DE102010049527A1

DE102010049527A1 - Lagervorrichtung für eine elektrische Speicherbatterie

Info

Publication number: DE102010049527A1
Application number: DE102010049527A
Authority: DE
Inventors: Shawn G. Grand Blanc Quinn; Gregory J. Commerce Township Fadler; Brian J. Sterling Heights Schachermeyer; David B. Auburn Hills Declerck; Milind S. Shelby Township Gandhi
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2030-10-26
Also published as: US9437851B2; DE102010049527B4; US20110104558A1; CN102054949A

Abstract

Eine Vorrichtung zum Lagern einer Batterie umfasst eine Schale mit einer Lagerfläche, einer Ausnehmung, die eine Erhebung besitzt, die niedriger als eine Erhebung der Lagerfläche ist, Rippen, die in der Ausnehmung angeordnet sind und sich zu der Erhebung der Lagerfläche erstrecken, thermische Isolierung, die an den Rippen und der oberen Fläche gelagert ist, und eine Batterie, die mit der Isolation in Kontakt steht und an den Rippen und der Lagerfläche gelagert ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zum Lagern und Isolieren einer elektrischen Speicherbatterie in einem Elektrofahrzeug.
Eine wiederaufladbare elektrische Speicherbatterie ist an einer Schale montiert und an der Unterseite eines Fahrzeugs angeordnet, wobei ihre untere Fläche zu der Straße freiliegt. Es ist übliche Praxis gewesen, derartige Batterieschalen in mehreren Teilen aus hochfestem Material zu formen, wobei solche mehreren Stanzteile miteinander verschweißt werden. Die untere Fläche der Schale ist mit einer Tafel bedeckt. Derartige Batterieschalentafeln besitzen jedoch eine große Anzahl von Vertiefungen und Löchern für Befestigungseinrichtungen, die einen Luftwiderstand an dem Fahrzeug erhöhen.
Ein Batterieschalengussteil in einem Stück würde die gesamte Komplexität einer Batterieschale, die aus mehreren geschweißten Stanzteilen geformt ist, reduzieren. Bevorzugt würde die untere Fläche einer einteiligen Schale einen Luftwiderstand reduzieren und die Notwendigkeit vermeiden, dass eine Tafelabdeckung an den Boden der Batterieschale geschraubt werden muss.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Vorrichtung zum Lagern einer Batterie umfasst eine Schale mit einer Lagerfläche, einer Ausnehmung, die eine Erhebung aufweist, die niedriger als eine Erhebung der Lagerfläche ist, Rippen, die in der Ausnehmung angeordnet sind und sich zu der Erhebung der Lagerfläche erstrecken, thermische Isolierung, die an den Rippen und der oberen Fläche gelagert ist, und eine Batterie, die mit der Isolierung in Kontakt steht und an den Rippen und der Lagerfläche gelagert ist.
Die Schale isoliert die Batterien gegen Schaden aufgrund der Umgebungslufttemperatur in der Betriebsumgebung.
Die Schale ist als ein einteiliges Gussstück geformt, das einen Luftwiderstand minimiert, ohne dass eine Abdeckung über der Unterseite der Schale notwendig ist.
Die einteilige Konstruktion minimiert die Masse wie auch die Anzahl von Befestigungseinrichtungen. Da eine Werkzeugausstattung, die normalerweise dazu verwendet wird, eine mehrteilige Konstruktion aufzunehmen, während des Fahrzeugzusammenbaus und des Komponentenzusammenbaus nicht erforderlich ist, minimiert die Schalenkonstruktion Stückkosten und erfordert geringe Investitionskosten und reduziert eine Werkzeugvorlaufzeit.
Die Rippen erlauben die Realisierung der Konstruktions-, Zusammenstoß- und Haltbarkeitsanforderungen der Schale.
Der Umfang der Anwendbarkeit der bevorzugten Ausführungsform wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den folgenden Ansprüchen wie auch den folgenden Zeichnungen offensichtlich. Es sei zu verstehen, dass die Beschreibung und spezifische Beispiele, obwohl sie bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung angeben, nur zur Veranschaulichung angegeben sind. Dem Fachmann werden verschiedene Änderungen und Modifikationen der beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Batterieschalenanordnung, die die Komponenten in beabstandeter Beziehung zeigt;
2 ist eine Bodenansicht, die die untere Fläche der Schale zeigt; und
3 ist ein Schnitt durch die Dicke einer Isolationsschicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nun Bezug nehmend auf die Zeichnungen ist in 1 eine Batterielageranordnung 10 gezeigt, die eine Schale 12; Schichten einer thermischen Isolierung 14, 16; Befestigungsstreifen 18, 20 zum Anbringen eines Seitenrandes von Batterien 22, 23 an der Schale; Schrauben 24 zum Anbringen der Befestigungsstreifen an der Schale; einen Kanal 26 zum Anbringen der Batterie 27 an der Schale; und Nieten 28 zum Anbringen des Kanals 26 an der Schale aufweist.
