CN109390515A - 用于牵引用蓄电池的蓄电池箱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电或混合机动车辆的牵引用蓄电池的蓄电池箱(1)。蓄电池箱(1)具有多个支承元件(3)，每个支承元件(3)在两侧稳固至节点元件(2)，从而形成具有至少一个收容空间(4)的晶格结构，用于牵引用蓄电池的蓄电池模块。节点元件(2)和支承元件(3)实施为中空轮廓(5)。根据本发明，蓄电池箱由多个支承元件(3)和多个节点元件(2)形成并且向外划界至少一个立方体形状收容空间(4)。这能够使牵引用蓄电池的蓄电池模块被支撑在蓄电池箱上的至少一个立方体形状收容空间(4)中，从而被稳固。

Description

用于牵引用蓄电池的蓄电池箱
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于电或混合机动车辆的牵引用蓄电池的蓄电池箱。
背景技术
由于其高静重以及大尺寸，将牵引用蓄电池安装在电或混合机动车辆中是一个挑战。典型地，例如，既没有足够安装空间也没有在车辆中可获得的符合标准保护结构来最小化在事故中侵入的风险。因此，当牵引用蓄电池紧固在现存的车辆结构中时，期望劳动密集型昂贵测量以及降低的安装空间。
用于将牵引用蓄电池安装在车辆中的一些构思和方案公知于相关领域。例如，牵引用蓄电池可以安装在具有壳体的车辆上，然后连接至外部冷却系统以及电线缆。这种方案要求基本的安装空间，并且由于牵引用蓄电池和壳体，车辆的支撑结构基本上不必需地加倍了。另一选项描述于DE102013218038A1。此处，提议用于牵引用蓄电池的蓄电池箱，牵引用蓄电池的各个蓄电池单元布置于用于牵引用蓄电池的蓄电池箱中。各个蓄电池单元还在外部连接至冷却系统以及电线缆。在该情况下，蓄电池箱的各个部件必须也非常强固，有些也需要是重的，以能够支撑牵引用蓄电池的静重。
发明内容
本发明解决的问题是，改善相关类型的蓄电池箱，使得牵引用蓄电池能够安装在电或混合机动车辆中；蓄电池箱被加强并且蓄电池箱的静重(dead weight)降低。此外，通过集成用于流体流通的线路径元件和电线缆路径也改善了功能集成。
根据本发明该问题利用独立权利要求1的目的解决。有利的实施例是从属权利要求的目的。
本发明基于的总体构思是，增加用于电或混合机动车辆的用于牵引用蓄电池的蓄电池箱的相关类型的强度以及模块性，同时降低蓄电池箱的静重。在该内容中，蓄电池箱具有多个支承元件，每个支承元件在每个侧上附接至节点元件，一起形成晶格结构。根据本发明，在这种情况下支承元件和节点元件设计为中空轮廓。根据本发明，蓄电池箱由多个支承元件以及多个节点元件构建，限定至少一个立方体形状收容空间的外部限制，其中，牵引用蓄电池的蓄电池模块可以被支承因而还被稳固在至少一个立方体形状收容空间中。
支承元件的中空轮廓和节点元件的中空轮廓用作显著降低蓄电池箱的静重，有利地以增加蓄电池箱的强度。根据本发明的蓄电池箱能够使蓄电池箱利用劳动密集型昂贵测量被安装在现存的车辆结构中，并且具有降低的安装空间要求。根据本发明的蓄电池箱可以进一步用于加固现存的车辆结构，这又可以用作有利地降低现存车辆结构的静重。
各个支承元件和各个节点元件可以彼此不同地构建，使得蓄电池箱可以适于可紧固在蓄电池箱中并且可以彼此不同的各个蓄电池模块的重量和尺寸。支承元件和节点元件还可以被构建成使得能够横向支承在蓄电池模块的相应的收容空间中，蓄电池模块可以稳固在蓄电池箱中。节点元件可以连接至车辆结构-也即是说白车身-以及车辆结构的一部分-也即是说白车身。节点元件能够安装多个支承元件而用于构建蓄电池箱。为了将蓄电池箱连接至车辆结构，紧固元件可以设置在相应的节点元件上，经由其，蓄电池箱可以以非刚性或者形状配合方式被可拆开地稳固在车辆结构上，或者还可以通过材料结合被不可拆开地稳固在车辆结构上，也即是说白车身。
