CN103492208A - 用于连接机动车辆的动力供应电池的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将动力供应电池（10）连接到包括用于对电池（10）通风的设备的机动车辆上的系统，其特征在于该系统包括一个包括多个开口（23）的多连板（22），该多连板用于连接到循环一种热传输流体的至少两个通道（26，27）上并且用于连接到该电池（10）上，以便将所述至少两个通道（26，27）连接到该电池的一个内部循环回路上。

Description

用于连接机动车辆的动力供应电池的系统

本发明涉及一种系统，该系统用于将电池类型的能量容器连接到电动车辆上。在下文中，由于简化的原因将使用术语“电池”。本发明还涉及一种机动车辆，例如包括通过这样一个连接系统而附接到该机动车辆上的电池。最后，本发明还涉及用于更换包括这样一种电池连接系统的机动车辆电池或任何能量容器的一种系统和方法，并涉及使用这种系统的一个电池更换站点。

某些机动车辆（如电动车辆或混合动力车辆）包括对驱动电机供以动力的一个电池。将这样一种电池连接到机动车辆上是复杂的，因为值得注意的是除了提供用于对电池进行通风和冷却的系统的一个连接之外还必须提供电连接，该电池在其不同的使用阶段中趋于变热。

此外，根据现有技术的一种很好的解决方案，所提供的是当电池的能量水平低于一个新充电的电池时更换这个电池。这可以在类似于服务站的一个站点中进行，在这个服务站中有可能对配备有热力发动机动力传动系的机动车辆的汽油箱加油。

文件US2010/0145717披露了一种用于对电动车辆的驱动电机供以动力的电池进行更换的站点以及一种用于完成这种更换的方法。在所描述的更换站点中，驾驶员将其车辆定位在一个平台上，并且用于移除电池以及用于将新电池组装到车辆上的可移动装置完成电池从车辆下方的更换。电池借助一个壳体被机械地附接到车辆上。然而此文件并没有指明这种电连接是如何实现的也没有指明如何应用该电池的通风。

对于建立这样一个电池更换概念困难的是有许多机动车辆可能包括以不同方式紧固到机动车辆上的不同类型的电池。由于这些电池的成本和重量，因此增加大量自动装置来拆除和更换这些不同类型的电池或者设立一种手工解决方案在经济上不可想象的。

因此，为了使之易于布置电池更换站（就技术能力而言几乎没有要求），必须使这些站点的操作以及所使用的电池更换方法可靠、耐用、灵活并且通用。

更概括的说，必须在机动车辆上提供一种电池连接系统，该系统使得用于对电池通风的系统的电连接和构形成为可能，因此使之有可能在车辆移动时以最佳方式将必需的能量传送给车辆同时确保电池在其所有使用阶段（包括充电阶段）中的充分冷却。此外，很好的提供了一种电池连接系统，该系统与相当多的电池安装和去除操作是兼容的。

因此本发明的目的是提供一种用于将电池连接到机动车辆上的解决方案，该方案允许在电池用于附接到机动车辆上的构形中该电池的最佳操作同时允许该电池易于安装和更换，从而实现以上提及的这些目标。

相应地，本发明是基于在动力供应电池与包括用于对电池通风的设备的机动车辆之间的一种连接系统，其特征在于该系统包括一个包括多个开口的多连板，该多连板一方面用于与用于冷却剂循环的至少两个通道的连接，并且另一方面用于与电池的连接以便将这至少两个通道链接到电池的一个内部循环回路上。

在动力供应电池与机动车辆之间的连接系统可以包括在朝向电池后部的横向方向上基本对齐的三个通道，这三个通道包括适合于冷却剂进入的一个中央冷通道以及适合于冷却剂离开的两个侧向热通道。

用于循环冷却剂的这些通道可以附接到该多连板的第一上表面上，该多连板自身被附接到机动车辆底板下方。

电池可以包括一个上表面，该上表面包括由多个密封件环绕的多个开口，这些密封件被安排成与多连板的这些开口相对应，并且允许用于循环冷却剂的这些通道与电池的一个内部循环回路相连接。

在动力供应电池与机动车辆之间的连接系统可以包括链接到电池上的一个侧向平坦表面以及链接到机动车辆底板上的一个侧向表面，所述多个表面被提供用于通过多个紧固元件的连接。

