CN113895247B - 机动车辆的牵引电池系统和具有电驱动装置的机动车辆 - Google Patents

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Abstract

公开一种能够电驱动的机动车辆的牵引电池系统，其中被设计为呈底板电池形式的牵引电池(7)具有至少一个第一电池模块(8)和第二电池模块(9)，且牵引电池系统(1)包括用于操作这些电池模块(8，9)的电池辅助模块(13)，这些电池模块(8，9)和电池辅助模块(13)彼此串联地在车身(3)的车身纵向轴线(X)的方向上取向，且被布置在该车身(3)的第一底梁(4)与第二底梁(5)之间。为了传递作用于该车身(3)的侧面元件(4，5，11)的力，该电池辅助模块(13)具有被设计为在车身(3)的车身横向轴线(Y)的方向上从第一底梁(4)延伸到第二底梁(5)的载荷传递元件(18)。还公开一种具有电驱动装置的机动车辆。

Description

机动车辆的牵引电池系统和具有电驱动装置的机动车辆
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的牵引电池系统。本发明还涉及一种具有电驱动装置的机动车辆。
背景技术
已知用于机动车辆的牵引电池系统。在此涉及多个电池模块，这些电池模块具有多个电池单元，这些电池单元被设计成用于以混合驱动的形式进行电驱动或部分驱动。多个电池单元被捆绑成一个电池模块，其中多个电池模块被容纳在牵引电池的电池壳体中。牵引电池系统被容纳在机动车辆的车身的容纳空间中。
公开文献DE 10 2011 109 024 A1公开了一种用于机动车辆的牵引电池系统，其电池模块和所属的部件(例如冷却装置、电转换器、逆变器和直流转换器)被容纳在可以安置在机动车辆的车身上的支撑框架中。
由专利文献JP 3070353 B2得知一种具有牵引电池系统的机动车辆，其中牵引电池被设计为呈底板电池的形式，并且其中机动车辆的车身具有中央通道，牵引电池系统的控制单元被容纳在该中央通道中。
从公开文献DE 10 2017 206 852 A1得知一种用于机动车辆的牵引电池系统，其电池模块被容纳在紧固结构中，该紧固结构针对侧面碰撞载荷具有提高的强度，其中在彼此并排布置的电池模块之间设置有载荷传递元件。
从公开文献DE 10 2017 211 365 A1可以得知一种用于机动车辆的牵引电池系统，其电池模块被容纳在电池壳体中，其中在电池壳体的内侧上布置有至少一个用于在碰撞情况下变形的变形元件。
牵引电池呈底板电池形式设计的牵引电池系统通常具有位于机动车辆的车身的两个侧面之间、在车身的中部区域中的电池模块，该中部区域通常是乘员室。被设计为用于操作牵引电池的电池辅助系统为了实现牵引电池旁的更短的连接路径而因此同样被布置在车身的中部区域，该中部区域通常处于车身的两个底梁(Schweller)之间。电池辅助系统通常在其沿车身的车身横向轴线的方向的延伸尺寸方面小于电池模块，因此该电池辅助系统不适用于传递(例如在所谓的碰撞中)作用于侧面的力。
发明内容
因此本发明的目的是，给出一种尤其针对力的侧向引入得到改善的保护的用于机动车辆的牵引电池系统。另一个目的给出一种具有电驱动装置的机动车辆，该机动车辆针对进入到其侧面的力得到改善的保护。
根据本发明，该目的通过具有下文所述特征的用于机动车辆的牵引电池系统来实现，并且另一个目的根据本发明通过具有下文所述特征的具有电驱动装置的机动车辆来实现。本发明的具有便利且重要的改进方案的有利设计方案相应地在下文中给出。
