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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-085561 , eingereicht am April 21, 2016 beim Japanischen Patentamt, deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme enthalten ist.
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HINTERGRUND
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Gebiet der Offenbarung
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Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung betreffen die Auslegung einer Struktur zum Befestigen einer Batterie zum Speichern elektrischer Energie in einem Fahrzeug
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Diskussion des Standes der Technik
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Die
internationale PCT Veröffentlichung Nr. 2010/098271 beschreibt ein Beispiel einer Batterie-Befestigungsstruktur in Fahrzeugen. Gemäß der Lehre der internationalen PCT Veröffentlichung Nr. 2010/098271 ist eine Batterieanordnung unter einer Bodenplatte eines Fahrzeugs angeordnet. Insbesondere erstreckt ein Paar von parallelen Seitenelementen unter einer Bodenplatte in eine Längsrichtung. Vordere Enden der Seitenelemente sind an einem Querelement befestigt, das sich in die Fahrzeugquerrichtung erstreckt, und hintere Enden hinterer Seitenelemente sind an einem hinteren Querelement befestigt. Die Batterieanordnung, die mehrere Zellenstapel umfasst, ist von unten in einen Rahmen eingepasst, der aus gebildet dem Paar von Seitenelementen, dem Querelement, dem Paar von hinteren Seitenelementen und dem hinteren Querelement gebildet ist.
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Somit wird in der durch die
internationale PCT Veröffentlichung Nr. 2010/098271 gelehrte Batterie-Befestigungsstruktur die Batterieanordnung in dem Rahmen gehalten, der aus den Seitenelementen und den Querelementen gebildet ist. Der Batterieanordnung umfasst einen Kontroller wie etwa einen Konverter etc., so dass das Gewicht der Batterieanordnung ziemlich hoch ist. Um auch beim Halten der Batterieanordnung eine Steifigkeit eines Fahrzeugaufbaus zu gewährleisten, ist es erforderlich, dass die Seitenelemente und die Querelemente, die den Rahmen bilden, eine ausreichende Steifigkeit besitzen. Zu diesem Zweck müssen große Elemente zum Bilden des Rahmens verwendet werden, so dass das Fahrzeuggewicht hoch ist.
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KURZDARSTELLUNG
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Die vorliegende Erfindung ist vor dem Hintergrund der oben genannten Probleme gemacht worden, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batterie-Befestigungsstruktur zur Erhöhung der Steifigkeit eines Fahrzeugaufbaus bereitzustellen, ohne das Fahrzeuggewicht zu erhöhen.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen eine Batterie-Befestigungsstruktur für ein Fahrzeug, mit: einem Paar von Rahmenelementen, die sich in eine Längsrichtung des Fahrzeugs erstrecken, wobei ein vorbestimmter Abstand dazwischen in der Breitenrichtung des Fahrzeugs aufrechterhalten wird; und ein Batteriepack, der einen Zellenstapel umfasst, der aus mehreren Einzelzellen gebildet ist und der zwischen den Rahmenelementen angeordnet ist. Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Festkörperbatterie verwendet, in der ein fester Elektrolyt als das Batteriemodul verwendet wird. In der Batterie-Befestigungsstruktur ist ein Verbindungselement in der Breitenrichtung des Fahrzeugs außerhalb des Batteriepacks angeordnet, und das Batteriepack ist durch das Verbindungselement mit dem Rahmenelement verbunden.
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In einer nicht-einschränkenden Ausführungsform kann sich das Batteriepack mit wenigstens einem Abschnitt des Rahmenelements in einer vertikalen Richtung des Fahrzeugs überlappen und an dem Rahmenelement so befestigt sein, dass die Einzelzellen in der Breitenrichtung des Fahrzeugs nebeneinander angeordnet sind.
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In einer nicht-einschränkenden Ausführungsform können mehrere des Batteriepacks in der Längsrichtung des Fahrzeugs nebeneinander angeordnet sein. Die Batteriepacks können jeweils durch das Verbindungselement an mehreren, voneinander in der Längsrichtung des Fahrzeugs beabstandeten Punkten an dem Rahmenelement befestigt sein. Ferner kann das Verbindungselement mit dem Batteriemodul einteilig verbunden sein, um das Batteriemodul direkt mit dem Rahmenelement zu verbinden.
