ES2933823T3 - Compartimento de batería de seguridad para vehículos eléctricos con batería - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere a un compartimento de batería de seguridad contra choques para proteger la batería del vehículo para vehículos de tracción eléctrica, donde el principio de funcionamiento físico de un resorte de compresión mecánico está integrado en un sistema de doble piso desde el lado del choque, por lo que el efecto del resorte está orientado con su dirección de trabajo. en la dirección del choque. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Compartimento de batería de seguridad para vehículos eléctricos con batería
La presente invención se refiere a un sistema de gestión de choques que utiliza el principio de funcionamiento físico de un resorte de compresión mecánico combinado con un sistema de doble piso para proteger el compartimento de la batería y, por lo tanto, las celdas de la batería en el interior de los vehículos de propulsión eléctrica.
Paralelamente al desarrollo del automóvil con motor de combustión a finales del siglo 19, los investigadores también desarrollaron con éxito vehículos eléctricos como Werner von Siemens con su carruaje propulsado eléctricamente (1882) o los coches eléctricos desarrollados por Ludwig Lohner y Ferdinand Porsche para la exposición mundial de 1900 en París. Debido a su gama ampliada significativa, disponibilidad y precio de los combustibles fósiles, así como el rápido proceso de repostaje, los turismos con motores de combustión dominaron el siglo 20. A finales del siglo 20 y las condiciones cambiantes de marco tales como el aumento de precios y la limitación de los combustibles fósiles, los vehículos eléctricos experimentan un renacimiento. Además del aumento de la autonomía de la batería, el tema de la integración de la seguridad del compartimento de la batería, incluidas las baterías (seguridad del vehículo eléctrico con batería), es un aspecto dominante del desarrollo. Las normas de seguridad legales tales como la UN-R100 de Naciones Unidas, las reglamentaciones europeas ECE-R, Euro NCAP, la norma china GB/T 31467.3-2015 o las FMVSS (Normas Federales de Seguridad de Vehículos con Motor) de los Estados Unidos de Norteamérica definen los requisitos de seguridad.
Por lo tanto, la importancia de los impactos laterales resulta cada vez más crítica. De hecho, el 46 % de los accidentes ocurren como choque frontal más un 27 % adicional como impacto trasero, por lo que, como resultado, el 73 % de todos los accidentes son impactos de orientación longitudinal [1]. Sin embargo, el 53 % de los 159.994 accidentes analizados de este estudio ocurren con una velocidad v < 20km/h, adicionalmente el 38 % en un intervalo de velocidad comprendido entre 21 < v < 46km/h. Pero para el 2 % de los accidentes con una velocidad v > 64 km/h, el número de impactos laterales aumenta excesivamente, por lo que el 26 % de esos impactos laterales muestran un efecto fatal más el 57 % con una consecuencia de carácter severo.
Para la seguridad de los usuarios de turismos, tiene la mayor importancia de los criterios de compra con una proporción del 95 % en la categoría "extremadamente importante" [2].
Fuentes:
[1] M. Büchsner: Integration of occupant safety systems into seating environment in the light of autonomous driving, (“Integración de sistemas de seguridad de ocupantes en un entorno de asientos a la luz de la conducción autónoma”) presentación en la 2nd Annual Seating Innovation Summit Berlin (“2a Cumbre Anual de Innovación de Asientos de Berlín”) (6 de abril de 2017))
[2] H.-H, Braess, U. Seiffert: Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik, 6. Auflage, ATZ Vieweg Teubner, 2011
Los vehículos de propulsión eléctrica utilizan un propulsor eléctrico combinado con un almacenamiento de energía arrastrado como concepto de propulsión. Según el concepto de propulsión respectivo, los vehículos de propulsión eléctrica se pueden dividir en Vehículos Eléctricos con Batería (VEB) que usan alimentación puramente eléctrica, Vehículos Eléctricos Híbridos (VEH), Vehículos Eléctricos Híbridos que se pueden Enchufar (VEHE) o Vehículos Eléctricos de Autonomía Extendida (VEAE)) que combinan un motor eléctrico con motor de combustión. También los Vehículos de Pila de Combustible (VPC) o los Vehículos Híbridos de Pila de Combustible (VHPC) en los que la energía química almacenada en forma de hidrógeno se convierte en energía eléctrica son un grupo adicional de vehículos eléctricos. Como sistema de almacenamiento de energía, se utilizan las baterías de alta tensión (acumuladores) como las baterías de iones de litio como celda base y luego se interconectan a los módulos. Se ensamblan varios módulos en la batería final del vehículo. La batería del vehículo está protegida por un compartimento de la batería, también llamado alojamiento de batería, paquete de batería, caja de batería o cubierta de batería.
Hoy en día, los paquetes de batería para vehículos eléctricos están sufriendo bajo el gran peso de las baterías, lo que tiene un impacto directo en una menor autonomía de los vehículos eléctricos, lo que a su vez tiene una menor aceptación de los compradores. Al mismo tiempo, los exigentes requisitos de colisión para impacto lateral o contra la carga de un poste en la parte inferior de la carrocería hacen necesario el uso de láminas gruesas y componentes de fundición a presión intensivos del paquete, lo que tiene un efecto negativo adicional en el peso de la carrocería del automóvil y, nuevamente, en la autonomía y la aceptación del comprador. En consecuencia, existe una contradicción entre ligereza de peso y seguridad, especialmente para los vehículos eléctricos, como un gran inconveniente de la técnica anterior.
En cuanto a la seguridad, los componentes tales como el motor, la caja de cambios y el sistema de refrigeración de los vehículos convencionales con motor de combustión forman parte de las áreas de carga y contribuyen, por lo tanto, a la seguridad y rigidez de toda la carrocería. Estos componentes no forman parte de los vehículos eléctricos. Dependiendo del diseño del vehículo usado para un vehículo eléctrico, otros componentes como el túnel central pueden cancelarse debido a los requisitos de espacio para la batería. Como consecuencia, se pierde un trayecto de carga convencional. Además, los componentes de alta tensión no deben ubicarse en un trayecto de carga. Además, el centro de gravedad se cambia a una posición más profunda. Los puntos descritos dan como resultado un espacio inferior de deformación (también llamado zona de desmoronamiento o zona de aplastamiento) para absorber la energía de la colisión y, por lo tanto, un gran desafío para el diseño de vehículos eléctricos. Como inconveniente adicional, los compartimentos de batería del estado de la técnica aumentan la rigidez de toda la carrocería del automóvil y, por lo tanto, aumentan las fuerzas y aceleraciones que afectan a los ocupantes. Además, los fabricantes de vehículos eléctricos utilizan cada vez más aceros de alta resistencia y de ultra alta resistencia con un nivel de resistencia máxima superior a 1000 MPa, parcialmente superior a 1500 MPa, como los grados que se pueden endurecer por presión, debido a las zonas de deformación reducida para cumplir con los requisitos contra colisiones. Pero esto también dará como resultado una mayor rigidez de todo el sistema con los inconvenientes antes señalados. Debido a la forma limitada de intrusión en el área de la parte inferior de la carrocería donde se encuentra la batería del vehículo, es crítico que resista tanto el impacto lateral como la colisión en la parte inferior de la carrocería. Para los compartimentos de batería del estado de la técnica fabricados como construcciones de láminas, los cortes locales de objetos puntiagudos tales como postes, barras o bolardos desde el lado inferior de la carrocería son los impactos más críticos para la batería del vehículo.
