CN113573928A - 用于机动车的能量存储器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车的能量存储器(2)，包括底板(19)，通过该底板至少间接地支承相应电池模块(16)并且通过该底板向下限定能量存储器(2)。为了提供在事故特性和整车总布置方面优化并且不需要机动车内部空间中的安装空间的能量存储器(2)，所述能量存储器(2)包括至少一条导线(27)，该导线在底板(19)上方延伸并在前端部和后端部(28、29)处从能量存储器(2)伸出。

Description

用于机动车的能量存储器

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于机动车的能量存储器。

背景技术

从EP 2 468 609 A2中已知这种插入底部组件中的能量存储器，在其中底部组件的车辆地板在侧向通过相应侧门槛限定并且通过纵梁和/或横梁加固。能量存储器在此具有壳体，在该壳体内容纳有相应单体电池或电池模块。该壳体通过在外周侧环绕的型材元件以及多个横梁的框架状结构加固，使得能量存储器可通过相应螺钉连接尤其是在侧门槛区域中固定在车辆地板的下侧。为了在此在能量存储器和底部组件之间获得尽可能有利的力传递，能量存储器在其尺寸和形状方面与由侧门槛和相应横梁在车辆地板下侧形成的开口相匹配。由此，能量存储器的壳体可至少基本上形锁合地定位和固定在相应侧门槛之间。因此，能量存储器用作在白车身方面底部组件的支承元件。

能量存储器壳体的支承功能虽然能实现能量存储器和底部组件之间相对刚性的连接，但能量存储器壳体的支承功能使其制造极其复杂而且也很重。例如在发生侧面碰撞时引入的力也必须由能量存储器壳体吸收，由此它必须构造成相应刚性和稳定的。此外，在能量存储器和底部组件的其它构件之间存在双重过程链，因为它们作为复合体共同作用。另一个问题是螺钉区域中的负荷转移点(Lastübergabe-stellen)，能量存储器通过所述螺钉固定在相应侧门槛上。尤其是在由事故引起的力加载时，这些负荷转移点极易发生失效，因此必须采取重要措施来避免这种情况。此外，相应的负荷路径通过能量存储器和底部组件之间的过渡部中断，这也可证明在力传递方面是不利的，特别是在发生事故时。

此外，通常需要多根导线，这些导线必须铺设在能量存储器前方的区域和能量存储器后方的区域之间。为此迄今通常设置所谓的末端通道(Stummeltunnel)，其沿车辆纵向方向延伸并且在中间区域中削弱能量存储器。这种末端隧道例如中断座椅横梁区域中用于侧面碰撞的相应负荷路径，此外，还需要安装空间，否则该安装空间可增加到车辆内部空间。其它导线布置也有问题，其要么减少能量存储器的安装空间，要么导致整车总布置(Fahrzeugpackage)方面的问题。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种开头所提类型的能量存储器，通过该能量存储器可改善机动车的事故行为并减少机动车内部空间和整车总布置中安装空间方面的问题。

根据本发明，所述任务通过具有权利要求1的特征的能量存储器来解决。有利的扩展方案是从属权利要求的技术方案。

为根据本发明的能量存储器分配底板，通过该底板至少间接地承载相应电池模块并且通过该底板向下限定能量存储器。为了获得在其事故特性方面特别有利的能量存储器，通过该能量存储器也可提供机动车的特别大的内部空间并且可以避免整车总布置中的问题，根据本发明规定，所述能量存储器包括至少一个导线，该导线在底板上方延伸并在前端部和后端部处从能量存储器伸出。

通过根据本发明将所述至少一个导线设置在能量存储器内，并且尤其是设置在底板上方，一方面考虑到了避免末端隧道等的情况，所述末端隧道在能量存储器区域中尤其是影响相应的侧面碰撞负荷路径，并且另一方面使底板能够连续且完全地在能量存储器下方延伸。此外，通过将导线布设在能量存储器内可省却例如在机动车的内部空间中的布设，从而由此避免安装空间问题和整车总布置问题。

在本发明的另一种实施方式中已证明有利的是，能量存储器向上通过车辆地板限定并且在前端部和后端部处通过横梁限定。换言之，底板因此形成能量存储器的一种侧向开口或封闭的整体壳体，从而能量存储器被特别可靠地安装。能量存储器在此可邻接相应横梁并且导线可在相应开口区域中穿过横梁。由此可实现特别有利的导线布设。

