CN107492607B - 机动车辆的牵引电池的电池壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机动车辆的牵引电池的电池壳体(1)，该电池壳体整合在机动车辆的底部结构中，电池壳体包括至少一个底板(2)，以及两个侧壁(3)，这些侧壁彼此平行地在机动车辆的纵向方向上延伸并且在机动车辆的横向方向上彼此间隔开，其中，在这些侧壁(3)之间形成多个接收空间(4)，在这些接收空间中分别接收机动车辆的牵引电池的至少一个电池模块(10)，其中将多个在机动车辆的纵向方向上彼此间隔开的变形元件(9)附接至这些侧壁(3)的内侧(30)，并且将这些电池模块(10)以如下方式安排在这些接收空间(4)中，使得在这些变形元件(9)的区域内在电池模块(10)与侧壁(3)之间形成侧向的变形空间(12)。

Description

机动车辆的牵引电池的电池壳体
技术领域
本发明涉及一种机动车辆的牵引电池的电池壳体，该电池壳体整合在该机动车辆的底部结构中，该电池壳体包括至少一个底板以及两个侧壁，这些侧壁彼此平行地在该机动车辆的纵向方向上延伸并且在机动车辆的横向方向上彼此间隔开，其中在这些侧壁之间形成多个接收空间，在这些接收空间中分别接收机动车辆的牵引电池的至少一个电池模块。
背景技术
代替内燃发动机作为驱动装置或除内燃发动机外还包括电动机器的机动车辆具有所谓的牵引电池，以便在运行期间可以向电动机器供应电能。该牵引电池实施为高压电池并且包括多个可充电的电池模块，这些电池模块容纳在电池壳体中并且彼此电连接。该电池壳体(具有容纳在其中的牵引电池的电池模块)可以以不同的方式安排在机动车辆内部。机动车辆的底部结构例如是可能的容纳地点。
在发生碰撞时(尤其在发生侧面碰撞时)存在的问题在于，在某些情况下，容纳在电池壳体中的牵引电池的这些电池模块由于较高的机械负载而受到损坏，使得电解液例如可能由这些电池模块中逸出。因此，在现有技术中已经采取不同措施以便在发生碰撞时保护这些电池模块免受损坏。此外，在机械上特别稳定地实施的电池壳体或例如由EP 2 505458 A1已知的在这些电池模块处的额外的保护部件，都属于这些措施。由US 2010/0264699A1和US 2013/0229030 A1已知，在发生碰撞时，底部结构同样为牵引电池的电池模块提供保护。在最后提及的文献中公开的底部结构中设置一个框架结构，该框架结构保护容纳在该接收空间中的牵引电池的电池模块在发生碰撞时免受损坏。
发明内容
本发明的目的在于，以如下方式改进机动车辆的牵引电池的所属类型的电池壳体，使得在发生碰撞时可以对这些电池模块实现特别有效的保护。
该目的的解决方案提供了一种具有下述1的特征部分所述特征的开篇所述类型的电池壳体。下述2-10涉及本发明的有利改进。
1.机动车辆的牵引电池的电池壳体，该电池壳体被整合在该机动车辆的底部结构中，该电池壳体包括：
-至少一个底板，以及
-两个侧壁，这些侧壁彼此平行地在该机动车辆的纵向方向上延伸并且在该机动车辆的横向方向上彼此间隔开，
其中在所述侧壁之间形成多个接收空间，在每个接收空间中分别接收该机动车辆的该牵引电池的至少一个电池模块，
其特征在于，将多个在该机动车辆的纵向方向上彼此间隔开的变形元件附接至所述侧壁的内侧，并且将所述电池模块以如下方式安排在所述接收空间中，即，使得在所述变形元件的区域内，在所述电池模块与所述侧壁之间形成侧向的变形空间。
2.根据上述1所述的电池壳体，这些接收空间中的每一个接收空间包括两个横向型材，这些横向型材彼此平行地在该机动车辆的横向方向上延伸并且在该机动车辆的纵向方向上彼此间隔开，其中所述横向型材中的至少一个横向型材与所述变形元件中的一个变形元件连接。
3.根据上述2所述的电池壳体，所述变形元件中的至少一些变形元件具有保持区段，该保持区段如下地成形：使其能够接合到在所述横向型材之一的一个自由端处的接收开口中。
