CN112074427A - 用于车辆的能量储存系统 - Google Patents

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Abstract

其为一种由电池(1)和用于电池的容纳的隔间(2)形成的用于车辆的能量储存系统，该隔间(2)允许手动地和基于具有不同自动化程度的辅助工具两者，容易、快速且低成本的电池(1)的插入和移除以及电池到车辆的电气系统的连接；电池(1)包括电气连接元件(9)和通信连接元件(10)并且它随着水平移动被插入隔间(2)或被从隔间(2)移除。隔间(2)包括与电池(1)的电气连接元件和通信连接元件互补的电气连接元件(20)和通信连接元件(21)并且允许冷却电池(1)；以这种方式，电动车辆可以按需要包含电池(1)，从而将其成本调整为实际使用并减少了由于充电其能量储存器引起的等待时间。

Description

用于车辆的能量储存系统
技术领域
本发明涉及运输领域，并且更具体地，涉及车辆的电气装备或电动车辆的推进。
本发明的主要对象是由电池和用于电池的容纳的隔间形成的用于车辆的能量储存系统，该隔间允许手动地和基于具有不同自动化程度的辅助工具两者，容易、快速且低成本的这种类型的电池的插入和移除以及电池到车辆的电气系统的连接。
背景技术
当前可商购的电动汽车与它们的常规内燃机竞争者相比具有高的购买价格。这个价格差异的主要原因是由于它们的能量储存系统的成本，在大多数情况下该能量存储系统基于锂或锂离子电池构建的电池。为了提供更大的行程，制造商倾向于增加这个能量储存系统的尺寸，尽管所得的数字(figure)仍然与对应于燃料箱的数字相差甚远。除了更大的成本之外，尺寸的这种增加还意味着车辆重量以及因而车辆消耗的增加。
然而，覆盖大多数通常旅行所必需的行程甚至小于当前可用的电动汽车的行程。由于这个原因，存在选择旨在用于通常旅行的、更低价格的车辆或是允许更长、更不频繁旅行但价格更高的车辆的权衡。
考虑此，一种解决方案包括采用配备有永久安装的能量储存系统的电动汽车，该能量储存系统的容量允许用额外的行程余量覆盖通常旅行，并且该能量储存系统还可以用可以被临时安装在车辆中的能量储存系统来补充，以便在更长或非计划的旅行中，或者在需要额外能量输入的其它情形下采用它们。
就这点而言，已经提出并且甚至商业化了采用具有这些特征中的一些特征的储存系统的车辆，但是它们尚未完全令人满意。在一些情况下，建议已聚焦于快速电池更换以恢复储存在车辆中的能量，这种更换基于需要大投资的额外基础设施，并且没有利用使用这些电池可以具有的临时性质。在其它情况下，所建议的解决方案涉及过分复杂的电池移除或插入过程，没有考虑针对其被建议的车辆的基本结构约束，或者所建议的解决方案尚未被充分实施。以下是现有技术中可用的并且与本发明有关的文献的清单。
美国专利US 1 993 893(George A.Page Jr.)描述了一种用于在车辆的车身中容纳电气电池的隔间。这个隔间具有在电池所在的位置垂直地移动的移动部分。在其最低位置处，它允许移除或插入电池，而向上的移动允许闭合隔间并建立这个电池与车辆的电气系统的电气连接。这项始于1935年的专利未考虑到在汽车工业中当前采用的储存系统以及它们可能具有的冷却或通信的可能需要的特性，或者工业上要应用于具有现代设计的汽车的隔间的特性。
美国专利申请US 2017 113661(Max Moskowitz)评论了用于在电动车辆中的可移除电池的使用而建议的不同系统，并提出了其中将电池通过行李箱区域插入并将该电池自动地引导到与水平移动件连接的接触点的系统。在一种可能的变型中，指示了具有有着两个移动件的托盘的隔间的使用，这两个移动件中的一个移动件从车辆的中央区域向下移动，而另一个移动件横向向外移动以允许装载电池。对这个变型的描述并未阐明如何建立到汽车的不同系统(电气、通信、冷却)的电池连接。
美国专利申请US 2010 181129(Vahid Hamidi)描述了一种用于将可移除电池容纳在车辆中的系统，在该系统中，其中不同电池可以被连接的小机架垂直地移动并且电池与水平移动件连接，从而通过这个水平移动件建立连接并具有在两个相对面上的接触。根据描述，电池在车辆下部，从而将更换操作约束到安装在地板中的复杂工具的使用，并且甚至阐述了当执行同时电池更换时将干扰的若干个相邻机架的使用。
在现有技术中还发现了美国专利申请US 2013 183561(Ernest W.Laitinen)，所述专利申请描述了可移除电池，该可移除电池被水平地插入并且具有在侧面上的接触以及手柄。这些电池可以被堆叠并被插入在密封壳体中，电池在该密封壳体上滑动。没有针对隔间考虑垂直移动，这阻碍了其在汽车中的使用，因为受约束的尺寸和车辆的耐受框架的杆的存在。电池外部也没有冷却系统存在。
其它相关专利是：WO 2015 045981(Koichi Tozaki)，其中示出了被水平地插入巴士中的电池，所述电池与同一水平移动件连接；以及US2017 141368A1(ChristopherRicci)，其中示出了被堆叠在框架中并打算与水平移动件连接的电池。
发明内容
为了提供可以被临时安装在车辆中的电气能量储存系统，本发明提出了一种由电池和在用于该电池在车辆中的容纳的隔间形成的用于车辆的能量储存系统，该隔间允许用简单程序的电池的插入和移除，该程序可以被手动地或者在具有不同自动化程度的工具的帮助下被执行。