在本发明的另一种实施方式中，为所述能量存储器分配至少一个附加的、设置在车辆地板上侧的纵梁或横梁，以用于加固底部组件。因此，可将能量存储器的容纳和密封功能与加固功能分开，加固功能在迄今的现有技术中也由能量存储器的壳体实现。所述至少一个附加横梁优选连续地在与其分别连接的相应侧门槛之间延伸。

在此情况下已证明有利的是，能量存储器包括至少一个在白车身方面非支承性的、用于相应电池模块的单壳体，所述单壳体由底板承载。因此规定，能量存储器的所述至少一个单壳体不具有框架元件、型材或类似物，其有助于加固底部组件或机动车白车身并在发生相应的由事故引起的力加载时吸收事故能量。相反，能量存储器的单壳体的功能尤其是在于密封地容纳相应单体电池或电池模块。

由于能量存储器的所述至少一个单壳体不具有底部组件的承载元件，因此单壳体可更加低成本地设计。此外，因省略能量存储器区域中的相应支承件而附加地设置在车辆地板侧面的相应纵梁或横梁在底部组件或机动车白车身中形成优化的负荷路径，且在此不需要相应的负荷转移点、如螺钉或类似物。这不仅在制造技术方面提供了更低成本且更简单的解决方案，而且也实现了底部组件的更高刚度和稳定性。

在本发明的另一种实施方式中，设置能量存储器的多个相互平行延伸的单壳体。这些单壳体可有利地沿车辆横向方向彼此平行延伸。但如果多个单壳体沿车辆纵向方向彼此平行延伸，则是特别有利的，因为经验表明这些单壳体可被制造得更长和更大，从而可实现整体成本优势。多个单壳体的优点还在于：它们与车辆地板的连接比一个大的单壳体要简单得多，在大的单壳体的情况下必须设置中央连接，这通常只能通过相当大的技术花费来实现。

在本发明的另一种实施方式中，在车辆地板的下侧上在相应单壳体的侧向分别设置有一个保持型材，通过该保持型材将相应单壳体与车辆地板连接。壳体和设置在它们之间或侧向的保持型材的这种布置能够特别有利且简单地将相应单壳体固定在车辆地板的下侧上。

此外，已证明有利的是，所述相应单壳体被夹紧在相应保持型材和底板之间，尤其是借助于夹板。这使得相应壳体可大尺寸地并且在公差方面特别有利地固定在车辆地板的下侧上。

在本发明的另一种实施方式中，已证明有利的是，所述导线容纳在一个连续的导线槽中。该导线槽必要时可构造成开放的或封闭的。通过这种连续的导线槽特别有利地保护相应导线免受损坏。

但作为替代方案也可想到将导线设置在彼此间隔开的保持件上。这是一种特别简单的用于固定相应导线的可能性。

本发明的另一种有利实施方式规定，所述导线至少间接地固定在底板上。这可一个通过连续的导向槽或通过彼此间隔开的保持件来实现。

本发明的其它特征由权利要求书、附图和附图说明给出。在上面说明中提到的特征和特征组合以及在下面附图说明中提到和/或仅在附图中显示的特征和特征组合不仅可在相应给出的组合中而且也可在其它组合中使用或可单独使用。

附图说明

现在借助优选实施例并参考附图详细阐述本发明。附图如下：

图1是机动车车身的底部组件1的透视分解图，其中车辆地板在侧面通过相应侧门槛限定并且通过纵梁和/或横梁加固，并且其中能量存储器在上侧通过车辆地板并且在下侧通过底板限定并且包括多个壳体，这些壳体沿车辆纵向方向延伸并且在白车身方面构造成非支承性的；

图2示出根据图1的具有能量存储器和底板的底部组件沿车辆竖直方向或沿车辆横向方向的剖面延伸的透视剖视图；

图3示出根据图1和2的具有能量存储器和底板的底部组件沿车辆横向方向或沿车辆竖直方向的剖面延伸的透视剖视图；

图4示出具有夹板的底板的局部透视图，通过该夹板相配的用于容纳电池模块的单壳体可通过保持型材夹紧在车辆地板的下侧，在此沿夹板设有一个用于容纳导线的连续的导线槽；

图5示出沿车辆竖直方向或沿车辆横向延伸穿过底板的剖面的局部剖视图，该底板具有夹板、单壳体和根据图4的具有导线的导线槽；

图6示出具有夹板的底板的局部透视图，沿该夹板设置有用于容纳导线的彼此间隔开的保持件；

图7示出沿车辆竖直方向或沿车辆横向延伸穿过底板的剖面的局部剖视图，该底板具有夹板、单壳体和根据图6的导线保持件之一；

图8示出具有替代设计的夹板的底板的另一局部透视图，其中集成有连续的导线槽；

图9示出沿在车辆竖直方向上或在车辆横向方向上延伸穿过底板的剖面的局部剖视图，该底板具有夹板和根据图8的单壳体。

具体实施方式

图1以透视分解图示出具有底部组件1和能量存储器2的轿车的机动车白车身，所述能量存储器部分地由底部组件1以及由底板19形成。借助能量存储器2可为例如全电动或通过混合驱动装置驱动的机动车的驱动装置提供电能。