Un ejemplo de ejecución de última generación se puede mostrar con la solicitud de patente EP 2565958B1 donde solo se utiliza el alojamiento de la batería sin ninguna protección contra colisiones o impactos. Lo mismo se puede observar para la solicitud de patente DE 102014213306A1 donde el paquete de baterías se realizó como un componente híbrido de metal/plástico pero sin ninguna consideración de colisión.
La solicitud de patente DE 102009035492A1 y la solicitud de patente de EE. UU. 2016068195A1 describen un travesaño contra impactos integrado en un alojamiento de batería dispuesto en la dirección transversal del vehículo como protección contra impactos laterales para baterías. Mientras que la solicitud de patente DE 102009035492A1 utiliza un elemento continuo que sobresale en ambas direcciones laterales sobre la batería, la solicitud de patente de EE. UU. 2016068195A1 apunta a un sistema de elementos múltiples con una parte central integrada de batería y al menos un elemento exterior de deformación. Los inconvenientes de ambas solicitudes de patentes son que el impacto lateral no se desvía hacia todo el costado y que la colisión es muy crítica si la fuerza del impacto se produce entre los travesaños contra colisiones, lo que se deriva en una impresión local no permitida del alojamiento de la batería y de las baterías ubicadas en este lugar con todas las consecuencias negativas. La vista completa de la parte inferior de la carrocería con el corte de la parte inferior de la carrocería o el impacto del poste no se considera para ambas solicitudes de patente. Además, después de un choque es complicado, significa mucho trabajo y es costoso desmontar todo el sistema de batería, incluso si las baterías no están dañadas, para cambiar el travesaño (elementos).
La solicitud de patente WO 2017012850A1 describe una disposición de batería en la que un elemento de refuerzo conectaba diferentes segmentos de batería entre sí para aumentar la resistencia al impacto lateral. No se describe un área para absorber la energía del impacto. En el punto de la construcción de la parte inferior de la carrocería, solo hay un espacio entre el elemento de refuerzo y la parte de chapa metálica de la parte inferior de la carrocería incluida. La solicitud de patente DE 102016209105A1 describe otro sistema de paquete de batería y su integración por lo que también para esta disposición se ajusta una distancia entre la parte de chapa metálica de la parte inferior de la carrocería y el paquete de batería sin ninguna protección local contra un impacto en la parte inferior de la carrocería.
La solicitud de patente de EE. UU., 2015239331A1 describe un sistema para absorber y distribuir la energía del impacto lateral utilizando un paquete de baterías integrado. La forma de absorber la energía de la colisión con impacto lateral se ejecuta mediante el uso de faldones laterales con múltiples canales longitudinales. Lúmenes en el perfil crean una distancia entre el paquete de baterías y el panel inferior de la batería. La solicitud de patente de EE. UU., 2017029034A1 describe un conjunto de batería donde los pasadores de seguridad u otros conectores deformables aseguran los refuerzos de borde de una bandeja. Durante un impacto lateral, los pasadores de seguridad se rompen y la bandeja se aleja lateralmente de la zona de impacto. En este caso, se construye un espacio entre el balancín exterior y el conjunto de la batería. La solicitud de patente de EE. UU., 2016233468A1 describe un recinto de batería que está rodeado por elementos de absorción de impacto cilíndricos reforzados internamente. Para todas las solicitudes de patentes mencionadas en este capítulo, el paquete de baterías se ajusta sin ninguna protección local contra un impacto en la parte inferior de la carrocería. Además, la solicitud de patente de EE. UU., 2016229308A1 describe un alojamiento de batería que está protegido por guías en forma de T en la superficie exterior para refuerzos y elementos absorbentes. Las uniones están orientadas para extenderse en una orientación horizontal o vertical.
Además, por la solicitud de patente de EE. UU., 2016064723A1 se conoce un dispositivo de restablecimiento mecánico o fluido, pero solo para cambiar el estado de la conexión eléctrica dentro del alojamiento de la batería, de las baterías o más bien el electrodo positivo y negativo.
El objeto de la presente invención es eliminar algunos inconvenientes de la técnica anterior y lograr un compartimiento de batería liviano y de seguridad contra colisiones para proteger la batería del vehículo para vehículos de propulsión eléctrica mediante el uso del principio operativo físico de un resorte mecánico de compresión combinado con un sistema de doble piso. En la navegación marítima es obligatorio desde el siglo 19 un doble piso entre la envolvente exterior y el fondo interior y sirve al barco para una mayor seguridad en caso de encallado o colisión. Debido a que el doble piso para barcos está conectado rígidamente con vigas internas, la rigidez total del barco aumenta. La presente invención se define con el objeto reivindicado.
En la presente invención, la batería del vehículo está cubierta por un compartimiento de batería con un doble piso desde el lado inferior y/o el lado izquierdo y derecho del vehículo y/o el lado delantero y/o el lado trasero. Por lo tanto, como se explicó antes, los lados, izquierdo y derecho del vehículo (impacto lateral) y el lado inferior (corte de la parte inferior de la carrocería) son los lados preferidos para usar el sistema de doble piso con el elemento de resorte en el interior. Pero dependiendo de la ubicación del sistema de batería, todos los demás lados del vehículo también pueden ser importantes para la seguridad. Es bien sabido por el estado de la técnica que los compartimentos de batería de los vehículos eléctricos híbridos también podrían colocarse detrás de la estructura del asiento trasero o del banco del asiento trasero. En este caso, solo el lado trasero y la parte inferior deben estar completamente protegidos. Las áreas laterales pueden protegerse opcionalmente con el método de la presente invención pero dependiendo de la construcción del vehículo solo parcialmente. El último aspecto conduce a la posibilidad de que el sistema de doble piso de la presente invención también se pueda usar local o parcialmente en un lado si otro componente circundante del vehículo asume la protección para la otra área. En general, el efecto de resorte debe orientarse con su dirección de trabajo hacia la dirección de colisión.
Cada lado del sistema de doble piso se fija independientemente de los demás. Dentro del sistema de doble piso se integra un material, elemento de máquina, componente o módulo ensamblado que tiene el principio operativo físico de un resorte mecánico de compresión con su dirección de trabajo en dirección de colisión y toma la función de conectar la envolvente exterior con la parte inferior interior. Como resultado de tal combinación, el sistema de doble piso que está ubicado en el lado sometido a esfuerzo o colisionado cederá debido al efecto de resorte y, por lo tanto, absorberá la energía de la colisión sin destruir el fondo interior. Además, es posible conectar los diferentes resortes a una conexión paralela. Además del hecho de que la batería del vehículo estará directamente protegida, las fuerzas y aceleraciones que afectan a los ocupantes también disminuirán significativamente. Como otro beneficio significativo, especialmente para el corte de la parte inferior de la carrocería, el objeto puntiagudo se deslizará si el impacto tiene lugar con un ángulo sesgado. Debido al efecto de resorte, el ángulo de contacto disminuirá. Si el impacto en la parte inferior de la carrocería de un objeto puntiagudo se produce bajo un ángulo de contacto de 90° sin posibilidad de deslizamiento, la envolvente exterior absorbe la energía incluso si el objeto puntiagudo se introduce en el espacio del sistema de doble piso, pero sin dañar el propio sistema de batería. El compartimiento de la batería de la presente invención se puede ejecutar como un sistema repetible no destruido que se puede continuar usando después de la colisión sin más esfuerzo, volviendo por sí mismo a su configuración inicial de origen (por ejemplo, un resorte de compresión tradicional) o un sistema sometido a esfuerzo una vez y por lo tanto deformado (como una lámina tridimensional) que debe ser reemplazado por uno nuevo (como cajas de colisión frontal del estado de la técnica). Depende de la realización respectiva de la presente invención y a continuación se dan diferentes ejemplos y preferiblemente diseños.