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In einer nicht-einschränkenden Ausführungsform kann das Batteriemodul ein Paar von Endplatten, die zum Halten des Zellenstapels an Enden in einer Breitenrichtung des Zellenstapels angeordnet sind, und ein Bündelelement, das den durch die Endplatten gehaltenen Zellenstapel bündelt, umfassen.
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In einer nicht-einschränkenden Ausführungsform können sich eine Seitenwand des Gehäuses und eine äußere Oberfläche des Batteriemoduls parallel zueinander in die vertikale Richtung in dem Batteriepack erstrecken. Ferner kann das Batteriepack unter der Bodenplatte oder auf der Bodenplatte angeordnet sein.
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Somit wird gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Festkörperbatterie mit einem festen Elektrolyten als das Batteriemodul verwendet, und das Batteriepack ist durch das Verbindungselement, das in der Breitenrichtung des Fahrzeugs außerhalb des Batteriepacks angeordnet ist, mit dem Rahmenelement verbunden. Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann daher ein von der Seite des Fahrzeugs auf das Rahmenelement einwirkender Kollisionsaufprall auf die Festkörperbatterie übertragen werden, die durch das Verbindungselement als ein Verstärkungselement dient. Da somit die Festkörperbatterie als das Verstärkungselement verwendet wird, kann die Steifigkeit eines Fahrzeugaufbaus gegenüber dem von der Seite des Fahrzeugs einwirkenden Kollisionsaufprall erhöht sein. Ferner kann auf weitere Verstärkungselemente wie etwa ein Querelement etc. verzichtet werden, um so das Fahrzeuggewicht zu verringern, ohne die Steifigkeit des Fahrzeugaufbaus zu verringern.
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Da sich das Batteriepack und ein Abschnitt des Rahmenelements in einer vertikalen Richtung überlappen, kann der von der Seite des Fahrzeugs auf das Rahmenelement wirkende Kollisionsaufprall sicher auf die Festkörperbatterie übertragen werden.
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Da das Batteriepack an dem Rahmenelement so befestigt ist, dass die Einzelzellen in der Breiterrichtung des Fahrzeugs nebeneinander angeordnet sind, kann die Steifigkeit des Fahrzeugaufbaus gegen den von der Seite des Fahrzeugs einwirkenden Kollisionsaufprall weiter erhöht sein.
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Da mehrere Batteriepacks in der Längsrichtung hintereinander angeordnet sind, kann die Steifigkeit des Fahrzeugaufbaus gegen den von der Seite des Fahrzeugs einwirkenden Kollisionsaufprall weiter erhöht sein.
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Da das Batteriepack durch das Verbindungselement an mehreren Punkten an dem Rahmenelement befestigt ist, kann eine Drehung des Rahmenelements um den Befestigungspunkt und eine Verlagerung des Rahmenelements in die Längsrichtung bei einer Seitenkollision verhindert werden.
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Da das Verbindungselement einteilig mit dem Batteriemodul verbunden ist, um das Batteriemodul direkt mit dem Rahmenelement zu verbinden, kann der von der Seite des Fahrzeugs auf das Rahmenelement einwirkende Kollisionsaufprall direkt auf die Festkörperbatterie übertragen werden.
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Da der Zellenstapel durch die Endplatten und das Bündelelement gebündelt ist, kann die Steifigkeit des Batteriemoduls erhöht sein, um so die Steifigkeit des Fahrzeugaufbaus gegen den von der Seite des Fahrzeugs einwirkenden Kollisionsaufprall weiter zu erhöhen.
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Da sich die Seitenwand des Gehäuses und die äußere Oberfläche des Batteriemoduls parallel zueinander in die vertikale Richtung erstrecken, kann die von der Seite des Fahrzeugs auf das Rahmenelement einwirkende Kollisionsaufprall noch sicherer auf die Festkörperbatterie übertrgen werden.
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Da das Batteriepack unter der Bodenplatte oder auf der Bodenplatte angeordnet ist, kann eine Verformung der Bodenplatte bei einer Seitenkollision durch das Batteriepack verhindert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Merkmale, Aspekte und Vorteile beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich mit Bezug auf die nachfolgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen, die in keinster Weise die Erfindung beschränken.
