CN108091792A - 用于交通工具的蓄电池壳 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于交通工具的蓄电池壳。为了保护电动车的蓄电池单元(27)不会被侧面碰撞所损伤，建议一种蓄电池壳(100)，所述蓄电池壳包含用于容纳蓄电池单元(27)的、具有第一侧面(11)和第二侧面(12)的底部元件(10)，以及包含用于分配力的力分配框架(20)，其中力分配框架(20)至少在第一侧面(11)和第二侧面(12)上周向地包围底部元件(10)。

Description

用于交通工具的蓄电池壳

技术领域

本发明涉及一种用于交通工具的蓄电池壳，所述蓄电池壳包含用于容纳蓄电池单元的底部元件以及用于分配力的力分配框架，其中，底部元件具有第一侧面和第二侧面，并且其中，力分配框架至少在第一侧面和第二侧面上周向地包围底部元件。

背景技术

原理上由现有技术已经获知，蓄电池单元、尤其锂离子蓄电池必须防撞保护。由现有技术已知防撞保护装置，其集成在蓄电池壳的壳罩内部，用于保护其中容纳的蓄电池单元。但是缺陷在于，在碰撞时壳罩可能已经被损坏。这会导致蓄电池单元也被损坏或者湿气可以进入壳壳。因此符合期望的蓄电池壳应该在碰撞力到达壳罩之前已经将力的大部分导出或者转化成另外的能量形式。

发明内容

本发明的所要解决的技术问题在于，这样改进用于交通工具的蓄电池壳，使得蓄电池壳适用于最佳地保护所容纳的蓄电池单元不受到撞击、尤其不受到侧面撞击。

上述技术问题通过一种用于交通工具的蓄电池壳或者说电池箱解决，所述蓄电池壳具有用于容纳蓄电池单元的底部元件以及用于分配力的力分配框架。所述底部元件具有第一侧面和第二侧面。力分配框架至少在底部元件的第一侧面和第二侧面上围绕地或者说在周向上包围底部元件。

交通工具主要指的是电动车(Battery Electric Vehicle，BEV)，其使用蓄电池单元驱动。蓄电池壳尤其用于容纳锂离子蓄电池。

通过力分配框架至少在第一侧面和第二侧面上围绕地包围底部元件，力分配框架在第一侧面和第二侧面上主要比底部元件更靠外地布置，因此在底部元件内部(其中放置蓄电池单元)之外可以进行力吸收或者说承接。因此借助力分配框架可以在底部元件之外拦截由于碰撞导致的力。力分配框架尤其用于将在碰撞中形成的力进行重新分配。其主要将通过碰撞产生的力导向底部元件的对置侧面。碰撞在此尤其理解为侧面碰撞，尤其是桩碰撞(Pfahlcrash)。

力分配框架尤其基本上周向完整地包围底部元件。力分配框架优选在周向上完整地包围底部元件。首先，底部元件除了第一侧面和第二侧面还包含第三侧面和第四侧面。底部元件的第一侧面与第二侧面对置地布置。底部元件的第一和第二侧面尤其分别指的是底部元件的纵向侧面。第三和第四侧面尤其同样对置地布置并且布置在第一和第二侧面之间。蓄电池壳体主要这样布置在交通工具中，使得第一侧面和第二侧面垂直于侧面碰撞并且承受主要出现的力。

力分配框架尤其除了第一和第二侧面同样包围第三和/或第四侧面。因此力分配框架围绕着底部元件布置。换句话说，力分配元件从外面包围底部元件，因此在力到达底部元件之前可以被转向和拦截。

底部元件尤其包含底部部段，其主要设计为平坦的。底部部段用于承接蓄电池单元，方法是将蓄电池单元放置在底部部段上。底部元件还包含侧壁并且优选包含边缘部段。侧壁与底部部段形成角度，尤其形成钝角。底部元件尤其盆状地构成。底部元件优选地设计为底壳。边缘部段尤其连接在侧壁的背离底部部段的端部上。边缘部段尤其这样布置，使得其平行于底部部段延伸。边缘部段尤其可以加强地构成。底部部段和侧壁和/或侧壁和边缘部段尤其以弯曲的过渡区域彼此过渡。