能够电驱动的机动车辆的根据本发明的牵引电池系统具有牵引电池系统的牵引电池，该牵引电池被设计为呈底板电池的形式，该牵引电池具有至少一个第一电池模块和第二电池模块。牵引电池系统还包括电池辅助模块，该电池辅助模块被设计为用于操作这些电池模块，其中这些电池模块和该电池辅助模块彼此串联地在该机动车辆的车身的车身纵向轴线的方向上取向，并且被布置在该车身的第一底梁与第二底梁之间。根据本发明，为了传递作用于该车身的侧面元件的撞击力，该电池辅助模块具有载荷传递元件，该载荷传递元件被设计为在该车身的车身横向轴线的方向上从该第一底梁延伸到该第二底梁。即换言之，载荷传递元件形成从一个底梁到另一个底梁的载荷路径来引导力，由此形成对电池辅助模块的更好保护，以防止来自侧面方向的力作用。
如果电池辅助模块由如下两个彼此分开形成的部件构成，即电池管理系统和集成功率系统，该集成功率系统具有DC-DC转换器、AC-DC转换器和/或调温系统的加热器，并且辅助模块壳体因此由电池管理系统的电池管理系统壳体和集成功率系统的功率系统壳体构成，则载荷传递系统的主要优点是：尽管构件分离，但仍在车身横向轴线的方向上提供连续的载荷路径。
因此在载荷路径安全无中断的情况下，这两个系统，即电池管理系统和集成功率系统(其还被称为集成电源箱或“集成电力箱(integrated power box)”)有利地以结构空间优化的方式布置。彼此分开形成的系统的优点尤其体现在由不同的供应商提供不同的系统，这些供应商分别在对应系统的领域内是专业的，由此可以使用高价值的系统，由此进而可以保证较低的保修成本和商誉成本。
同样，使用承受载荷的电池模块来提高牵引系统的安全性是有利的。
原则上，力配合连接(优选地呈拧接连接的形式)适用于以单件式的形式或两件式的形式来牢固地将载荷传递元件与电池辅助模块紧固，其中在电池辅助模块、尤其辅助模块壳体上设置有专门为紧固而设置的连接部位。
辅助模块壳体或电池管理系统壳体和功率系统壳体的两件式的形式优选地由一个框架构成，该框架具有第一盖和第二盖以便实现封闭的容器，该容器优选地被设计为密封的。为了牢固地将盖紧固在框架上，使用力配合连接，优选呈拧接连接的形式。在将载荷传递元件紧固在这些盖中的至少一个盖上的背景下，也同样优选借助于拧接连接，因为借助拧接连接可以实现牢固并且稳定的连接。
在根据本发明的牵引电池系统的设计方案中，载荷传递元件是辅助模块壳体的盖。即换言之，载荷传递元件在其朝向框架形成的面上被设计为用于可靠地覆盖并且密封地覆盖辅助模块壳体。因此可以以成本有效的方式(因为可以省去额外的盖)实现密封的、尤其相对于湿气密封的壳体。
进一步成本有效的是，载荷传递元件以挤压的方式制成。这种制造方法也以成本有效的方式实现牵引电池系统的优选设计方案，该牵引电池系统将载荷传递元件设计成具有冷却通道。借助于在载荷传递元件中形成的冷却通道，载荷传递元件可以用作用于冷却电池辅助模块的冷却元件。此外，由于冷却通道或优选地多个冷却通道，载荷传递元件因此具有稳定的横截面。
如果载荷传递元件不被用作辅助模块壳体的盖，则盖由塑料制成可以成本有效并且以较小的重量来提供盖。以成本有效并且稳定的方式来制造呈铸件或锻造件形式的框架。
因此，总体上实现结构空间优化地并且重量有效地将载荷传递元件整合到牵引电池系统中。
本发明的第二方面是提供一种在例如所谓的碰撞时在引入到侧面的力过大的情况下得到改善的保护的机动车辆，该机动车辆具有电驱动装置，其中牵引电池系统被布置在机动车辆的车身的第一底梁与第二底梁之间。根据本发明，为此牵引电池系统是根据下述1至11之一形成的。
总体上，本发明在此公开下述1和12的技术方案，下述2-11为本发明的优选技术方案：
1.一种能够电驱动的机动车辆的牵引电池系统，其中该牵引电池系统(1)的被设计为呈底板电池形式的牵引电池(7)具有至少一个第一电池模块(8)和第二电池模块(9)，并且其中该牵引电池系统(1)包括电池辅助模块(13)，该电池辅助模块被设计为用于操作这些电池模块(8，9)，其中这些电池模块(8，9)和具有辅助模块壳体(26)的该电池辅助模块(13)彼此串联地在该机动车辆(2)的车身(3)的车身纵向轴线(X)的方向上取向，并且被布置在该车身(3)的第一底梁(4)与第二底梁(5)之间，