El "Consejo de Investigación para Reparaciones de Automóviles" desarrolló un llamado "ensayo de colisión RCAR" que evalúa con su escenario de ensayo los daños y los costes de reparación de colisiones a velocidad más baja. En Alemania, los resultados del ensayo se utilizan para evaluar la clasificación del tipo de vehículo que influye en la prima del seguro (clasificación "Kasko"). El criterio de ensayo es el esfuerzo de coste que se necesita para mantener el vehículo después de la colisión. Como resultado, esta clasificación es una decisión de compra importante de un comprador de automóviles que influye directamente en sus costes auxiliares de funcionamiento. Para los VEB y sus compartimentos de batería, no existe en el estado de la técnica ningún tipo de clasificación de este tipo que evalúe el esfuerzo de reparación y conseguir que el vehículo esté listo para ser conducido de nuevo. Pero en el caso de que se introdujera tal sistema, el compartimento de la batería de la presente invención que usa un sistema de resorte no destruido repetible dentro de un sistema de doble piso tiene una ventaja importante al ahorrar costes para el consumidor. Además, sin un sistema de evaluación de este tipo, el esfuerzo de coste después de una colisión es mucho menor y ayuda significativamente a aumentar la seguridad y, al mismo tiempo, a reducir los costes para los VEB.
Como diseño preferible de la presente invención, se utilizan aceros para resortes, más preferiblemente aceros inoxidables para resortes, para cumplir el principio físico de un resorte mecánico de compresión en una forma de solución material. Como realización ideal para la presente invención, se utilizan aceros que tienen un límite elástico Rp0,2 > 500MPa, más preferiblemente Rp0,2 > 800MPa, y una resistencia a la tracción Rm > 1.000MPa, con una relación entre el límite elástico y la resistencia a la tracción > 80 %. Dichos aceros para resortes son los aceros al carbono con aleación de bajo contenido de cromo, manganeso y silicio, tales como 38Si7, 61SiCr7, parcialmente también aceros con aleación de bajo contenido de molibdeno y vanadio como 52CrMoV4. Estos aceros se pueden endurecer y templar para alcanzar las propiedades de aplicación final. Son totalmente magnéticos. Por lo general, los aceros para resortes que se pueden templar apropiados para la presente invención se enumeran en la tabla 1.
Tabla 1: Aceros para resortes que se pueden templar
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Otro grupo de materiales, más preferiblemente, es el del área de los aceros inoxidables para resortes como los grados austeníticos 1.4310, 1.4401, 1.4539 o 1.4571. Los aceros inoxidables austeníticos para resortes muestran solo una baja capacidad ser magnetizados. Además, también se pueden usar aceros inoxidables dúplex como el 1.4462 con una microestructura mixta ferrítico-austenítico, aceros inoxidables ferríticos como el 1.4016 o los grados martensíticos como el 1.4028 como acero inoxidable para resortes para la presente invención. Con grados de endurecimiento por precipitación como 1.4568, los niveles de resistencia C1700 (1700-1900MPa) según EN 10151 están disponibles en condición de endurecimiento por deformación. Los aceros para resortes típicamente inoxidables apropiados para la presente invención se enumeran en la tabla 2.
Tabla 2: aceros inoxidables para resortes endurecidos por deformación
Figure imgf000005_0001
Es obvio que los grados similares relacionados con la aleación y la microestructura (por ejemplo, 1.4303, 1.4306, 1.4307 en relación con 1.4310 o 1.4404 en relación con 1.4401 o 1.4021, 1.4031 en relación con 1.4028) también son adecuados para la presente invención. Además, es posible una combinación de materiales disímiles para asegurar el mejor comportamiento material posible para el objeto de la presente invención. Como una realización preferible, el fondo interior podría fabricarse con un acero de ultra alta resistencia que se puede endurecer a presión como un 22MnB5 o 1.4034 combinado con un acero para resortes como un 1.4310 para el sistema de resortes y la envolvente exterior. Con tal combinación de materiales, el compartimento de la batería de la presente invención resulta adaptado al sistema de protección contra la corrosión del vehículo.
Una diferencia entre el acero para resortes de baja aleación y el inoxidable es la forma de cómo alcanzar las propiedades elásticas deseadas: los aceros de baja aleación necesitan un proceso de tratamiento térmico con endurecimiento y templado. En comparación con esto, los aceros inoxidables para resortes alcanzaron sus propiedades de aplicación mediante un endurecimiento por deformación debido al laminado en frío. Una ventaja de los aceros inoxidables para resortes es el beneficio de la resistencia a la corrosión en el área húmeda de la parte inferior de la carrocería de un vehículo eléctrico. Otros aceros inoxidables tienen una mayor resistencia a los ácidos en el caso de una fuga del líquido de batería y una mayor resistencia térmica y al calor. El último punto es importante para que el compartimento de la batería pueda mantener la estructura durante un caso de incendio exterior. Un grupo de materiales especiales son los aceros de aleación con alto contenido de manganeso con endurecimiento TWIP (Twinning Induced Plasticity), en particular los aceros inoxidables aleados con manganeso y cromo 1.4678 que no muestran bajo cada deformación y después de la soldadura ninguna capacidad de magnetización como un beneficio especial y pueden ser endurecidos mediante endurecimiento por deformación hasta 2.000 MPa.
Otro posible material que cumple el objeto de la presente invención es un material compuesto como el plástico reforzado con fibra que puede reducir el peso en comparación con las soluciones de acero antes mencionadas pero aumenta significativamente los costes de los componentes. Se pueden aplicar los tipos típicos de fibra de refuerzo, como variantes inorgánicas como materiales cerámicos o fibra de vidrio, así como variantes orgánicas como aramida o fibra de carbono. También se podrían aplicar diferentes tipos de plástico. Además, las estructuras tipo sándwich como los materiales compuestos de acero (inoxidable) y polímero pueden señalarse como materiales adecuados para trabajar en la presente invención.
La madera podría ser otra solución de material conocido como material de resortes para aplicaciones como botes, lanchas o colchones, pero es más crítica en cuanto al requisito de espacio, el grosor del material y debe protegerse poniéndola en remojo, p. ej., con aceite para alcanzar los requisitos de seguridad contra incendios y resistir el envejecimiento durante la vida útil del vehículo. También son adecuadas combinaciones de materiales disímiles de los materiales mencionados anteriormente, pero de mayor coste y complejidad de producción.