4.根据上述2或3之一所述的电池壳体，所述变形元件中的至少一些变形元件具有保持区段，该保持区段如下地成形：使其能够局部地跨接所述横向型材之一的一个自由端。
5.根据上述2至4之一所述的电池壳体，所述变形元件与所述横向型材局部地材料配合地连接。
6.根据上述1至5之一所述的电池壳体，所述变形元件中的至少一些变形元件具有紧固区段，该紧固区段如下地形成：使得一个或两个电池模块能够局部地紧固在该紧固区段处。
7.根据上述3至6之一所述的电池壳体，所述变形元件中的每一个变形元件具有一个支撑区段，该支撑区段横向于该保持区段和/或该紧固区段延伸并且连接至该电池壳体的所述侧壁之一的内侧。
8.根据上述7所述的电池壳体，该支撑区段材料配合地连接至该电池壳体的所述侧壁之一的内侧。
9.根据上述7或8之一所述的电池壳体，所述变形元件中的每一个变形元件具有两个连接区段，这些连接区段在该保持区段和/或该紧固区段与该支撑区段之间相对于该支撑区段的平面倾斜地延伸。
10.根据上述1至9之一所述的电池壳体，所述变形元件形成为挤出型材部件。
一种根据本发明的电池壳体的区别之处在于：将多个在该机动车辆的纵向方向上彼此间隔开的变形元件附接至侧壁的内侧并且将电池模块以如下方式安排在这些接收空间中，即，使得在这些变形元件的区域内，在这些电池模块与这些侧壁之间形成侧向的变形空间。本发明基于的构思在于：在这些电池模块与该电池壳体的这些侧壁的内侧之间提供限定的变形空间并且在这些变形空间中设置变形元件，这些变形元件在发生碰撞时可以变形并且可以在此时吸收能量。由此，以有利的方式避免这些电池模块本身直接抵靠在该电池壳体的这些侧壁处。这些侧壁本身优选地形成为挤出型材。通过这些根据本发明的措施可以有效降低在发生碰撞时(尤其在发生侧面碰撞时)这些电池模块受到损坏的危险。优选地，该电池壳体可以与该机动车辆的底部结构拧接并且由此整合到该底部结构中。替代性地也可能的是，该电池壳体与该机动车辆的底部结构一体地形成。
在一个优选的实施方式中提出，这些接收空间中的每个包括两个横向型材，这些横向型材彼此平行地在该机动车辆的横向方向上延伸并且在该机动车辆的纵向方向上彼此间隔开，其中至少一个横向型材与这些变形元件中的一个变形元件连接。换言之，在该实施方式中，两个相邻的横向型材由此分别限制这些接收空间之一。在此，这些横向型材尤其用于提高该电池壳体的机械稳定性。通过将这些变形元件与这些横向型材连接，可以提供具有异质流变特性的组件，这是因为这些变形元件可以具有与这些横向型材不同的流变特性。这些变形元件例如可以具有低于这些横向型材的刚性。通过设定这些横向型材和这些变形元件的流变特性，可以有针对性地对该电池壳体在发生碰撞时(尤其在发生侧面碰撞时)的机械行为进行适配。在优选的实施方式中，在此，第一个和最后一个接收空间的在该机动车辆的纵向方向上的各一个横向型材与这些变形元件之一连接，而在所有其他接收空间中，两个横向型材与各一个变形元件连接。
为了简化对这些变形元件的安装，可以在特别优选的实施方式中提出，这些变形元件中的至少一些具有保持区段，该保持区段如下地成形，使其能够接合到在这些横向型材之一的自由端处的一个接收开口中。优选地，这些保持区段可以形状配合地接收在这些横向型材的与这些保持区段相关联的接收开口中。
在一个替代性的实施方式中也存在如下可能性：这些变形元件中的至少一些具有保持区段，该保持区段如下地成形，使其能够局部地跨接这些横向型材之一的一个自由端。由此可以以有利的方式提供如下可能性：在生产或安装时补偿实际存在的部件公差。
为了实现这些变形元件在这些横向型材处的可靠保持，在一个有利的实施方式中可以提出，这些变形元件与这些横向型材局部地材料配合地连接。优选地，这些变形元件可以与这些横向型材局部地焊接。