根据本发明的蓄电池箱可以具有一个收容空间或者多个收容空间，用于要稳固在蓄电池箱中的各个蓄电池模块，其中，相应的收容空间优选立方体形状。可以稳固在收容空间中的蓄电池模块然后可以定位成邻近彼此和/或定位在彼此的顶部以节约空间，根据本发明的蓄电池箱可以适于可获得的安装空间。因而，例如八个各蓄电池模块可以形成具有2x2x2或者4x2x1构造的蓄电池箱。在根据本发明的蓄电池箱中最小数量的收容空间是一个。有利地，各个节点元件可以彼此不同，并且取决于蓄电池箱的构造，两个至六个支承元件可以稳固至各个节点元件，优选彼此呈90°或者180°的角度。支承元件还可以具有不同长度，以能够在蓄电池箱中构建立方体形状收容空间。各个收容空间通过相应的支承元件以及节点元件有利地彼此分离，结果可以稳固在收容空间中的相应的蓄电池模块被各自保护。从而在很大程度上可以降低侵入的风险。
有利地提供的是，相应中空轮廓具有划界相应中空轮廓的内空间的外壁。可替换地，相应中空轮廓可以包括外壁以及内壁，其中，外内空间位于外壁和内壁之间，并且内空间由内壁划界。相应中空轮廓的外壁可以具有圆形、椭圆、矩形、U形、L形状或者T形状截面。在具有内壁的中空轮廓的情形下，所述壁优选布置在外壁中，使得至少外内空间的区域具有均匀的厚度。中空轮廓的截面可以根据其预期用途以及其所将暴露的负荷而修改。在中空轮廓的另一特别优选设计中，中空轮廓的外壁具有圆形截面，并且内壁与外壁同心地布置。
为了将相应的支承元件稳固在相应的节点元件上，有利地提供的是，相应的节点元件具有第一连接结构，相应的支承元件具有互补于第一连接结构的第二连接结构。以该方式，支承元件以形状配合方式通过第一连接结构和第二连接结构稳固至相应的节点元件。第一连接结构和第二连接结构设计成装配至彼此，且可具有例如舌槽式接头形式。为了能够在相应的节点元件上仍然稳固更多支承元件，各个节点元件适当地具有两个至六个第一连接结构，用于支承元件的相应第二连接结构。在具有立方体形状收容空间的蓄电池箱中，相应的第一连接结构适当地布置成相对于彼此呈90°或者180°角度。利用相应的支承元件和相应的节点元件的这种构造，在模块中蓄电池箱能够很快组装和拆卸。在很大程度上简化了要稳固至蓄电池箱的内部的蓄电池模块的组装和维修。从而还增加了蓄电池箱的强度。
此外，为了增加蓄电池箱的强度，有利地提供的是，相应的支承元件以结合的力配合或者形状配合方式稳固至关联的节点元件。相应的支承元件优选通过焊接或者锡焊或者通过机械按压或者通过夹紧或者通过螺栓稳固至关联的节点元件。如果使用结合方法，可以在很大程度上增加蓄电池箱的疲劳强度。可替换地，相应的支承元件还可以通过粘接稳固在关联的节点元件上，使得除了结合连接之外，还能够提供各个支承元件和各个节点元件的电流阻断，并且防止在相应的支承元件和相应的节点元件之间的接头部位的腐蚀。
在根据本发明的蓄电池箱的优选进一步发展中，有利地提供的是，至少一个流体线节点稳固在相应的节点元件的内空间中，并且至少一个流体线稳固在相应的支承元件的内空间中，其中，相应的流体线节点和关联的流体线彼此流体连通。相应的流体线节点和关联的流体线可以流体连接外部冷却系统，使得冷却剂可以经由相应的流体线节点以及该关联的流体线供给至各个收容空间以及可以稳固在收容空间中的蓄电池模块的各个冷却设备。流体线节点和流体线布置于具有中空轮廓的节点元件和具有中空轮廓的支承元件的相应内部空间的内部，使得蓄电池箱具有空间节约构造，流体线节点以及流体线还被保护而免于机械破坏。从而还在很大程度上简化了要稳固至收容空间的内部的蓄电池模块的组装和维修。
