CN110391369B - 可电驱动的机动车的装配组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可电驱动的机动车的装配组件，带有至少一个容纳多个电池单元成电池模块的电池模块壳体。电池模块以其纵向延伸横向于机动车的纵向延伸取向。此外，存在至少一个特别的负荷传输元件用于传输出现的碰撞负荷。本发明提出了，负荷传输元件在电池模块壳体的每个端侧处布置在车身构件和电池模块壳体的端侧之间。布置如此实现，使得在导入到车身部件中的碰撞负荷的情形中形成负荷路径，其至少包括面向碰撞的车身构件、面向碰撞的负荷传输元件、电池模块壳体、背对碰撞的负荷传输元件和最终背对碰撞的车身构件。

Description

可电驱动的机动车的装配组件
技术领域
本发明涉及一种根据本发明的可电驱动的机动车的装配组件(Montageanordnung)。本发明还涉及一种根据本发明的电池模块和一种根据本发明的负荷传输元件(Lastweiterleitungselement)。
背景技术
这种类型的装配组件从文件DE 10 2009 035 492 A1变得已知。具体地，在该处提出了一种电池模块壳体，其设有两个碰撞导引元件(Crashleitelement)，它们布置在电池单元之间且沿电池模块壳体的方向侧向上突出超过电池单元(Batteriezelle)或超过通过其形成的单元堆叠(Zellenstapel)。在出现的碰撞负荷(Crashlast)的情形中，电池模块壳体的壁部不应如此挤压抵靠电池单元，而是抵靠碰撞导引元件。碰撞负荷然后通过碰撞导引元件导引到单元堆叠的另一侧上且同样在该处仅传递到电池模块壳体处。
在文件DE 10 2013 102 502 A1中描述了一种带有保护型材(Schutzprofil，有时也称为保护轮廓)的机动车，其在追尾(Heckaufprall)的情形中设置用于保护机动车的牵引电池。保护型材在机动车的尾部区域中布置在牵引电池和尾侧的横梁(Querträger)之间且由纤维增强的塑料构造。保护型材能够自身点状地或线状地将到达到保护型材上的负荷分配成大面积的面负荷。由此，在牵引电池处的应力峰值(Spannungsspitze)可消除或除去。
从文件DE 10 2014 217 160 A1可得知一种用于机动车的电池模块***。在此，多个电池单元联合成电池模块***且布置在冷却板上。电池单元电池模块***的每个端侧处以适配器板(Adapterplatte，有时也称为转接板)封闭。在此，电池单元由竖直地和水平地环绕的带子(Band)保持在一起，其中适配器板具有用于容纳带子中的一个的凹处。
发明内容
本发明基于如下任务，提供一种根据本发明的可电驱动的机动车的备选的装配组件，在其中可如此传输出现的碰撞负荷，使得避免电池单元的损伤。
本发明此外基于如下任务，提供一种用于装配在根据本发明的装配组件中的合适的电池模块。最终，本发明还基于如下任务，提出一种用于装配在这样的装配组件中的合适的负荷传输元件。
前面提到的任务通过一种根据本发明的装配组件、通过一种根据本发明的电池模块以及通过一种根据本发明的负荷传输元件解决。
本发明的有利的构造方案或改进方案可分别从说明书中得知。
本发明在此首先从带有至少一个容纳多个电池单元成电池模块的电池模块壳体的可电驱动的机动车的装配组件出发。电池模块或电池模块壳体以其横向延伸横向于、尤其垂直于机动车的纵向延伸取向。存在至少一个用于传输出现的碰撞负荷的特别的负荷传输元件。作为可电驱动的机动车，例如考虑混合动力车辆(HEV=混合电动车辆)、插电混合动力车辆(PHEV=插电式混合动力车辆)或同样纯粹的电动车、即电池车辆(BEV=电池电动车辆)。
