RU2794919C1

RU2794919C1 - Protective element for battery of hybrid or electric vehicle and method for mounting reinforced battery

Info

Publication number: RU2794919C1
Application number: RU2022120196A
Authority: RU
Inventors: Никола ШНАЙДЕР; Кевин БАРДЕН
Original assignee: Арселормиттал
Priority date: 2019-12-24
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2023-04-25

Abstract

FIELD: automotive industry.

SUBSTANCE: invention relates to protective and reinforcing elements in the automotive industry and, in particular, to the protection of the battery of an electric or hybrid vehicle. The protective element (1) for the battery of an electric or hybrid vehicle contains fastening means (2) adapted for removable fastening of the shield element (1) both to the battery and to the body (11) of the vehicle.

EFFECT: effective protection of the storage battery modules while optimizing maintenance of the storage battery and its mechanical characteristics when mounted on a hybrid or electric vehicle.

5 cl, 2 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к защитным и усиливающим элементам в автомобильной промышленности и, в частности, к защите аккумуляторной батареи электрического или гибридного транспортного средства.The invention relates to protective and reinforcing elements in the automotive industry and, in particular, to the protection of the battery of an electric or hybrid vehicle.

Электрические или гибридные транспортные средства должны оснащаться как минимум одной тяжелой и громоздкой аккумуляторной батареей. Такая аккумуляторная батарея состоит из множества аккумуляторных модулей, каждый модуль содержит несколько аккумуляторных элементов, которые должны быть очень хорошо защищены защитным элементом, называемым щитовым элементом, как от физического проникновения, которое может произойти во время автомобильной аварии, так и при обычном использовании автомобиля из-за проникновения элементов, прилетающих с дороги. Аккумуляторные модули также требуют защиты от механических ударов при перемещении аккумуляторной батареи в процессе монтажа на рассматриваемом транспортном средстве.Electric or hybrid vehicles must be equipped with at least one heavy and bulky battery pack. Such a battery consists of many battery modules, each module contains several battery cells, which must be very well protected by a protective element called a shield element, both from physical penetration, which can occur during a car accident, and during normal use of the car due to for the penetration of elements arriving from the road. The battery modules also require protection from mechanical shock when the battery pack is moved during installation on the vehicle in question.

С целью снижения стоимости обслуживания аккумуляторной батареи щитовой элемент крепится к аккумуляторной батарее съемным образом, например, с помощью винтов и гаек.In order to reduce the cost of maintaining the battery, the shield element is attached to the battery in a removable manner, for example, using screws and nuts.

Из международной публикации WO 2018166888 патентной заявки известна конструкция аккумуляторной батареи, включающая в себя щитовой элемент, съемно прикрепленный к корпусу аккумуляторной батареи.From the international patent application WO 2018166888, a battery design is known, including a shield element removably attached to the battery case.

Однако использование съемного щитового элемента в такой конфигурации может ухудшить механическое поведение аккумуляторной батареи, прикрепленной к кузову транспортного средства, и может вызвать нежелательные механические вибрации.However, the use of a removable shield member in such a configuration may degrade the mechanical behavior of the battery attached to the vehicle body and may cause unwanted mechanical vibrations.

В связи с этим, задача изобретения заключается в устранении недостатков известного уровня техники путем предложения способа эффективной защиты аккумуляторных модулей аккумуляторной батареи при одновременной оптимизации технического обслуживания аккумуляторной батареи и ее механических характеристик при монтаже на гибридном или электрическом транспортном средстве.In this regard, the object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art by providing a method for effectively protecting the battery modules of the battery while optimizing the maintenance of the battery and its mechanical characteristics when mounted on a hybrid or electric vehicle.

С этой целью первым объектом изобретения является защитный элемент, называемый щитовым элементом, для аккумуляторной батареи электрического или гибридного транспортного средства, при этом упомянутый защитный элемент содержит средства крепления, выполненные с возможностью съемного крепления щитового элемента как к аккумуляторной батарее, так и к кузову транспортного средства.To this end, the first object of the invention is a protective element, called the shield element, for the battery of an electric or hybrid vehicle, while said protective element contains fastening means made with the possibility of detachably fastening the shield element both to the battery and to the vehicle body .

Предлагаемый в изобретении защитный элемент также может характеризоваться перечисленными ниже дополнительными отличительными признаками, рассматриваемыми по отдельности или в комбинации:The security element according to the invention can also be characterized by the following additional distinguishing features, considered individually or in combination:

- средства крепления расположены по меньшей мере на краевом участке защитного элемента;- fastening means are located at least on the edge section of the protective element;

- средства крепления включают в себя первый крепежный элемент, приспособленный для съемного крепления защитного элемента к аккумуляторной батарее, и второй крепежный элемент, приспособленный для съемного крепления защитного элемента и аккумуляторной батареи к кузову транспортного средства;- the attachment means include a first fastening element adapted to removably fasten the protective element to the battery, and a second fastening element adapted to removably fasten the protective element and the battery to the vehicle body;

- каждый крепежный элемент содержит по меньшей мере сквозное отверстие, выполненное в защитном элементе, и винт, приспособленный для введения в упомянутое отверстие;- each fastening element contains at least a through hole made in the protective element, and a screw adapted for insertion into said hole;

- защитный элемент проходит в плоскости, а расстояние между первым и вторым крепежными элементами составляет менее 15 см, предпочтительно менее 10 см.the security element extends in a plane and the distance between the first and second fastening elements is less than 15 cm, preferably less than 10 cm.