为了将相应的流体线节点和关联的流体线稳固至彼此，有利地提供的是，相应的流体线节点和关联的流体线具有互补的插入式轮廓，通过互补的插入式轮廓，流体线以及流体线节点以形状配合以及流体传导方式稳固至彼此。例如，互补的插入式轮廓可以具有舌槽式接头形式。为了防止流体线节点和流体线之间的冷却剂泄漏，它们还可以被密封。因而例如圆形流体线可以通过O形垫圈密封。流体线节点可以适当地具有两个至六个对应插入式轮廓，使得多个流体线还可以稳固至流体线节点。在立方体形状收容空间中，插入式轮廓在流体线节点上布置成彼此呈90°或者180°角度。互补的插入式轮廓允许很快利用较少力组装具有已经集成的流体线节点和已经集成的流体线的蓄电池箱。
进一步有利地提供的是，相应的流体线节点和关联的流体线以流体传导以及材料结合方式稳固至彼此，优选通过焊接或者锡焊或者通过粘着剂结合或者通过机械按压稳固至彼此。当关联的流体线通过材料结合稳固至相应的流体线节点时，有利地增加蓄电池箱的疲劳强度。还可以有利地防止冷却剂的泄漏。
在根据本发明的蓄电池箱的进一步发展中，有利地提供的是，至少一个电线节点稳固在相应的节点元件的内空间中，至少一个电线稳固在相应的支承元件的内空间中。在该内容中，相应的电线节点和关联的电线以材料结合和/或形状配合和/或力配合方式彼此连接用于导电。例如，电线可以以形状配合方式依靠插头和插座连接器等稳固至电线节点。通过材料结合的稳固可以例如通过锡焊或者焊接或者粘着剂结合而确保，通过力配合的稳固可以利用螺接连接而确保。节点元件中的电线节点以及支承元件中的电线的布置能够使蓄电池箱很快构建并且不占据过度空间。而且，相应的电线和相应的电线节点有利地被保护而免于机械破坏。依靠相应的电线和相应的电线节点，可以稳固在相应的收容空间而中的各个蓄电池模块可以利用较少劳动力彼此电连接并连接至车载电池高电压网络。
为了增加蓄电池箱的强度，进一步有利地提供的是，相应的节点元件的内空间或者外内空间和/或相应的支承元件的内空间或者外内空间被结构性填充材料填充。在该情况下，提供的是，结构性填充材料由金属或者树脂基或者塑料基泡沫制成，或者可替换地由金属或者塑料基包装材料制成。例如，当蓄电池箱被组装以及被回火以通过加热创建泡沫时，结构性填充材料可以提前被应用。因而，结构性填充材料例如可以以球形材料的形式填满相应支承元件和节点元件的内空间，然后被热膨胀以创建泡沫。相应的支承元件和相应的节点元件然后通过结构性填充材料被加强，使得例如在事故的情形下，蓄电池箱的强度增加，并且能够吸收较大量能量。而且，相应的支承元件以及相应的节点元件的尺寸可以降低而不损失强度，蓄电池箱的设计可以更紧凑。相应的支承元件中的流体线和电线以及相应的节点元件中的流体线节点以及电线节点还可以有利地被稳固，可以依靠结构性填充材料防止这些元件之间的连接分开。
有利地提供的是，相应的节点元件和/或相应的支承元件由金属或者塑料制成。金属、钢或者铝以及在塑料的情形下纤维增强塑料或者聚酰胺是优选的。纤维增强塑料可以例如是玻璃纤维增强或者碳纤维增强塑料。利用支承元件以及节点元件的这种构造，蓄电池箱的强度可以在很大程度上增加，蓄电池箱的静重还可以降低，尤其当支承元件以及节点元件由塑料制成时。