在一个有利的改进方案中提出，这些变形元件中的至少一些具有紧固区段，该紧固区段如下地形成，使得一个或两个电池模块可以局部地紧固在该紧固区段处。由此提供如下可能性：在保持这些侧向变形空间的情况下将一个或多个电池模块直接紧固到这些变形元件处。在此，有利的是不需要将这些变形元件直接连接到这些横向型材处。
在一个特别优选的实施方式中可以提出，这些变形元件中的每一个具有一个支撑区段，该支撑区段横向于该保持区段和/或该紧固区段延伸并且与这些侧壁之一的内侧连接。这些变形元件的该支撑区段优选地构型为，该支撑区段能够将该变形元件可靠地支撑在该电池壳体的这些侧壁之一的内侧处。在此，该支撑区段尤其具有长度延伸部，该长度延伸部在该电池壳体的这些侧壁之一的内侧处提供对该变形元件的有效支撑。该支撑区段可以在该电池壳体的这些侧壁之一的整个高度上或替代性地仅部分地在所涉及的侧壁的整个高度上延伸。
为了实现对该支撑区段的可靠的保持，该支撑区段优选地材料配合地与该电池壳体的这些侧壁之一连接。这些支撑区段中的每个尤其可以与这些侧壁之一焊接。所谓的分步焊接连接(Step-Schweiβverbindungen)被证明是特别便利的。当然，其他连接技术也是可行的，例如拧接或铆接。
在一个特别优选的实施方式中，为了这些变形元件的改善的变形行为提出，这些变形元件中的每一个具有两个连接区段，这些连接区段在该保持区段和/或该紧固区段与该支撑区段之间相对于该支撑区段的平面倾斜地延伸。通入该变形元件的保持区段和/或紧固区段中的该支撑区段以及这两个连接区段尤其可以构成为开放的三角形横截面形状。在此，这些变形元件的形状设计可以有针对性地适配于这些变形元件的所希望的变形行为。
在一个特别优选的实施方式中可以提出，这些变形元件形成为挤出型材部件。由此例如也可以提供这些变形元件的更复杂的形状设计，其中，尽管如此，用于生产这些变形元件的模具成本仍可以保持得相对较低。
为了在运行中能够实现有效地冷却这些电池模块，在一个有利的改进方案中提出，在该底板下安排一个或多个用于冷却这些电池模块的冷却装置。
附图说明
参照附图借助于对优选实施例的以下描述，本发明的其它特征和优点将变得显著。附图示出：
图1示出了机动车辆的牵引电池的电池壳体的一部分的透视图，该电池壳体根据本发明的优选的实施例实施，
图2示出了根据图1的电池壳体的俯视图，
图3示出了透视的、部分透明的图示，该图示展示借助于变形元件的横向型材到该电池壳体的侧壁的连接，
图4示出了截面俯视图，该俯视图示出了该横向型材到该侧壁的连接，
图5是示出了连接到侧壁的变形元件的替代性实施变体的俯视图。
具体实施方式
参照图1至4，机动车辆的牵引电池的电池壳体1包括一个底板2以及两个侧壁3，该电池壳体根据本发明的第一实施例实施并且在该电池壳体内可以容纳该牵引电池的多个电池模块10，这些侧壁在该机动车辆的纵向方向(x方向)上彼此平行地延伸并且在该机动车辆的横向方向(y方向)上彼此间隔开。在附图中仅可看出例如可以形成为挤出型材的这两个侧壁3中的一个。在此涉及在该机动车辆的向前行驶方向上设置在车辆右侧的侧壁3，图2中通过笛卡尔坐标系的x轴的箭头尖端表示该向前行驶方向。
该电池壳体1具有多个接收空间4，在这些接收空间内可以分别容纳该机动车辆的牵引电池的至少一个电池模块10。在图2中示例性地完全示出这些接收空间4中的一个。在行驶方向上观察的左侧上可以以类似方式形成相应地用于该牵引电池的至少一个电池模块10的一个或多个接收空间4。例如可以在该电池壳体1中形成四个接收空间4，其中，相应地两个接收空间4在车辆纵向方向(x方向)上可以彼此前后安排并且两个接收空间4在车辆横向方向(y方向)上可以彼此并排安排。