该多连板可以在机动车辆的后部、在被提供用于机动车辆后部乘客的第二排座椅处链接到机动车辆上。

该多连板可以通过多个紧固元件而附接到机动车辆的底板上，从而界定了该多连板的上表面上方的空间，该空间用于定位这些冷却剂通道和紧固用于制冷剂的多个通道。

这些紧固元件可以包括多个弹性元件从而允许到机动车辆底板上的柔性连接以便补偿该连接系统的偏差。

在动力供应电池与机动车辆之间的连接系统可以包括一个朝着电池的前方延伸的插座，该插座包括一个电连接器，该电连接器与附接到机动车辆上的一个相对应的电连接器相互作用。

该系统可以适合于电池在基本竖直方向上的连接/断开。

本发明还涉及一种机动车辆，该机动车辆包括用于对驱动装置供以动力的一个电池，其特征在于，该机动车辆包括如以上所述的用于连接其动力供应电池的一个系统。

该机动车辆可以包括一个用于对机动车辆客厢进行冷却的空调器以及一个用于对其动力供应电池进行冷却的分开的空调器。

用于冷却其动力供应电池的空调器可以放置在动力供应电池后方并且通过这些冷却剂通道而链接到该多连板上。

本发明还涉及一种用于在机动车辆上安装/去除电池的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

-通过升举装置，使得电池相对于链接到机动车辆上的下表面在基本竖直的方向上相对运动；

-使得两个连接器之间的电连接连接/断开，这两个连接器对应地将一个插座链接到该车辆上和将电连接的顶部部分链接到该机动车辆上；

-使得在该电池的上表面与如以上所述的连接系统的一个多连板之间的到该电池的一个通风连接连接/断开，该多连板用作该电池与一个空调器之间的一个界面；

-使得用于将该电池紧固到机动车辆上的多个紧固元件机械式地连接/断开。

本发明的这些目的、特征和优点将在参照附图的以一种非限制方式做出的一个具体实施例的以下说明中详细地进行解释，在附图中：

图1展现了电池通过根据本发明的一个实施例的连接系统链接到该车辆上的机动车辆的截面的简化侧视图。

图2展现了根据本发明的实施例的用于将电池连接到机动车辆上的该系统的一部分的从上方的分解视图。

图3展现了根据本发明的实施例的用于将电池连接到机动车辆上的该系统的一部分的从上方的视图。

图4展现根据本发明的实施例的一个电池的内部通风的简化视图。

图5在未附接好的构形中展现了根据本发明的实施例用于将电池连接到机动车辆上的该系统的一部分的截面的简化视图。

图6在附接好的构形中展现了根据本发明的实施例用于将电池连接到机动车辆上的该系统的一部分的截面的简化视图。

图7在附接好的构形中展现了根据本发明的实施例的一个变体用于将电池连接到机动车辆上的该系统的一部分的截面的简化视图。

图1表示装配有一个电池10的机动车辆1，该电池是以一种附接到机动车辆上的构形、在相对居中的区域中被可去除地附接到该机动车辆底板3之下。机动车辆1包括一个电驱动装置4，该电驱动装置通过一个电连接5链接到电池10上。为了允许附接该电池10，提供了一个特别的连接系统，值得注意的是该连接系统一方面包括在用于冷却该电池的通风装置处的一个连接，并且另一方面包括用来允许对机动车辆的驱动装置4供以动力的一个电连接。

根据该实施例，用于对电池10进行通风的设备包括电池10外部的一个空调器20，值得注意的是该空调器包括一个蒸发器和一个风扇以便产生冷却剂流21，该冷却剂流在本实施例中是空气，空气穿过电池10的内部容积来执行冷却功能。该电池连接系统使之有可能形成电池通风设备，该通风设备包括在该电池内部的一个部分以及附接到机动车辆上的在外部的一个部分。这个连接系统包括放置在电池10与空调器20之间并且用作一个界面的一个多连板22，该多连板尤其在图2中是可见的，该多连板包括基本上放置在同一个平面中并且在横向于机动车辆的方向上基本对齐的三个开口23，以便接收源于空调器20的三个通道26、27并且将这些通道的末端定位在同一个平面中，并且允许这三个通道的末端在电池10的壳体的后部连接到一个上部平坦表面14上，该上部平坦表面包括多个对应开口13，该多个对应开口被多个固定密封件15环绕以便最终能够封闭该冷却剂循环回路。