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1 ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel einer Struktur des Fahrzeugs zeigt, auf die die Batterie-Befestigungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet ist;
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel des Batteriemoduls zeigt;
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3 ist eine Explosionsansicht des in 2 gezeigten Batteriemoduls;
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4 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel der Batterie-Befestigungsstruktur zeigt;
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5 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Verbindung zwischen dem Batteriepack und dem Türschweller in der in 4 gezeigten Batterie-Befestigungsstruktur zeigt;
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6 ist eine Querschnittsansicht, die ein weiteres Beispiel der Batterie-Befestigungsstruktur zeigt;
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7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur des in einem in 6 gezeigt weiteren Beispiel verwendeten Batteriemoduls zeigt;
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8 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Verbindung zwischen dem Batteriepack und dem Türschweller in der in 6 gezeigten Batterie-Befestigungsstruktur zeigt; und
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9 ist eine Querschnittsansicht, die noch ein weiteres Beispiel der Batterie-Befestigungsstruktur zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG (VON) (EINER) BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
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Nachfolgend sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. 1 zeigt ein Beispiel einer Struktur eines Fahrzeugs, auf die die Batterie-Befestigungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet ist. In dem in 1 gezeigten Fahrzeug 10 sind ein Konverter 12, ein Inverter 13, ein Motor 14 und eine Leistungsübertragungseinheit 15 in einer Frontkammer 11 angeordnet, und Batteriepacks 16 als Sekundärbatterien sind unter einer Bodenplatte angeordnet. Das Batteriepack 16 umfasst ein quaderförmiges Gehäuse 46 und ein Batteriemodul 21, das aus einem Stapel von Einzelzellen gebildet und in dem Gehäuse 46 gehalten ist. Der Konverter 12 ist dazu, geeignet, eine Spannung von den Batteriemodulen 21 zu erhöhen und die Spannung an den Inverter 13 anzulegen, wobei eine Stabilisierung der Spannung stattfindet. Der Inverter 13 wandelt einen von den Batteriemodulen 21 zugeführten Gleichstrom in einen Wechselstrom um, wobei die Frequenz geregelt wird. Die Leistungsübertragungseinheit 15 überträgt ein Drehmoment des Motors 14 auf Vorderräder 23, wobei das Drehmoment erhöht oder verringert wird. Hier kann der Inverter 13 auch direkt, ohne Konverter 12, mit den Batteriemodulen 21 verbunden sein.
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In dem Fahrzeug 10 erstrecken sich ein rechter Türschweller 24 und ein linker Türschweller 25 als Rahmenelemente auf beiden Seiten des Fahrzeugs 10, und die Batteriepacks 16 sind zwischen dem rechten Türschweller 24 und dem linken Türschweller 25 in regelmäßigen Abständen in der Längsrichtung des Fahrzeugs 10 hintereinander angeordnet. Die Batteriemodule 21 sind jeweils quaderförmig, und Enden der Batteriemodule 21 in einer Breitenrichtung sind jeweils an dem rechten Türschweller 24 bzw. dem linken Türschweller 25 befestigt. In dem Fahrzeug 10 dienen diese Batteriemodule 21 als Verstärkungselemente zur Erhöhung der Steifigkeit des Fahrzeugs 10 gegenüber einem Kollisionsaufprall oder einer Kollisionslast, der bzw. die von der Seite auf das Fahrzeug einwirkt. Um den rechten Türschweller 24 und den linken Türschweller 25 weiter zu verstärken, sind ein erstes Bodenquerelement 26 und ein zweites Bodenquerelement 27 in einem vorbestimmten Abstand in der Längsrichtung unter einer Bodenplatte zwischen dem rechten Türschweller 24 und dem linken Türschweller 25 quer angeordnet. Rechte Enden des ersten Bodenquerelements 26 und des zweiten Bodenquerelements 27 sind an Zwischenabschnitten des rechten Türschwellers 24 befestigt, und linke Enden des ersten Bodenquerelements 26 und des zweiten Bodenquerelements 27 sind an Zwischenabschnitten des linken Türschwellers 25 befestigt. Es ist zu beachten, dass die Anzahl der Batteriepacks je nach Notwendigkeit beliebig geändert sein kann. Ferner kann auf die Bodenquerelemente verzichtet werden, wenn es notwendig ist.