Un aspecto de fabricación que selecciona los aceros (inoxidables) como material preferido es la posibilidad de fijar los materiales de resorte alternativos a las partes metálicas circundantes del sistema de doble piso para una transmisión suficiente de elevada fuerza de las partes. Además, el aspecto de reciclaje y el mayor esfuerzo para separar los materiales diferentes es una ventaja para usar resortes hechos de acero (inoxidable).
Pero no sólo el tipo de material, también la forma del material puede funcionar como un resorte mecánico de compresión y, por lo tanto, cumplir con el principio operativo físico de la presente invención. Todo tipo de láminas tridimensionales, como láminas estructuradas, texturizadas o perfiladas, pueden integrarse dentro del sistema de doble piso con un efecto de resorte. Durante un impacto, se comprimirán. De esta manera, absorberán la energía de la colisión y presentarán una alta resistencia contra la fuerza del impacto al final de su modo de deformación. Dichas láminas perfiladas pueden ser láminas onduladas, estructuras de panal, láminas laminadas flexibles, láminas perforadas, láminas con protuberancias y bultos, láminas trapezoidales, láminas arqueadas, láminas proyectadas, láminas de borde o láminas con estructura piramidal. Además, es posible usar una lámina con trayectos de carga introducidos como se menciona en la patente WO 2017009244A1.
Además, los diseños anidados o entrelazados de al menos dos formas son adecuados para implementar el principio físico de un resorte mecánico de compresión. Una realización adicional de la presente invención es el uso de un componente como una caja plegable (anidada) o una caja friable. Con respecto a ese tipo de estructura, la posición se puede resolver con un elemento de separación. Preferiblemente, un tipo de elemento separador es un elemento plegable que está cortado previamente en diferentes lados y puede doblarse durante una segunda etapa, preferiblemente bajo un ángulo de 45° con respecto a la caja plegable. También es posible conectar o soldar dos o más elementos plegables entre sí, preferiblemente con un ángulo común de 45°. Los elementos plegables doblados se pueden soldar adicionalmente con la caja plegable interior o exterior como fijación y refuerzo adicional. Además, también las placas de refuerzo, de metal expandido o metal entrelazado pueden definirse como un tipo de materiales anidados o entrelazados con respecto al objeto de la presente invención.
Además, las estructuras hidroconformadas cerradas como cajas, almohadas, amortiguadores, cojines o acolchados cumplen el objeto de la presente invención. La geometría hidroconformada se puede adaptar al espacio de montaje disponible dentro de la construcción del vehículo. Además, es posible crear una conexión en serie de varias estructuras hidroconformadas. La condición inicial puede ser una placa, al menos dos láminas soldadas con láser o un tubo soldado, preferiblemente un tubo soldado con rayo láser.
Otra realización preferida de la presente invención es el uso de tubos para desarrollar el principio operativo físico de un efecto de resorte de compresión dentro de un sistema de doble piso. Una condición del marco es que los tubos deben tener una resistencia menor que el sistema de doble piso y otros componentes que desvían la fuerza del impacto para que sea posible que los tubos se plieguen y absorban la energía durante el impacto. Además, los tubos se orientarán con su longitud hacia el lado de la dirección de la colisión como amortiguadores tradicionales, lo que permite un plegado definido de los elementos. Además, los tubos se pueden cortar o estampar para definir áreas de plegado y direcciones de plegado.
Por supuesto, también se puede usar cualquier tipo de resorte de compresión para cumplir con el principio operativo físico de la presente invención. Preferiblemente, los tipos de resorte son resortes espirales, resortes de placas, resortes ondulados, resortes cónicos, resortes anulares, resortes de patas o resortes trapezoidales. Los resortes se pueden configurar en diferentes disposiciones para cumplir con el principio operativo físico de la presente invención en la condición particular del vehículo y para alcanzar la mejor combinación de rigidez y absorción de energía:
• disposición paralela
• disposición en serie
• disposición combinada
Un ejemplo de diseño preferible es un sistema de fricción deslizante que también cumple la idea de la presente invención. En este caso, la envolvente exterior y el fondo interior están dispuestos no paralelos con una constricción creciente en la dirección del fondo interior. El principio de funcionamiento físico de un resorte mecánico de compresión lo realiza un elemento de fricción como un bloque o una almohadilla que cambia durante un impacto en la dirección del fondo interior. Debido a la creciente constricción, la resistencia al deslizamiento aumentará cada vez más y, por lo tanto, aumentará la resistencia contra el impacto. A la inversa, la velocidad de intrusión disminuirá de la misma manera y, por lo tanto, también se suavizará el efecto de la fuerza y la aceleración sobre los ocupantes. El elemento se puede detener de forma constructiva en la máxima intrusión tolerable si la distancia entre la envolvente exterior y el fondo interior en este lugar cae por debajo del ancho del elemento. También aquí es posible el efecto de deslizamiento antes mencionado para evitar cortes desde el lado de la parte inferior de la carrocería. La imagen 4 ilustra la realización.
Como realización adicional de la presente invención, el compartimiento de la batería se puede conectar con la parte inferior de la carrocería del vehículo con un elemento de guía, preferiblemente un orificio oblongo. El elemento de guía debe orientarse con su lado longitudinal en dirección transversal al vehículo si el compartimento de la batería cubre toda la parte inferior de la carrocería. Con un diseño de este tipo, es posible crear un espacio de deformación de dos zonas durante un impacto lateral: La primera zona está en el lado del impacto y diseñada como la presente invención significa que el impacto actúa contra la envolvente exterior del doble piso y el sistema de resorte insertado absorbe la energía de la colisión comprimiéndose. Si el impacto es demasiado elevado, la conexión sobre el orificio oblongo con la parte inferior de la carrocería puede cambiar y ceder al sistema de resortes del otro lado que evita el impacto. Esto describe la segunda zona. El número de elementos de guía debe ser al menos 1, más preferiblemente dos o más. Otro elemento de guía adecuado para la realización mencionada es una guía lineal. De manera independiente de la solicitud de patente de EE. UU., 2017029034A1, en el compartimento de la batería de la presente invención no hay ningún conector frangible que se rompa durante un impacto lateral.
Independientemente del material, elemento de máquina, componente o módulo ensamblado utilizado que cumpla con el principio operativo físico de un resorte mecánico de compresión fabricado de acero u otros materiales tales como materiales compuestos, es posible definir para cada realización los valores de resorte típicos para caracterizar las propiedades del sistema. Un parámetro es la tasa de resorte, o también llamada rigidez del resorte o dureza del resorte, que define la relación de una fuerza que afecta al resorte y, por lo tanto, el desplazamiento inducido del resorte. Dependiendo del comportamiento de colisión deseado, la relación se puede mostrar como una característica lineal o no lineal. Se podría utilizar una característica progresiva no lineal si el OEM quiere absorber primero la energía y al final crear una alta resistencia contra el impacto. Por el contrario, se puede usar una característica decreciente si inicialmente se desea una alta resistencia y luego se absorberá la energía. La tasa D de resorte como una unidad SI se puede calcular usando la fórmula (1):
D= F /AL = (E * A)/ Lo con la unidad física. Nm-1 - fcg-s-2 (1)
Por lo tanto, F [kN] es la fuerza de compresión o aquí más detalladamente la fuerza de impacto en el sistema de doble piso, AL [mm] es en general la desviación y en este caso la contracción del resorte (sistema) dentro del sistema de doble piso antes de alcanzar la longitud del bloque, E es el módulo de Young dependiente del material [N/m2], A es el área de la sección transversal del resorte (sistema) y lü es la longitud inicial del resorte (sistema) o, en otras palabras, la longitud interior del sistema de doble piso.