这个冷却剂回路是专用于冷却电池的封闭回路。冷却剂在空调器20处使用由多条管道24提供的制冷剂来冷却，这些管道沿该车辆底板3下方的这个表面的一部分行进、并且然后附接到该多连板22的上表面以便最终使空调器20在多个连接25处再结合，如在图3中可见。

用于冷却该电池的这个回路首先包括一个冷通道26，该冷通道用于将冷的冷却剂从空调器20输送给电池10。这个冷通道26被附接到该多连板22的中央区域。而该冷却回路包括两个热通道27，这两个热通道被附接到该多连板22的侧向区域上，这两个热通道将在电池内的旅程中已经被加热的冷却剂带走，并且将其返回到空调器20以便例如在蒸发器内被再次冷却。因此这个通风系统是一个专用的且自运行的系统，该系统包括一种特殊的冷却剂，这种冷却剂在一个封闭的回路中循环并且由一个专用的空调器20冷却，这个专用的空调器被定位在车辆底板3下方后部并且与用于冷却该车辆客厢所使用的空调器分开。

图4更清晰地展示了电池容积内的冷却剂流21。冷却剂流从冷通道26到达这个内部容积，因此经过该中央开口13的上表面以便在电池的整个长度上、在其中央区域从后部行进至前部。这种冷却剂的一部分在这种纵向运动中在侧向方向上侧向地逸出，并且然后在电池的两个侧向部分处朝着后部返回纵向方向直至将这些旨在用于与这些侧向热通道27连接的这些侧向开口13再结合。因此这产生了一个冷却剂流21，该冷却剂流以可能最佳的方式在围绕电池10的这些能量产生电池单元19的不同表面上行进。

展现该多连板22处的截面的图5和图6更清晰地展示了该机动车辆上的电池10的这种可去除的连接。

图5展示了一种构形，在这种构形中电池10是与机动车辆分开的。这种安排示出了机动车辆的底板3，该多连板22以后部乘客的第二排座椅的高度处附接到该底板上，如图1中显现的。源于该空调器的这些不同的冷通道26和热通道27被附接到这个板的上表面上，并且因此被包括在该板22与车辆的由多个紧固元件30界定的底板3之间的容积中。这些通道26、27的延伸部28在该多连板22下方在基本竖直的方向上延伸越过这个板。

作为注释，由多连板22的上表面以及车辆的底板3界定的这个容积被用于延伸和附接多个元件，这些元件如在以上已经提及的用于提供制冷剂的这些管道24、以及未示出的用于输送制动流体的多个管道。

电池10包括适合于与多连板22相互作用的一个上表面14，该上表面包括多个开口13，这些开口的尺寸和间距与这个板22的这些开口23相对应。多个密封件15被安排在这些开口13的周围。最后，电池10的壳体包括多个平坦的连接部16，这些连接部在侧向上在该电池的两侧的整个长度上延伸、与该连接14的上表面的高度相比是在较低的高度。机动车辆的底板3包括被设计成与这些平坦的侧向连接表面16相互作用的多个侧向表面8，这些侧向表面低于该底板中央区域的表面。

图6展现了电池10附接在机动车辆底板3下面的构形。在这种构形中，这些通道26、27的延伸部28进入电池10的这些开口13中以便确保冷却剂流21的良好循环。此外，这些密封件15压靠在该多连板22的平坦底部表面上从而确保该连接被密封。

因此清楚的是，冷却剂流21可以在基本上竖直的方向E中向下定向经过中央开口13而进入电池，并且然后经过在基本竖直的方向S上向上定向经过两个侧向开口13再次出来。冷却剂因此围绕电池的这些不同的能量产生电池单元19而行进并且使这些电池单元冷却。机动车辆的与电池10的这两个侧向表面8、16是通过任何装置（例如，多个螺钉31）附接在一起的。

图7展示了一个变体实施例，在该变体实施例中该多连板22借助多个弹性连接元件29（如弹簧）被柔性地附接到机动车辆底板3上，以便吸收该连接系统的这些不同部件的几何学偏差，并且允许精确的连接。为此，这些弹簧以压力作用在该互联板22上，以便确保互联板在其整个表面上与电池的上部平坦表面14接触。

这种用于将电池10连接到机动车辆上的系统还使之有可能在电池10与机动车辆1（并且具体而言是该机动车辆的电驱动装置4）之间建立一个电连接5。这个电连接5例如可以包括两个高张力缆线和一个低张力缆线。

