挤压型件形式制成。

4.上述1-3之一的保护壳体，其中所述侧壁分别制成为各自独立的部件，这些部件一起装配构成围板。

5.上述1-4之一的保护壳体，其中所述顶盖横梁于平面上伸长超出顶盖结构的一半。

6.上述1-5之一的保护壳体，其中所述顶盖横梁包括两个单件的型件，这两个型件通过一个另外的型件焊接。

7.上述1-6之一的保护壳体，其中所述顶盖横梁在其各末端部分具有开口，该开口用于将保护壳体固定在白车身中，或者用于将保护壳体用螺栓连接在白车身中。

8.上述1-7之一的保护壳体，其中所述侧壁、底板结构/顶盖结构和/或顶盖横梁由铝制成。

9.上述1-8之一的保护壳体，其中在至少一个侧壁上设有用于直流电池的空气调节的部件。

10.上述9的保护壳体，其中所述用于空气调节的部件包括一个在一个侧壁上的排气收集器，该排气收集器具有一个用于废气导出的接口部件。

11.上述1-10之一的保护壳体，其中在顶盖结构的区域中设有一个用于电监测和控制直流电池的控制装置，并且其中所述顶盖横梁在该区域具有一个用于接触所述控制装置的穿孔。

12.汽车，特别是混合动力汽车，具有上述1-11之一所述的保护壳体，其中所述保护壳体置于一个位于汽车两个纵梁之间的装配空间，所述顶盖横梁的各末端部分分别设计成位于各纵梁上。

13.上述12的汽车，其中所述顶盖横梁的各末端部分在各纵梁的平置区域与各纵梁用两个螺栓拧紧连接。

14.上述12或13的汽车，其中所述装配空间设在汽车尾部，其中所述顶盖横梁的上缘大致位于载货底板的下缘的区域中。

根据本发明，用于汽车直流电池的保护壳体具有四个侧壁，它们一起构成直流电池容纳室的侧面围板，还具有一个向下界定容纳室的底板结构和一个向上界定容纳室的顶盖结构，该顶盖结构具有一个固定在顶盖结构上并延伸超过两个互相对置的侧壁的顶盖横梁，用于通过将顶盖横梁嵌入车身实现容纳室与汽车白车身的抗扭性的连接，从而将容纳室悬挂。本发明基于这样的总体构思：保护壳体，或更具体而言容纳室的围板，通过一个底板结构和一个顶盖结构加固，从而得到一个封闭的保护壳体。由此，提供一个稳固的护笼形式的容纳室，该容纳室在碰撞时只发生相对轻微的扭曲，从而可以避免所容纳的直流元件的损坏。通过所述保护壳体的侧面围板、顶盖结构和底板结构的相应布置方案，所述保护壳体可以尽可能好地吸收碰撞时所产生的负载，或者传递碰撞时所产生的负载。此外，还提供了一个相应的弯曲稳定性的布置方案，或者相应的弯曲刚性的实施方案。

通过所述碰撞安全的布置方案，得到一个自稳定结构，该结构现使得可以实现使用一个单独的顶盖横梁将容纳室悬挂固定。因为所述顶盖横梁侧向向外伸出超过容纳室，因而，保护壳体可以近似悬置于汽车的白车身中。然后，该顶盖横梁以合适的方式与白车身连接固定，例如卡紧固定或者借助合适的紧固件固定。所述连接在这里仅用作固定，该固定可以相对简单的实现。因为保护壳体重量的支撑基本通过所述顶盖横梁实现。因此，还可以省去进一步的支撑，例如支撑于侧面围板上，或者支撑于容纳室的底板结构上。尽管如此，仍可实现高碰撞安全性，因为所述保护壳体以真正“摆动停止地”、于平衡状态悬置的方式支撑，因此也即抗扭地被支撑。

此外，实现了所述保护壳体——与所容纳的直流电池一起——的简易拆卸，因为只需解除相关接线，例如电连接，以及必要时解除用于固定的顶盖横梁与白车身间的机械连接。然后，该保护壳体就可以从汽车中拆卸出来。此外，该保护壳体具有广泛的可适用性，其中通过一种相应构成的顶盖横梁——并因此通过一种保护壳体的简单的结构改变——能立即得到大量不同的可使用的安装空间。因为不需要附加的螺栓连接点或其它必需的连接点用于与汽车白车身连接、供所述保护壳体使用，因而仅将该保护壳体悬置。作为其他的优点，还产生了新的结构空间，其中通过悬置的装配方式，还可产生例如不具有侧面固定相应的保护壳体的可能性的结构空间。

当侧壁以及底板结构和顶盖结构分别基本平坦布置并且由金属制成时，在碰撞事故中产生的负载能特别好地被吸收或传递，从而在所有方向上获得相应的保护壳体的弯曲稳定性或弯曲刚度。

所述侧壁优选地以挤压型件形式制成。该侧壁以相对轻的重量产生了足够的刚度以及碰撞安全性。在这里有许多可能的结构，例如采用具有内腔的挤压型件，该挤压型件还可以通过附加插入的加强型件来进行加固，例如该加强型件可以由钢制成。