本发明此时提出，将负荷传输元件在电池模块壳体的每个端侧处布置在车身构件和电池模块壳体的端侧之间。该布置如此实现，使得在导入到车身部件中的碰撞负荷的情形中形成负荷路径(Lastpfad)，其至少包括面向碰撞的车身构件、面向碰撞的负荷传输元件、电池模块壳体、背对碰撞的负荷传输元件和最终背对碰撞的车身构件。
由于在电池模块壳体的端侧处的负荷传输元件和较大的负荷传输面的与其相联系的实现，因此负荷传输还经由电池模块壳体自身实现。由此可实现从面向碰撞的直至背对碰撞的车身构件的连续的负荷传输路径。以该方式不再绝对需要特别的、若有可能围拢多个电池模块的电池壳体框架或电池壳体。重量可由此被节省。
为了实现期望的负荷传输路径的容易的可实现性，在一种改进方案中提出，负荷传输元件至少局部地支撑抵靠电池模块壳体的端侧的面且固定在车身构件处。在此，负荷传输元件优选地直接支撑抵靠电池模块壳体的端侧的面。如此，可沿车辆横向方向(Y方向)附加地节省装配空间。
为了优化针对侧面撞击(Seitenaufprall)的负荷传输，在发明想法的一个构造方案中提出，车身构件是车门槛(Schweller)，即位于轮罩之间的纵梁。
根据本发明的另一构造方案，负荷传输元件在轮廓上四角式地、尤其矩形地构造。在此，负荷传输元件至少局部地以端侧的面支撑抵靠电池模块壳体的端侧的面，而其以侧面在内侧和/或在外侧触碰电池模块壳体。
由此可实现碰撞负荷从负荷传输元件到电池模块壳体中的非常良好的负荷传输，其中附加地可实现负荷传输元件在电池模块壳体的端侧处的良好的调节。
为了提高装配组件的灵活性和可进入性，在另一改进方案中同样提出，负荷传输元件在轮廓上框架式地构造。如此，在负荷传输元件内构造有进入开口，其例如可用于起导走热量作用的元件。
为了在出现的碰撞负荷的传输的情形中不生成电池模块壳体的盖板和底部的直接负荷，根据另一改进方案提出，负荷传输元件以其端侧的面仅仅或至少主要地支撑抵靠电池模块壳体的侧壁部的端侧的面。支撑因此不或仅对于不重要的部分抵靠电池模块壳体的盖板或底部的端侧的面实现。
为了可实现在电池模块中生成的运行热量的最优的传输，在电池单元之间布置有带有热传递元件的板式的构件。板式的构件在电池模块壳体的端侧处经由导热的连接部与冷却剂线路相连接。冷却剂线路也可将热量从其他的若有可能存在的电池模块壳体导走。
因为通过负荷传输元件可提供用于负荷传输的较大的支承面且同时可减少针对电池模块壳体的不合适的应力状态的出现，实现了由纤维复合塑料组成的电池模块壳体的有利的使用。由此可值得一提地降低电池模块壳体的重量。
如已经提及的，利用本发明也应提出如下电池模块，其适用于装配在根据本发明的装配组件中。这样的电池模块具有电池模块壳体，其容纳多个电池单元。在电池单元的堆叠方向上看，在电池单元之间布置有带有热传递元件的至少一个板式的构件。板式的构件以其面延伸尤其平行于电池单元的面延伸取向。由此可实现出现的热量从电池壳体的有效的引导出来。
这还可通过如下方式优化，即热传递元件曲折地在板式的构件的面上延伸。
为了优化热传递，热传递元件根据热管(所谓的导热管(heatpipe))的类型构造。热管的基本的构建和工作原理从通常的现有技术充分已知且因此在此不应更详细地描述。在每种情况中由此可实现在电池模块中出现的运行热量的非常有效的热导走。
利用本发明，最终应同样介绍一种用于装配在提出的装配组件中的负荷传输元件。这样的负荷传输元件在轮廓上四角式地，尤其矩形地构造，带有至少局部L形的横截面。通过L形的横截面，构造有端侧的面和从其垂直地伸出的侧面。
由此以结构上简单的方式可实现通过负荷传输元件的良好的负荷传输和负荷传输元件在电池模块壳体处的容易的端侧的调节。
为了可提高灵活性和对于通过负荷传输元件形成的装配组件的进入，根据另一构造方案，负荷传输元件在轮廓上框架式地构造。