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel des Batteriemoduls 21 zeigt. Wie es in 2 gezeigt ist, umfasst das Batteriemodul 21 eine erste Endplatte 30, eine zweite Endplatte 31, eine erste Spannplatte 32, eine zweite Spannplatte 33 und einen Zellenstapel 34. Somit ist jedes der Batteriemodule 21 quaderförmig und so in dem Fahrzeug 10 angeordnet, dass sich seine Längsseiten in die Breiterrichtung erstrecken und sich die erste Endplatte 30 und die zweite Endplatte 31 in die Längsrichtung erstrecken.
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Komponenten des Batteriemoduls 21 als eine Festkörperbatterie sind in 3 detaillierter gezeigt. Wie es in 3 gezeigt ist, ist der Zellenstapel 34 aus mehreren flachen, rechteckigen Einzelzellen 35 gebildet, die in der Breiterrichtung des Fahrzeugs 10 nebeneinander angeordnet sind. Obwohl in 3 die Einzelzellen 35 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs 10 nebeneinander angeordnet sind, ist die Richtung, in der die Einzelzellen 35 angeordnet sind, nicht auf diese bestimmte Richtung begrenzt.
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Jede der Einzelzellen 35 umfasst ein Paar von Elektroden und einen festen Elektrolyten, der zwischen den Elektroden angeordnet ist (jeweils nicht gezeigt). Die Einzelzellen 35, die den Zellenstapel 34 bilden, sind durch ein Kabel 37 in Reihe geschaltet, und das Batteriemodul 21 gibt durch ein Paar von Elektroden, die nach außen geführt sind, eine elektrische Leistung in Übereinstimmung mit der Anzahl der Einzelzellen 35 aus. Hier in 3 ist zur Veranschaulichung nur ein Teil des Kabels 37 gezeigt. Die Einzelzellen 35 sind durch das Kabel 37 elektrisch mit einer Batterie-ECU 36 verbunden, und die der Stabilisierung der Leistungsausgabe der Einzelzelle 35 dient, wobei die Spannung kontrolliert wird. Zum Beispiel können ein Kabel, das ein Bündel von Kupferdrähten und eine Drahtisolierung aus thermisch und mechanisch widerstandsfähigem Harz, mit der das Drahtbündel überzogen ist, umfasst, als das Kabel 37 verwendet werden. Wie es insbesondere in 1 gezeigt ist, ist die Batterie-ECU 36 an einer in der Längsrichtung des Fahrzeugs 10 vorderen Oberfläche oder hinteren Oberfläche des Zellenstapels 34 befestigt. Die Batteriepacks 16 sind parallel geschaltet, um eine zum Betrieb des Motors 14 erforderliche Kapazität zu erreichen.
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Die erste Endplatte 30 und die zweite Endplatte 31 sind aus einem festen Material hergestellt und an in der Breitenrichtung des Zellenstapels 34 beiden Enden angeordnet. Die erste Spannplatte 32 ist durch Einschrauben von Schrauben 38 in Löcher der ersten Endplatte 30 und Löcher der zweiten Endplatte 31 über dem Zellenstapel 34 an der ersten Endplatte 30 und der zweiten Endplatte 31 befestigt. Entsprechend ist die zweite Spannplatte 33 durch Einschrauben von Schrauben 38 in Löcher der ersten Endplatte 30 und Löcher der zweiten Endplatte 31 unter dem Zellenstapel 34 an der ersten Endplatte 30 und der zweiten Endplatte 31 befestigt. Um eine Klemmkraft zum Bündeln der Zellenstapel 34 durch die erste Endplatte 30 und die zweite Endplatte 31 einzustellen, ist eine Distanzleiste 40 sowohl zwischen der ersten Endplatte 30 und der ersten Spannplatte 32 als auch zwischen der ersten Endplatte 30 und der zweiten Spannplatte 33 angeordnet. Zu diesem Zweck kann eine Dicke der Distanzleiste 40 so eingestellt werden, dass eine gewünschte Klemmkraft erreicht wird. Da in dem Batteriemodul 21 ein fester Elektrolyt verwendet wird, tritt keine Flüssigkeit aus dem Batteriemodul 21 aus. Ferner ist, da die meisten Komponenten des Batteriemoduls 21 aus einem festen Material hergestellt sind, die Stoßfestigkeit des Batteriemoduls 21 erhöht. Die erste Endplatte 30 umfasst ein Paar von Befestigungsplatten 42 an beiden Enden, und die zweite Endplatte 31 umfasst ein Paar von Befestigungsplatten 43 an beiden Enden, so dass das Batteriemodul 21 durch die Befestigungsplatten 42 und 43 in dem Gehäuse 46 befestigt ist, das aus einem isolierenden Material hergestellt ist. Somit dienen in dem Batteriemodul 21 die erste Spannplatte 32, die zweite Spannplatte 33 und die Schrauben 38 als ein Bündelelement.