底部元件的底部部段在指向平面的俯视图中尤其具有矩形形状。此外，该形状可以由矩形形状和梯形组成，该梯形连接在矩形形状的侧面上、尤其是较短的侧面之一上。备选地，所述形状可以由矩形构成，其中在其两个较短的侧面上分别连接一个梯形。与矩形形状的不同尤其设置在底部元件的第三和/或第四侧面上。底部部段和进而底部元件在第一侧面和第二侧面上连续直线形地延伸，而底部元件在第三侧面和/或第四侧面上相对直线走向缩窄地继续向外延伸。

周向上的包围主要理解为这样一种布局，其中力分配框架从外面包围底部元件。在此，力分配框架可以与侧壁的外侧相接触。在此，边缘部段可以在指向底部元件的俯视图中超出力分配框架。

力分配框架优选设计为封闭的。力分配框架尤其设计为管形的。力分配框架因此优选指的是管，其中力分配框架也可以由不同的管组成。所述管既可以具有圆形横截面，也可以具有基本上呈矩形的横截面。基本上呈矩形的横截面的特征在于矩形形状，其在不同部段的过渡区域中可以倒圆地设计。力分配框架可以由多个具有不同的横截面的管或管部段组成。力分配框架尤其可以具有基本上圆形的横截面，尤其是在底部元件的第一侧面和第二侧面和/或第四侧面上。在底部元件的第三侧面上，力分配框架可以具有矩形成型的横截面。

力分配框架优选在底部元件的第一侧面和第二侧面上与底部元件相间隔地布置。这意味着，力分配框架尤其不与底部元件直接接触。力分配框架尤其比底部元件的各个部分、以及边缘部段更靠外地布置。此外，力分配框架优选同样在第三和/或第四侧面上同样与底部元件相间隔地布置，其中所述间距优选小于第一和第二侧面上的间距。备选地，力分配框架可以在第三侧面和/或第四侧面上贴靠在侧壁的外侧上。

蓄电池壳还包含至少一个用于承接力的变形元件，其中变形元件布置在力分配框架和底部元件之间。至少一个变形元件尤其分别在底部元件的第一侧面和第二侧面上布置在力分配框架和底部元件之间的间隙中。在第三侧面和/或第四侧面上也可以在力分配框架和底部元件之间布置至少一个变形元件。

变形元件用于通过在力分配框架和底部元件之间可利用的路径上的变形吸收力，尤其用于化解碰撞能。力分配框架因此尤其用于将通过碰撞产生的力作用大面积地分配在至少一个变形元件上。

变形元件尤其这样设计，使得其可以折叠。因此碰撞能转化为变形能。变形元件优选在至少一个侧面上具有凹槽、尤其是褶皱。通过有意地设置凹槽，可以根据变形元件的设计有针对性地控制力分配框架(优选作为稳定的外置碰撞管)在碰撞时应该向哪偏转。此外，褶皱的形状和大小可以有意识地选择，以实现在确定方向上的运动。变形元件优选在上侧具有比在下侧更少的凹槽，尤其在上侧具有两个凹槽且在下侧具有四个凹槽。

通过变形元件的有意设计可以有针对性地控制，是否有附加的交通工具几何结构参与能量削减、或者是否变形的变形元件向路面运动，以获得自由空间。除了能量削减，通过有针对性地设计变形元件可以借助凹槽控制在蓄电池上的加速值，因此在蓄电池上的最大允许加速度(其由交通工具的负荷预设确定)不被超过。

至少一个变形元件、尤其是其壁厚与相应的交通工具相适配地设计。例如借助不同的壁厚可以在外部几何形状或力分配框架相同的情况下与相应交通工具相适配，因为对于不同的交通工具主要是其交通工具质量可能有很大不同。

变形元件优选设置在底部元件的侧壁和力分配框架之间。变形元件主要固定在底部元件上、尤其是底部元件的侧壁上。由于较高的变形能量，用于变形元件的优选材料是钢。但是也可以使用其它材料，例如当由于适当的制造工艺这种材料是合理的时。

侧壁、至少一个变形元件和力分配框架尤其布置在一个平面中，该平面平行于底部元件的底部部段的平面布置。由于碰撞而在侧面出现的力因此可以最佳地被拦截并且转向，以保证设置在底部元件中的蓄电池单元受到最佳的保护。