在节点元件的进一步发展中，有利地提供的是，相应的节点元件在铸造工艺中制造，优选通过喷射模制或者印刷工艺制造。印刷工艺包括三维生产技术，诸如激光烧结，选择性地激光熔化或者3D印刷。利用节点元件的这种生产工艺，许多不同形式能够不昂贵地创建并且无需过度劳动力。进一步提供的是，相应的支承元件利用轧制技术或者通过挤出制造，这还可以有利地降低制造成本和制造劳动力。
蓄电池箱可以有利地包括至少一个蓄电池模块，其布置在至少一个收容空间中。为了保护蓄电池模块，有利地提供的是，蓄电池箱具有壳体，蓄电池箱的晶格结构以形状配合或者力配合方式被稳固在壳体中。蓄电池模块的静重然后由晶格结构支撑，使得壳体可以例如由塑料制成，仅执行覆盖功能。壳体可以用作保护蓄电池箱中的蓄电池模块免于污垢。进一步的结构也可以布置在壳体中，诸如能够使蓄电池箱连接至外部部件(诸如外部冷却系统)的流体和/或电和/或数据传递连接点。
在根据本发明的蓄电池箱中，总的来说，中空轮廓的支承元件以及节点元件具有的效果是，在很大程度上降低蓄电池箱的静重以及有利地增加蓄电池箱的强度。根据本发明的蓄电池箱还可以安装在现存的车辆结构中而无需昂贵的劳动密集型测量，其占据并且可连接在紧凑安装空间中，并且可进一步有利地用于加强车辆结构。
本发明的进一步重要的特征及优势将从从属权利要求、附图和参考附图的关联的附图说明看出。
当然，在前述文本中描述的特征以及随后将解释的特征不仅能够使用在描述的组合中，而且能够使用在其他组合或者单独使用，这并不超出本发明的范围。
本发明的优选实施例示出于附图中并且将在以下说明中更详细地解释，其中，相同符号指代相同或者类似或者功能等同的部件。
附图说明
在示意性附图中，
图1示出了根据本发明的蓄电池箱的视图；
图2示出了根据本发明的蓄电池箱的节点元件以及支承元件之间的连接点的截面图；
图3至图6示出了不同构建的中空轮廓的截面图；
图7示出了具有电线节点以及流体线节点的节点元件的视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的具有多个节点元件2和多个支承元件3的蓄电池箱1的示意图。相应的支承元件3每个在两侧稳固至一个节点元件2并且形成具有多个收容空间4的晶格结构，每个收容空间4用于一个蓄电池模块(此处未示出)。例如，相应的支承元件3和相应的节点元件2可以由金属或者塑料制成。在该实施例中，蓄电池箱1具有四个收容空间4，并且可以膨胀为任何尺寸。相应的节点元件2具有不同的构造，不同数量的支承元件3稳固至各个节点元件2。节点元件2和支承元件3以中空轮廓5形式构建。呈中空轮廓5形式的节点元件2和支承元件3的构造可以用作在很大程度上降低蓄电池箱1的静重并且有利地增加蓄电池箱1的强度。
图2示出了一个节点元件2和一个支承元件3之间的连接点的局部剖视图。节点元件2和支承元件3每个以具有内空间6a的中空轮廓5的形式构建，其中，相应的内空间6a在每种情况下被相应中空轮廓5的外壁7划界。节点元件2具有第一连接结构8a，支承元件3具有互补于第一连接结构8a的第二连接结构8b。第一连接结构8a和第二连接结构8b提供了用于以形状配合方式将支承元件3稳固至节点元件2的手段，其中，节点元件2的内空间6a毗连支承元件3的内空间6a。第一连接结构8a和第二连接结构8b构建为彼此互补，在该实施例中具有插入式连接的形式。可替换地，还可想到舌槽式接头。为了增加蓄电池箱1的强度，支承元件3额外地通过材料结合以粘着剂膜9形式稳固至节点元件2。