这些接收空间4中的每一个通过该右侧壁或左侧壁3的部分区段、纵向型材5的部分区段以及两个横向型材7、8侧向地限定，该纵向型材与该右侧壁或左侧壁3在横向方向(y方向)上彼此间隔开地安排并且彼此平行地在该机动车辆的纵向方向(x方向)上延伸，这些横向型材在该机动车辆的横向方向上在该右侧壁或左侧壁3与该纵向型材5之间延伸。这两个横向型材7、8同样彼此平行地延伸并且在该机动车辆的纵向方向上彼此间隔开地安排。如果该电池壳体1具有多于两个在纵向方向上彼此间隔开的此类横向型材7、8，并且这些横向型材以前述方式安排在该右侧壁或左侧壁3与该纵向型材5之间，则可以为这些电池模块100提供多个接收空间4，这些接收空间相应地通过共用的横向型材3、4彼此分离。该底板2的子区域相应地向下关闭这些接收空间4，该子区域由该右侧壁或左侧壁3的部分区段和该纵向型材5的部分区段以及两个横向型材7、8侧向地限定。优选地，可以在该底板2下设置一个或多个冷却装置，尤其是引导冷却流体穿过的冷却导管，这些冷却装置被适配为在运行期间冷却该牵引电池的这些电池模块10。
每个在图1至4中示出的横向型材7、8借助于变形元件9紧固在该电池壳体1的与该横向型材相关联的侧壁3处。为了进一步说明这些变形元件9到这些横向型材7、8的连接，图1中的第一横向型材7有意地示出为透明的。这些横向型材7、8中的每一个在与其相关联的侧壁3的方向上指向的自由端70、80处包括一个接收开口71、81。例如在图3中可以看出，这些变形元件9具有一个保持区段90和横向于该保持区段延伸的一个平坦的支撑区段91，这些区段通过两个相对于该支撑区段91的平面倾斜延伸的连接区段92、93彼此连接。由此，这些变形元件9局部地具有开放的三角形横截面形状。该支撑区段91尤其由于其纵向延伸部而在该侧壁3的内侧30上提供对该变形元件9的有效支撑，并且可以在该侧壁3的整个高度上或者替代性地仅部分地在该侧壁3的整个高度上延伸。
每一个变形元件9的保持区段90可以局部地如下地成形，使其在安装时可以形状配合地插入这些横向型材7、8的接收开口71、81之一中。通过材料配合的连接，尤其通过焊接连接11，该保持区段90可以在插入到该接收开口71、81中后与该横向型材7、8材料配合地连接。替代性地，每一个变形元件9的保持区段90也可以如下地形成，使得该保持区段可以局部地环绕与其相关联的横向型材7、8的自由端70、80。由此可以以有利的方式提供如下可能性：在安装时补偿存在的部件公差。在该实施方式中还优选的是，该保持区段90在生产或安装后焊接至该横向型材7、8。
这些变形元件9到该电池壳体1的这些侧壁3之一的内侧30的机械连接优选地同样通过材料配合的连接(尤其通过焊接连接)进行。在此，每一个变形元件9的支撑区段91与所涉及的侧壁3的内侧30焊接。就此而言，所谓的分步焊接连接被证明是特别便利的。
这些变形元件9优选具有与这些横向型材7、8(这些变形元件与这些横向型材连接)不同的流变特性，尤其不同的刚性。优选地，这些变形元件9可以具有低于这些横向型材7、8的刚性。在一个特别有利的实施方式中，这些变形元件9可以形成为挤出型材部件，使得也可以以简单且成本有效的方式产生更复杂的形状设计。通过限定地设定这些横向型材7、8和这些变形元件9的流变特性，可以有针对性地对该电池壳体1在发生碰撞时(尤其在发生侧面碰撞时)的机械行为进行适配。
如在图2中可以看出的，该电池模块10在安装时可以如下地定位在这些横向型材7、8、该纵向型材5与该侧壁3之间的接收空间4中，使得该电池模块伸入直到这些横向型材3、4的末端70、80。以此方式，在这些变形元件9的区域内，相应地在该电池模块10的外端与该机动车辆的电池壳体1的侧壁3之间提供一个变形空间12。由此防止该电池模块10在端侧直接贴靠在该侧壁3处，而是在车辆横向方向(y方向)上与该侧壁间隔开。其余的电池模块10也以对应的方式安排在该电池壳体1的与这些电池模块相关联的接收空间4中，使得这些电池模块同样与这些侧壁3间隔开。