Die Schale 12 ist bevorzugt ein Gussteil aus Magnesiumlegierung, das bei Betrachtung von oben T-förmig mit einem Querschenkel 29 und einem Schaft 30 ist. Die obere Fläche der Schale 12 umfasst mehrere planare Lagerflächen und eine flache Ebene 32, die sich um einen Außenumfang der Schale 12 erstreckt und außerhalb der Lagerflächen angeordnet ist.
Zwei der Lagerflächen 34, 36 erstrecken sich benachbart der Ebene 32 entlang der linken Seite der rechtwinkligen Ausnehmungen 38, 40, die in dem Schaft 30 geformt sind.
Zwei der Lagerflächen 42, 44 benachbart der Ebene 32 erstrecken sich entlang der rechten Seite der rechtwinkligen Ausnehmungen 38, 40 in dem Schaft 30.
Eine andere der Lagerflächen 46 erstreckt sich quer über die Breite des Schafts 30 zwischen den Ausnehmungen 38, 40.
Zwei der Lagerflächen 48, 50 erstrecken sich quer entlang der Länge einer in dem Querschenkel 29 geformten rechtwinkligen Ausnehmung 52. Die Lagerfläche 48 ist zwischen der Umfangsebene 32 und der Ausnehmung 52 angeordnet. Die Erhebung der Ebene 32 und der Lagerflächen 34, 36, 42, 44, 46, 48, 50 ist annähernd identisch und höher als die Erhebung der Basis der Ausnehmungen 38, 40, 52.
Die in dem Querschenkel 29 geformte rechtwinklige Ausnehmung 52 erstreckt sich entlang der Länge des Querschenkels und enthält Rippen 54, die sich von dem Boden der Ausnehmung 52 zu der Erhebung der Ebene 32 aufwärts erstrecken, und Lagerflächen 48, 50. Ähnlicherweise erstrecken sich die in dem Schaft 30 geformten rechtwinkligen Ausnehmungen 38, 40 entlang der Länge des Schaftes und enthalten Rippen 54, die sich von dem Boden der Ausnehmungen 38, 40 zu der Erhebung der oberen Schalenfläche aufwärts erstrecken, die die Ebene 32 und Lagerflächen 34, 36, 42, 44, 46, 48, 50 umfasst.
Die Schicht 14 der thermischen Isolierung ist an der oberen Fläche der Rippen 54 in den Ausnehmungen 38, 40 des Schafts 30 und an den Lagerflächen 34, 36, 42, 44, 46 gelagert. Die Schicht 16 der thermischen Isolierung ist an der oberen Fläche der Rippen 54, die in der Ausnehmung 52 des Querschenkels 29 angeordnet sind, und an Lagerflächen 48, 50 gelagert.
Die Länge der Umfangsebene 32 der Schale, die sich entlang des Querschenkels 29 erstreckt, ist mit Nietenlöchern 60 geformt, wobei jedes Loch eine Niete 28 enthält, die den Kanal 24 an der Schale 12 sichert. Der Kanal 24 steht mit einer Einfassung 62 in Eingriff, die sich von einer unteren Fläche der Batterie 27 erstreckt, wodurch diese Batterie an der Schale 12 angebracht wird.
Die Länge der Umfangsebene 32 der Schale, die sich entlang des Schafts 30 erstreckt, ist mit Schraubenlöchern 64 geformt, wobei jedes Loch eine Schraube 24 enthält, die die Befestigungsstreifen 18, 20 an der Schale 12 anbringt. Die Befestigungsstreifen 18, 20 stehen mit Einfassungen 66 in Eingriff, die sich von einer unteren Fläche der Batterien 22, 23 erstrecken, wodurch jede dieser Batterien an der Schale 12 angebracht wird.
Nachdem die Isolationsschichten 14, 16 in Position an der oberen Fläche der Schale 12 angeordnet sind, werden die Batterien 22, 23, 27 an der oberen Aluminiumfolie der Isolationsschichten installiert und an der Schale 12 unter Verwendung des Kanals 24, der Nieten 28, der Befestigungsstreifen 18, 20 und der Schrauben 24 angebracht.
2 ist eine Draufsicht, die die untere Fläche der Schale 12 zeigt, die mit Vertiefungen geformt ist, um die Schale leichter zu machen. Die Tiefe der Vertiefungen an der unteren Fläche kann im Bereich von 2,4 mm bis 2,7 mm liegen.
Jede Isolationsschicht 14, 16 besitzt eine bevorzugte Dicke von etwa 2,0 mm und umfasst eine obere dünne reflektive Schicht aus Aluminium 66, die mit der Bodenfläche einer Batterie 22, 23, 27 in Kontakt steht, eine Lage einer thermischen Isolierung 68 unmittelbar unterhalb der reflektiven Schicht sowie eine dünne Beschichtung von Klebstoff 70, durch die die Isolationslage an den Rippen 54 und den Lagerflächen 34, 36, 42, 44, 46, 48, 50 angebunden wird.
Ein bevorzugtes Material für die Isolationsschichten 14, 16 ist GMN 10046 TYPE II-Isolierung, die kommerziell als VitReflect ADH bekannt und von Vitrica, S. A. de C. V. mit Sitz in Mexico City erhältlich ist. Die Schale kann effektive Ergebnisse unter Verwendung eines von verschiedenen geeigneten alternativen Isolationsmaterialien erzeugen, wie AeroGel, das hergestellt werden kann, um an die geformten Taschen zu passen, die durch die Rippen in den Ausnehmungen 38, 40, 52 geformt werden.
Die Gesamtlänge der Schale beträgt etwa 1640 mm. Die Breite des Querschenkels 30 beträgt etwa 934 mm. Die Breite des Schafts 30 beträgt etwa 395 mm. Die Dicke der Ebene 32 und der Flächen beträgt etwa 15,7 mm. Die Tiefe der Ausnehmungen 38, 40, 46, 52 unterhalb der Ebene 32 beträgt etwa 13,00 mm.
Während bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben worden sind, erkennt der Fachmann auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