底部组件1主要由在此大致为平面的车辆地板3形成，车辆地板尤其是由一个或多个金属板成型构件形成。该车辆地板3在侧向通过相应侧门槛4、5限定，所述侧门槛基本上水平地沿车辆横向方向在车辆每一侧上的相应前轮罩6和后轮罩7之间延伸。在前部区域中，底部组件1向前通过前横梁8限定，该前横梁——关于车辆纵向方向——在端壁9的高度上延伸，该端壁将乘客舱与机动车的车身前端分开。横梁8在此水平地并且沿车辆横向方向在侧门槛4、5的各相应前端部或者说相应前门柱10的各下端部之间延伸。在后部区域中，底部组件1具有后横梁11，该后横梁水平地并且沿车辆横向方向——关于车辆纵向方向——大约在侧门槛4、5的相应后端部的高度上延伸。

具有侧门槛4、5和横梁8、11的车辆地板3形成向下开口的凹腔，在所述凹腔中，能量存储器2以在下文中还将详细描述的方式设置在车辆地板3下方。

下面参照图2和3说明能量存储器2在车辆地板3下方的设置，所述附图以透视图或从前面分别沿在车辆横向方向上及在车辆竖直方向上延伸的剖面的剖视图示出底部组件1、底板19和能量存储器2，该能量存储器在此部分地由底部组件1和底板19形成。

在此首先清楚的是，能量存储器2包括多个、在当前为六个单独的单壳体12，这些单壳体分别由横截面基本上为U形的上部13和横截面同样基本上为U形的下部14沿相应的法兰连接部15相互连接。法兰连接部15在此由上部13或下部14的相应法兰形成并且在外周侧周向封闭地分别围绕整个单壳体12延伸。由此设置在相应单壳体12内的单体电池或电池模块16密封地容纳在相配的壳体12内。

所述多个单壳体12在此大致水平地并且沿车辆纵向方向彼此平行延伸。在每个单壳体12的侧面或在各个单壳体12之间分别水平地并且沿车辆纵向方向延伸有一个保持型材17，该保持型材在此在横截面中具有大致帽形轮廓并且借助相应法兰18固定在车辆地板3的下侧，例如通过焊接连接或其它类型的接合连接。保持型材17在此尤其是也可在图1中在车辆地板3的下侧看到。保持型材主要用于保持壳体12。因此，保持型材17也设置在能量存储器2外部。

尤其是在图1中可以看到支承板形式的底板19，该底板例如构造成金属板成型件、塑料构件或金属铸造构件。底板19在当前构造成大致平面的并且在上侧具有相应的夹板20，所述夹板在各个壳体12之间的相应中间区域中在横截面中构造成双T形的并且在最外侧壳体12的外侧在横截面中构造成盒状廓状的。这些夹板20例如通过焊接连接、其它接合连接或类似连接固定在底板19的上侧或者说内侧并且分别与对应的保持型材17对齐，所述保持型材本身固定在车辆地板3的下侧。因此，当支承元件19安装在底部组件1上时，相应夹板20至少基本上水平地且沿车辆纵向方向延伸。

具有夹板20的底板19在安装时被装配各个壳体12并且随后被固定在车辆地板3的下侧。在此通过将底板19固定在车辆地板3的下侧上，壳体12以其相应法兰连接部15被夹紧在相应保持型材17和相应夹板20之间。这主要是以下方式进行：将相应的螺钉连接26(图3)或其它机械连接器件置于底板19或相应夹板20和相配的保持型材17之间，使得相应壳体12的相应法兰连接部15被夹紧在相应保持型材17和相配的夹板20之间。

底板19不仅用于安装和保持相应壳体12，而且也用于保护它们。尤其是当驶过护柱(Poller)时，相应壳体12因此以最佳的方式被保护免受损坏。

尤其是从图2和3还可以看出，相应壳体12和底板19都终止于距对应的侧门槛4、5的一定侧向距离处。换言之，在能量存储器2和相应侧门槛4、5之间设置有空隙21，该空隙向上延伸到车辆地板3的下侧。因此，在能量存储器2和相应侧门槛4、5之间在车辆地板3下方基本上没有连接。