已显示出，通过提供在这些变形元件9的区域内在这些电池模块10与该电池壳体1的这些侧壁3之间限定的变形空间12，尤其在发生侧面碰撞的情况下可以特别可靠地保护这些电池模块10免于损伤。此外，这些变形元件9的支撑区段91能够实现这些横向型材7、8到该电池壳体1的这些侧壁3处的改善的支撑。
参照图5应在以下进一步解释这些变形元件9的替代性的实施变体。这些变形元件9分别具有一个紧固区段90'，该紧固区段如下地形成，使得两个在该机动车辆的纵向方向上相邻的电池模块10可以局部地紧固在该紧固区段处。该紧固区段90'具有两个孔900'、901'，可以分别引导一个紧固螺钉穿过这些孔。该紧固区段90'在其自由端处具有两个固定支腿902'、903'，这些固定支腿如下地构型，使其例如可以分别与一个电池模块10钩接。这两个在该机动车辆的纵向方向上相邻的电池模块10在角区域中相应地借助于一个紧固螺钉紧固在该紧固区段90'处。
优选地，该电池壳体1可以与该机动车辆的底部结构拧接并且由此整合到该底部结构中。替代性地也可行的是，该电池壳体1与该机动车辆的底部结构一体地形成。

Claims (8)

1.机动车辆的牵引电池的电池壳体(1)，该电池壳体被整合在该机动车辆的底部结构中，该电池壳体包括：
-至少一个底板(2)，以及
-两个侧壁(3)，这些侧壁彼此平行地在该机动车辆的纵向方向上延伸并且在该机动车辆的横向方向上彼此间隔开，
其中在所述侧壁(3)之间形成多个接收空间(4)，在每个接收空间中分别接收该机动车辆的该牵引电池的至少一个电池模块(10)，
其特征在于，将多个在该机动车辆的纵向方向上彼此间隔开的变形元件(9)附接至所述侧壁(3)的内侧(30)，并且将所述电池模块(10)以如下方式安排在所述接收空间(4)中，即，使得在所述变形元件(9)的区域内，在所述电池模块(10)的外端与所述侧壁(3)之间形成侧向的变形空间(12)；
其中这些接收空间(4)中的每一个接收空间包括两个横向型材(7，8)，这些横向型材彼此平行地在该机动车辆的横向方向上延伸并且在该机动车辆的纵向方向上彼此间隔开，其中所述横向型材(7，8)中的至少一个横向型材与所述变形元件(9)中的一个变形元件连接；以及
其中所述变形元件(9)中的至少一些变形元件具有保持区段(90)，该保持区段如下地成形：使其能够接合到在所述横向型材(7，8)之一的一个自由端(70，80)处的接收开口(71，81)中。
2.根据权利要求1所述的电池壳体(1)，其特征在于，所述变形元件(9)中的至少一些变形元件具有保持区段(90)，该保持区段如下地成形：使其能够局部地跨接所述横向型材(7，8)之一的一个自由端(70，80)。
3.根据权利要求1所述的电池壳体(1)，其特征在于，所述变形元件(9)与所述横向型材(7，8)局部地材料配合地连接。
4.根据权利要求1所述的电池壳体(1)，其特征在于，所述变形元件(9)中的至少一些变形元件具有紧固区段(90')，该紧固区段如下地形成：使得一个或两个电池模块(10)能够局部地紧固在该紧固区段处。
5.根据权利要求4所述的电池壳体(1)，其特征在于，所述变形元件(9)中的每一个变形元件具有一个支撑区段(91)，该支撑区段横向于该保持区段(90)和/或该紧固区段(90')延伸并且连接至该电池壳体(1)的所述侧壁(3)之一的内侧(30)。
6.根据权利要求5所述的电池壳体(1)，其特征在于，该支撑区段(91)材料配合地连接至该电池壳体(1)的所述侧壁(3)之一的内侧(30)。
7.根据权利要求5或6所述的电池壳体，其特征在于，所述变形元件(9)中的每一个变形元件具有两个连接区段(92，93)，这些连接区段在该保持区段(90)和/或该紧固区段(90')与该支撑区段(91)之间相对于该支撑区段(91)的平面倾斜地延伸。
8.根据权利要求1至6之一所述的电池壳体(1)，其特征在于，所述变形元件(9)形成为挤出型材部件。
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