其特征在于，
为了传递作用于该车身(3)的侧面元件(4，5，11)的力，该电池辅助模块(13)具有载荷传递元件(18)，该载荷传递元件被设计为在该车身(3)的车身横向轴线(Y)的方向上从该第一底梁(4)延伸到该第二底梁(5)。
2.根据前述1所述的牵引电池系统，
其特征在于，
该电池辅助模块(13)由电池管理系统(14)和集成功率系统(15)构成，其中该辅助模块壳体(26)由该电池管理系统(14)的电池管理系统壳体(16)和该集成功率系统(15)的功率系统壳体(17)构成。
3.根据前述1或2所述的牵引电池系统，
其特征在于，
这些电池模块(8，9)被设计为承受载荷的。
4.根据前述1-3之一所述的牵引电池系统，
其特征在于，
该载荷传递系统(18)借助于该电池辅助模块(13)得以稳定，尤其防止弯折。
5.根据前述1-4之一所述的牵引电池系统，
其特征在于，
该载荷传递元件(18)借助于形成在该辅助模块壳体(26)上的连接部位(22)被紧固在该车身(3)上。
6.根据前述5所述的牵引电池系统，
其特征在于，
该载荷传递元件(18)借助于力配合连接，尤其呈拧接连接的形式与该辅助模块壳体(26)连接。
7.根据前述1-6之一所述的牵引电池系统，
其特征在于，
该载荷传递元件(18)是该辅助模块壳体(26)的盖(19；20)。
8.根据前述1-7之一所述的牵引电池系统，
其特征在于，
该载荷传递元件(18)通过挤压的方式制成。
9.根据前述1-8之一所述的牵引电池系统，
其特征在于，
该载荷传递元件(18)具有冷却通道(24)。
10.根据前述1-9之一所述的牵引电池系统，
其特征在于，
该辅助模块壳体(26)的盖(19；20)借助于力配合连接，尤其拧接连接与该辅助模块壳体(26)的框架(21)连接。
11.根据前述1-10之一所述的牵引电池系统，
其特征在于，
该辅助模块壳体(26)的盖(19；20)由塑料制成和/或该辅助模块壳体(26)的框架(21)呈铸件或锻造件的形式制成。
12.一种具有电驱动装置的机动车辆，其中牵引电池系统(1)被布置在该机动车辆(2)的车身(3)的第一底梁(4)与第二底梁(5)之间，其中该牵引电池系统(1)是根据前述1至11之一设计的。
附图说明
从下面对优选实施例的描述并且借助于附图来获得本发明的其他优点、特征和细节。在不偏离本发明的框架的情况下，以上在说明书中提及的特征和特征组合以及下文在附图说明中提及的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合，不仅可以按相应给出的组合使用，而且还可以按其他的组合来使用或单独使用。相同的附图标记被指派给相同的或功能相同的元件。在附图中：
图1以原理图示出了根据本发明的用于机动车辆的牵引电池系统，
图2以透视图示出了根据图1的牵引电池系统在载荷传递元件的区域中的局部，并且
图3以纵截面示出了牵引电池系统的载荷传递元件。
具体实施方式
在图1中以原理图示出了根据本发明的用于机动车辆2的牵引电池系统1，其中牵引电池系统1是机动车辆2的电驱动装置。机动车辆2具有车身3，该车身包括第一底梁4和第二底梁5，这些底梁是车身3的白车身6的侧面元件。为了更好地理解本发明，示出了笛卡尔坐标系，该笛卡尔坐标系示出了车身3的轴线(车身纵向轴线X、车身横向轴线Y和车身高度轴线Z)的延伸方向。
车身3被设计为容纳牵引电池系统1，其中白车身6被设计为用于紧固牵引电池系统1。牵引电池系统1的呈底板电池的形式设计的牵引电池7包括至少两个电池模块，在本实施例中为第一电池模块8和第二电池模块9，这些电池模块各自具有未详细展示的多个电池单元，其中多个电池单元各自被容纳在电池模块8；9的电池模块壳体10中。电池模块8、9通常被构造为相同的。