Вторым объектом изобретения является усиленная аккумуляторная батарея для электрического или гибридного транспортного средства, содержащая несущее устройство, в котором размещено множество аккумуляторных модулей, и по меньшей мере нижний защитный элемент, называемый щитовым элементом, описанный выше и приспособленный для предотвращения проникновения внутрь аккумуляторной батареи, при этом несущее устройство лежит на защитном элементе, средства крепления защитного элемента съемно прикреплены к несущему устройству и также приспособлены для крепления к кузову транспортного средства.The second object of the invention is a reinforced battery for an electric or hybrid vehicle, containing a carrier device in which a plurality of battery modules are placed, and at least a lower protective element, called a shield element, described above and adapted to prevent penetration into the interior of the battery, while the carrier device rests on the protective element, the securing element of the protective element is removably attached to the carrier device and is also adapted for attachment to the vehicle body.

Предлагаемая в изобретении усиленная аккумуляторная батарея может также характеризоваться перечисленными ниже дополнительными отличительными признаками, рассматриваемыми по отдельности или в комбинации:The reinforced battery according to the invention may also have the following additional features, either alone or in combination:

- несущее устройство имеет по меньшей мере одну боковую стенку и основную стенку, приспособленные для размещения множества аккумуляторных модулей аккумуляторной батареи, при этом боковая стенка наклонена по отношению к основной стенке под углом штамповочного уклона и заключена в пространство для размещения, ограниченное двумя параллельными плоскостями, каждая из которых проходит перпендикулярно упомянутой основной стенке, при этом первый крепежный элемент защитного элемента заключен в упомянутое пространство для размещения;- the carrier has at least one side wall and a main wall adapted to accommodate a plurality of battery storage modules, the side wall being inclined with respect to the main wall at a stamping slope angle and enclosed in an accommodation space defined by two parallel planes, each of which extends perpendicular to said main wall, wherein the first fastening element of the protective element is enclosed in said accommodation space;

- несущее устройство содержит усиливающую полую конструкцию, прикрепленную к боковой стенке и заключенную в пространство для размещения, при этом первый крепежный элемент прикреплен к упомянутой усиливающей полой конструкции.the carrier device comprises a reinforcing hollow structure attached to the side wall and enclosed in the accommodation space, wherein the first fastening element is attached to said reinforcing hollow structure.

- усиленная аккумуляторная батарея дополнительно содержит по меньшей мере:- reinforced battery additionally contains at least:

○ средство охлаждения, лежащее на защитном элементе и приспособленное для охлаждения модулей батарей, при этом несущее устройство лежит на средстве охлаждения,○ a cooling means resting on the protective element and adapted to cool the battery modules, with the carrier resting on the cooling means,

○ верхнюю крышку, прикрепленную к несущему устройству, и○ a top cover attached to the carrier, and

○ решетку, вставленную в несущее устройство, прикрепленную к упомянутому несущему устройству и содержащую множество поперечных приемных элементов, образующих множество приемных элементов, причем каждый аккумуляторный модуль размещен в упомянутом приемном элементе;○ a grid inserted into the carrier, attached to said carrier and containing a plurality of transverse receiving elements forming a plurality of receiving elements, each battery module being placed in said receiving element;

- усиленная аккумуляторная батарея, содержит равномерно распределенные поперечные элементы, препятствующие проникновению, расположенные между защитным элементом и средством охлаждения;- reinforced battery, contains evenly distributed transverse elements that prevent penetration, located between the protective element and the cooling means;

- защитный элемент изготовлен из стали с пределом прочности на растяжение более 1500 МПа.- the protective element is made of steel with a tensile strength of more than 1500 MPa.

Третьим объектом изобретения является способ замены описанного выше поврежденного защитного элемента в описанной выше усиленной аккумуляторной батарее, установленной на гибридном или электрическом транспортном средстве, предусматривающий по меньшей мере следующие этапы, на которых:The third object of the invention is a method for replacing the above-described damaged protective element in the above-described reinforced battery installed in a hybrid or electric vehicle, comprising at least the following steps, in which:

- (i) удаляют второй крепежный элемент с кузова транспортного средства и с поврежденного защитного элемента,- (i) remove the second fastener from the vehicle body and from the damaged protective element,

- (ii) снимают усиленную аккумуляторную батарею с кузова транспортного средства;- (ii) remove the reinforced battery from the vehicle body;

- (iii) удаляют первый крепежный элемент с поврежденного защитного элемента;- (iii) remove the first fastener from the damaged protective element;

- (iv) заменяют поврежденный защитный элемент новым защитным элементом; и- (iv) replacing the damaged security element with a new security element; And

- (v) размещают усиленную аккумуляторную батарею лицевой стороной к кузову транспортного средства и прикрепляют защитный элемент и усиленную аккумуляторную батарею к кузову транспортного средства с помощью второго крепежного элемента.- (v) placing the reinforced battery facing the vehicle body and attaching the protective element and the reinforced battery to the vehicle body with the second fastener.

Четвертым объектом изобретения является транспортное средство, содержащее кузов и по меньшей мере один электродвигатель, при этом упомянутое транспортное средство дополнительно содержит описанную выше усиленную аккумуляторную батарею, в котором средства крепления защитного элемента прикреплены как к несущему устройству, так и к кузову транспортного средства.The fourth object of the invention is a vehicle containing a body and at least one electric motor, while said vehicle further comprises a reinforced battery described above, in which the protective element attachment means are attached to both the carrier and the vehicle body.

Предлагаемое в изобретении транспортное средство может также характеризоваться перечисленными ниже дополнительными отличительными признаками, рассматриваемыми по отдельности или в комбинации:The vehicle according to the invention may also be characterized by the following additional distinguishing features, considered individually or in combination:

- первый крепежный элемент защитного элемента закреплен в усиливающей конструкции несущего устройства и заключен в пространство для размещения, а второй крепежный элемент защитного элемента прикреплен к кузову транспортного средства.- the first fastening element of the protective element is fixed in the reinforcing structure of the carrying device and enclosed in the accommodation space, and the second fastening element of the protective element is attached to the vehicle body.