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4 zeigt ein Beispiel der Batterie-Befestigungsstruktur. Wie es in 4 gezeigt ist, umfasst das Batteriepack 16 das Batteriemodul 21, das Gehäuse 46 und einen flachen Deckel 49, der eine Öffnung 48 des Gehäuses 46 verschließt, und ein Verbindungselement 50 ist an einer äußeren Oberfläche einer Seitenwand 46a des Gehäuses 46 befestigt. Insbesondere ist das Verbindungselement 50 ein hohles Rahmenelement, das sich in die Längsrichtung des Fahrzeugs 10 erstreckt und an der gesamten äußeren Oberfläche der Seitenwand 46a des Gehäuses 46 befestigt ist. Eine Bodenplatte 65 ist über dem Deckel 49 des Batteriepacks 16 angeordnet. Insbesondere ist ein linkes Ende der Bodenplatte 65 an einem inneren Flansch angeordnet, der von einer oberen Unterteilungswand 25a des linken Türschwellers 25 nach innen vorragt, und ein rechtes Ende der Bodenplatte 65 ist an einem inneren Flansch angeordnet, der von einer oberen Unterteilungswand (nicht gezeigt) des rechten Türschwellers 24 nach innen vorragt.
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Die Befestigungsplatten 42 der ersten Endplatte 30 sind durch Schrauben 52 an Montageelementen 51, die von einem Boden des Gehäuses 46 nach oben ragen, befestigt. Obwohl es in 4 nicht gezeigt ist, sind die Befestigungsplatten 43 der zweiten Endplatte 31 durch die Schrauben 52 auch an den Montageelementen 51 befestigt. In dem Gehäuse 46, in dem das Batteriemodul 21 auf diese Weise an dessen Boden befestigt ist, erstrecken sich die Seitenwand 46a des Gehäuses 46 und eine äußere Oberfläche 54 der ersten Endplatte 30 im Wesentlichen parallel zueinander in die vertikale Richtung.
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Um das Fahrzeuggewicht zu verringern und gleichzeitig eine Steifigkeit zu gewährleisten, können der rechte Türschweller 24 und der linke Türschweller 25 unter Verwendung einer Leichtaluminiumlegierung durch ein Extrusionsverfahren einteilig so hergestellt sein, dass darin ein Hohlraum 56 gebildet ist. Eine untere, innere Ecke des linken Türschwellers 25 ist zum Bilden einer Vertiefung 57 nach innen versetzt. In der Vertiefung 57 ist ein Montageloch 58 in einer unteren Unterteilungswand 25b gebildet, und eine Mutter 59 ist an eine äußere Oberfläche der unteren Unterteilungswand 25b um das Montageloch 58 geschweißt. Ferner ist ein Montageloch 62 in einer oberen Wand des Verbindungselements 50 unter dem Montageloch 58 der unteren Unterteilungswand 25b gebildet, und eine Schraube 60 ist durch eine Öffnung 61 in das Montageloch 62 und das Montageloch 58 geschraubt. Der rechte Türschweller 24 ist ferner in ähnlicher Weise an der rechten Seite des Batteriepacks 16 befestigt.