此外，尤其是从图2和3可以看出，具有相应上部13或下部14的相应壳体12构造成基本上没有支承结构的。这尤其是意味着，没有设置尤其是有助于沿车辆横向方向加固车身的支承件或支承件状的凹部。与迄今为止的现有技术不同，也没有设置围绕能量存储器的框架，通过该框架所述能量存储器例如可连接到侧门槛4、5上。沿车辆纵向方向向前或向后也可在相应壳体12和相应横梁8或11之间设置相应的距离。这也适用于底板19，其必要时也可终止于距所述横梁8、11一定距离处。

由于能量存储器2和尤其是其壳体12虽然对于设置在其内的电池模块16具有密封功能，但特别是对于机动车白车身没有加固和支承性能，因此对底部组件1进行附加加固。为此除了相应的座椅横梁22之外，还设置有另外的横梁24，它们在迄今具有能量存储器的传统底部组件中是不需要的。由于相应单壳体12对于机动车白车身或底部组件1没有支承和加固功能，这通过横梁23、24完成，所述横梁在车辆地板3上侧延伸或者说固定在其上侧上。横梁24在此在两个侧门槛4、5之间在底部组件的整个宽度上延伸，横梁支撑并且也固定在所述侧门槛4、5上。由此在相应侧门槛4、5之间形成两个最佳负荷路径，而不像在迄今的现有技术中那样必须选择通过螺钉等形式的相应负荷转移点的绕路，在这些转移点处负荷从底部组件或机动车白车身、尤其是从侧门槛4、5转移到能量存储器2或其壳体12上。

在此可以看出，由此产生这样的负荷路径，其以简单的方式借助相应横梁23、24产生并且可以简单的方式焊接并且因此并非仅仅点状连接。这种结构方式的另一大优点是在于相应单壳体12的密封性与底部组件1或机动车白车身的机械加固之间的所述功能分离在功能上是分离的。由此，尤其是相应单壳体12和能量存储器2可整体上显著更低成本地制造并且还可实现机动车白车身及其底部组件1的改进的功能。

另一个优点是：在侧门槛4、5和能量存储器3、尤其是其壳体12之间设置有一段距离或者说空隙25，这只有在相应壳体12或能量存储器2整体不用于加固底部组件1并且因此不必强制性固定到相应侧门槛4、5上时才是可能的。这尤其是具有以下优点：在侧门槛4、5之一受到侧面碰撞时，在侧门槛与能量存储器2或相应壳体12之间存在相当大的距离，从而在发生侧面碰撞的事故场景的过程中，能量存储器2的损坏发生得较晚。

由于能量存储器2包括多个单壳体12，它们因其不具有支承功能而不必相互连接，因此可省却迄今需要的能量存储器2的极其复杂的中央连接。相反，各个壳体12尤其是通过底板19与保持型材17和夹板20的组合以最佳的方式固定在地板下方区域中。

此外，底板19和车辆地板3还形成能量存储器2的一种侧向开口的整体壳体，单壳体12安全地容纳在其中。此外，当然也可想到，将底板19和车辆底板3在周向上密封地彼此连接，以便由此形成能量存储器2的密封的整体壳体。

图4以局部透视图示出具有夹板20的底板19，通过夹板相应单壳体12在其法兰连接部15区域中被夹紧到保持型材17上。在此尤其是可以看出，上部和下部13、14的法兰连接部15在相应螺钉连接26区域中相应地留空。

图5以沿在车辆横向方向(Y方向)上及在车辆竖直方向(Z方向)上延伸的剖面的局部剖视图示出法兰连接部15与夹板20和底板19的夹紧结构，在此省略保持型材17，结合图5可以看出，在能量存储器2内设置有至少一条导线27。该导线27、在当前情况下例如是高压导线例如在能量存储器2的前端部和后端部28、29(图1)之间延伸并且例如穿过底板19的前边缘和后边缘30、31(图1)。此外，如果底板19或能量存储器20直接连接到横梁8、11上，则导线可在该区域上穿过相应开口。