通过将所述侧壁分别作为独立的部件制成，得出一种特别简单的保护壳体的制造方法，所述侧壁用诸如焊接的方法装配到一起制成围板。

此外，尤其是当所述顶盖横梁于平面上伸长超过顶盖结构一半时，该保护壳体具有稳定的状态和高扭转安全性。因为该顶盖横梁在两个互相对置的侧壁上伸出，因此顶盖结构的平面一半以上在与其垂直的方向上被盖住。所述顶盖横梁从而可以特别地与顶盖结构拧紧连接。基于保护壳体的结构稳固，它们构成这一简单而有效的可行的顶盖横梁连接方法。

在下列情况下得到了一个抗扭刚度更大且同时相对较轻的顶盖横梁：在布置两个单独的、互相隔开的型件时，它们通过一个附加型件互相连接。所述两个单独的型件在这里可以设计为L形的空心型件，在该空心型件中其它型件可以插入和焊接。

为可靠地固定该保护壳体，所述顶盖横梁特别优选地与汽车的白车身拧紧连接。为此，该顶盖横梁在其各侧的末端区域具有用来与白车身拧紧的孔。这具有这样的优点：该保护壳体可以简单拆卸。为此，解除相应的螺钉连接，以及电连接和可能的直流电池的其它连接，该保护壳体可简单地从汽车中拆卸出来。然后，可随时将例如一个新的保护壳体与直流电池一起悬挂。当然，也可以设置其他的固定方式，例如卡紧。

此外，当侧壁、底部/顶盖结构和/或顶盖横梁由铝制成时，得到了一种特别轻的保护壳体的实施方式。

优选地，将保护壳体和直流电池一起装配至一个完整的汽车供电模块。此外，在保护壳体的至少一个侧壁设有用于直流电池的空气调节的部件，尤其是用于冷却。从而，得到一个供电模块，该供电模块仅仅还是电接触并且必要时须与相应的空气调节介质的进气和排气管路连接。

在一个优选实施方案中，设有直流电池的空气冷却装置，为此，该保护壳体配有一个排气收集器，该排气收集器具有用于导出废气的联接部件。从而，实现了电动车或混合动力车制造工艺方面简单的制造过程，因为只须悬挂和固定所述保护壳体，以及对保护壳体实施电连接以及连接进气和排气通道。

特别优选地，在顶盖结构区域设有一个控制装置，用于直流电池的电监测和控制，其中，顶盖横梁在这个区域具有一个穿孔。通过进一步设置控制装置，使具有直流电池的保护壳体的模块特性进一步完善，其中该控制装置可以通过顶盖横梁上相应的穿孔随时拆卸。该穿孔，或穿孔的位置这样选择：使得该顶盖横梁的稳定性不受到损害。

为将保护壳体悬挂在汽车中，特别地如此设计于汽车两个纵梁之间的一个位置：使得顶盖横梁的各末端部分分别位于一个纵梁上。因为纵梁代表特别稳固的支承点。因此，不必考虑直流电池的大小，仅通过相应调整顶盖横梁的长度，即可分别适应各种汽车的给定条件，即装配空间。为了固定之需，顶盖横梁的各末端部分可以在各纵梁的平置区域(Aufliegebereich)与纵梁拧紧连接。

作为汽车，在这里特别地设计为混合动力汽车。因为通过在已经设置有基本部件的合适装配空间中简单地悬挂本发明的保护壳体，常规汽车即可完成混合配置。

作为优选的装配空间，在这里设计为汽车尾部，其中顶盖横梁的上缘大致位于载货底板(Ladeboden)下缘的区域中。从而，直流电池的新的结构空间在载货底板下构成，其中仍不损失行李箱容积，而仅取消汽车内一个必要时可用的备用车轮。

附图说明

附图所示为本发明的一个特别优选的实施例，下文会对其作详细说明。附图中：

图1为本发明保护壳体的示意图；

图2为有利的顶盖横梁的示意图。

具体实施方式

参照图1，设计了用于一个未示出的汽车直流电池的保护壳体1。该保护壳体包括两个纵壁2a、2b，所述纵壁2a、2b分别基本上平坦地布置并且沿汽车纵向延伸。该保护壳体还包括两个横壁，图中只有后横壁3a可见。所述横壁垂直于汽车的纵向而延伸。此外，该保护壳体还包括一个顶盖结构4以及一个相应的未在图中示出的底板结构。所述侧壁2a、2b、3a与顶盖结构4和底板结构一起构成一个封闭的用来容纳直流电池的容纳室的部件。这些部件制成单独件形式的铝制挤压型件，之后连接到一起构成保护壳体。根据需要，这些部件至少局部地包括内腔，所述内腔按需通过附加插入的钢型件得到加强。所述单独件可通过合适的方法相互固定，例如互相焊接。