这个发明考虑了这些电池与车辆和诸如为其充电或储存所采用的系统之类的其它外部系统的相互作用的需要，特别注意到了它们的电气连接、通信和电池冷却。此外，本发明考虑了当前使用的车辆尤其是汽车的几何特征，并且使得将用于容纳电池的隔间集成在这些车辆的结构中是可能的，而基本上不修改这些车辆的外部形式以及电池与具有简单移动件的车辆之间的连接，并且不需要要求适于这些连接元件的不同位置的柔性线缆的移动连接元件。为此目的，这个发明中考虑的用于容纳电池的隔间具有简单的结构，涉及最小数量的元件的移动，并且插入或移除电池的过程可归结为打开用于电池放置的隔间，水平地移动电池以插入或移除该电池，以及闭合隔间，而不需要用高度复杂的装备来执行这些操作。
本发明包括两个主要部件，电池和用于将电池容纳在车辆中的隔间，该隔间考虑了电池的物理特征并允许电池到车辆的不同系统的连接以及当电池被安装在车辆中时电池的冷却。
电池具有近似矩形棱柱的外部形式，该矩形棱柱具有宽的基座和低的高度。在内侧，大部分空间被带有电结合元件的基本储存单元占用，并且具有集成不同的辅助系统的可能性，在这些辅助系统之中可以考虑电池监控和管理系统(考虑诸如不同基本储存单元或其组的电压、相关点的温度、电池的总电压和电流或充电状态之类的方面)、电气保护或功率转换器。优选地，这些额外系统被定位成靠近理论棱柱的侧面之一。为了设置参考，这个面将被称为前面，其相对面将被称为后面，其余两个侧面就将被称为侧面，以及宽的基座将被称为下部基座和上部基座。
通常，电池内侧的基本储存单元可以是锂离子电池、基于其它物质的电化学电池、电容器、电感器或其它储存元件。类似地，允许电池的管理、保护和控制的元件可以具有不同的实施例。这个描述不限制电池的内部配置。
电池内侧的在电池的使用期间永久或临时地承受电气电压的元件是电绝缘的，尤其是在接触基座的底部和顶部部分处。出于这个目的，采用电绝缘的导热材料。电池壳体既由用导热材料制成的下部基座和上部基座又由用具有良好机械强度的电和热绝缘材料制成的其它四个面形成。以这种方式，电池的下部基座和上部基座由用导热材料制成的元件形成，并且电池的内侧可以通过基座冷却。其它四个面固定基座，并且可以具有有着足够圆化以避免受损或受伤的边缘的外部形状。此外，两个侧面都可以包含在它们的底部处的一个或若干个手柄以及可选地一个或若干个圆柱形形状的轴承，以使电池的移动容易。
允许电池与外侧的电气和通信连接的元件被放置成插入上部基座中，优选地被放置在其中发现有在壳体内侧电池所连接的元件并靠近前面，从而可通过电池的上部基座从外侧被触及的位置中，并且电池在内部具有足够的布线。为了使电池到充电系统的连接容易，电气连接元件可以与诸如例如组合充电系统(CCS)1型或2型连接器之类的广泛使用的用于直流电动车辆充电的规范兼容，以这样的方式电池可以被连接到汽车的充电点或者被连接到采用相同线缆和连接器的装备而充电。可选地，电池可以包括辅助元件，该辅助元件允许电池通过单相或三相交流电流装备被充电。在通信连接元件的情况下，可以设置类似的设计目标，采用诸如CAN之类的车辆中的常见通信系统和适于这个系统的要求的连接器。
可选地，电池还可以包括某种类型的状态指示器，该状态指示器使电池充电过程的管理以及在更换过程中的充电和耗尽电池的识别容易。这个指示器可以基于可以具有不同颜色的一个或若干个LED、基于诸如具有字母数字指示器的屏幕之类的更复杂系统或基于其组合。这些元件可以位于上部基座上或侧面之一上，以这样的方式它们容易从外侧可见。
另外，电池可以包括不对称的元件以确保这些电池的正确定向，如果这些电池的定向不正确，则该不对称的元件防止将这些电池插入用于电池的容纳的隔间中的移动。例如，一种选择是电池的后面的上边缘包括槽口，该槽口可以具有1cm或更小的深度和不同的形状，诸如倒角或直角轮廓之类，而诸如车辆或存储架中的用于电池的容纳的隔间之类的意图容纳电池的空间可以包括对应的突起，以这样的方式如果任何人试图将电池插入在任何其它定向上，则电池的边缘撞击突起，并且电池不能被插入。可选地，这个突起可以具有比电池中槽口的深度更小的深度，以避免当电池被正确插入时的摩擦，以及可以具有甚至更小的宽度和圆化形状，从而使将该突起减小为最接近电池插入通过的面的区域中的突出元件是可能的，只要当电池的定向不正确时该突起限制了电池的前进即可。
另一个主要部件是被集成在车辆中并允许容纳这个发明的电池的隔间。隔间包括固定到车辆结构的集成体以及连接到这个固定的集成体并具有相对于该集成体移动的可能的抽屉，这个发明的电池位于该隔间中。这个隔间被设计为被安装在车辆下方，从而当该隔间闭合时变为集成到车辆轮廓中。隔间随着由引导元件限定的抽屉的向下移动而打开，并且随着反向的向上移动而闭合。这个移动还可以在路径的最低点处具有横向分量，从而使与抽屉的侧面之一对应的区域更可被触及。在这篇文献的其余部分中，当抽屉被打开时最暴露于车辆的外侧的侧面将被称为外侧面，而与这个外侧面相对的面将被称为内侧面，并且隔间面的其余名称与位于抽屉中的电池的对应面的名称一致。