Прочие характеристики и преимущества изобретения описываются более подробно в нижеследующем описании.Other characteristics and advantages of the invention are described in more detail in the following description.

Изобретение станет более понятным при прочтении следующего описания, предоставленного исключительно в целях пояснения и никоим образом не носящего ограничительного характера, приведенного со ссылкой прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:The invention will become more understandable on reading the following description, provided solely for purposes of explanation and in no way limiting, given with reference to the accompanying drawings, which show:

На фиг. 1 показан кузов транспортного средства, содержащего предлагаемую в изобретении усиленную аккумуляторную батарею, вид в перспективе;In FIG. 1 is a perspective view of a vehicle body containing a reinforced battery according to the invention;

на фиг. 2 – часть усиленной аккумуляторной батареи, вид в поперечном разрезе, демонстрирующий предлагаемый в изобретении защитный элемент, прикрепленный как к аккумуляторной батарее, так и к кузову транспортного средства.in fig. 2 is a part of a reinforced battery, a cross-sectional view showing the protective element according to the invention attached to both the battery and the vehicle body.

Следует отметить, что используемые термины "нижний", "верхний", "выше", "ниже", "самый нижний", "самый верхний", "верх", "низ", "левый", "правый" относятся к положениям и ориентациям различных частей усиленного несущего устройства, аккумуляторной батареи и транспортного средства, когда они расположены вертикально на земле. Кроме того, термины "передний", "вперед", "задний", "назад", "в обратном направлении" определяются относительно нормального направления движения транспортного средства. Термин "по существу перпендикулярно" определяет угол 90°+/-15°, а термин " по существу параллельно" определяет угол 0°+/-15°.It should be noted that the terms "lower", "upper", "above", "below", "lowest", "uppermost", "top", "bottom", "left", "right" as used refer to the positions and the orientations of the various parts of the reinforced carrier, the battery and the vehicle when placed vertically on the ground. In addition, the terms "forward", "forward", "rear", "backward", "reverse" are defined relative to the normal direction of travel of the vehicle. The term "substantially perpendicular" defines an angle of 90°+/-15°, and the term "substantially parallel" defines an angle of 0°+/-15°.

Со ссылкой на фиг. 1 и 2 теперь будет описан вариант осуществления усиленной аккумуляторной батареи 9, включающей в себя предлагаемый в изобретении защитный элемент 1.With reference to FIG. 1 and 2, an embodiment of a reinforced battery 9 including a security element 1 according to the invention will now be described.

Усиленная аккумуляторная батарея 9, являющаяся компонентом электрического или гибридного транспортного средства 20, по существу содержит множество модулей, лежащих на несущем устройстве 10.Reinforced battery 9, which is a component of the electric or hybrid vehicle 20, essentially contains a plurality of modules lying on the carrier 10.

Возможны несколько концепций несущего устройства 10. В целях раскрытия изобретения будет рассмотрено несущее устройство 10, содержащее основную стенку 19, на которой лежат аккумуляторные модули, и несколько боковых стенок 18, образующих раму, по меньшей мере окружающую аккумуляторные модули. Тем не менее, следует отметить, что изобретение также можно реализовать с помощью несущего устройства, имеющего другую конструкцию, например конструкцию плоского лотка без боковых стенок. Несущий элемент 10 имеет преимущественно прямоугольную форму, проходит вдоль продольной оси и имеет две продольные боковые стенки 18 и две поперечные боковые стенки. Однако в рамках изобретения эта общая форма может быть иной.Several concepts of the carrier 10 are possible. For purposes of the disclosure of the invention, a carrier 10 will be considered comprising a main wall 19 on which the battery modules rest and a plurality of side walls 18 forming a frame at least surrounding the battery modules. However, it should be noted that the invention can also be implemented with a carrier having a different design, such as a flat tray design without side walls. The carrier element 10 has a predominantly rectangular shape, extends along the longitudinal axis and has two longitudinal side walls 18 and two transverse side walls. However, within the scope of the invention, this general form may be different.

Несущее устройство 10 изготавливают, например, из стали путем штамповки стальной заготовки, предпочтительно из стали с пределом прочности на растяжение менее 1000 МПа, чтобы облегчить процесс штамповки. Из-за формы несущего устройства 10 и для обеспечения возможности извлечения несущего устройства 10 из формы после процесса штамповки каждая боковая стенка 18 несущего устройства наклонена по отношению к основной стенке 19 под углом α штамповочного уклона. Таким образом, каждая боковая стенка 18 несущего устройства 10 наклонена по отношению к основной стенке 19 под упомянутым углом α штамповочного уклона и заключена в пространство 17, ограниченное двумя параллельными плоскостями Р1, Р2, каждая из которых проходит перпендикулярно упомянутой основной стенке 19. В дальнейшем это пространство 17 будет называться пространством 17 для размещения.The carrier 10 is made of steel, for example, by stamping a steel billet, preferably steel with a tensile strength of less than 1000 MPa, in order to facilitate the stamping process. Due to the shape of the carrier 10 and to enable the carrier 10 to be demoulded after the stamping process, each side wall 18 of the carrier is inclined with respect to the main wall 19 at a stamping slope α. Thus, each side wall 18 of the carrier 10 is inclined with respect to the main wall 19 at said stamping angle α and enclosed in a space 17 defined by two parallel planes P1, P2, each of which extends perpendicular to said main wall 19. In the following, this space 17 will be referred to as accommodation space 17.

На фиг. 2 изображена продольная боковая стенка 18, проходящая по стрелке II на фиг. 1. Боковая стенка имеет свободный концевой участок, образующий фланец 15, параллельный основной стенке 19.In FIG. 2 shows a longitudinal side wall 18 running along arrow II in FIG. 1. The side wall has a free end section forming a flange 15 parallel to the main wall 19.