Vorrichtung zum Lagern einer Batterie, umfassend: eine Schale mit einer Lagerfläche, einer Ausnehmung mit einer Erhebung, die niedriger als eine Erhebung der Lagerfläche ist, Rippen, die in der Ausnehmung angeordnet sind und sich zu der Erhebung der Lagerfläche erstrecken; thermische Isolierung, die an den Rippen und der oberen Fläche gelagert ist; und eine Batterie, die mit der Isolierung in Kontakt steht und an den Rippen und der Lagerfläche gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schale ein Gussteil aus Magnesiumlegierung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schale ferner eine Ebene umfasst, die zumindest einen Anteil der Ausnehmung umgibt und außerhalb der Lagerfläche angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schale ferner umfasst: eine Ebene, die zumindest einen Anteil der Ausnehmung umgibt und außerhalb der Lagerfläche angeordnet ist; und eine Befestigungsvorrichtung, die mit der Batterie in Eingriff steht und an der Ebene angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Isolation umfasst: eine reflektive Schicht aus Aluminium, die mit einer Bodenfläche einer Batterie in Kontakt steht; eine Lage aus thermischer Isolierung unmittelbar unterhalb der Folie; und eine Beschichtung aus Klebstoff, die die Isolationslage an die Rippen und die Lagerfläche anbindet.
Vorrichtung zum Lagern einer Batterie, umfassend: eine Schale mit einem Querschenkel und einem Schaft, wobei die Schale eine Lagerfläche, eine erste Ausnehmung, die in dem Querschenkel geformt ist, eine zweite und eine dritte Ausnehmung, die in dem Schaft geformt sind, wobei jede der Ausnehmungen eine Erhebung besitzt, die niedriger als eine Erhebung der Lagerfläche ist, und Rippen aufweist, die in den Ausnehmungen angeordnet sind und sich zu der Erhebung der Lagerfläche erstrecken; eine erste Schicht von thermischer Isolierung, die an den Rippen und der oberen Fläche des Querschenkels gelagert ist; eine zweite Schicht von thermischer Isolierung, die an den Rippen und der oberen Fläche des Schafts gelagert ist; eine erste Batterie, die mit der ersten Isolationsschicht in Kontakt steht und an den Rippen und der Lagerfläche des Querschenkels gelagert ist; eine zweite Batterie, die mit der zweiten Isolationsschicht in Kontakt steht und an den Rippen der zweiten Ausnehmung und der Lagerfläche des Schafts gelagert ist; und eine dritte Batterie, die mit der zweiten Isolationsschicht in Kontakt steht und an den Rippen der dritten Ausnehmung und der Lagerfläche des Schafts gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Schale ein Gussteil aus Magnesiumlegierung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Schale ferner eine Ebene umfasst, die zumindest einen Anteil der Ausnehmungen umgibt und außerhalb der Lagerfläche angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Schale ferner umfasst: eine Ebene, die zumindest einen Anteil der Ausnehmung umgibt und außerhalb der Lagerfläche angeordnet ist; und Befestigungsvorrichtungen, die jeweils mit einer der Batterien in Eingriff stehen und an der Ebene angebracht sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei jede Isolationsschicht umfasst: eine reflektive Schicht aus Aluminium, die mit der Bodenfläche einer der Batterien in Kontakt steht; eine Lage aus thermischer Isolierung unmittelbar unterhalb der Aluminiumschicht; und eine Beschichtung aus Klebstoff, die die Isolationslage an die jeweiligen Rippen und die Lagerfläche anbindet.