电池模块8、9沿车身纵向轴线X的方向串联地布置在两个底梁4、5之间并且被设计为所谓的承受荷载的电池模块4、5。机动车辆2可以是仅电动、即电池驱动的车辆，牵引电池系统1然而还可以被实施为辅助未详细展示的另外的驱动装置(例如燃烧动力发动机)，其中机动车辆2因此被实施为呈部分电驱动的机动车辆2的形式。
电池模块4、5被紧固在白车身6上。其紧固方式为：在力作用于车身3(其组成部分是底梁4、5)的侧面11时(例如由于撞击或碰撞到侧面11)，作用的力部分地、尤其大部分地被电池模块壳体10吸收。
在车身3的容纳电池模块8、9的容纳空间12中，还容纳有具有辅助模块壳体26的电池辅助模块13，该电池辅助模块在本实施例中包括电池管理系统14和集成功率系统15，其中电池管理系统14具有电池管理系统壳体16，并且集成功率系统15具有功率系统壳体17。即换言之，在本实施例中，辅助模块壳体26包括电池管理系统壳体16和独立于电池管理系统壳体16形成的功率系统壳体17。同样，电池辅助模块13可以仅由电池管理系统14或仅由集成功率系统15构成。
还被称为BMCe的电池管理系统14具有温度和电压监测器、接触器和爆炸熔丝(Pyrofuse)。集成功率系统15包括充电器、DC-DC转换器、AC-DC转换器和电池调温回路的加热器。
电池管理系统14和集成功率系统15在车身横向轴线Y的方向上并排布置，并且在车身纵向轴线X的方向上与电池模块8、9串联布置，因此在本实施例中与第二电池模块9相对地布置，其中电池管理系统和集成功率系统(参见箭头)被定位在电池模块8、9后方。电池管理系统和集成功率系统因此与电池模块8、9一起处于力作用于侧面11的载荷路径中，并且因此也必须承受在撞击或碰撞时作用于侧面11的一部分力。
这两个壳体16、17被实施为介质密封的、尤其不透水的，其中壳体16、17被实施为结构空间优化地在车身横向轴线Y的方向上彼此分开。为了实现从第一底梁4开始至第二底梁5的载荷路径并且反之亦然，设计有载荷传递元件18，该载荷传递元件实现这两个底梁4、5之间的连接，其中借助于载荷传递元件18与壳体16、17一起形成电磁屏蔽。载荷传递元件18用于吸收大部分、尤其是主要部分的在施加压力时作用于侧面11的力。这两个壳体16、17被设计为用于稳定载荷传递元件18，以防止尤其在车身横向轴线Y的方向上的弯折。
具有载荷传递元件18的电池辅助模块13被设计为呈牵引电池系统1的预装配组装形式，其中壳体16、17具有用于紧固载荷传递元件18的连接部位22。优选地，载荷传递元件18与壳体16、17的连接以力配合连接的形式，优选地以拧接连接的形式来实现。连接部位22用于将壳体16、17拧接在电池框架或白车身6上。
在图2中详细地示出了电池辅助模块13，该电池辅助模块具有电池管理系统14和集成功率系统15。电池管理系统壳体16和功率系统壳体17各自被实施为矩形的，其中在优选由塑料制成的第一盖19与第二盖20之间形成有框架21，该框架优选地由铝制成，尤其呈铝铸件的形式制成。同样，框架还可以呈锻造件的形式制成。盖19、20在框架21上的连接优选地借助于力配合连接，优选地呈拧接连接的形式来形成。
框架21具有呈孔口形式的连接部位22，这些孔口被设计为容纳例如用于将壳体16；17与白车身6或电池框架连接的螺钉。盖19、20，尤其是被布置成沿车身高度轴线Z的方向位于上方的第一盖19，具有高压部件25。
载荷传递元件18可以优选地通过拧接连接直接与盖19；20连接。同样，被设计为从第一底梁4连续地延伸到第二底梁5的载荷传递元件18可以被实施为代替盖19；20。这将在本实施例中意味着：例如这两个壳体16、17的位于上方的第一盖19可能被布置在上方的载荷传递元件18代替。在此，可以实现朝向框架21形成的元件表面23的、实现密封性的形成方式。