变形元件优选包含板形元件，所述板形元件分别设置在共同的平面中并且通过桥形的元件相互连接。因此在两个板形元件之间始终设置一个桥形元件。所述板形元件和桥形元件可以具有配备突起和凹槽的表面结构。所述桥形元件优选从板形元件的共同平面中突出。因此形成了变形元件的空间上的长条形构造。这样设计的变形元件分别在第一侧面和第二侧面上尤其设置在力分配框架和底部元件之间的间隙中。备选地，变形元件可以设计为管形的。在管形的构造中，管的直径或者宽度优选主要基本上等于力分配框架的直径或者宽度。因此在力分配框架和变形元件之间实现了最大的和均匀的力传递。

变形元件以一端固定在底部元件的侧壁上。在对置的端部上其至少局部地与力分配框架相接触。

在变形元件构造有板形的和桥形的元件时，变形元件尤其在桥形元件上与力分配框架相接触。在变形元件的管形结构中，变形元件以一个管端部固定在底部元件的侧壁上，而其以对置的管端部固定在力分配框架上。变形元件因此有利地在与力分配框架相接触的位置上垂直于力分配框架延伸。

蓄电池壳尤其可以包含多个变形元件。在此，至少一个变形元件可以设计为长条形并且包含板形和桥形的元件，而至少一个变形元件设计为管形。蓄电池壳尤其在底部元件和力分配框架之间的间隙中包含长条形设计的变形元件，而其在第三侧面和/或第四侧面上具有至少一个、优选两个管形设计的变形元件。

底部元件尤其是一体式、换句话说单构件式地构成。底部元件因此尤其设计为密封的。这尤其满足了用于蓄电池单元的壳体的要求，即其要100％密封地设计。现有技术中的满足密封标准的底部元件成型为多构件式，其中不同的部件被焊接。因此由现有技术已知的底部元件在碰撞耐受度方面不能满足要求。通过一体式构成的底部元件、尤其是底部部段、侧壁和可选的边缘部段的一体式构成，保证了绝对的密封性，而通过周向上环绕设置的力分配框架同样满足了关于碰撞耐受度的很高要求。

备选地，底部元件可由不同的构件组成。底部元件尤其包含一体成型的底部部段和多个型材，亦即纵向型材和横向型材。外置的纵向型材和横向型材在此构成底部元件的侧壁，而优选内置的纵向型材和横向型材可以构成用于容纳蓄电池单元的容纳结构。

蓄电池壳优选包含至少一个力分配元件，其布置在盆形的底部元件的内部。力分配元件尤其指的是管，其具有圆形的或基本上矩形的横截面。力分配元件尤其指的是所谓的防碰撞管(Crashrohr)。

力分配元件尤其与底部元件的侧壁的内侧直接接触地布置。蓄电池壳尤其包含在底部元件的第一侧面上的力分配元件和在底部元件的第二侧面上的力分配元件。为了支撑力分配元件以及同样支撑底部元件的侧壁，蓄电池壳还可以具有支承元件，其与力分配元件相接触。支承元件连同力分配元件支承底部元件的侧壁。

蓄电池壳还包含至少一个在第一和第二侧面之间的横梁。所述横梁尤其在底部元件的第一侧面和第二侧面之间连续地延伸。蓄电池壳尤其包含多个、尤其两个、三个、四个或者五个横梁。所述横梁分别通过适配元件、尤其适配板或者支撑元件固定在第一侧面和第二侧面上。

蓄电池壳还包含用于连接到交通工具上的连接设备，其尤其位于底部元件的第四侧面上。此外，蓄电池壳优选可以具有、尤其在底部元件的第一侧面和第二侧面上具有多个用于局部加强的支承板。

力分配框架优选通过固定元件与底部元件相连。固定元件尤其设置在底部元件的第一和第二侧面上，它们将力分配框架与底部元件的这些侧面相连。固定元件尤其指的是托架。此外，蓄电池壳优选可以在底部元件的第三和第四侧面上包含固定元件。