在图1中可见这种电连接安排是放置在一个第一部分上，该第一部分被链接到电池10上并且采取的方式是一种朝着电池10的前方水平延伸的刚性插座11的形式，该插座由金属、非常刚性的塑料或混合材料制成，混合材料包括金属和塑料（值得注意的是一种包括金属制成的内部筛网的塑料）的混合物。这个插座11包括一个电连接器12。电池的电连接安排则包括一个第二顶部部分，该第二顶部部分被链接到机动车辆上并且与插座10相互作用，该第二顶部部分包括一个电连接器6以及机动车辆的电连接5的末端，该末端被设计成与插座10的电连接器12相互作用。在此实施例中，电连接器6是高张力连接器（包括一个或多个凸形销7），并且插座11上的电连接器12包括相对应的凹形部分。

在机动车辆之下的电池10的以上所述的这种安排是可去除的并且是针对通过电池的基本竖直的运动而快速、自动交换而设计的。最后，在电池与机动车辆之间的这个连接系统还具有以下优点：

-该连接系统确保了这种连接是密封的，因为水、泥或灰尘将损害电池，并且防止了冷却剂从该通风系统泄漏；

-该连接系统允许同时连接而无须在不是很易接近的区域中对通风装置的若干通道进行具体的锁定；

-该连接系统提供了对所有其他攻击（如，散布的碎屑）的耐受性；

-该连接系统适合于可非常不规则的安装/去除操作周期，这些周期可以从几小时长至几个月长；

-该连接系统适合于量级为几千的许多次电池安装/去除操作；

-该连接系统允许量级为几分钟的安装或去除电池的快速操作；

-该连接系统适合于所有车辆并且考虑了机动车辆的以及系统本身的这些不同部件的几何学偏差、公差。

本发明还涉及一种用于在机动车辆上安装/去除电池的方法，该方法包括以下必要步骤：

-通过一种升举设备，使得电池10相对于链接到机动车辆上的下表面3在基本竖直的方向上相对运动；

-使得两个连接器12、6之间的电连接连接/断开，这两个连接器对应地将一个插座11链接到该车辆上和将电连接的顶部部分链接到该机动车辆上；

-使得在电池14的上表面与一个多连板22之间的、到电池10的通风连接13；26、27连接/断开，该多连板用作电池与空调器20之间的界面；

-使得用于将电池10紧固到该机动车辆上的多个紧固元件31机械式地连接/断开。

本发明还涉及一种用于更换电池的系统以及使用这样一个系统的一种更换站，该系统包括用于升举和任选移动电池的一种设备以及用于在经由以上所述的一种连接安排产生了电连接和通风连接的同时机械式地在机动车辆上附接和释放电池的一种工具。有可能提供一种升举系统，该升举系统未装配有一种运动功能并且仅被限制于升举功能，也就是说仅限于电池的基本竖直的运动。于是这种运动功能将通过一个分离的运动系统来获得，该运动系统要么能够移动有待安装的电池、要么能够移动其上希望安装该电池的车辆。为此，可以为在水平方向的运动提供多个传送轨道以用于使得电池在机动车辆下方与其未来位置竖直地成一直线的目的。电池的机械式附接和释放可通过任何连接装置、以自控方式、由机器人或者通用的工具箱类型的设备来完成，包括连接界面和用于对工具的附接和释放实施致动的动力化装置。

自然地是，本发明不限于以上所述的实施例并且显然可以想像许多其他结构。作为一个变体，电池10可以是在一个不同的壳体中被附接在该机动车辆的下方。此外，该通风装置可以具有另一种几何形状。空调器可以不是专用的而是该空调器是还被用于例如客厢热量控制。类似地，冷却剂可以是任何种类的，并且不必专用于电池的而是可以用来与机动车辆的其他部件相互作用。此外，多连板可以采用其他形式，并且包括的连接数不同于所示的三个，连接数至少为两个。

最后，该解决方案已经被展示用于一下情形，即，电池被可去除地附接在机动车辆下方、被设计用于多次的安装和去除操作以便在电池完全放电时允许更换电池。然而，它仍适用于固定的、不可去除的电池，这些电池被设计成永久地保持在其在机动车辆内的壳体中并且该电池在该机动车辆上是直接提供再充电的。这种解决方案具有的优点的是使得附接电池在生产线上变得更容易并且使随后的维护和修理操作变得更容易。

Claims (14)