Несущее устройство 10 также содержит усиливающую конструкцию 16 по меньшей мере одной из боковых стенок 18 несущего устройства 10. Упомянутая усиливающая конструкция 16 включает в себя по меньшей мере внутреннюю усиливающую деталь 22 и внешнюю усиливающую деталь 21, проходящие по меньшей мере вдоль части боковой стенки 18. Внутренняя и внешняя усиливающие детали 21, 22 соответственно прикреплены к противоположным сторонам по меньшей мере упомянутой боковой стенки 18, по меньшей мере частично обращены друг к другу и преимущественно обращены друг к другу.The carrier 10 also includes a reinforcing structure 16 of at least one of the side walls 18 of the carrier 10. Said reinforcing structure 16 includes at least an inner reinforcing piece 22 and an outer reinforcing piece 21 extending at least along a portion of the side wall 18. The inner and outer reinforcing parts 21, 22 are respectively attached to opposite sides of at least said side wall 18, at least partially facing each other and preferably facing each other.

В дальнейшем пара внутренних и внешних усиливающих деталей 21, 22, соответственно прикрепленных к противоположным сторонам упомянутой боковой стенки 18 и по меньшей мере частично обращенных друг к другу, называется усиливающей структурой и, таким образом, является частью усиливающей конструкции 16, поскольку упомянутая усиливающая конструкция 16 содержит несколько усиливающих структур.In the following, a pair of inner and outer reinforcing pieces 21, 22, respectively attached to opposite sides of said side wall 18 and at least partly facing each other, is referred to as a reinforcing structure and is thus part of the reinforcing structure 16, since said reinforcing structure 16 contains several reinforcing structures.

На фиг. 2 изображена продольная усиливающая структура, состоящая из двух смежных полых усиливающих участков 23, 24, пересекаемых упомянутой боковой стенкой 18. Кроме того, каждый полый усиливающий участок 23, 24 состоит из внутренней полой усиливающей секции 26, 27 упомянутой внутренней усиливающей детали 22 и внешней полой усиливающей секции 28, 29 упомянутой внешней усиливающей детали 21, причем оба полых усиливающих участка 23, 24 по меньшей мере частично обращены друг к другу и преимущественно полностью обращены друг к другу. Благодаря этому особому расположению два полых участка 23, 24 обеспечивают поглощение любых ударов по одной или нескольким боковым стенкам 18, что позволяет избежать деформации несущего устройства 10.In FIG. 2 shows a longitudinal reinforcing structure consisting of two adjacent hollow reinforcing sections 23, 24 intersected by said side wall 18. In addition, each hollow reinforcing section 23, 24 consists of an inner hollow reinforcing section 26, 27 of said inner reinforcing piece 22 and an outer hollow reinforcing section 28, 29 of said outer reinforcing piece 21, the two hollow reinforcing portions 23, 24 at least partially facing each other and advantageously completely facing each other. Due to this particular arrangement, the two hollow sections 23, 24 ensure that any impacts on one or more side walls 18 are absorbed, thus avoiding deformation of the carrier 10.

Каждая усиливающая структура дополнительно содержит участок 25 крепления усиления, расположенный между полыми усиливающими участками 23, 24 и прикрепленный к упомянутой боковой стенке 18. Упомянутый участок 25 крепления усиления состоит из внутренней секции 30 крепления усиления внутренней усиливающей детали 22 и внешней секции 31 крепления усиления внешней усиливающей детали 21, причем обе секции 30, 31 крепления усиления приварены к рассматриваемой боковой стенке 18. Кроме того, обе секции 30, 31 крепления усиления по меньшей мере частично обращены друг к другу и преимущественно полностью обращены друг к другу. Благодаря этому особому расположению объем двух полых участков 23, 24 уменьшен, чтобы ограничивать механическое распространение через модули усиленной аккумуляторной батареи. Другими словами, участок 25 крепления усиления уменьшает механические вибрации, испытываемые аккумуляторными модулями.Each reinforcing structure further comprises a reinforcement attachment section 25 located between the hollow reinforcing sections 23, 24 and attached to said side wall 18. Said reinforcement attachment section 25 consists of an inner reinforcement attachment section 30 of the inner reinforcing piece 22 and an outer reinforcement attachment section 31 of the outer reinforcing parts 21, both reinforcement attachment sections 30, 31 being welded to the side wall 18 in question. In addition, both reinforcement attachment sections 30, 31 at least partially face each other and preferably completely face each other. Due to this particular arrangement, the volume of the two hollow portions 23, 24 is reduced in order to limit mechanical propagation through the reinforced battery modules. In other words, the reinforcement attachment portion 25 reduces the mechanical vibrations experienced by the battery modules.

Каждая усиливающая деталь 21, 22 изготавливается путем штамповки стальной заготовки. В конкретном варианте осуществления операция штамповки представляет собой операцию горячей штамповки, при которой заготовку нагревают и затем закаливают в штамповочном инструменте. Таким образом, можно получать сложные формы, необходимые для детали, при этом обеспечивая высокие механические свойства, гарантирующие высокую устойчивость в случае удара. В альтернативном варианте выполнения, по меньшей мере часть усиливающих деталей 21, 22 может быть сформирована в виде рулона.Each reinforcing piece 21, 22 is made by stamping a steel billet. In a particular embodiment, the stamping operation is a hot stamping operation in which the workpiece is heated and then hardened in a stamping tool. In this way it is possible to obtain complex shapes required for the part, while still providing high mechanical properties that guarantee high stability in the event of an impact. In an alternative embodiment, at least part of the reinforcing parts 21, 22 may be formed in the form of a roll.