蓄电池壳体为了容纳蓄电池单元尤其具有固定元件，它们设置在底部元件的底部部段上。所述固定元件尤其指的是固定型材，所述固定型材从底部元件的第一侧面延伸到第二侧面。

力分配框架和/或力分配元件和/或横梁和/或变形元件可以设计为半成品，例如管或型材也可以设计为板材或壳体形式。

由于蓄电池壳由多个构件组成，总体上可以形成一种积木式系统，其允许与交通工具衍生物(Fahrzeugderivate)非常好地适配，并且在碰撞中实现能够在局部和整体上协调适配的性能。

附图说明

在附图中示意性地：

图1示出按照本发明的蓄电池壳的立体视图；

图2示出按照图1的蓄电池壳的横截面；

图3示出另外的按照本发明的蓄电池壳的立体视图；

图4示出另外的按照本发明的蓄电池壳的立体视图；

图5示出另外的按照本发明的蓄电池壳的立体视图；并且

图6示出另外的按照本发明的蓄电池壳的立体视图。

具体实施方式

在图1中示出按照本发明的蓄电池壳100的立体视图。蓄电池壳100具有底部元件10，其设计为盆状。底部元件10具有底部部段15，其设计用于容纳蓄电池单元27。底部部段15尤其设计为平坦的。底部部段15尤其具有矩形成型的容纳区域，蓄电池单元27可以放置在其上。蓄电池壳100总体上包含三排、九列蓄电池单元27，也即27个蓄电池单元27。

此外底部元件10具有环绕的侧壁16以及环绕的边缘部段17。环绕的侧壁16在其第一端部16c上与底部部段15相连，而底部元件10的边缘部段17布置在侧壁16的第二端部16d上。边缘部段17平行于底部部段15地设计。底部部段15、侧壁16和边缘部段17一体式成型。

底部元件10具有四个侧面，即第一侧面11、第二侧面12、第三侧面13、第四侧面14。设计为管21的力分配框架20在所述底部元件的第一侧面11和第二侧面12上沿周向包围底部元件10。力分配框架20在底部元件10的两个侧面11、12处比底部元件10更靠外地布置，即与底部元件10相间隔。在底部元件10的第三侧面13上其同样被力分配框架20在周向上围绕地包围，但是在第三侧面13上与底部元件10的间距设计得较小或者不存在，因此力分配框架20可以在第三侧面13上贴靠在侧壁16的外侧16b上。

力分配框架20可以在底部元件10的第四侧面14上在一个部段中与底部元件10相间隔地延伸，并且在另一个部段中在底部元件10的侧壁16的外侧16b上延伸。力分配框架20沿着整个第四侧面14包围底部元件10。仅边缘部段17可以在蓄电池壳100的俯视图中超出力分配框架20。

在底部元件10的内部，蓄电池壳100具有两个形式为两个管25的力分配元件24。所述力分配元件24沿着底部元件10的第一侧面11和第二侧面12延伸。力分配元件24这样布置，使得它们在第二侧面12和第一侧面11上贴靠在底部元件10的侧壁16的内侧16a上。

在力分配框架24和底部元件10的侧壁16之间、在底部元件10的第一侧面11和第二侧面12上分别设置变形元件18。所述变形元件18这样设计，使得其可以像手风琴那样折叠。变形元件具有第一端部18a，所述变形元件以第一端部布置在底部元件的侧壁16的外侧16b上。此外，变形元件具有第二端部18b，其区段性地与力分配框架20相接触并且区段性地与其间隔。所述部段尤其这样相互布置，使得变形元件18以规则的间距与力分配框架20相接触。

蓄电池壳100还具有三个横梁26，它们从底部元件10的第一侧面11延伸至第二侧面12。所述横梁尤其分别在布置在第一端部11和第二端部12上的力分配元件24处终结。

此外，蓄电池壳100包含用于连接到交通工具上的连接设备28。该连接设备28尤其设置在蓄电池壳100的区域中，底部元件10的第四侧面14位于该区域中。

在图2中示出按照图1的按照本发明的蓄电池壳100的横截面。更精确地，图2示出沿着图1中的剖切线A-A剖切得到的横截面的局部，其位于底部元件10的第一侧面11。在图2中示出底部元件10的底部部段15、侧壁16和边缘部段17。前述部件以弯曲的过渡区域彼此过渡。底部元件10的边缘部段17加强地设计，因此其具有比底部元件10的底部部段15和侧壁16更大的壁厚。