优选地，抽屉在前面、后面和内侧面上具有壁，内侧面为该抽屉的背部并且外侧面和上部面的表面被清除，从而允许抽屉的内侧可从这些表面被触及。下部面具有两层，外和内。外层较低，具有可以是像车辆的底部中采用的材料那样的材料片材，并且当隔间闭合时是外层延续车辆的低线，借助于其周边上的弹性装饰确保与车辆外侧的良好绝缘也是可能的。内层在外层上方，在两层之间存在小间隙，并且内层是电池在抽屉内侧所在的层。优选地，这个内层不完全由材料片材形成，而该内层仅具有与前面和后面邻近的区域中的用于电池的支撑件，具有将额外支撑件定位在中间区域中的可能。这些支撑件中的每个支撑件可以由连接这两层并允许空气在它们之间循环的结构部分以及具有低摩擦涂层的上部部件形成，该上部部件可能由塑料材料制成，在磨损的情况下该上部部件能被容易地更换并且允许电池在该上部部件上方滑动或滚动。在下部面的内层上，在外侧面的区域中，可以包括小凸块，以防止电池不想要的向外移动，而不约束该电池的有意的插入或移除。可选地，这个凸块的轮廓在中央区域中较低，使得电池仅在其端部上接触凸块。还可选地，这个凸块可以具有一个或若干个圆柱形形状的轴承，使得电池的下部基座在这些轴承上方滚动。
固定到车辆结构的隔间的集成体在前面、后面、侧面和上部面上具有壁。当隔间闭合以在内侧容纳电池时，隔间的上部面与电池的上部基座之间也存在间隙。下部部分和上部部分中提供的间隙允许空气的循环用于对隔间进行冷却或空气调节，从而保持电池的下部基座和上部基座畅通并通过这些基座为电池提供冷却。朝着隔间和来自隔间的空气循环可以通过固定到车辆结构的集成体的前壁、后壁或侧壁的下部部分和/或上部部分中的冷却开口来完成。
另外，上部部分可以包括优选地在与电池的手柄的位置互补的位置的侧上的一些止动件，这些止动件确保当隔间闭合时电池既不垂直地又不横向地移动，纵向移动受到抽屉的壁的约束。隔间的电气连接元件和通信连接元件也被安装在固定到车辆结构的集成体的上部部分中，在与电池的连接元件的对应位置处指向下，具有与电池的连接元件的形状互补的形状，并可能具有小的容差或柔性以补偿电池位置的小失准，以这样的方式用对应于闭合隔间的向上移动建立连接并在隔间闭合的同时保持该连接。
可选地，允许用外部传感器检测抽屉位置的由某种材料制成或具有某种拓扑结构的元件或反射元件被放置在抽屉的最外部部分上，以这样的方式可以采用这些元件或反射元件将更换操作中采用的工具或机器定向，以正确地插入或移除电池。
优选地，用螺栓来确保抽屉的紧固，当隔间闭合时这些螺栓被插入在前面和后面下方。这些螺栓可以具有有着水平上部部分的三角形轮廓，以这样的方式它们允许抽屉向上移动但不向下移动。螺栓被附接到固定到车辆结构的隔间的集成体，能够通过紧固件开口移动通过该集成体的壁，并且这些螺栓利用抽屉的下部面的两层之间的间隙以位于这两层之间，并且因此防止抽屉的向下移动。优选地，在这两个面中的每个面的中央区域中考虑一螺栓，但可以安装不同数量的螺栓。
抽屉的移动可以用像家具件中的抽屉采用的滑动件那样的滑动件限制，并且可选地，这些滑动件的轮廓可以描绘造成在抽屉路径的最低部分处的具有横向分量的移动的线。作为参考，可以考虑在两个滑动件的端部附近将它们附接到抽屉的前壁和后壁中的每个，滑动件中的每个滑动件至少在其顶部闭合并且在其最低部分处具有与固定到车辆结构的集成体附接的单个对应轴承。虽然如此，可以考虑其它选择，在两个部分上具有轴承和滑动件，或者针对抽屉的前壁和后壁中的每个采用另一数量的滑动件，甚至针对壁中的每个用不同的数量，或者考虑它们在抽屉的内侧壁上的安装。为了使隔间组装和维护操作两者容易，每个滑动件可以具有一些孔，一旦滑动件已经被固定到另一个主体(例如，用于固定到车辆结构的集成体的轴承和用于抽屉的滑动件)，其就允许通过这些孔将轴承固定到主体之一。
可以考虑若干个可选元件来使打开和闭合抽屉的移动容易。抽屉的下部面的外部部分可以被制成具有适当的形状，以提供握持区域以手动地移动抽屉。将缓冲元件包含在抽屉中以限制其下移的速度也是可能的。同样地，考虑存在抽屉上升元件是可能的，该抽屉上升元件自动地起作用而无需手动费力，并且该抽屉上升元件还可以在抽屉向下移动期间充当保持元件。做到这点的可能方式是，通过安装附接到抽屉的内侧壁或者甚至被锚固于抽屉的下部面的外层的片材的捆带或链条，并且所述捆带或链条通过由电动机移动的卷轴或小齿轮而被放出或收起。这个解决方案的变型是将这个系统安装在抽屉的前壁上、在其后壁上或者在这两者上。替代解决方案可以是考虑在轴承-滑动件组件之一中的一些齿轮齿，用其中由电动机移动与固定到车辆结构的集成体附接的小齿轮的齿条和小齿轮组来取代它。这种类型的系统还可以具有制动件，该制动件借助于将捆带压靠另一表面的附件被插入链条的孔之一中，或者阻挡小齿轮的齿；这个制动件减少了电动机进行的工作，从而使电动机仅当抽屉移动时才工作并且防止电动机在其它情形下承受任何类型的工作。可以考虑诸如液压回路之类的其它机构和致动系统。