La tasa de resorte se puede adaptar para cada sistema de resorte.
Otro parámetro es la desviación del resorte que se describe para un resorte (espiral) de compresión como la forma en que el resorte puede cubrir desde el estado inicial descargado hasta el estado en el que se encuentra enrollado tras enrollado. El estado final se llama longitud de bloque. La desviación del resorte se puede interpretar como el nivel de intrusión tolerable del compartimento bajo colisión y depende del área utilizable de la parte inferior de la carrocería y del paquete lateral. Cuanto mayor sea la desviación del resorte, mayor será la absorción de energía y menores las fuerzas y aceleraciones sobre el ocupante. Como diseño de resorte particularmente favorable para la presente invención, se puede mencionar un resorte de compresión cónico helicoidal o un sistema con el mismo principio operativo con la ventaja de una longitud de bloque definida en combinación con una necesidad de paquete baja y un potencial elevado de absorción de energía (tasa de resorte baja).
Con estos parámetros, el compartimento de la batería de la presente invención se puede diseñar específico de modelo y específico de marca en función del espacio del paquete, el nivel de intrusión definido por la empresa, la altura de la parte inferior de la carrocería, el método de construcción y el comportamiento de conducción deseado.
El objetivo principal del sistema de doble piso combinado con el sistema de resortes dentro de la presente invención es absorber el impacto o la energía de la colisión durante un impacto en el compartimiento de la batería del vehículo. La cantidad física relevante para esto es la energía £ [J] o [N * m]. Si £ es negativo, el sistema absorbe energía y se le puede llamar absorción de energía. La absorción de energía se puede calcular utilizando la fórmula (2):
E - F * AL (2).
Por lo tanto, F se puede calcular a su vez utilizando la fórmula (3):
F = m * a (3)
donde m [kg] se define como la masa del elemento impactante, p. ej., otro vehículo, barrera de seguridad o un árbol, y a [m/s2] se puede definir como aceleración.
Como un ejemplo de cálculo:
Otro vehículo (automóvil 1) con un peso de 1,5 toneladas (m = 1500 kg) colisiona con un vehículo (automóvil 2) que utiliza el sistema de protección de la presente invención de manera que ocurre un impacto lateral sobre el automóvil 2, y el automóvil 1 tiene una velocidad antes del impacto de v 1 = 60 km/h (v1 = 16,6 m/s). Después del impacto, la velocidad debe ser v2 = 0 m/s. Una aceleración de a = -16,7 m/s2 sigue. La fuerza F de impacto ahora se puede calcular con F = -25,000N. En este ejemplo, el resorte (sistema) dentro del sistema de doble piso se realiza teniendo un recorrido de 0,1 m antes de alcanzar la longitud del bloque. Esta es la contracción objetivo en este caso porque se debe evitar un mayor daño de los componentes. La absorción de energía resultante es entonces £ = - 2500J. La tasa de resorte requerida ahora se puede calcular con D = F/AL = 250.000 N/m. Los valores E, A, L0 ahora se puede diseñar de la manera necesaria.
El compartimento de la batería de la presente invención puede incluir opcionalmente un travesaño interior contra la colisión, rígido, para aumentar la rigidez interior contra el doblado y proteger aún más las baterías. Además, el compartimiento de la batería garantiza la protección física de acuerdo según las normas UN R94 y R95 para proteger contra personas que tocan los componentes de alta tensión (protección IPXXB) que están completamente cubiertos. Además, ningún componente de alta tensión puede desprenderse del vehículo eléctrico. Además, ningún componente de alta tensión se introduce en el habitáculo según FMVSS 305. Si es necesario, se podría colocar un sistema adicional de doble piso con efecto de resorte entre el compartimento de la batería y el habitáculo.
La funcionalidad del compartimiento de la batería de la presente invención es independiente de la posición de montaje dentro del vehículo eléctrico. Preferiblemente, el compartimento de la batería está ubicado sobre toda la parte inferior de la carrocería para garantizar una gama máxima de baterías, un centro de gravedad bajo y una dinámica de conducción equilibrada. Pero también funcionarán construcciones localizadas como compartimentos de un solo lado, posicionamiento delantero o trasero. En estos casos, el efecto de resorte del compartimiento de la batería se puede ajustar de manera que los lados relevantes para la colisión serán dotados de otras propiedades de resorte y un sistema de doble piso más intensivo que el lado o lados no sometidos a tensión. El objetivo de la presente invención también se puede integrar como una variedad de compartimentos individuales integrados en una estructura de bastidor existente con vigas longitudinales y transversales para soportar y aumentar el nivel de seguridad existente y para introducir la reducción de grosor (reducción de peso) de la estructura existente. Este es un ejemplo de diseño preferible para el diseño de conversión, señalado más adelante en detalle.
La invención funciona independientemente del tipo de acumulador utilizado en su interior, como baterías de níquelcadmio, híbridas de níquel-metal, de iones de litio o de litio-aire. Los sistemas de gestión de batería (BMS) para control de carga y descarga (gestión de carga), monitorización de temperatura, evaluación de distancia y dispositivos de diagnóstico pueden estar integrados en el compartimento de la batería o no para la presente invención. Lo mismo funciona para el sistema de gestión de temperatura con su líquido refrigerante y canales de refrigeración. Los cables de alta tensión se pueden integrar dentro del lado interior del fondo interior para proteger a los ocupantes u otras personas contra cortocircuitos o electrificación del vehículo o sus componentes.
La invención funciona para ambos enfoques de desarrollo realmente utilizados: el diseño de conversión y el diseño de propósito. El diseño de propósito describe una forma de ingeniería en la que el vehículo completo, el espacio y todas sus funciones se diseñaron directamente para un vehículo eléctrico (de batería). Para este enfoque, la presente invención puede integrarse directamente y considerarse ya en la fase inicial de desarrollo y configuración del vehículo. Como un concepto de vehículo de propósito especial, la empresa BMW AG utiliza para su serie i un sistema con un módulo de vida como una especie de monocasco para los ocupantes y un módulo de propulsión donde se ubican las baterías. La presente invención también se puede integrar en dicho concepto de módulo de propulsión para proteger las baterías. Además, el principio físico utilizado en la presente invención podría interponerse adicionalmente entre los dos módulos como una función de seguridad adicional para proteger a los ocupantes de los componentes de alta tensión del módulo de propulsión. Pero también el otro enfoque utilizado actualmente para vehículos eléctricos, el diseño de conversión, puede usarse con la presente invención: El diseño de conversión describe un método en el que un vehículo convencional construido con un motor de combustión se adapta a un vehículo eléctrico. Se deben considerar el espacio disponible y los puntos de conexión. Entonces, el compartimento de la batería de la presente invención y su funcionalidad de seguridad y mecanismo de efecto también pueden integrarse en este tipo de diseño de vehículo.