力分配元件24设计为在底部元件10的第一侧面11上与侧壁16的内侧16a相接触。设计为管25的力分配元件24具有基本上呈矩形的横截面。变形元件18设置在侧壁16的外侧16b上。在横截面中，变形元件18除了与侧壁16的外侧16的连接区域之外具有突起和凹槽。

因为剖切线A-A沿着横梁26的走向延伸，所以在图2中同样可以看到横梁26。其在力分配元件24上终结。力分配元件24通过支承元件22支承。蓄电池壳体100在底部元件10的第一侧面11以及第二侧面12上包含支承元件22。所述支承元件22这样布置，使得其与力分配元件24相接触。因此总体上，所述支承元件22和力分配元件24在底部元件10的第一侧面11和第二侧面12上支承侧壁16。

在图2中尤其可以很好地看出，力分配框架20、变形元件18、底部元件10的侧壁16和力分配元件24如何位于平行于底部元件10的底部部段15布置的平面中。因此侧面力可以最佳地被拦截。设计为管21的力分配框架20具有圆形的横截面。力分配框架20仅在底部元件10的第三侧面13上具有矩形横截面。

图3示出另外的蓄电池壳100的立体视图。蓄电池壳100在分解视图中示出，因此可以看到其它被挡住的元件。按照图3的蓄电池壳100基本上与图1和图2的蓄电池壳100相似地设计。作为区别，图3的蓄电池壳100具有两个横梁26，而图1和图2的蓄电池壳100具有三个横梁26。每个横梁通过各自的适配元件29、尤其是适配板固定在底部元件10的第一侧面11和第二侧面12上。此外，图3的力分配框架20连续地设计为具有圆形横截面的管21，而其在图1和图2的实施例中在底部元件10的第三侧面13上具有矩形横截面。

因为图3没有示出蓄电池单元27，所以从图3中同样可以看到用于蓄电池单元27的固定元件30。与图1和图2的变形元件18相似地设计的变形元件18具有板形的元件19a，其在平面中延伸并且通过桥形的元件19b相连。桥形的元件19b从板形元件19a所布置的平面中突起。板形元件19a以及桥形元件19b都具有带突起和凹槽的沟纹结构。力分配框架20与变形元件18尤其在桥形元件19b的位置上直接接触。

图4以分解视图示出另外的蓄电池壳100的立体视图。图4的蓄电池壳100在主要方面与图3的蓄电池壳相似。以下阐述区别。底部元件10尤其设计得不是很深。此外，图4的蓄电池壳100仅具有唯一的横梁26，其不是通过适配元件29、而是通过支承元件30a、分别在一侧固定在底部元件10的第一侧面11上并且在一侧固定在底部元件的第二侧面12上。作为另外的区别，设计为管25的力分配元件24具有矩形的横截面。

蓄电池壳100为了局部加强还在底部元件10的第一侧面11和第二侧面12上具有多个支承板31。取代用于蓄电池单元27的固定元件30，图3的蓄电池壳体100具有固定型材30a，其从第一侧面11连续地延伸至底部元件10的第二侧面12上。力分配框架20通过固定元件32固定在底部元件10上。固定元件将力分配框架20尤其在所有四个侧面11、12、13、14上与底部元件10相固定。在第一侧面11和第二侧面12上，固定元件30设计为托架32a。

蓄电池壳100具有多个变形元件18，它们在第一侧面11和第二侧面12上布置在力分配框架20和底部元件10的侧壁16上。变形元件分别设计为管形，其中一个管端部固定在底部元件10的侧壁16上并且另一个管端部固定在力分配框架20上。管形式的变形元件18因此分别在它们与力分配框架相互接触的位置上垂直于力分配框架20延伸。此外，蓄电池壳100在底部元件10的第四侧面14上具有变形元件18。

在图5中以分解视图示出另外的按照本发明的蓄电池壳100的立体视图。按照图5的蓄电池壳100具有变形元件18，其与图1、图2以及图3的变形元件相似地构成。此外，蓄电池壳100具有力分配框架20，其设计为封闭管21，但是其与图3的实施形式相比具有基本上呈矩形、而非圆形的横截面。蓄电池壳100具有五个横梁26以及两个力分配元件24。蓄电池壳100的底部元件10具有底部部段15以及侧壁16和边缘部段17。底部部段在俯视图中具有由矩形组成的形状，其中在其较短的侧面上分别连接有梯形。底部元件10因此在俯视图中总体上不具有矩形的造型，而是在第一侧面11和第二侧面12上直线形地设计，而在第三侧面13和第四侧面14上与直线形延伸相比缩窄地继续向外延伸。