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Eine Verbindung zwischen dem Batteriepack 16 und dem linken Türschweller 25 ist detaillierter in 5 gezeigt. Wie es in 5 gezeigt ist, sind in dem Verbindungselement 50 zwei Montagelöcher 62 über der Öffnung 61 gebildet. Nach dem Befestigen des Batteriepacks 16 an dem linken Türschweller 25 durch Einschrauben der Schrauben 60 in die Montagelöcher 62, erstrecken sich die Seitenwand 46a des Gehäuses 46 und eine innere Seitenwand 64 des linken Türschwellers 25 im Wesentlichen parallel zueinander in die vertikale Richtung. Das heißt, die Seitenwand 46a des Gehäuses 46 ist von wenigstens einem Abschnitt des linken Türschwellers 25, z. B. von der inneren Seitenwand 64, in der vertikale Richtung des Fahrzeugs 10 überlappt. Obwohl in 5 ein vorbestimmter Abstand zwischen der Seitenwand 46a und der inneren Seitenwand 64 vorhanden ist, können sich die Seitenwand 46a und die innere Seitenwand 64 auch in Kontakt miteinander befinden. Da sich die Seitenwand 46a des Gehäuses 46 und die Seitenwand 64 des linken Türschwellers 25 überlappen, kann ein von der Seite des Fahrzeugs 10 auf den linken Türschweller 25 einwirkender Kollisionsaufprall durch die Seitenwand 46a des Gehäuses 46 auf den Zellenstapel 34, der als ein quer angeordnetes Verstärkungselement dient, übertragen werden. Ferner kann, da sich die Seitenwand 46a und die innere Seitenwand 64 parallel zueinander vertikal erstrecken, der von der Seite des Fahrzeugs 10 auf den linken Türschweller 25 einwirkende Kollisionsaufprall wirksam auf den Zellenstapel 34 übertragen werden. Aus diesem Grund kann eine Verformung des Fahrzeugaufbaus nach innen selbst dann verringert werden, wenn der Kollisionsaufprall von der Seite des Fahrzeugs 10 auf den linken Türschweller 25 einwirkt. Ferner kann, da das Batteriepack 16 an zwei voneinander in der Längsrichtung des Fahrzeugs 10 beabstandeten Punkten an dem linken Türschweller 25 befestigt ist, eine Drehung des linken Türschwellers 25 um den Befestigungspunkt und eine Verlagerung des linken Türschwellers 25 in die Längsrichtung bei einer Seitenkollision verhindert werden. Wie es oben beschrieben ist, ist der rechte Türschweller 24 ferner in ähnlicher Weise an der rechten Seite des Batteriepacks 16 befestigt.
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Das Bodenquerelement 26 (27) ist ein Plattenelement, in dem eine Mitte in Breitenrichtung auf seiner gesamten Länge nach unten ragt, und Endabschnitte 26a (27a) sind an dem rechten Türschweller 24 und dem linken Türschweller 25 so befestigt, dass sie die Bodenplatte 65 von unten stützen. Das Verbindungselement 50 ist ferner zwischen dem rechten Ende des Batteriepacks 16 und dem rechten Türschweller 24 angeordnet. Optional kann ein vorderes Ende des Batteriepacks 16 auch durch das Verbindungselement 50 mit einem vorderen Querelement (nicht gezeigt) verbunden sein, und ein hinteres Ende des Batteriepacks 16 kann durch das Verbindungselement 50 mit einem hinteren Querelement (nicht gezeigt) verbunden sein.
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6 zeigt ein weiteres Beispiel der Batterie-Befestigungsstruktur, in dem das Batteriemodul 21 an einem linken Türschweller 67 befestigt ist. Gemäß dem weiteren Beispiel sind ein äußerer Türschweller 68 und ein innerer Türschweller 69 verbunden, um den linken Türschweller 67 so zu bilden, dass in dem linken Türschweller 67 ein innerer Hohlraum 70 gebildet ist. Ein Gehäuse 71 umfasst einen Boden 72, auf dem die Batteriemodule 21 angeordnet sind, und einen Deckel 73, der die Enden in einer Breitenrichtung und die oberen Oberflächen der Batteriemodule 21 überdeckt. Ein Montageabschnitt 75, der an dem linken Ende des Bodens 72 gebildet ist, erstreckt sich unter einer unteren Wand 86 des inneren Türschwellers 69, und eine Schweißmutter 55 ist an eine innere Oberfläche der unteren Wand 86 des inneren Türschwellers 69 um ein Montageloch 80 geschweißt. Ein Flansch 74, der von einem Öffnungsende 73a des Deckels 73 in Richtung des inneren Türschwellers 69 vorragt, und ein vorderes Ende 83 einer L-förmigen Verbindungsplatte 81, die ebenfalls in Richtung des inneren Türschwellers 69 ragt, sind zwischen dem Montageabschnitt 75 des Bodens 72 und der unteren Wand 86 des inneren Türschwellers 69 angeordnet. Der Montageabschnitt 75 des Bodens 72, das vordere Ende 83 der Verbindungsplatte 81, der Flansch 74 des Deckels 73 und die untere Wand 86 des inneren Türschwellers 69 sind durch Einschrauben eine Schraube 76 in die Schweißmutter 55 durch ein Montageloch 78, das in dem Montageabschnitt 75 gebildet ist, ein Montageloch 84, das in dem vorderen Ende 83 der Verbindungsplatte 81 gebildet ist, ein Montageloch 77, das in dem Flansch 74 des Deckels 73 gebildet ist, und das Montageloch 80 der unteren Wand 86 des inneren Türschwellers 69 aneinander befestigt.