Con la presente invención, también es posible realizar el compartimento de la batería como un sistema intercambiable, una batería denominada intercambiable. En este caso, al menos un lado del sistema de resorte de doble piso se fija como una conexión extraíble, p. ej., con tornillos, conectores de enchufe, conexiones de pasador o perno.
Además, es posible integrar sensores para medir la vibración, la deformación, la posición o el movimiento dentro del sistema de doble piso como monitorización de condición y recopilar datos sobre el comportamiento de trabajo del interior del sistema de resortes.
En general, el método de protección de la presente invención funciona para todos los sistemas que se mueven o sistemas de transporte que utilizan transmisiones alternativas como módulos de batería o un sistema de almacenamiento y que tienen un alto riesgo de impacto en al menos un lado. Además, otros componentes de la transmisión podrían estar protegidos con un sistema de doble piso con resortes en el interior: depósitos de combustible (de hidrógeno), pilas de combustible, depósitos de gas natural o incluso motores auxiliares, baterías y sistemas de almacenamiento. Con ajuste y a escala, la presente invención también funciona para otros tipos de sistemas eléctricos de transporte de pasajeros o mercancías, como autobuses eléctricos, vehículos comerciales eléctricos, taxis eléctricos o vehículos para entrega de paquetes. En este caso, la presente invención podría aumentar significativamente la seguridad según ECE R29-03 y ECE R66-02. Para autobuses eléctricos y vehículos comerciales como camiones, el compartimento de la batería se ajusta en la estructura del techo. En el caso de un vuelco o una colisión por el techo, el principio operativo físico de un resorte mecánico de compresión combinado con un sistema de doble piso puede reducir las consecuencias de tal accidente. Además, el sistema de protección de la presente invención se puede utilizar como protección lateral o especialmente como protección anti-empotramiento delantera y trasera para camiones. En este caso, la protección del vehículo en el que se fija este sistema (camión) no está en el centro de atención principal, de hecho, el automóvil de pasajeros que choca se puede proteger mejor. Los futuros sistemas de transporte donde se integre un módulo de batería que deba ser salvado pueden ser sistemas aeronáuticos o drones. También pueden protegerse mediante el sistema de la presente invención los vehículos ferroviarios en los que en el futuro se ubiquen módulos de batería. Esto es ventajoso en áreas suburbanas menos desarrolladas donde no haya instalada una fuente de alimentación continua o sea frágil a los ataques. La solución de la presente invención también se puede colocar para conducción autónoma, p. ej., para sistemas autónomos en aeropuertos, centros de exposiciones, estadios o arenas multifuncionales.
Otras áreas de aplicación podrían ser aplicaciones estacionarias o aplicaciones de autosuficiencia energético en espacios suburbanos. En el caso de los sistemas estacionarios, el método de la presente invención con el principio operativo físico de un resorte mecánico de compresión que está orientado con su dirección de trabajo en la dirección de la colisión e integrado en un sistema de doble piso, también puede usarse como un sistema de protección en barreras de seguridad, sistemas de protección contra colisiones, puertas de garaje o una protección contra una onda de choque después de una explosión. Utilizado en barreras de seguridad, el sistema podría absorber la colisión con automóviles o especialmente con vehículos motorizados de dos ruedas. La figura 11 y la figura 12 señalan esquemáticamente dos soluciones, la fig. 11 como un sistema de protección de la barrera de seguridad actual de forma continua a lo largo de la calzada y la fig. 12 con una protección adicional más pequeña en la parte inferior de los postes. El sistema podría ser especialmente utilizado como protección en el interior de las curvas. Al construir una conexión en serie de resortes con diferentes tasas de resorte, la protección puede adaptarse y proteger a ciclistas, motociclistas o automóviles de una manera optimizada respectivamente. La protección adicional de la fig. 12 solo para los postes en la parte inferior puede cubrir los postes al menos desde la mitad del lado para proteger a los ciclistas (motoristas) caídos contra el impacto con los postes.
La idea de la presente invención se desarrolla con el principio operativo físico de un resorte mecánico de compresión dentro de un sistema de doble piso. Si se considera la estructura funcional del sistema y se definen las funciones auxiliares principales del sistema (absorción de energía, derivación de las fuerzas de impacto, protección contra daños), existen principios físicos adicionales para alcanzar el objetivo de la presente invención. Algunas soluciones podrían utilizar principios hidroneumáticos, hidráulicos o neumáticos, p. ej., como sistemas de suspensión, sistemas de palanca, amortiguadores de fricción, amortiguadores de impacto, amortiguadores o sistemas de fuelle de bolsa. Otros sistemas podrían ser hechos funcionar por fricción o ser magnéticos. Debido a los costos de compra y reparación, la susceptibilidad a errores y la complejidad del sistema, solo se seleccionan soluciones mecánicas como dispositivo de amortiguación. Como ejemplo de otros costes adicionales, las compañías de seguros usan los resultados del ensayo contra colisiones RCAR, que se usa para evaluar la clasificación del tipo de vehículo y se tiene en cuenta para la calificación del seguro. El criterio de ensayo es aquí el desembolso de coste para el mantenimiento después de una situación de colisión. Un ejemplo de diseño señalado de los sistemas mencionados es, p. ej., un amortiguador (de choques) que funciona como un resorte dentro del sistema de doble piso, donde el o los resortes pueden ser un sistema amortiguador, que está integrado en el sistema de doble piso. Diferentes medios como aire, gases (que trabajan neumáticamente) pero también líquidos (que trabajan hidráulicamente) se pueden insertar en el amortiguador. Teóricamente, el amortiguador puede construir un ciclo con el sistema de refrigeración del sistema de batería. Para cumplir con los requisitos de seguridad y para reaccionar de forma graduada al nivel particular de la fuerza de impacto, es apropiado utilizar al menos dos amortiguadores diferentes, que funcionen como una conexión en serie y que tengan diferencias en su característica de resorte, lo que significa una tasa de resorte diferente.
La presente invención se ilustra con más detalles con referencia a los siguientes dibujos donde
La Fig. 1 muestra una realización preferida de la invención vista esquemáticamente desde la vista lateral.
La Fig. 2 muestra otra realización preferida de la invención vista esquemáticamente desde la vista lateral.
La Fig. 3 muestra otra realización preferida de la invención vista esquemáticamente desde la vista lateral.
La Fig. 4 muestra además otra realización preferida de la invención vista esquemáticamente desde la vista lateral.
La Fig. 5 muestra otra realización preferida de la invención vista esquemáticamente desde la vista lateral.
La Fig. 6 muestra otra realización preferida de la invención vista esquemáticamente desde la vista lateral.
La Fig. 7 muestra otra realización preferida de la invención vista esquemáticamente desde la vista lateral.
La Fig. 8 muestra otra realización preferida de la invención vista esquemáticamente desde la vista superior.