Например, внутреннюю и внешнюю усиливающие детали 21, 22 изготавливают из мартенситной стали с пределом прочности при растяжении более 1500 МПа. Состав этой стали, например, в массовых процентах:For example, the inner and outer reinforcing parts 21, 22 are made of martensitic steel with a tensile strength of more than 1500 MPa. The composition of this steel, for example, in mass percent:

УглеродCarbon Менее 0,28%Less than 0.28% МарганецManganese Менее 2%Less than 2% КремнийSilicon Менее 1%Less than 1% Хром и молибденChrome and molybdenum Менее 1%Less than 1% Титан и ниобийTitanium and niobium Менее 0,15%Less than 0.15% АлюминийAluminum Менее 0,01%Less than 0.01% СераSulfur Менее 0,025%Less than 0.025% ФосфорPhosphorus Менее 0,02%Less than 0.02% БорBor Менее 0,01%Less than 0.01% МедьCopper Менее 0,2%Less than 0.2% Железо и неизбежные примеси, образующиеся в процессе выплавки сталиIron and inevitable impurities from the steelmaking process ОстальноеRest

В другом варианте выполнения внутренняя и внешняя усиливающие детали 21, 22 могут изготавливаться из более твердой мартенситной стали с пределом прочности при растяжении более 1700 МПа. Состав этой стали, например, в массовых процентах:In another embodiment, the inner and outer reinforcing parts 21, 22 can be made from a harder martensitic steel with a tensile strength of more than 1700 MPa. The composition of this steel, for example, in mass percent:

УглеродCarbon Менее 0,35%Less than 0.35% МарганецManganese Менее 3%Less than 3% КремнийSilicon Менее 1%Less than 1% Хром и молибденChrome and molybdenum Менее 1%Less than 1% Титан и ниобийTitanium and niobium Менее 0,15%Less than 0.15% АлюминийAluminum Менее 0,01%Less than 0.01% СераSulfur Менее 0,025%Less than 0.025% ФосфорPhosphorus Менее 0,02%Less than 0.02% БорBor Менее 0,01%Less than 0.01% МедьCopper Менее 0,2%Less than 0.2% Железо и неизбежные примеси, образующиеся в процессе выплавки сталиIron and unavoidable impurities from the steelmaking process ОстальноеRest

Эти два примера стальных сплавов обладают высокой жесткостью, так что усиливающие детали 21, 22 обеспечивают защиту от любой деформации несущего устройства 10 или от любого физического проникновения через аккумуляторные модули, несмотря на относительную пластичность несущего устройства 10.These two examples of steel alloys are highly rigid so that the reinforcements 21, 22 provide protection from any deformation of the carrier 10 or from any physical penetration through the battery modules, despite the relative ductility of the carrier 10.

Внешние усиливающие детали 21 каждой структуры содержат первый концевой участок 34, приваренный к внешней поверхности соответствующей боковой стенки 18 несущего устройства 10, точнее говоря, сразу под фланцем 15 упомянутой боковой стенки 18. Внешняя деталь 21 также имеет противоположный концевой участок 36, приваренный к внешней поверхности основной стенки 19 несущего устройства 10, и две смежных полых секции 28, 29, имеющие в целом трапециевидную форму.The outer reinforcing pieces 21 of each structure comprise a first end portion 34 welded to the outer surface of the respective side wall 18 of the carrier 10, more precisely just below the flange 15 of said side wall 18. The outer piece 21 also has an opposite end portion 36 welded to the outer surface the main wall 19 of the carrier 10, and two adjacent hollow sections 28, 29 having a generally trapezoidal shape.

Внутренняя усиливающая деталь 22 каждой структуры содержит первый концевой участок 35, приваренный к внутренней поверхности соответствующей боковой стенки 18 несущего устройства 10, обращенной к первому концевому участку 34 внешней усиливающей детали 21. Внутренняя деталь 22 также содержит противоположный концевой участок 37, приваренный к внутренней поверхности основной стенки 19 несущего устройства 10, и две смежные полые секции 26, 27 общей трапециевидной формы, обращенные соответственно к двум полым секциям 28, 29 внешней усиливающей детали 21. Внутренняя усиливающая деталь 22 также содержит противоположный концевой участок 37, приваренный к внутренней поверхности основной стенки 19 несущего устройства 10.The inner reinforcing piece 22 of each structure includes a first end section 35 welded to the inner surface of the corresponding side wall 18 of the carrier 10 facing the first end section 34 of the outer reinforcing piece 21. The inner piece 22 also includes an opposite end section 37 welded to the inner surface of the main wall 19 of the carrier 10, and two adjacent hollow sections 26, 27 of a general trapezoidal shape, facing respectively two hollow sections 28, 29 of the outer reinforcing part 21. The inner reinforcing part 22 also contains the opposite end section 37 welded to the inner surface of the main wall 19 carrier 10.

В предпочтительном варианте выполнения полые усиливающие участки 23, 24 усиливающей структуры заключены в пространство 17 для размещения. Благодаря такому особому расположению полых усиливающих участков 23, 24 общее пространство, отведенное для размещения аккумуляторных модулей в несущем устройстве 10, полностью оптимизировано.In a preferred embodiment, the hollow reinforcing portions 23, 24 of the reinforcing structure are enclosed in an accommodation space 17 . Thanks to this particular arrangement of the hollow reinforcing sections 23, 24, the total space available for accommodating the battery modules in the carrier 10 is completely optimized.

В предпочтительном варианте осуществления усиленная аккумуляторная батарея 9 может содержать решетку (на чертежах не показана), вставленную в несущее устройство 10. Эта решетка лежит на основной стенке 19 несущего устройства 10 и содержит продольный элемент и множество поперечных приемных элементов, прикрепленных к упомянутому продольному элементу. Поперечные приемные элементы образуют множество регулярно распределенных приемных элементов, каждый из которых предназначен для размещения по меньшей мере одного модуля батареи.In a preferred embodiment, the reinforced battery 9 may include a grid (not shown in the drawings) inserted into the carrier 10. This grid lies on the main wall 19 of the carrier 10 and contains a longitudinal element and a plurality of transverse receiving elements attached to said longitudinal element. The transverse receiving elements form a plurality of regularly distributed receiving elements, each of which is designed to receive at least one battery module.