1.在动力供应电池（10）与包括用于对电池（10）进行通风的设备的机动车辆之间的一种连接系统，其特征在于该连接系统包括一个包括多个开口（23）的多连板（22），该多连板一方面用于与用于冷却剂循环的至少两个通道（26，27）连接，并且另一方面用于与该电池（10）连接，以便将这些至少两个通道（26，27）链接到该电池的一个内部循环回路上。

2.如前项权利要求所述的在动力供应电池（10）与机动车辆之间的连接系统，其特征在于该系统包括三个通道（26，27），这三个通道在朝着该电池后部的横向方向上基本上对齐、包括适合于冷却剂进入的一个中央冷通道（26）以及适合于该冷却剂离开的两个侧向热通道（27）。

3.如以上权利要求之一所述的在动力供应电池（10）与机动车辆之间的连接系统，其特征在于用于循环冷却剂的这些通道（26，27）被附接到该多连板（22）的一个第一上表面上，该多连板自身被附接到机动车辆的底板（3）之下。

4.如前项权利要求所述的在动力供应电池（10）与机动车辆之间的连接系统，其特征在于该电池（10）包括一个上表面（14），该上表面包括由多个密封件（15）环绕的多个开口（13），该多个密封件被安排成与该多连板（22）的这些开口（23）相对应并且允许用于循环冷却剂的这些通道（26，27）与该电池（10）的一个内部循环回路相连接。

5.如以上权利要求之一所述的在动力供应电池（10）与机动车辆之间的连接系统，其特征在于该连接系统包括被链接到该电池上的一个侧向平坦表面（16）以及被链接到该机动车辆的底板（3）上的一个侧向表面（8），所述多个表面被提供用于通过多个紧固元件（31）的一种连接。

6.如以上权利要求之一所述的在动力供应电池（10）与机动车辆之间的连接系统，其特征在于该多连板（22）在该机动车辆的后部、在被提供用于该机动车辆后部乘客的第二排座椅处被链接到该机动车辆上。

7.如以上权利要求之一所述的在动力供应电池（10）与机动车辆之间的连接系统，其特征在于该多连板（22）通过多个紧固元件（30）而附接到该机动车辆的底板（3）上，从而界定该多连板（22）的上表面上方的空间以用于定位这些冷却剂通道（26，27）和紧固用于制冷剂的多个通道（24）。

8.如前项权利要求所述的在动力供应电池（10）与机动车辆之间的连接系统，其特征在于这些紧固元件（30）包括多个弹性元件（29），这些弹性元件允许到该机动车辆的底板（3）的柔性连接，以便补偿该连接系统的偏差。

9.如以上权利要求之一所述的在动力供应电池（10）与机动车辆之间的连接系统，其特征在于该连接系统包括朝着该电池（10）的前方延伸的一个插座（11），该插座包括一个电连接器（12），该电连接器与附接到该机动车辆上的一个相对应的电连接器（6）相互作用。

10.如以上权利要求之一所述的在动力供应电池（10）与机动车辆之间的连接系统，其特征在于该系统适合于该电池（10）在一个基本竖直的方向上的连接/断开。

11.一种包括对驱动装置（4）供以动力的电池（10）的机动车辆，其特征在于该机动车辆包括如以上权利要求之一所述的用于连接其动力供应电池（10）的一个系统。

12.如前项权利要求所述的机动车辆，其特征在于该机动车辆包括用于对该机动车辆的客厢进行冷却的一个空调器以及用于对其动力供应电池（10）进行冷却的一个分开的空调器（20）。

13.如前项权利要求所述的机动车辆，其特征在于该用于冷却其动力供应电池（10）的空调器（20）被放置在该动力供应电池（10）后方并且通过这些冷却剂通道（26，27）被链接到该多连板（22）上。

14.一种用于对机动车辆（1）上的电池（10）进行安装/去除的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

-通过一种升举装置，使得一个电池（10）相对于链接到该机动车辆上的一个下表面（3）在基本竖直的方向上相对运动；

-使得两个连接器（12，6）之间的电连接连接/断开，这两个连接器对应地将一个插座（11）链接到该车辆上和将电连接的顶部部分链接到该机动车辆上；

-使得在该电池（14）的上表面与如权利要求1至10之一所述的连接系统的一个多连板（22）之间的到该电池（10）的一个通风连接(13；26，27)连接/断开，该多连板用作该电池（10）与一个空调器（20）之间的一个界面；

-使得用于将该电池（10）紧固到该机动车辆上的多个紧固元件（31）机械式地连接/断开。

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