La Fig. 9 muestra otra realización preferida de la invención vista esquemáticamente desde la vista lateral.
La Fig. 10 muestra otra realización preferida de la invención vista esquemáticamente desde la vista lateral.
La Figura 11 muestra otra realización preferida de la invención vista esquemáticamente desde la vista lateral.
La Figura 12 muestra otra realización preferida de la invención vista esquemáticamente desde la vista lateral.
La Fig. 1 ilustra la creación de un compartimiento de batería liviano con elevada absorción de energía contra colisión por impacto bajo carga y lateral, donde el resorte mecánico 4 de compresión está integrado en un sistema de doble piso con la envolvente exterior 3 de los lados de la colisión para proteger la batería 1 del vehículo cuya caja presenta la envolvente interior del sistema de doble piso. El compartimento de la batería está conectado y dispuesto debajo de la parte inferior de la carrocería 2 del vehículo.
La Fig. 2 ilustra una lámina 5 de borde de un compartimento de batería con elevada absorción de energía contra colisión bajo carga y lateral, donde el principio operativo físico de un resorte mecánico 4 de compresión se presenta mediante una lámina 5 de borde como una lámina tridimensional incluida en un sistema de doble piso desde el lado de la colisión.
La Fig. 3 ilustra la lámina ondulada 6 de un compartimento de batería con elevada absorción de energía contra colisión bajo carga y lateral, donde el principio operativo físico de un resorte mecánico 4 de compresión se presenta mediante una lámina ondulada 6 como una lámina tridimensional incluida en un sistema de doble piso desde el lado de la colisión.
La Fig. 4 ilustra el sistema de fricción deslizante de un compartimento de batería con elevada absorción de energía contra colisión bajo carga y lateral, donde el principio operativo físico de un resorte mecánico 4 de compresión se presenta mediante el elemento 7 de fricción incluido en un sistema de doble piso desde el lado de la colisión. El sistema de doble piso tiene en este caso paredes laterales 8 a 3 no paralelas.
Según la Fig. 5, se muestra el ejemplo de dos láminas 9 y 10 de bultos anidados que crean el principio operativo físico de un resorte mecánico 4 de compresión dentro de un sistema de doble piso.
La Fig. 6 ilustra además otra realización preferida de la invención esquemáticamente el perfil 11 de placas de refuerzo que crea el principio operativo físico de un resorte mecánico 4 de compresión dentro de un sistema de doble piso.
La Fig. 7 ilustra el conjunto de resortes de compresión de un compartimiento de batería con elevada absorción de energía contra colisión bajo carga y lateral, donde el resorte mecánico 4 de compresión está constituido por un sistema de resortes de placa con disposición 12 en serie e integrado en un sistema de doble piso desde el lado de la colisión.
La Fig. 8 ilustra otro diseño preferible que es la construcción de un sistema de caja plegable, donde se utiliza una primera lámina 13 de mayor dimensión que tiene elementos 14 de separación que están cortados previamente con ranuras cortadas 15. En una segunda etapa, se siguen las líneas 16 de doblado o rebordeado para construir la envolvente exterior de la caja plegable con elementos de separación que sobresalen. La envolvente exterior se puede combinar con una segunda lámina 17 de dimensiones más pequeñas para el lado interior que también es doblada o canteada 16 en una caja plegable. En al menos una de las dos cajas plegables hay ranuras recortadas ajustadas en los lados que se pueden doblar hasta 45° para crear una distancia definida entre ambas cajas plegables y para fijar la posición de la caja plegable interior. El separador así creado también funciona con el principio operativo físico de un resorte mecánico 4 de compresión.
La Fig. 9 ilustra otro diseño preferible que es la construcción de un amortiguador (de choques), donde dos amortiguadores en una disposición de conexión en serie funcionan con el principio operativo físico de un resorte mecánico 4 de compresión. En este diseño, se ubica un amortiguador 18 más blando en el lado exterior para absorber el primer impacto para una menor velocidad del vehículo y, por lo tanto, menores fuerzas de impacto durante la colisión. El amortiguador interior 19 con un resorte más rígido característico de la conexión en serie actúa también si la fuerza de impacto es de un nivel superior.
La Fig. 10 ilustra otro diseño preferible que es el uso de tubos 20 que funcionan con el principio operativo físico de un resorte mecánico 4 de compresión. Los tubos 20 deben tener una resistencia significativamente menor que el sistema de doble piso 1 3 para absorber la energía y para evitar que se dañe el sistema de doble piso.
La Fig. 11 ilustra otro uso del principio operativo físico de un resorte mecánico 4 de compresión incluido en un sistema de doble piso como barrera de seguridad a lo largo de autopistas o carreteras rurales. El sistema 21 está integrado con su dirección de trabajo hacia la calle 22. Los postes 23 soportan el sistema continuo 21.
La Fig. 12 ilustra un segundo uso de la presente invención como componente de barrera de seguridad. Alrededor de los postes 23 hay dispuestas protecciones locales 24 en el lado inferior al menos desde la mitad del lado para proteger a los ciclistas (motoristas) caídos contra el impacto contra los postes.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un compartimiento de batería de seguridad contra colisiones configurado para recibir una batería (1) que tiene una caja, comprendiendo dicho compartimiento de batería:
• una envolvente exterior (3),
• uno o más elementos (4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 18, 19, 20) que funcionan según el principio físico de un resorte mecánico de compresión, en el que
• los elementos (4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 18, 19, 20) están dispuestos de manera que un eje de uno o más de los elementos (4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 18, 19, 20) es perpendicular a un eje correspondiente de uno o más de los elementos,
caracterizado por que
el uno o más elementos (4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 18, 19, 20) se colocan entre la envolvente exterior (3) y un espacio para recibir una batería (1) por lo que los elementos (4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 18, 19, 20) mantienen una batería (1) en su lugar en un compartimento de batería que tiene un sistema de doble piso que comprende la caja de la batería (1) y la envolvente exterior (3).
2. El compartimiento de batería de seguridad contra colisiones según la reivindicación 1, en el que el compartimiento está formado de un material de acero para resortes, preferiblemente un material de acero inoxidable para resortes.
3. El compartimiento de batería de seguridad contra colisiones según la reivindicación 1 o 2, en el que el compartimiento está formado por un material compuesto, de estructura compuesta o en sándwich.
4. Compartimiento de batería de seguridad contra colisiones según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que uno o más elementos (4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 18, 19, 20) son resortes de compresión.
5. Compartimento de seguridad para batería según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los elementos (4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 18, 19, 20) están dispuestos y fijados en paralelo.
6. Compartimento de batería de seguridad contra colisiones según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que uno o más elementos (4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 18, 19, 20) son láminas tridimensionales.
7. Compartimento de batería de seguridad contra colisiones según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que uno o más elementos (4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 18, 19, 20) son materiales anidados o entrelazados.
8. Compartimento de batería de seguridad contra colisiones según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que uno o más elementos (4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 18, 19, 20) son estructuras hidroconformadas.
9. Compartimiento de batería de seguridad contra colisiones según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que uno o más elementos (4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 18, 19, 20) son láminas deformadas con trayectorias de carga introducidas.