Усиленная аккумуляторная батарея 9 также содержит охлаждающее средство 12, прикрепленное к внешней поверхности основной стенки 19 несущего устройства 10 и предназначенное для охлаждения аккумуляторных модулей.The reinforced battery 9 also includes a coolant 12 attached to the outer surface of the main wall 19 of the carrier 10 for cooling the battery modules.

В соответствии с изобретением усиленная аккумуляторная батарея 9 содержит нижний защитный элемент 1, именуемый в дальнейшем щитовым элементом, причем упомянутый щитовой элемент 1 содержит средства 2 крепления, съемно прикрепленные к несущему устройству 10, а также предназначенные для съемного прикрепления к кузову 11 автомобиля 20. Таким образом, щитовой элемент 1 может быть удален из усиленной аккумуляторной батареи 9, если он поврежден, чтобы заменить его совершенно новым щитовым элементом 1.In accordance with the invention, the reinforced battery 9 comprises a lower protective element 1, hereinafter referred to as a shield element, wherein said shield element 1 comprises fastening means 2 that are detachably attached to the carrier 10 and are also intended to be detachably attached to the body 11 of the vehicle 20. Thus Thus, the shield element 1 can be removed from the reinforced battery 9, if it is damaged, in order to replace it with a completely new shield element 1.

Несущий элемент 10 усиленной аккумуляторной батареи 9 лежит на упомянутом щитовом элементе 1, предлагаемом в изобретении. Кроме того, между несущим устройством 10 и щитовым элементом 1 вставлено охлаждающее средство 12.The carrier element 10 of the reinforced battery 9 lies on said shield element 1 according to the invention. In addition, a coolant 12 is inserted between the carrier 10 and the shield element 1.

Упомянутый щитовой элемент 1 имеет квадратную форму и проходит в плоскости той же продольной оси, что и несущее устройство 10. Щитовой элемент 1 предпочтительно изготавливают из полностью мартенситной стали, содержащей от 0,15 масс.% до 0,5 масс.% углерода. Такая мартенситная сталь имеет предел прочности на растяжение более 1500 МПа, что делает щитовой элемент 1 особенно устойчивым к физическому проникновению через усиленную аккумуляторную батарею 9.Said shield element 1 has a square shape and extends in the plane of the same longitudinal axis as the carrier 10. The shield element 1 is preferably made of fully martensitic steel containing from 0.15 wt.% to 0.5 wt.% carbon. Such martensitic steel has a tensile strength of more than 1500 MPa, which makes the shield element 1 particularly resistant to physical penetration through the reinforced battery 9.

Усиленная аккумуляторная батарея 9 также содержит расположенные через равные промежутки поперечные элементы 13 для защиты от проникновения, прикрепленные к экранирующему элементу 1 и расположенные между щитовым элементом 1 и охлаждающим средством 12. Кроме того, приемные поперечные элементы описанной выше решетки выровнены с поперечными элементами 13, препятствующими проникновению, так что в случае проникновения снизу транспортного средства 20 упомянутые поперечные элементы 13, препятствующие проникновению, и приемные поперечные элементы действуют совместно, обеспечивая оптимальное сопротивление.The reinforced battery 9 also includes equally spaced intrusion protection cross members 13 attached to the shield member 1 and positioned between the shield member 1 and the coolant 12. In addition, the receiving cross members of the grid described above are aligned with the cross members 13 preventing penetration, so that in the event of a penetration from below the vehicle 20, said anti-penetration cross members 13 and the receiving cross members act together to provide optimum resistance.

Наконец, как показано на фиг. 1, усиленная аккумуляторная батарея 9 содержит верхнюю пластину 37, также называемую верхней крышкой, которая прикреплена к фланцу 15 несущего устройства 10. В другом и предпочтительном варианте выполнения, верхняя крышка 37 может крепиться к несущему устройству 10 путем ее болтового соединения по меньшей мере с одним приемным поперечным элементом решетки. В этом последнем варианте выполнения можно снять верхнюю крышку 37 в случае, если требуется техническое обслуживание аккумуляторных модулей или других элементов.Finally, as shown in FIG. 1, the reinforced battery 9 includes a top plate 37, also referred to as a top cover, which is attached to the flange 15 of the carrier 10. In another and preferred embodiment, the top cover 37 may be attached to the carrier 10 by bolting it to at least one receiving transverse element of the lattice. In this latter embodiment, it is possible to remove the top cover 37 in case maintenance of the battery modules or other elements is required.

В соответствии с изобретением, теперь будут описаны средства 2 крепления щитового элемента 1.In accordance with the invention, means 2 for fastening the panel element 1 will now be described.

Средства 2 крепления располагаются по меньшей мере на концевом участке 14 щитового элемента 1 и в предпочтительном варианте выполнения на каждом концевом участке 14 щитового элемента 1 при условии, что щитовой элемент 1 квадратной формы имеет четыре концевых участка 14. Как показано на фиг. 2, по меньшей мере каждый из двух противоположных концевых участков 14 щитового элемента 1 содержит выступающий участок 32, который проходит за фланец 15 несущего устройства 10, при этом упомянутые выступающие участки 32 обращены к кузову 11 транспортного средства 20, как это будет пояснено ниже.Fastening means 2 are located at least on the end section 14 of the panel element 1 and in the preferred embodiment on each end section 14 of the panel element 1, provided that the square-shaped panel element 1 has four end sections 14. As shown in FIG. 2, at least two opposite end portions 14 of the shield member 1 each comprise a protruding portion 32 which extends beyond the flange 15 of the carrier 10, said protruding portions 32 facing the body 11 of the vehicle 20, as will be explained below.