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Ein inneres Ende 82 der Verbindungsplatte 81 ist zum Befestigen an einer Endfläche der zweiten Spannplatte 33 nach oben gebogen. In der in 6 gezeigten Batterie-Befestigungsstruktur erstrecken sich eine Seitenwand 63 des Deckels 73 und die innere Seitenwand 64 des linken Türschwellers 67 in einem vorbestimmten parallel zueinander vertikal. Alternativ können sich die Seitenwand 63 des Deckels 73 und die innere Seitenwand 64 des linken Türschwellers 67 wenigstens teilweise in Kontakt miteinander befinden. Ferner erstreckt sich die äußere Oberfläche 54 der ersten Endplatte 30 im Wesentlichen parallel zu der Seitenwand 63 des Deckels 73 in die vertikale Richtung. Somit überlappen sich gemäß dem in 6 gezeigten Beispiel die Seitenwand 63 des Batteriepacks 16 und wenigstens ein Abschnitt des linken Türschwellers 67, z. B. die innere Seitenwand 64. In dem in 6 gezeigt Beispiel dienen demzufolge die Verbindungsplatte 81, der Flansch 74 und der Montageabschnitt 75 als das Verbindungselement.
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7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur des in dem weiteren, in 6 gezeigten Beispiel verwendeten Batteriemoduls 21 zeigt. Wie es in 7 gezeigt ist, ist das innere Ende 82 der Verbindungsplatte 81 zwischen der ersten Endplatte 30 und der zweiten Spannplatte 33 angeordnet, und zwei Montagelöcher 84 sind in dem vorderen Ende 83 der Verbindungsplatte 81 gebildet. Somit ist gemäß dem weiteren Beispiel die Verbindungsplatte 81 einteilig mit dem Batteriemodul 21 verbunden, um das Batteriemodul 21 direkt mit dem linken Türschweller 67 zu verbinden, so dass der auf den linken Türschweller 67 einwirkende Kollisionsaufprall direkt auf den Zellenstapel 34 übertragen wird. Alternativ kann die Verbindungsplatte 81 einteilig mit der ersten Endplatte 30 gebildet sein.
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Eine Verbindung zwischen dem Batteriepack 16 und dem linken Türschweller 67 ist detaillierter in 8 gezeigt. Wie es in 8 gezeigt ist, ist das vordere Ende 83 der Verbindungsplatte 81 zwischen dem Flansch 74 des Deckels 73 und dem Montageabschnitt 75 des Bodens 72 sowie unter der unteren Wand 86 des inneren Türschwellers 69 angeordnet, wobei es durch Einschrauben die Schrauben 76 in die Schweißmuttern 55 an zwei Punkten daran befestigt ist. Hier ist zudem ein rechtes Ende des Batteriepacks 16 an einem rechten Türschweller, der eine zu dem linken Türschweller 67 symmetrische Struktur besitzt, in ähnlicher Weise befestigt.
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9 zeigt noch ein weiteres Beispiel der Batterie-Befestigungsstruktur, in dem das Batteriepack 16 auf der Bodenplatte 65 angeordnet ist. Gemäß dem in 9 gezeigten Beispiel erstreckt sich ein vorderes Ende 85 der Bodenplatte 65 zum Befestigen an der unteren Wand 86 des linken Türschwellers 67 in Richtung des linken Türschwellers 67. Das heißt, das Batteriepack 16 ist umgekehrt. Insbesondere umfasst ein Gehäuse 89 einen Boden 90, auf dem die Batteriemodule 21 angeordnet sind, und einen Deckel 92, der das Gehäuse 89 verschließt. In dem in 9 gezeigten Beispiel erstrecken sich eine innere Seitenwand 93 des Gehäuses 89 und die äußere Oberfläche 54 der ersten Endplatte 30 im Wesentlichen parallel zueinander in die vertikale Richtung.