之后为所述保护壳体1设置了一个顶盖横梁，该顶盖横梁包括两个型件11a、11b以及一个连接它们的型件10。图2示出了该顶盖横梁的截面图，其中图1和图2中相同的部件也使用相同的附图标记。相应地，所述型件11a、11b优选地构成为L形腔型件。其中插有一个空心腔室板(Hohlkammerplatte)10，该空心腔室板10与两个L形型件焊接。所述型件10、11a、11b优选地由铝制成。为了将顶盖横梁固定在容纳室的顶盖结构4上，设置了多个用于螺栓连接的通孔14。这些通孔14位于顶盖横梁的横向侧，即垂直于汽车的纵向，因为该顶盖横梁被设计垂直于汽车的纵向。与置于汽车纵向的顶盖横梁相比，该结构在碰撞时抗扭转作用更佳。通过在通孔14中使用适当的螺丝或螺栓，可将该顶盖横梁与顶盖结构4拧紧。当然，该横梁也可以一体成型构成，和/或以别的方式固定到顶盖结构上，例如通过焊接。

保护壳体1的设立，是为了形成用于混合动力车的一种完整的供电模块。为此，保护壳体特别地具有一个用于所容纳的直流电池的空气调节模块。这里所示的排气收集器20和排气端口21作为空气调节模块的部件。此外，还设有一个电池管理器25作为用来控制和监测该直流电池的控制装置。所述横梁10、11a、11b还具有一个开口26，借此以使电池管理器25在随时可以被接触到。

所述保护壳体因此构成为供应电能的模块，该保护壳体只须悬置在汽车中。为装配之需，设置一个相应的装配空间来容纳该保护壳体。为了确保该保护壳体与白车身的可靠固定，所述顶盖横梁从横向方向看在其两侧末端部分都具有开口24，用于对保护壳体实施螺栓固紧。它们将顶盖横梁固定在汽车的白车身上。通过对顶盖横梁相应的宽泛设计，得到汽车中的一种保护壳体的抗扭结构。然后，将电池管理器25进行电连接，并且将进气流和排气流通过相应的接口--如所示的排气接口21--接通。这样就以简单的方式实现了一个混合动力车基本部件在常规汽车中的安装。在该汽车发生尾部碰撞的情况下，向前的纵向力产生了对保护壳体的冲击。这些力将由横向部件3a吸收，并且经过向侧部件2a、2b进一步向前传递。此外，优选地，该保护壳体被布置在一个横梁的后面，用来吸收能量并向相应的汽车纵梁传递。通过侧壁或顶盖结构和底板结构的由金属构成的基本平坦的结构，可以最好的方式传递碰撞能量。

Claims (14)

1.用于汽车直流电池的保护壳体：

-具有四个侧壁(2a，2b，3a)，所述侧壁一起构成一个用于直流电池的容纳室的侧面围板，

-具有一个向下界定所述容纳室的底板结构以及一个向上界定所述容纳室的顶盖结构(4)，

-具有一个固定在顶盖结构上并且延伸超过两个互相对置的侧壁的顶盖横梁(10，11a，11b)，用于通过将该顶盖横梁嵌入车身而实现容纳室与汽车白车身抗扭地连接，从而将容纳室悬置。

2.权利要求1的保护壳体，其中所述侧壁以及底板结构和顶盖结构分别基本平坦地设置并且由金属制成。

3.权利要求1或2的保护壳体，其中所述侧壁以及底板结构和顶盖结构以挤压型件形式制成。

4.前述权利要求之一的保护壳体，其中所述侧壁分别制成为各自独立的部件，这些部件一起装配构成围板。

5.前述权利要求之一的保护壳体，其中所述顶盖横梁于平面上伸长超出顶盖结构的一半。

6.前述权利要求之一的保护壳体，其中所述顶盖横梁包括两个单件的型件(11a，11b)，这两个型件通过一个另外的型件(10)焊接。

7.前述权利要求之一的保护壳体，其中所述顶盖横梁在其各末端部分具有开口(24)，该开口用于将保护壳体固定在白车身中，或者用于将保护壳体用螺栓连接在白车身中。

8.前述权利要求之一的保护壳体，其中所述侧壁、底板结构/顶盖结构和/或顶盖横梁由铝制成。

9.前述权利要求之一的保护壳体，其中在至少一个侧壁上设有用于直流电池的空气调节的部件(20，21)。

10.权利要求9的保护壳体，其中所述用于空气调节的部件包括一个在一个侧壁上的排气收集器，该排气收集器具有一个用于废气导出的接口部件。

11.前述权利要求之一的保护壳体，其中在顶盖结构的区域中设有一个用于电监测和控制直流电池的控制装置(25)，并且其中所述顶盖横梁在该区域具有一个用于接触所述控制装置的穿孔(26)。

12.汽车，特别是混合动力汽车，具有前述权利要求之一所述的保护壳体，其中所述保护壳体置于一个位于汽车两个纵梁之间的装配空间，所述顶盖横梁的各末端部分分别设计成位于各纵梁上。

13.权利要求12的汽车，其中所述顶盖横梁的各末端部分在各纵梁的平置区域与各纵梁用两个螺栓拧紧连接。

14.权利要求12或13的汽车，其中所述装配空间设在汽车尾部，其中所述顶盖横梁的上缘大致位于载货底板的下缘的区域中。

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