此外，按照图5的蓄电池壳100在底部元件10的第三侧面13上具有两个变形元件18，其中一个在图5的视图中可见。变形元件18在第三侧面上布置在这样的区域中，在所述区域中在第三侧面13上的侧壁16向第一侧面11和第二侧面12的侧壁16倾斜地延伸。

在图6中以分解视图示出另外的按照本发明的蓄电池壳100的立体视图。力分配框架20与图1和2的力分配框架相似地设计。同样适用于变形元件18。蓄电池壳100具有按照图3的连接设备28。蓄电池壳100还附加地在底部元件10的第四侧面14上具有变形元件，其如图4所示那样设计为管形。

在图6中示出另外的蓄电池壳100的立体视图，其包含多构件式制成的底部元件10。所述底部元件10因此不是一体式地构成，而是由多个型材33构成。更精确地，蓄电池壳100包含多个纵向型材33a和多个横向型材33b。总体上位于外部的型材33构成底部元件10的侧壁16。位于内部的型材33构成用于容纳蓄电池单元27的容纳结构。

附图标记清单

100 蓄电池壳

10 底部元件

11 第一侧面

12 第二侧面

13 第三侧面

14 第四侧面

15 底部元件的底部部段

16 底部元件的侧壁

16a 侧壁的内侧

16b 侧壁的外侧

16c 侧壁的第一端部

16d 侧壁的第二端部

17 底部元件的边缘部段

18 变形元件

18a 变形元件的第一端部

18b 变形元件的第二端部

19a 变形元件的板形元件

19b 变形元件的桥形元件

20 力分配框架

21 管

22 支承元件

24 力分配元件

25 管

26 横梁

27 蓄电池单元

28 连接设备

29 用于横梁的适配元件

29a 用于横梁的支撑元件

30 用于蓄电池单元的固定元件

30a 用于蓄电池单元的固定型材

31 支承板

32 用于力分配框架的固定元件

32a 托架

33 型材

33a 纵向型材

33b 横向型材

Claims (10)

1.一种用于交通工具的蓄电池壳(100)，其特征在于，所述蓄电池壳(100)包含用于容纳蓄电池单元(27)的底部元件(10)以及用于分配力的力分配框架(20)，其中，底部元件(10)具有第一侧面(11)和第二侧面(12)，并且其中，力分配框架(20)至少在第一侧面(11)和第二侧面(12)上周向地包围底部元件(10)。

2.按照权利要求1所述的蓄电池壳(100)，其特征在于，力分配框架(20)基本上在整个周向上包围底部元件(10)。

3.按照权利要求1或2所述的蓄电池壳(100)，其特征在于，力分配框架(20)设计为封闭的。

4.按照前述权利要求中任一项所述的蓄电池壳(100)，其特征在于，力分配框架(20)设计为管状。

5.按照前述权利要求中任一项所述的蓄电池壳(100)，其特征在于，力分配框架(20)在底部元件(10)的第一侧面(11)和第二侧面(12)上与底部元件(10)相间隔地布置。

6.按照前述权利要求中任一项所述的蓄电池壳(100)，其特征在于，蓄电池壳(100)具有用于承接力的变形元件(18)，其中，变形元件(18)设置在力分配框架(20)和底部元件(10)之间。

7.按照前述权利要求中任一项所述的蓄电池壳(100)，其特征在于，底部元件(10)一体式地设计。

8.按照前述权利要求中任一项所述的蓄电池壳(100)，其特征在于，底部元件(10)设计为盆状或者板状。

9.按照权利要求8所述的蓄电池壳(100)，其特征在于，蓄电池壳(100)具有至少一个力分配元件(24)，其中，力分配元件(24)设置在盆状的底部元件(100)的内部。

10.按照前述权利要求中任一项所述的蓄电池壳(100)，其特征在于，蓄电池壳(100)在第一侧面(11)和第二侧面(12)之间具有至少一个横梁(26)。