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Ein Montageabschnitt 95 erstreckt sich von einem vorderen Ende des Deckels 92, 50 dass er eine obere Wand 100 des linken Türschwellers 67 überlappt, und eine Schweißmutter 99 ist auf eine innere Oberfläche der oberen Wand 100 um ein Montageloch geschweißt. Ein Flansch 96, der von einem Öffnungsende 91 der inneren Seitenwand 93 in Richtung des linken Türschwellers 67 ragt, und ein vorderes Ende 101 einer L-förmigen Verbindungsplatte 97, das ebenfalls in Richtung der linke Türschweller 67 ragt, sind zwischen dem Montageabschnitt 95 des Deckels 92 und der oberen Wand 100 des linken Türschwellers 67 angeordnet. Der Montageabschnitt 95 des Deckels 92, das vordere Ende 101 der Verbindungsplatte 97, der Flansch 96 des Bodens 90 und die obere Wand 100 des linken Türschwellers 67 sind durch Einschrauben einer Schraube 98 durch Montagelöcher, die in dem Montageabschnitt 95, dem vorderen Ende 101 der Verbindungsplatte 97, dem Flansch 96 des Bodens 90 und der oberen Wand 100 des linken Türschwellers 67 gebildet sind, in die Schweißmutter 55 aneinander befestigt. Ein inneres Ende 94 der Verbindungsplatte 97 ist zum Befestigen an einer Endfläche der ersten Spannplatte 32 nach unten gebogen. Somit liefert gemäß einem weiteren Beispiel die Verbindungsplatte 97 eine direkte Verbindung zwischen dem Batteriemodul 21 und dem linken Türschweller 67. In der in 9 gezeigten Batterie-Befestigungsstruktur erstrecken sich die Seitenwand 93 des Bodens 90 und die innere Seitenwand 64 des linken Türschwellers 67 in einem vorbestimmten Abstand parallel zueinander vertikal. Ferner überlappen sich die Seitenwand 93 des Batteriepacks 16 und wenigsten ein Abschnitt des linken Türschwellers 67 z. B. die inneren Seitenwand 64. In dem in 9 gezeigten Beispiel dient der Deckel 92 als ein Boden einer Fahrgaszelle 29, und die Verbindungsplatte 97, der Flansch 96 und der Montageabschnitt 95 dienen als das Verbindungselement. Hier ist das rechte Ende des Batteriepacks 16 in ähnlicher Weise auch an dem rechten Türschweller, der eine zu dem linken Türschweller 67 symmetrische Struktur besitzt, befestigt.
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Obwohl oben beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, ist dem Fachmann auf dem Gebiet klar, dass die vorliegende Erfindung nicht hierauf begrenzt ist, sondern verschiedene Änderungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne den Kern und den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel können die Batterie-Befestigungsstrukturen gemäß den oben genannten Beispielen auf Hybridfahrzeuge und Plug-in-Hybridfahrzeuge angewendet werden, in denen eine Antriebsmaschine einen Verbrennungsmotor und wenigstens einen Elektromotor umfasst.
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Die Batterie-Befestigungsstrukturen gemäß den oben genannten Beispielen können auch auf Elektrofahrzeuge angewendet werden, bei denen jedes Rad einzeln durch einen eigenen Motor (d. h. einen In-Wheel-Motor) angetrieben wird.
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Ferner können die Batteriemodule 21 in einem einzigen Gehäuse gehalten werden, wobei sie in der Längsrichtung des Fahrzeugs hintereinander angeordnet sind. In diesem Fall sind die Einzelzellen auch in der Breitenrichtung des Fahrzeugs nebeneinander angeordnet, und die Endplatte und die Seitenwand des Gehäuses sind einander gegenüberliegend und parallel zueinander. Optional kann ein längliches Verstärkungselement unter der Bodenplatte zwischen den Türschwellern angeordnet sein. In diesem Fall sind zwei Felder links bzw. rechts des länglichen Verstärkungselements angeordnet, die jeweils aus in der Längsrichtung des Fahrzeugs hintereinander angeordneten Batteriepack gebildet sind.
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Ferner kann das Batteriepack auch an dem Türschweller an einem Punkt oder an mehr als zwei Punkten befestigt sein. Ferner kann das Batteriepack auch befestigt an dem Türschweller durch Nieten, Schweißen oder Kleben befestigt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2016-085561 [0001]
- WO 2010/098271 [0003, 0004]