Для каждого из противоположных концевых участков 14 средство 2 крепления содержит по меньшей мере первый крепежный элемент 3, предпочтительно множество первых крепежный элементов 3, которые съемно крепят щитовой элемент 1 к несущему устройству 10, и второй крепежный элемент 4, предпочтительно множество вторых крепежных элементов 4, приспособленных для крепления щитового элемента 1 и усиленной аккумуляторной батареи 9 к кузову 11 транспортного средства 20.For each of the opposite end sections 14, the fastening means 2 comprises at least a first fastening element 3, preferably a plurality of first fastening elements 3, which removably fasten the shield element 1 to the carrier 10, and a second fastening element 4, preferably a plurality of second fastening elements 4, adapted for fastening the shield element 1 and the reinforced battery 9 to the body 11 of the vehicle 20.

Каждый первый крепежный элемент 3 содержит сквозное отверстие 5, обращенное к внешней детали 21 рассматриваемой структуры полой конструкции 16, и винт 7, вставленный через упомянутое отверстие 5, и через второе отверстие, выполненное в основной стенке внешней детали 21 усиливающей конструкция 16. Винт 7 крепится к усиливающей конструкции 16 с помощью гайки 33 для съемного крепления щитового элемента 1 к аккумуляторной батарее.Each first fastening element 3 contains a through hole 5 facing the outer part 21 of the structure of the hollow structure 16 under consideration, and a screw 7 inserted through said hole 5 and through the second hole made in the main wall of the outer part 21 of the reinforcing structure 16. The screw 7 is fixed to the reinforcing structure 16 using a nut 33 for removable fastening of the shield element 1 to the battery.

Таким образом, каждый первый крепежный элемент 3 заключен в пространство 17 для размещения, что оптимизирует объем, доступный для аккумуляторных модулей, лежащих на основной стенке 19 несущего устройства 10.In this way, each first fastening element 3 is enclosed in an accommodation space 17, which optimizes the volume available for the battery modules lying on the main wall 19 of the carrier 10.

Каждый второй крепежный элемент 4 также содержит сквозное отверстие 6, расположенное на выступающем участке 32 упомянутого концевого участка 14, при этом упомянутое сквозное отверстие 6 выполнено так, чтобы быть обращенным к отверстию, выполненному в кузове 11 транспортного средства 20, предпочтительно резьбовому отверстию. Второй крепежный элемент 4 также содержит винт 8, приспособленный для введения в резьбовое отверстие кузова 11 транспортного средства 20 для съемного крепления щитового элемента 1 и усиленной аккумуляторной батареи 9 к кузову 11 транспортного средства 20.Each second fastener 4 also includes a through hole 6 located on the protruding section 32 of said end section 14, said through hole 6 being made to face a hole made in the body 11 of the vehicle 20, preferably a threaded hole. The second fastening element 4 also contains a screw 8 adapted for insertion into the threaded hole of the body 11 of the vehicle 20 for removable fastening of the shield element 1 and the reinforced battery 9 to the body 11 of the vehicle 20.

Как показано на фиг. 1, усиленная аккумуляторная батарея 9 съемно прикреплена к нижней части кузова 11 транспортного средства 20 для облегчения монтажа и демонтажа упомянутой усиленной аккумуляторной батареи 9 с транспортного средства 20. Таким образом, транспортное средство можно легко оборудовать предлагаемой в изобретении усиленной аккумуляторной батареей 9, просто прикрепив каждый второй крепежный элемент 4 к резьбовому отверстию в кузове 11 упомянутого транспортного средства 20. Кроме того, усиленную аккумуляторную батарею 9 можно легко демонтировать с транспортного средства 20 путем вывинчивания каждого винта 8 упомянутого второго крепежного элемента 4.As shown in FIG. 1, the reinforced battery 9 is removably attached to the underbody 11 of the vehicle 20 to facilitate mounting and dismounting of said reinforced battery 9 from the vehicle 20. Thus, the vehicle can be easily equipped with the reinforced battery 9 according to the invention by simply attaching each the second fastener 4 to the threaded hole in the body 11 of said vehicle 20. In addition, the reinforced battery 9 can be easily removed from the vehicle 20 by unscrewing each screw 8 of said second fastener 4.

Как показано на фиг. 2, первый и второй крепежные элементы 3, 4 средств 2 крепления расположены в плоскости щитового элемента 1, а расстояние между упомянутыми первыми и вторыми крепежными элементами 3, 4 составляет менее 15 см, предпочтительно менее 10 см. Это специфическое расположение средства 2 крепления с относительно небольшим расстоянием между первыми и вторыми крепежными элементами 3, 4 обеспечивает короткий путь передачи вибрации между усиленной аккумуляторной батареей 9 и кузовом 11 транспортного средства 20. Это приводит к приемлемому уровню шума и вибрации, что является ключевым фактором удовлетворенности водителя.As shown in FIG. 2, the first and second fastening elements 3, 4 of the fastening means 2 are located in the plane of the panel element 1, and the distance between said first and second fastening elements 3, 4 is less than 15 cm, preferably less than 10 cm. the short distance between the first and second fasteners 3, 4 provides a short vibration transmission path between the reinforced battery 9 and the body 11 of the vehicle 20. This results in an acceptable level of noise and vibration, which is a key driver satisfaction factor.

Теперь будет описан процесс замены поврежденного щитового элемента усиленной аккумуляторной батареи 9, установленной на гибридном или электрическом транспортном средстве 20.Now, a process for replacing a damaged shield cell of the enhanced battery 9 installed in the hybrid or electric vehicle 20 will be described.