在本实施例中设置有两个载荷传递元件18。载荷传递元件18直接安装在盖19、20的上方以及下方，由此在服务客户的情况下，载荷传递元件18和邻接定位的盖19；20可以被拆开，并且因此可以实现直接触及电池辅助模块13的布置在壳体16；17内部的构件25，而不必使壳体16；17从其连接部位22处松脱。
在图3中以截面展示了优选挤压的载荷传递元件18，该载荷传递元件除了其吸收力的功能之外还具有用于调节电池模块4、5的温度的冷却功能，并且为此具有可以流通的冷却通道24。

Claims (13)

1.一种能够电驱动的机动车辆的牵引电池系统，其中该牵引电池系统(1)的被设计为呈底板电池形式的牵引电池(7)具有至少一个第一电池模块(8)和第二电池模块(9)，并且其中该牵引电池系统(1)包括电池辅助模块(13)，该电池辅助模块被设计为用于操作这些电池模块(8，9)，其中这些电池模块(8，9)和具有辅助模块壳体(26)的该电池辅助模块(13)彼此串联地在该机动车辆(2)的车身(3)的车身纵向轴线(X)的方向上取向，并且被布置在该车身(3)的第一底梁(4)与第二底梁(5)之间，
其特征在于，
该电池辅助模块(13)由电池管理系统(14)和集成功率系统(15)构成，
为了传递作用于该车身(3)的侧面元件(4，5，11)的力，该电池辅助模块(13)具有载荷传递元件(18)，该载荷传递元件被设计为在该车身(3)的车身横向轴线(Y)的方向上从该第一底梁(4)延伸到该第二底梁(5)；
该辅助模块壳体(26)由该电池管理系统(14)的电池管理系统壳体(16)和该集成功率系统(15)的功率系统壳体(17)构成，并且该电池管理系统壳体(16)和该功率系统壳体(17)各自具有用于将该载荷传递元件(18)紧固至该车身(3)的连接部位(22)。
2.根据权利要求1所述的牵引电池系统，
其特征在于，
这些电池模块(8，9)被设计为承受载荷的。
3.根据权利要求1或2所述的牵引电池系统，
其特征在于，
该载荷传递元件(18)借助于该电池辅助模块(13)得以稳定。
4.根据权利要求1或2所述的牵引电池系统，
其特征在于，
该载荷传递元件(18)借助于力配合连接与该辅助模块壳体(26)连接。
5.根据权利要求1或2所述的牵引电池系统，
其特征在于，
该载荷传递元件(18)是该辅助模块壳体(26)的盖(19；20)。
6.根据权利要求1或2所述的牵引电池系统，
其特征在于，
该载荷传递元件(18)通过挤压的方式制成。
7.根据权利要求1或2所述的牵引电池系统，
其特征在于，
该载荷传递元件(18)具有冷却通道(24)。
8.根据权利要求1或2所述的牵引电池系统，
其特征在于，
该辅助模块壳体(26)的盖(19；20)借助于力配合连接与该辅助模块壳体(26)的框架(21)连接。
9.根据权利要求1或2所述的牵引电池系统，
其特征在于，
该辅助模块壳体(26)的盖(19；20)由塑料制成和/或该辅助模块壳体(26)的框架(21)呈铸件或锻造件的形式制成。
10.根据权利要求1或2所述的牵引电池系统，
其特征在于，
该载荷传递元件(18)借助于该电池辅助模块(13)防止弯折。
11.根据权利要求1或2所述的牵引电池系统，
其特征在于，
该载荷传递元件(18)借助于呈拧接连接的形式与该辅助模块壳体(26)连接。
12.根据权利要求1或2所述的牵引电池系统，
其特征在于，
该辅助模块壳体(26)的盖(19；20)借助于拧接连接与该辅助模块壳体(26)的框架(21)连接。
13.一种具有电驱动装置的机动车辆，其中牵引电池系统(1)被布置在该机动车辆(2)的车身(3)的第一底梁(4)与第二底梁(5)之间，其中该牵引电池系统(1)是根据权利要求1至12之一设计的。
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