此外，根据这描述，考虑一系列小变化是可能的。这些小变化中的一些影响抽屉的下部面。下部面的内层可以具有连续的表面，该表面通常可以是平坦的，以实现电池的良好支撑；在这种情况下，可以在两个电池基座上或仅在上部基座上保持冷却。下部面可能缺少在其外层上的片材，因此内层形成隔间的外部线或者甚至电池在下方被遗留部分未覆盖。另一方面，抽屉的外侧面可以具有在与车辆长度对应的方向上的更长的尺寸，从而用曲线在它们的外部部分处适配抽屉的前壁和后壁的形状，以便具有电池插入中的更大的容差并且当该电池被完全插入时允许其正确定向。此外，内侧面可以缺少壁，因而使抽屉的内侧也可从这个面被触及，并且可选地包括凸块，以便允许电池通过抽屉的两个侧面的插入或移除以及电池在抽屉中的正确放置。关于抽屉的紧固，这可以用与车辆的其它隔间的系统类似的系统，用抽屉中的部件以及将它包含在固定到车辆结构的集成体中的颚式闩锁(jawlatch)来执行，可能的是颚式闩锁具有与车辆的前面和后面平行的对称的平面并且允许用向上移动来紧固抽屉。转而，抽屉的移动可以是直的，无论是严格垂直还是对角地，限定这个移动的滑动件是直的。
还可以考虑双重安全系统，以便倘若有事故防止电池从隔间中移出。一种选择可以是选择附接到抽屉从而当隔间闭合时形成在抽屉的外侧面上的壁的板，这个板没有与固定到车辆结构的集成体附接，并且当隔间被有意地打开时这个板被固定到这个集成体并且脱离抽屉。在具有制动件的抽屉上升元件中，当紧固螺栓失效时(例如，由于使抽屉变形的冲击)，这个制动件可以起到额外的安全元件的作用；另外，在考虑捆带或链条的情况下，可能的是采用与抽屉的塑性链接，其使捆带或链条限制电池的移动从而如果隔间打开防止该电池离开抽屉，从而充当安全带。另一种选择是将螺栓安装在当隔间闭合时隔间的位于电池手柄下方的侧上，从而尽管抽屉打翻，也防止电池向下移动。
本发明可以以不同的配置既初始地在其制造期间又在后续修改期间被包含在车辆中。可选地，可能的是考虑在乘客舱下方安装四个隔间，每侧上两个，其中电气连接元件和通信连接元件在两侧上的同一位置或者位于一侧上朝向车辆前方而另一侧上朝向后方。
在这种类型的配置中，电池可以被连接到车辆的电气系统，可选地在牵引转换器和充电器的直流侧，与永久安装的能量储存系统并联，并采用适当的控制元件以允许独立于以下事实的适当的连接(无论是借助于在每个时刻连接这些系统中的仅一个系统的开关还是借助于允许它们的同时使用的转换器)：形成安装在车辆中的不同能量储存系统的基本能量储存元件的组的电压可能是不同的。线缆和冷却导管可以占据车辆的中央纵向空间的部分，并且利用在这个中央区域中乘客舱地板的小抬升(诸如在内燃机汽车中常见的之类的)，它们甚至可以位于稍微上方。可选地，车辆可以包括用于断开电池与车辆之间的连接的元件，即使当电池在电气连接元件和通信连接元件被正确连接从而保持其余系统在操作中的闭合隔间中。这可以借助于用于每个电池的连接电路的开关或用于所有电池的连接电路的公共开关来完成。这将即使当车辆的一些系统在保持工作时，只要对应的开关打开(可以与隔间的打开链接的条件)，就允许执行电池插入或移除操作，而没有电气风险。
另一方面，可以考虑将电池的辅助元件中的诸如可能的转换器或电路断开元件之类的一些辅助元件安装在车辆中而非电池本身中。在这个选择中，可以考虑安装在车辆中的元件对应于每个电池一个元件或者存在用于多于一个电池的公共元件，并且它们位于对应电池的附近或者位于车辆的电气系统的任何其它点中。
在考虑所描述的储存系统的汽车中，永久安装在车辆中的电池可以具有比当前常见电池更小的尺寸，并且可以位于这个发明的电池隔间上方、后排座椅下方、电池隔间与后车轴之间的空间中、这个车轴上方、围绕前车轴、车辆的前面或甚至在这个发明的电池隔间之中的中央区域中。
在任何情况下，当使用本发明时，电池进行水平移动而被插入和移除，其减少必要的工作量并且允许手动操作。以辅助方式，可以采用工具，所述工具具有用于将电池移动到车辆外侧的轮，或者具有改变其高度的可能性以便将电池定位在适当的位置用于该电池的储存或充电。尤其是，如下地执行将一个电池更换为另一个的操作。
首先，打开包含电池的隔间，释放抽屉，并让它移动到其最低位置。电池以水平移动被移除，在抽屉的下部面的内层上方以及可选地在位于外侧的表面上方滑动，以使诸如随后为移动电池所采用的工具的操作之类的操作容易。一旦被移除，这个电池就被移动到临时储存位置用于更换过程，或者被移动到更长期的储存位置以对其进行储存或充电，并且取代该电池的电池位于相同的位置。要插入的电池以水平移动被移动到抽屉中，可选地在其初始所处的表面上方以及抽屉的下部面的内层上方滑动，直到该电池到达由内侧面的壁限定的背部。最后，抽屉向上移动并用紧固元件固定其位置。在执行仅电池的移除或插入的情况下，遵循类似的步骤，分别省略了第二电池的插入和第一电池的移除。可以在允许电池位于水平平面上并改变它们所在高度的工具的帮助下手动地、或者借助于使更换过程自动化的机器来完成电池移动。类似地，可以手动地或自动地完成诸如电池储存或电池到充电装备的连接之类的与电池相关的辅助操作。
附图说明
为了补充正进行的描述以及为了有助于更好地理解本发明的特征，附加一组附图作为所述描述的整体部分，出于例示性和非限制性的目的，已呈现了以下附图：
图1图示了根据优选实施例的示例的本发明的电池的外部外观。
图2图示了包括固定到车辆的上部部分的元件的根据优选实施例的示例的本发明的电池隔间的总体外观。为了使内部可见，并未呈现在隔间上部部分上的限制隔间的面。
图3图示了根据本发明的优选实施例的示例的电池隔间的可能集成连同车辆的结构。左侧隔间闭合，其中一个隔间是空的而另一个隔间包含电池，并且右侧隔间打开，后一个隔间具有在抽屉中的电池而前一个隔间是空的，其中电池在外部，在要插入这个隔间的正确定向中。在隔间的上部部分中，看到了止动件和连接元件的位置，但没有包括隔间的上部面，以使内部可见。还图示了作为指示的车辆的结构元件的表示。