现在结合图4和5可以看出，设置用于引导或保持导线27的一个连续的导线槽32，该导线槽例如固定在底板19的上侧上。导线槽32具有多个在两侧指状包围导线27的保持元件33，这些保持元件因此适配于导线27的半径并且略大于180度地包围导线27，使得导线27相应形锁合地固定。为了能够有利地将导线27固定在导线槽32或保持元件33上，导线槽例如由弹性可收缩的塑料或金属板制成。此外，从图5中可以看出，相应螺钉连接26可被套筒元件34包围。

类似于图4和5，图6和7以另一局部透视图或沿车辆横向方向(y-方向)及沿车辆竖直方向(z-方向)延伸的剖面的剖视图示出用于固定导线27的另一种可能性，导线27在当前情况下也沿着相对应的夹板20或者说在两个相邻的单壳体12之间延伸。但在当前情况下设置多个彼此间隔开的保持件35，这些保持件插套在夹板20的对应翼缘36上。夹板20在此支撑在底板19的相应加强筋37上，相应保持件35定位在两个这样的加强筋37之间的区域中。从图7中可以看出，相应保持件35在外周侧包围导线27超过180度并且具有相应的插入斜面38，通过该插入斜面所述导线可简单地固定在弹性可收缩的保持件35上。加强筋37用于隐藏设置螺钉连接26的相应头部。

最后，类似于图4和5，图8和9最后示出局部透视图或沿在车辆横向方向(y-方向)上及在车辆竖直方向(z-方向)上延伸的剖面的剖视图。与根据图4和5的图示不同，在当前情况下示出侧向限定能量存储器2或设置在侧向相应最后一个单壳体12外侧上的夹板20。由于该夹板设计为支承件状或型材状的，因此该夹板在其侧壁区域中具有相应导线槽39，在该导线槽内铺设对应的导线27。在当前情况下，相应导线槽39构造为大致凹槽状的，其具有略大于180度的弧形横截面并且适配于导线27的外圆周。因此，相应导线27也可简单地卡入凹槽或者说导线槽39中。

附图标记列表

1 底部组件

2 能量存储器

3 车辆地板

4 侧门槛

5 侧门槛

6 轮罩

7 轮罩

8 横梁

9 端壁

10 门柱

11 横梁

12 壳体

13 上部

14 下部

15 法兰连接部

16 电池模块

17 保持型材

18 法兰

19 底板

20 夹板

21 座椅横梁

22 座椅横梁

23 横梁

24 横梁

25 空隙

26 螺钉连接

27 导线

28 前端部

29 后端部

30 前边缘

31 后边缘

32 导线槽

33 保持元件

34 套筒元件

35 保持件

36 翼缘

37 加强筋

38 插入斜面

39 导线槽

Claims (10)

1.用于机动车的能量存储器(2)，所述能量存储器包括底板(19)，通过该底板至少间接地承载相应电池模块(16)并且通过该底板向下限定能量存储器(2)，其特征在于，所述能量存储器(2)包括至少一个导线(27)，该导线在底板(19)上方延伸并在前端部和后端部(28、29)处从能量存储器(2)伸出。

2.根据权利要求1所述的能量存储器(2)，其特征在于，所述能量存储器(2)向上通过车辆地板(3)限定并且在前端部和后端部(28、29)处通过相应横梁(8、11)限定。

3.根据权利要求2所述的能量存储器(2)，其特征在于，为所述能量存储器(2)分配至少一个附加的、设置在车辆地板(3)上侧的纵梁或横梁(23、24)以用于加固底部组件(1)。

4.根据权利要求2所述的能量存储器(2)，其特征在于，所述能量存储器(2)包括至少一个在白车身方面非支承性的、用于相应电池模块(16)的单壳体(12)，所述单壳体通过底板(19)承载。

5.根据权利要求4所述的能量存储器(2)，其特征在于，设置多个相互平行延伸的单壳体(12)。

6.根据权利要求4或5所述的能量存储器(2)，其特征在于，在车辆地板(3)的下侧上在相应单壳体(12)的侧向分别设置有一个保持型材(17)，通过该保持型材将相应壳体(12)与车辆地板(3)连接。

7.根据权利要求6所述的能量存储器(2)，其特征在于，所述相应壳体(12)被夹紧在相应保持型材(17)和底板(19)之间，尤其是借助于夹板(20)进行夹紧。

8.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储器(2)，其特征在于，所述导线(27)容纳在一个连续的导线槽(32、39)中。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的能量存储器(2)，其特征在于，所述导线(27)容纳在彼此间隔开的保持件(35)上。

10.根据前述权利要求中任一项所述的能量存储器(2)，其特征在于，所述导线(27)至少间接地固定在底板(19)上。

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