На первом этапе винты 8 вторых крепежных элементов 4 вывинчивают из кузова 11 транспортного средства 20 для демонтажа усиленной аккумуляторной батареи 9 с транспортного средства 20. Благодаря этому, на втором этапе усиленную аккумуляторную батарею 9 демонтируют с транспортного средства 20.At the first stage, the screws 8 of the second fasteners 4 are unscrewed from the body 11 of the vehicle 20 to remove the reinforced battery 9 from the vehicle 20. Due to this, at the second stage, the reinforced battery 9 is removed from the vehicle 20.

На третьем этапе из упомянутых гаек 33 вывинчивают винты 7 первых крепежных элементов 3, чтобы освободить поврежденный щитовой элемент от остальной части усиленной аккумуляторной батареи 9. Таким образом, поврежденный щитовой элемент демонтируют с аккумуляторной батареи.At the third stage, the screws 7 of the first fastening elements 3 are unscrewed from the mentioned nuts 33 in order to release the damaged shield element from the rest of the reinforced battery 9. Thus, the damaged shield element is dismantled from the battery.

На четвертом этапе перед несущим устройством 10 размещают новый щитовой элемент 1.At the fourth stage, a new shield element 1 is placed in front of the carrier device 10.

На пятом этапе новый щитовой элемент 1 крепят к аккумуляторной батарее с помощью первых крепежных элементов 3. Затем готовую к использованию усиленную аккумуляторную батарею 9 монтируют заново.At the fifth stage, the new shield element 1 is attached to the battery using the first fasteners 3. Then, the reinforced battery 9, ready for use, is mounted again.

Наконец, на шестом и последнем этапе готовую к использованию усиленную аккумуляторную батарею 9 размещают перед кузовом 11 транспортного средства 20, и винты 8 вторых крепежных элементов 4 вставляют в предусмотренные резьбовые отверстия в кузове 11 транспортного средства 20 для съемного крепления усиленной аккумуляторной батареи 9 к упомянутому транспортному средству 20.Finally, in the sixth and last step, the ready-to-use reinforced battery 9 is placed in front of the body 11 of the vehicle 20, and the screws 8 of the second fasteners 4 are inserted into the provided threaded holes in the body 11 of the vehicle 20 to detachably attach the reinforced battery 9 to said vehicle. tool 20.

Разумеется, усиленная аккумуляторная батарея 9 не ограничивается описанным выше вариантом выполнения, и в контексте изобретения могут быть внесены модификации. Например, верхняя пластина 37 может быть опциональной, а охлаждающее средство 12 и несущее устройство 10 могут изготавливаться способом, отличным от описанного выше способа.Of course, the enhanced battery 9 is not limited to the embodiment described above, and modifications may be made in the context of the invention. For example, the top plate 37 may be optional, and the coolant 12 and carrier 10 may be manufactured in a manner different from that described above.

Кроме того, специалистам в данной области техники понятно, что предлагаемый в изобретении щитовой элемент 1 подходит для любого типа аккумуляторной батареи гибридного или электрического транспортного средства 20 при условии, что упомянутый щитовой элемент 1 выполнен с возможностью крепления к любой части аккумуляторной батареи, которая может обеспечивать монтаж с помощью средств 2 крепления.In addition, those skilled in the art will recognize that the shield element 1 of the invention is suitable for any type of hybrid or electric vehicle battery 20, provided that said shield element 1 is capable of being attached to any part of the battery that can provide mounting with means 2 fixings.

Claims

1. Reinforced battery (9) for an electric or hybrid vehicle (20), containing a carrier device (10), a plurality of battery modules placed in said carrier device (10), and at least a lower protective element (1), called shield element, adapted to prevent penetration into the battery, wherein the carrier device (10) lies on the protective element (1), the means (2) for fastening the protective element (1) are detachably attached to the carrier device (10) and adapted for fastening to the body ( 11) vehicle (20), wherein said fastening means (2) comprise a first fastening element (3) adapted for removable fastening of the protective element (1) to the battery, and a second fastening element (4) adapted for removable fastening of the protective element (1) and the battery to the body (11) of the vehicle (20), each fastener (3, 4) contains at least a through hole (5, 6) made in the protective element (1) and a screw (7 , 8) adapted for insertion through said opening (5, 6), wherein the carrier device (10) comprises at least one side wall (18) and a main wall (19) adapted to receive a plurality of battery storage modules, wherein the side wall (18) is inclined with respect to the main wall (19) at an angle (α) of the stamping slope and is enclosed in a space (17) for placement, limited by two parallel planes (P1, P2), each of which runs perpendicular to the mentioned main wall ( 19), wherein the first fastening element (3) of the protective element (1) is enclosed in the said space (17) for placement.

2. Reinforced battery (9) according to claim 1, in which the carrier (10) contains a reinforcing hollow structure (16) attached to the side wall (18) and enclosed in a space (17) for placement, while the first fastener (3) attached to said reinforcing hollow structure (16).

3. Reinforced battery (9) according to any one of paragraphs. 1 or 2, further comprising at least:

a coolant (12) inserted between the carrier (10) and the protective element (1) and adapted to cool the battery modules, while the carrier (10) lies on the cooler (12),

a top cover (37) attached to the carrier (10), and

a grid inserted into the carrier device (10), attached to said carrier device (10) and containing a plurality of receiving transverse elements forming a plurality of receiving elements, each battery module being placed in said receiving element.

4. Reinforced battery (9) according to any one of paragraphs. 1-3, in which the protective element (1) is made of steel with a tensile strength of more than 1500 MPa.

5. Vehicle (20) containing a body (11) and at least one electric motor, additionally containing a reinforced battery (9) according to any one of paragraphs. 1-4.