具体实施方式
在本发明的优选实施例中，在其操作期间相互作用的其主要部件是电池(1)和其中容纳所述电池(1)的隔间(2)。
电池(1)具有近似矩形棱柱的形状，该矩形棱柱具有宽的基座和低的高度。在进行该描述的术语中，基座由边缘限定，这些边缘的尺寸与定义为下部基座(6)和上部基座(7)的长度和宽度对应，由其尺寸与长度和宽度对应的边缘限定的面被定义为侧面(5)，以及由其尺寸与宽度和高度对应的边缘限定的面被定义为前面(3)和后面(4)。下面关于构成电池(1)的一些元件的位置定义下部基座(6)与上部基座(7)之间以及前面(3)与后面(4)之间的区别。
在电池(1)内侧发现其间具有电结合元件的多个基本能量储存单元以及位于靠近电池(1)的前面(3)的辅助系统。这些辅助系统包括电池(1)的监视和管理系统、电气保护装置和功率转换器。除了这些元件之外，电池(1)的电气连接元件(9)和通信连接元件(10)被安装在与前面(3)相邻的这个区域中并且被插入在上部基座(7)中。以这种方式，明确地定义了前面(3)和上部基座(7)，并且后面(4)和下部基座(6)被定义为是分别与前面(3)和上部基座(7)相对的。
电池(1)内侧的尤其是在与下部基座(6)和上部基座(7)接触的底部和顶部处承受电气电压的元件借助于诸如Sil-Pad之类的电绝缘但导热的材料被电绝缘。电池(1)在其前面(3)、其后面(4)和其侧面(5)处被优选地由塑料制成的具有良好机械强度且电绝缘和热绝缘的材料包围，并且在下部基座(6)和上部基座(5)处被诸如铝之类的导热材料片材包围，以便允许该电池的冷却。在电池(1)的电气连接元件(9)和通信连接元件(10)周围，壳体可以由塑料制成，从而被正确地集成在形成上部基座(7)的片材中。在壳体的侧面(5)中的每个侧面中，在它们的上部边缘并变成集成为棱柱形状处，设置两个手柄(8)以允许人使用两臂来移动电池(1)。
利用电池(1)的这种配置，利用大约80cm长乘70cm宽和10cm高的尺寸，并且采用18650NMC锂离子电池，甚至可能制造出具有大约14kWh的容量且质量约70kg的电池(1)。采用相对简单的工具用于垂直或较长的移动，可以手动地将这个电池(1)在水平方向上在表面上方滑动或滚动地移动1m量级的距离。
可以在图1中看到遵循这个描述的外部外观。
其中电池(1)被容纳的隔间(2)包括固定到车辆结构的集成体(18)和具有适当的形状以容纳连接到所述集成体(18)的电池(1)的抽屉(11)。固定的集成体(18)以当隔间(2)闭合时抽屉(11)变为集成在车辆的下外部线中这样的方式被安装在车辆下方。隔间(2)的并非全部物理地实现的面与电池(1)的对应面以相同的方式被命名，侧面之一是最接近车辆的外边缘的面。最接近外边缘的这个面被称为隔间(2)的外侧面，相对的面为内侧面。用抽屉(11)的向下移动打开隔间(2)，该抽屉(11)在其路径端部具有朝向车辆的外侧的横向移动，所述横向移动允许使从车辆外侧更可触及外侧面。用抽屉(11)的反向移动(向上)来闭合隔间(2)。
抽屉(11)分别具有分别在内侧面、前面和后面处的壁(12)、(13)、(14)，内侧面的壁(12)是其背部并且外侧面和上部面的表面是被清除的，因而允许从这些面进入抽屉(11)的内部。抽屉(11)的内侧面、前面和后面的壁(12)、(13)、(14)占据电池(1)的高度的部分，并且前面和后面的壁(13)、(14)在最接近于外侧面的部分上具有槽口，从而与下部面会聚。下部面有两层(外和内)。外层在下方，具有像车辆的底部中采用的材料那样的材料片材(15)。当隔间(2)闭合时这个外层延续车辆的低线，还借助于其周边上的弹性装饰确保了与车辆外侧的良好绝缘。内层在外层上方，在两层之间存在小间隙，并且电池(1)在抽屉内侧(11)位于内层。这个内层由与前面和后面的壁(13)、(14)邻近的区域中的用于电池(1)的一些支撑件(16)形成。这些支撑件(16)由支撑电池(1)的重量的结构部分以及由塑料制成的、具有低摩擦涂层的上部部件形成，在磨损的情况下该上部部件能被容易地更换并且允许电池(1)在该上部部件上方滑动。将这些支撑件(16)与外层的片材(15)连接的结构部分由一系列墩形成，在这些墩之中有空气可以循环通过的自由空间。在内层的上部部分中，在外侧面的区域中，设置了小凸块(17)，从而确保电池(1)相对于其侧面(5)的正确放置并防止电池(1)的不想要的向外移动而不约束其有意的插入或移除。
固定到车辆结构的集成体(18)在前面、后面、侧面和上部面上具有壁，并且当隔间(2)闭合从而在内侧容纳电池(1)时提供上壁和电池(1)的上部基座(7)之间的间隙。下部部分和上部部分中提供的间隙允许空气的循环以对隔间(2)进行冷却或空气调节，空气的循环通过固定到车辆结构的集成体(18)的在与隔间(2)的下部部分和上部部分中的间隙对应的区域中的前壁和后壁中的每个壁上的两个冷却开口(22)进入和离开隔间(2)。以这种方式，电池(1)的下部基座(6)和上部基座(7)没有障碍物，并且空气循环通过这个下部基座(6)和这个上部基座(7)提供对电池(1)的冷却。