图3至图6示出了各种设计的中空轮廓5的截面视图。在图3中，中空轮廓5具有U形截面，中空轮廓5的内空间6a被外壁7划界。在图4中，中空轮廓5具有圆形截面，其中，外内空间6b在该实施例中被外壁7和内壁10划界，并且内空间6a被内壁10划界。内壁10与外壁7同心，使得外内空间6b具有均匀的厚度。图5示出了具有正方形截面的中空轮廓5，其中，内空间6b位于外壁7和内壁10之间，并且内空间6a被内壁10划界。此处，外壁7和内壁10布置成，使得至少外内空间6b的区域具有均匀的厚度。在图6中，中空轮廓5示出为具有T形状截面，内空间6a被外壁7划界。在此处示出的设计中，中空轮廓5的内空间6a或者外内空间6b被结构性填充材料11填充。结构性填充材料11可以例如由金属或者树脂基或者塑料基泡沫制成，或者可替换地其可以由金属或者塑料基包装材料组成。结构性填充材料11具有的效果是加强相应的节点元件2和相应的支承元件3，使得蓄电池箱1的强度增加，并且在事故的情形下能够吸收大量能量。
图7示出了具有支承元件3的节点元件2的视图。两个流体线节点12布置在节点元件2的内空间6a中，并且支承元件3的多个流体线13稳固至其上。流体线节点12和流体线13彼此流体连通，并且可以将外部冷却系统供给的冷却剂传输至各个收容空间4和蓄电池模块的各个冷却设备，以及从各个收容空间4和蓄电池模块的各个冷却设备传输冷却剂至外部冷却系统，各个冷却设备可以通过蓄电池箱1稳固在收容空间4中。流体线节点12和流体线13布置在中空轮廓的节点元件2和中空轮廓的支承元件3的内空间6a中，使得蓄电池箱1是一种空间节约构造。流体线节点12和流体线13还被保护而免于被节点元件2和支承元件3机械破坏。
此外，电线节点14布置在节点元件2的内空间6a中，电线15布置在支承元件3的各个内空间6a中。在该内容中，电线15和电线节点14以导电方式通过形状配合手段彼此连接，例如通过插头和插座连接。电线节点14和电线15在节点元件2和支承元件3的内空间6a中的布置能够使蓄电池箱1很快组装同时占据较小空间，电线节点14和电线12被保护而免于机械破坏。能够稳固在相应的收容空间4中的各个蓄电池模块因而可以彼此电连接并且连接至车载蓄电池高电压网络。
总而言之，中空轮廓的节点元件2和中空轮廓的支承元件3在根据本发明的蓄电池箱1中具有的效果是，在很大程度上降低蓄电池箱1的静重并且有利地增加蓄电池箱1的强度。根据本发明的蓄电池箱1还可以安装在现存的车辆结构中而无需要昂贵的劳动密集型测量，其还可以有利地用于加强车辆结构。

Claims (16)

1.一种用于电或混合机动车辆的牵引用蓄电池的蓄电池箱(1)，其中，所述蓄电池箱(1)具有多个支承元件(3)，所述多个支承元件(3)在每侧上稳固至节点元件(2)并且形成晶格结构，
其中，所述节点元件(2)和所述支承元件(3)实施为中空轮廓(5)，
其特征在于，
所述蓄电池箱由所述多个支承元件(3)和所述多个节点元件(2)形成并且在外部划界至少一个立方体形状收容空间(4)，其中，所述牵引用蓄电池的蓄电池模块能够支承在所述蓄电池箱上，从而被稳固在所述至少一个立方体形状收容空间(4)中。
2.根据权利要求1所述的蓄电池箱，其特征在于，
-相应中空轮廓(5)具有外壁(7)，所述外壁(7)划界相应中空轮廓(5)的内空间(6a)，或者
-相应中空轮廓(5)包括外壁(7)和内壁(10)，其中，所述外内空间(6b)位于所述外壁(7)和所述内壁(10)之间，并且所述内空间(6a)被所述内壁(10)划界。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电池箱，其特征在于，
相应的节点元件(2)具有第一连接结构(8a)，相应的支承元件(3)具有与所述第一连接结构(8a)互补的第二连接结构(8b)，其中，所述支承元件(3)以形状配合方式通过所述第一连接结构(8a)和所述第二连接结构(8b)稳固至相应的节点元件(2)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池箱，其特征在于，