电池模块的脱气(Entgasung)可通过以下方式简化，在另一构造方案中至少局部地将多个沟槽式的凹口带入到负荷传输元件的侧面中，它们从端侧的面出发垂直于其在侧面上延伸。
附图说明
本发明的优选的实施例在附图中呈现且根据附图在随后的描述中更详细地阐释。由此同样本发明的另外的优点还变得明显。即使在不同的附图中的相同的参考标记涉及相同的、可对照的或功能相同的构件。在此，实现相应的或可对照的性质和优点，即使当未进行重复的描述或对此参考时。附图未或至少未一直按比例。在一些附图中，比例或间距可夸大地呈现，以便可更明显地突出实施例的特征。
其中，分别示意性地
图1示出了带有根据本发明的装配组件的可电驱动的机动车，
图2示出了电池模块壳体和可在端侧固定的负荷传输元件的透视图，
图3a-3e以不同的视图示出了在第一实施方式中的负荷传输元件，
图4示出了根据来自图1的细节IV的来自装配组件的详细化的局部，而不带有与负荷传输元件相连接的车身构件的视图，
图5示出了可与图4对照的视图，然而带有与负荷传输元件固定的车身构件的视图，
图6以纵截面示出了电池模块的视图，
图7示出了来自根据图6的图示VII的用于热传递的布置在电池模块中的板式的构件的视图，
图8示出了在第二实施方式中的负荷传输元件的透视图，
图9示出了来自图3a-3e的负荷传输元件的视图，带有附加的密封元件，
图10示出了根据来自图9的截面走向(Schnittverlauf)X的纵截面，其中电池模块壳体附加地扭转，
图11示出了根据来自图10的截面走向XI的纵截面，
图12示出了在第三实施方式中的负荷传输元件的视图，且
图13示出了根据来自图12的图示XIII的视图。
参考符号列表
10 车身构件；车门槛
11 电池模块壳体
12,12',12'' 负荷传输元件
12a 开口
13 上壁部
14 下壁部
15 侧壁部
16 电池单元
17 电接口(电极)
18 螺旋连接部
19 车身侧的底部板
20 车身侧的横梁
21 板式的构件
22 导热元件
23 冷却剂线路
24 密封元件(塑料盖)
25 有导热能力的介质
120 端侧的面
121 侧面
122 框架式的基础部件
122',122'' 板式的基础部件
123 环绕的凸肩
124 固定支架
125 固定孔
126 沟槽式的凹口
127 桥接部式的***部
128 上侧
129 下侧
130 端侧的面
140 端侧的面
150 端侧的面
210 热传递元件
B 电池模块
F 行驶方向
K 可电驱动的机动车
L 碰撞负荷
l1 机动车的纵向延伸
l2 电池模块壳体的纵向延伸
LPF 负荷路径
R 挤压成型方向
S 堆叠方向。
具体实施方式
在图1中呈现了可电驱动的机动车K、尤其电动车。为了驱动，机动车K设有牵引电池，其由多个电池模块B组成。
每个电池模块B具有电池模块壳体11，在其中布置有堆叠式地排成一排的电池单元16(仅部分表明)。电池单元16以其纵向方向平行于电池模块壳体11的纵向延伸l2延伸。
此外，电池模块壳体11以其纵向延伸l2横向于、尤其垂直于机动车K的纵向延伸l1取向。在两个以车门槛的形式的车身构件10之间，六个电池模块壳体11沿机动车K的纵向延伸l1或沿其通常的行驶方向F排成一排。
此外，在电池模块壳体11的每个端侧处，更确切地说在其端侧和车身构件10之间布置有负荷传输元件12。
装配组件如此实现，使得在侧向上击中到机动车K上的碰撞负荷L的情形中实现负荷路径LPF，其从面向碰撞的车身构件10出发包括面向碰撞的负荷传输元件12、电池模块壳体11、然后背对碰撞的负荷传输元件12和最终背对碰撞的车身构件10。