上部部分包括位于面上、与电池(1)的手柄(8)的位置互补的位置处的一些止动件(19)。隔间(2)的电气连接元件(20)和通信连接元件(21)也被安装在固定到车辆的结构的集成体(18)的上部部分中，在与电池(1)的电气连接元件(9)和通信连接元件(10)对应的位置处向下指并具有与电池(1)的电气连接元件(9)和通信连接元件(10)对应的形状，从而允许当电池(1)位于抽屉(11)中时借助于抽屉(11)的闭合隔间(2)的向上移动来建立相应的连接，并且允许当隔间(2)闭合时该连接被保持。隔间(2)的这些连接元件(20)、(21)被以不完全刚性的方式组装并提供允许电池(1)的位置的小容差的自由度，以便确保良好的连接。
在图2中图示了隔间(2)的总体外观，其中集成体(18)被固定到车辆结构并且抽屉(11)在其最低位置处。
当隔间(2)闭合时，使用两个螺栓将抽屉(11)紧固到固定到车辆结构的集成体(18)，这两个螺栓被插入抽屉下部面的两层之间，螺栓中的一个螺栓在前壁(13)下方而另一个在后壁(14)下方。这些螺栓具有有着水平上部部分的三角形轮廓，以这样的方式这些螺栓允许抽屉(11)向上移动而不向下移动。这些螺栓中的每个螺栓被附接到固定到车辆结构的集成体(18)，移动通过固定到车辆结构的集成体(18)的对应壁上的紧固件开口(23)，并且使用抽屉(11)的下部面的两层之间的间隙被插入并防止抽屉(11)的向下移动。
抽屉(11)的移动受到一些滑动件(24)的约束，这些滑动件(24)在轴承上方移动，其动力学约束是家具件中的抽屉采用的动力学约束，但具有更大的机械强度，并且描述了在抽屉(11)的路径的最低部分处造成横向分量移动的线。两个滑动件(24)在它们的端部附近被固定到抽屉(11)的前壁(13)和后壁(14)中的每个，而用于它们中的每个的对应轴承处于固定到车辆结构的集成体(18)的最低部分处。
作为示例，为了将本发明的这个优选实施例包含在汽车中，可以考虑以下配置：从针对前轮分配的空间的后部到针对后轮分配的空间的前部，在乘客舱下方安装四个隔间(2)，每侧上两个，这四个隔间(2)被安装在车辆框架(25)的梁和横杆之中，并且甚至能够将其它梁和横杆包含在隔间(2)之中的中央部分中。图3图示了在这个配置中隔间(2)连同这个车辆框架(25)的布置。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于车辆的能量储存系统，所述用于车辆的能量储存系统包括电池(1)和用于电池(1)在车辆中的容纳的隔间(2)，其中：
a)所述电池(1)在内侧包含多个基本电能储存单元；
b)用于电池(1)在车辆中的容纳的所述隔间(2)包括抽屉(11)，所述抽屉(11)具有允许使电池(1)位于所述抽屉(11)中的几何特征，
其特征在于，
a)所述电池(1)具有近似矩形棱柱的外部形式，其中下部基座(6)和上部基座(7)被由导热材料制成的元件包围并且其中电气连接元件(9)和通信连接元件(10)被插入在所述电池(1)的上部基座(7)中并可从所述电池(1)的外侧被触及；
b)用于电池(1)在车辆中的容纳的所述隔间(2)包括集成体(18)，所述集成体(18)固定到所述车辆的结构、安装在所述车辆的底部的，所述抽屉(11)被连接到所述集成体(18)，所述集成体(18)包含在其上部部分中的与所述电池(1)的电气连接元件和通信连接元件互补的电气连接元件(20)和通信连接元件(21)，所述隔间(2)的打开和闭合随着所述抽屉(11)的分别具有向下和向上分量的移动而发生，当所述隔间(2)打开时，所述抽屉(11)允许随着所述电池的水平移动插入或抽出电池(1)，随着所述抽屉(11)的造成所述隔间(2)闭合的具有向上分量的移动建立相应的电气连接元件(9)、(20)和通信连接元件(10)、(21)的连接，并且在所述隔间(2)闭合的同时保持相应的电气连接元件(9)、(20)和通信连接元件(10)、(21)的连接。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述电池(1)在内侧上包含辅助系统，在所述辅助系统之中包括功率转换器。
3.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述电池(1)内侧的承受电气电压的元件借助于电绝缘的导热材料被电绝缘。
4.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述电池(1)在其前面(3)、其后面(4)和其侧面(5)处被由电绝缘和热绝缘的材料制成的壳体包围。
5.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述电池(1)具有在其侧面(5)上的至少一个手柄(8)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述电池(1)包括在其侧面(5)的下部部分上的至少一个圆柱形形状的轴承。
7.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述电池(1)具有位于其上部基座(7)上或一个侧面(5)上并且从外侧可见的状态指示器，所述状态指示器包括一种或若干种颜色的一个或若干个LED。
8.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述电池(1)具有位于其上部基座(7)上或一个侧面(5)上并且从外侧可见的状态指示器，所述状态指示器包括带有字母数字指示器的屏幕。