10. Compartimento de batería de seguridad contra colisiones según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se utiliza un elemento de distancia con uno o más elementos (4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 18, 19, 20) que son diseños anidados o entrelazados de al menos dos formas.
11. Compartimiento de batería de seguridad contra colisiones según la reivindicación 1, en el que el sistema de doble piso comprende un sistema integrado de fricción deslizante.
12. Compartimiento de batería de seguridad contra colisiones según la reivindicación 1, en el que el compartimiento de batería está conectado con la parte inferior de la carrocería de un vehículo con un elemento de guía, preferiblemente un orificio oblongo.
13. Compartimento de batería de seguridad contra colisiones según la reivindicación 1, en el que el compartimento de batería se utiliza en la estructura de techo de autobuses eléctricos, vehículos comerciales eléctricos, aeronaves o drones.
14. Compartimento de batería de seguridad contra colisiones según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la parte inferior de la carrocería está configurada de modo que un objeto puntiagudo deslizará durante el corte de la parte inferior de la carrocería si el impacto tiene lugar con un ángulo sesgado.
15. Compartimento de batería de seguridad contra colisiones según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema de resorte de doble piso se compone de una batería intercambiable y está fijado como una conexión extraíble.
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018113191A1 (de) * 2018-06-04 2019-12-05 Ffg Flensburger Fahrzeugbau Gesellschaft Mbh Fahrzeug mit einer Batterie zur Versorgung des Fahrzeugs mit elektrischer Energie
CN109768191A (zh) * 2019-01-24 2019-05-17 南京菱亚汽车技术研究院 一种新能源汽车的电池避震装置
EP3716353A1 (de) * 2019-03-25 2020-09-30 Hilti Aktiengesellschaft Akkufallschutz
EP3948970A1 (de) 2019-03-29 2022-02-09 Covestro Intellectual Property GmbH & Co. KG Batteriegehäuse und seine verwendung in elektrofahrzeugen
DE102019110536A1 (de) * 2019-04-24 2020-10-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Batteriezellenmodul und Kraftfahrzeug
CN110978979A (zh) * 2019-11-25 2020-04-10 安徽华海特种电缆集团有限公司 一种新能源电池用保护设备
DE102019131818A1 (de) * 2019-11-25 2021-05-27 Audi Ag Batteriegehäuse für eine Batterie, Batterie mit einem Batteriegehäuse sowie Verfahren zum Herstellen einer Batterie
CN111009630B (zh) * 2019-12-10 2022-04-15 湖北华中光电科技有限公司 伸缩式便捷装卸电池仓装置
US11440391B2 (en) 2020-01-28 2022-09-13 Ford Global Technologies, Llc Battery assembly having a cross-member and method of managing loads utilizing a cross-member
CN111211268B (zh) * 2020-02-24 2020-11-24 安徽捷盛科技有限公司 一种新能源汽车的电池减震架
CN111799416A (zh) * 2020-07-14 2020-10-20 刘鹏 一种分体电动车锂电池
CN112259848B (zh) * 2020-10-26 2021-06-11 惠州市沃泰利科技有限公司 一种具有自动散热保护功能的锂电池及其使用方法
CN112644287B (zh) * 2020-12-23 2024-01-19 安徽浩瀚星宇新能源科技有限公司 一种新能源汽车电池突发意外碰撞自响应保护系统
CN113479054B (zh) * 2021-06-30 2023-01-10 云度新能源汽车有限公司 一种电动汽车电池包安装结构
CN113335052A (zh) * 2021-07-08 2021-09-03 哈尔滨工业大学（威海） 一种车用动力电池侧碰保护装置
CN113752877B (zh) * 2021-08-20 2023-04-11 杭州奥蒂电控有限公司 一种新能源汽车充电机液冷装置
CN118722532A (zh) * 2021-09-30 2024-10-01 奥动新能源汽车科技有限公司 防碰撞的换电设备和换电站
DE102021127610A1 (de) 2021-10-25 2023-04-27 Man Truck & Bus Se Vorrichtung mit Traktionsbatterie und Seitenverkleidung für ein Kraftfahrzeug
CN115366703B (zh) * 2022-10-21 2023-01-24 宜宾长盈精密技术有限公司 一种铝合金电池托盘
CN117863858B (zh) * 2023-11-03 2024-06-04 泰州市捷鑫机械设备有限公司 一种汽车多维度减震支架
CN117578013B (zh) * 2024-01-16 2024-03-26 深圳市科瑞隆科技有限公司 一种宽温聚合物锂离子电池组

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1578335A (en) * 1976-05-08 1980-11-05 Lucas Industries Ltd Battery packs
DE102009035492A1 (de) 2009-07-31 2011-02-03 Daimler Ag Batterie mit einer Vielzahl von plattenförmigen Batteriezellen
US20120161472A1 (en) 2010-12-22 2012-06-28 Tesla Motors, Inc. System for Absorbing and Distributing Side Impact Energy Utilizing an Integrated Battery Pack
DE102011111229A1 (de) 2011-08-20 2013-02-21 GEDIA Gebrüder Dingerkus GmbH Batterieeinhausung für Elektro- und Hybridfahrzeuge
DE102011081710B4 (de) * 2011-08-29 2022-11-17 Robert Bosch Gmbh Schutzvorrichtung zum Schutz einer Traktionsbatterie von Hybrid- oder Elektrofahrzeugen
DE102013006702A1 (de) 2013-04-18 2014-10-23 Volkswagen Aktiengesellschaft Batterieanordnung in einem zweispurigen Fahrzeug
DE102013208555A1 (de) 2013-05-08 2014-11-13 Volkswagen Varta Microbattery Forschungsgesellschaft Mbh & Co. Kg Batterie mit rückstellbarer Sicherheitseinrichtung sowie dafür geeigneter Polbolzen
DE102014213306B4 (de) 2014-07-09 2023-10-19 Volkswagen Aktiengesellschaft Batterie-Gehäuse für Elektrofahrzeuge in Form eines Metall-Kunststoff-Hybridbauteils und Verfahren zu seiner Herstellung
GB2521764A (en) * 2014-12-18 2015-07-01 Daimler Ag Crash energy absorbing device for a vehicle battery and motor vehicle with at least one crash energy absorbing device
US9656571B2 (en) 2015-02-11 2017-05-23 Ford Global Technologies, Llc Battery enclosure having T-shaped guides on the outer surface for stiffeners and impact absorbing elements
US9931961B2 (en) 2015-02-11 2018-04-03 Ford Global Technologies, Llc Battery enclosure surrounded by internally reinforced cylindrical impact absorbing elements
JP6520424B2 (ja) 2015-06-05 2019-05-29 スズキ株式会社 車両用バッテリパックの取付け構造
TR201808389T4 (tr) 2015-07-16 2018-07-23 Outokumpu Oy Ostenitli twip veya trip/twip çeliği bileşeni üretimi için metod.
DE102015213860B4 (de) 2015-07-22 2019-06-06 Volkswagen Aktiengesellschaft Batterieanordnung in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug
DE202016103720U1 (de) 2015-07-30 2016-08-31 Ford Global Technologies, Llc Gleitender schützender Batteriestützträger

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