相应的支承元件(3)以材料结合、力配合或者形状配合方式，优选通过焊接或者锡焊或者通过粘着剂结合或者通过机械按压或者通过夹紧或者通过螺栓稳固至关联的节点元件(2)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池箱，其特征在于，
至少一个流体线节点(12)被稳固在相应的节点元件(2)的内空间(6a)中，至少一个流体线(13)被稳固在相应的支承元件(3)的内空间(6a)中，其中，相应的流体线节点(12)和关联的流体线(13)彼此流体连通。
6.根据权利要求5所述的蓄电池箱，其特征在于，
相应的流体线节点(12)和关联的流体线(13)具有互补的插入式轮廓，所述流体线节点(12)和所述流体线(13)通过所述互补的插入式轮廓以形状配合方式以及流体传导方式彼此连接。
7.根据权利要求5或6所述的蓄电池箱，其特征在于，
相应的流体线节点(12)和关联的流体线(13)以流体传导以及材料结合方式，优选通过焊接或者通过锡焊或者通过粘着剂结合或者通过机械按压稳固至彼此。
8.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池箱，其特征在于，
至少一个电线节点(14)被稳固在相应的节点元件(2)的内空间(6a)中，至少一个电线(15)被稳固在相应的支承元件(3)的内空间(6a)中，其中，相应的电线节点(14)和关联的电线(15)导电地并且以材料结合和/或形状配合和/或力配合方式彼此连接。
9.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池箱，其特征在于，
相应的节点元件(2)的内空间(6a)或者外内空间(6b)和/或相应的支承元件(3)的内空间(6a)或者外内空间(6b)被结构性填充材料(11)填充。
10.根据权利要求9所述的蓄电池箱，其特征在于，
所述结构性填充材料(11)由金属或者树脂基或者塑料基泡沫组成。
11.根据权利要求9所述的蓄电池箱，其特征在于，
所述结构性填充材料(11)由金属或者塑料基包装材料组成。
12.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池箱，其特征在于，
相应的节点元件(2)和/或相应的支承元件(3)由金属、优选钢或者铝制成，或者由塑料、优选纤维增强塑料或者聚酰胺制成。
13.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池箱，其特征在于，
相应的节点元件(2)在铸造工艺中制造，优选通过喷射模制或者印刷工艺制造。
14.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池箱，其特征在于，
相应的支承元件(3)用轧制技术或者通过挤出制造。
15.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池箱，其特征在于，
所述蓄电池箱(1)具有布置在至少一个收容空间(4)中的至少一个蓄电池模块。
16.根据前述权利要求中任一项所述的蓄电池箱，其特征在于，
所述蓄电池箱(1)具有壳体，所述蓄电池箱(1)的所述晶格结构以形状配合或者力配合方式稳固在所述壳体中。
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