9.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述抽屉(11)的下部面具有两层，外层和内层，其中，所述外层在所述内层下方，在两层之间存在小间隙。
10.根据权利要求9所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述抽屉(11)的所述下部面的所述内层包括与所述前面和所述后面相邻的区域中的用于所述电池(1)的支撑件(16)。
11.根据权利要求10所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述支撑件(16)由支撑所述电池(1)的重量的结构部分和具有低摩擦涂层的上部部件形成。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述抽屉(11)具有在外侧面的区域中、在所述抽屉的下部面的内层上的凸块(17)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，固定到车辆结构的所述集成体(18)包括所述前面、所述后面或所述侧面的下部部分和上部部分中的冷却开口(22)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，固定到车辆结构的所述集成体(18)包括止动件(19)，所述止动件(19)约束所述电池(1)的垂直和横向移动。
15.根据权利要求14所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述止动件(19)位于所述隔间(2)的上部部分的侧上当所述隔间(2)闭合时与所述电池(1)的所述手柄(8)的位置互补的位置中。
16.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述抽屉(11)包括固定到前壁(13)上的至少一个滑动件(24)以及固定到后壁(14)上的至少另一个滑动件(24)，并且固定到车辆结构的所述集成体(18)包括用于每个滑动件(24)的轴承，滑动件(24)在轴承上方移动。
17.根据权利要求16所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，每个滑动件(24)具有在所述抽屉(11)的路径的最低部分处造成具有横向分量的移动的弯曲轮廓。
18.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述隔间(2)包含被所述抽屉(11)的外部部分中的外部装置用于所述抽屉(11)的位置的检测的元件。
19.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述隔间(2)包括双重安全系统，所述双重安全系统采用板，当所述隔间(2)闭合时所述板附接到所述抽屉(11)从而形成所述抽屉(11)的外侧面上的壁，当所述隔间(2)被有意打开时所述板附接到固定到车辆结构的所述集成体(18)并且脱离所述抽屉(11)。
20.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述抽屉(11)的内侧可从所述抽屉的外侧面和所述抽屉的上部面被触及。
21.根据权利要求1至19中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述抽屉(11)的内侧可从所述抽屉的外侧面、所述抽屉的内侧面和所述抽屉的上部面被触及。

Claims (21)

1.一种用于车辆的能量储存系统，所述用于车辆的能量储存系统包括电池(1)和用于电池(1)在车辆中的容纳的隔间(2)，其特征在于：
a)所述电池(1)在内侧包含多个基本电能储存单元并且具有近似矩形棱柱的外部形式，其中下部基座(6)和上部基座(7)被由导热材料制成的元件包围并且其中电气连接元件(9)和通信连接元件(10)被插入在所述电池(1)的上部基座(7)中并可从所述电池(1)的外侧被触及；
b)用于电池(1)在车辆中的容纳的所述隔间(2)包括集成体(18)和抽屉(11)，所述集成体(18)固定到所述车辆的结构、安装在所述车辆的底部，所述抽屉(11)被连接到所述集成体(18)，具有允许电池(1)放置在其中的几何特征，所述集成体(18)包含在其上部部分中的与所述电池(1)的电气连接元件和通信连接元件互补的电气连接元件(20)和通信连接元件(21)，所述隔间(2)的打开和闭合随着所述抽屉(11)的分别具有向下和向上分量的移动而发生，当所述隔间(2)打开时，所述抽屉(11)允许随着所述电池的水平移动插入或抽出电池(1)，随着所述抽屉(11)的造成所述隔间(2)闭合的具有向上分量的移动建立相应的电气连接元件(9)、(20)和通信连接元件(10)、(21)的连接，并且在所述隔间(2)闭合的同时保持相应的电气连接元件(9)、(20)和通信连接元件(10)、(21)的连接，并且所述隔间(2)允许通过所述电池(1)的所述下部基座(6)和所述上部基座(7)冷却容纳在其中的电池(1)。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述电池(1)在内侧上包含辅助系统，在所述辅助系统之中包括功率转换器。
3.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述电池(1)内侧的承受电气电压的元件借助于电绝缘的导热材料被电绝缘。
4.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述电池(1)在其前面(3)、其后面(4)和其侧面(5)处被由具有良好机械强度且电绝缘和热绝缘的材料制成的壳体包围。
5.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述电池(1)具有在其侧面(5)上的至少一个手柄(8)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述电池(1)包括在其侧面(5)的下部部分上的至少一个圆柱形形状的轴承。
7.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述电池(1)具有位于其上部基座(7)上或一个侧面(5)上并且从外侧可见的状态指示器，所述状态指示器包括一种或若干种颜色的一个或若干个LED。
8.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述电池(1)具有位于其上部基座(7)上或一个侧面(5)上并且从外侧可见的状态指示器，所述状态指示器包括带有字母数字指示器的屏幕。
9.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述抽屉(11)的下部面具有两层，外层和内层，其中，所述外层在所述内层下方，在两层之间存在小间隙。
10.根据权利要求9所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述抽屉(11)的所述下部面的所述内层包括与所述前面和所述后面相邻的区域中的用于所述电池(1)的支撑件(16)。
11.根据权利要求10所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述支撑件(16)由支撑所述电池(1)的重量的结构部分和具有低摩擦涂层的上部部件形成。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述抽屉(11)具有在外侧面的区域中、在所述抽屉的下部面的内层上的凸块(17)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，固定到车辆结构的所述集成体(18)包括所述前面、所述后面或所述侧面的下部部分和上部部分中的冷却开口(22)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，固定到车辆结构的所述集成体(18)包括止动件(19)，所述止动件(19)约束所述电池(1)的垂直和横向移动。
15.根据权利要求14所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述止动件(19)位于所述隔间(2)的上部部分的侧上当所述隔间(2)闭合时与所述电池(1)的所述手柄(8)的位置互补的位置中。
16.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述抽屉(11)包括固定到前壁(13)上的至少一个滑动件(24)以及固定到后壁(14)上的至少另一个滑动件(24)，并且固定到车辆结构的所述集成体(18)包括用于每个滑动件(24)的轴承，滑动件(24)在轴承上方移动。
17.根据权利要求16所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，每个滑动件(24)具有在所述抽屉(11)的路径的最低部分处造成具有横向分量的移动的弯曲轮廓。
18.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述隔间(2)包含被所述抽屉(11)的外部部分中的外部装置用于所述抽屉(11)的位置的检测的元件。
19.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述隔间(2)包括双重安全系统，所述双重安全系统采用板，当所述隔间(2)闭合时所述板附接到所述抽屉(11)从而形成所述抽屉(11)的外侧面上的壁，当所述隔间(2)被有意打开时所述板附接到固定到车辆结构的所述集成体(18)并且脱离所述抽屉(11)。
20.根据前述权利要求中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述抽屉(11)的内侧可从所述抽屉的外侧面和所述抽屉的上部面被触及。
21.根据权利要求1至19中任一项所述的用于车辆的能量储存系统，其特征在于，所述抽屉(11)的内侧可从所述抽屉的外侧面、所述抽屉的内侧面和所述抽屉的上部面被触及。
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