通过如此实现的负荷路径LPF，可得到针对电池模块B的非常良好的碰撞保护，从而带有又分开的内部的负荷结构(例如桥接部)的围拢所有电池模块B的电池壳体不再绝对需要。
根据图2，呈现了空的电池模块壳体11的端侧的端部，负荷传输元件12可与其相连接。
电池模块壳体11在轮廓上或在横截面上具有四角形的、尤其矩形的形状。其具有上壁部13、下壁部14以及两个侧壁部15。
通过侧壁部15形成有端侧的面150，穿过上壁部13形成有端侧的面130，且通过下壁部14形成有端侧的面140。
如可看出的，负荷传输元件12在本实施方式中同样具有四角形的、尤其矩形的轮廓。此外，负荷传输元件12框架式地构造，从而构造有开口12a。
如以虚线的形式表明的，负荷传输元件12可在端侧容纳在电池模块壳体11中且在其中被调节。
同样参考图3a-3e，这如此实现，使得负荷传输元件12以环绕的端侧的面120贴靠在电池模块壳体11的端侧的面130至150处且朝向该面支撑。此外，负荷传输元件12如此设计，以至于其以环绕的凸肩123的环绕的外部的侧面121从内部贴靠在电池模块壳体11的壁部13至15处。其由此可靠地在电池模块壳体11中被引导和紧固。
不同于实施例，备选地或附加地可设想的是，负荷传输元件12从外部突出超过电池模块壳体11的壁部13至15。
负荷传输元件12具有框架式的基础部件122，环绕的凸肩123从其垂直地延伸。由此构造有已经提到的面120和121。
从基础部件122出发，然而沿相对于环绕的凸肩123的相反的方向，延伸有固定支架(Befestigungskonsole)124。固定支架124在其下侧处设有桥接部式的***部127，其以均匀的间距在固定支架124的下侧上延伸。通过桥接部式的***部127，固定支架124被赋予较高的稳定性。
此外，在固定支架124中带入有两个固定孔125，它们用于将固定支架124与车身构件10固定。
通过框架式的基础部件122和从其伸出的环绕的凸肩123决定地，负荷传输元件12具有L形的横截面。稍后，还介绍负荷传输元件的一种实施方式，在其中横截面仅局部地L形地构造(同样参看图12)。
最终，还可提及沟槽式的凹口126，其在图纸视图中位于环绕的凸肩123的上侧处。沟槽式的凹口126从框架式的基础部件122的端侧的面120出发以相对于其垂直的角度延伸且在整个侧面121上延伸。在负荷传输元件12的装配位置中，沟槽式的凹口126适用于气体从电池模块壳体11的更容易的逸出。
图4此时示出了细节局部，在其中可看出带有容纳的电池单元16且带有装配的、也就是说在端侧接合的负荷传输元件12的多个电池模块壳体11。
以17标记电池单元16的电接口(电极)。经由螺旋连接部18，负荷传输元件12的固定支架124可与构造为车门槛的车身构件10(在此未呈现，参看图5)固定。
根据该图可良好地看出，框架式的基础部件122如何分别在端侧支撑在电池模块壳体11处且在此从内部经由环绕的凸肩123在电池模块壳体11中被紧固或引导。
在图5中附加地可看出车身构件10。车身构件10构造为车门槛且由未更详细地标记的构件复合结构(Bauteilverbund)组成。
可看出，车身构件10、即构造为复合构件的车门槛以其构件经由螺旋连接部18固定在固定支架124处。
以19在图4和5中分别标记车身侧的底部板，其向下覆盖电池模块壳体11。以20标记在电池模块壳体11上伸延的车身侧的横梁。
从图4和5可良好看出，通过负荷传输元件12的框架式的结构形式可实现对于电池单元16或接口17的容易的在端侧的进入。此外，在电池单元16中出现的热量可如此经由导热元件22引导出来且引出到冷却剂线路23处。冷却剂线路23在端侧沿着所有构建的电池模块壳体11延伸。
根据图6和7应描述，出现的热量如何从电池模块B引走。在此，在电池模块壳体11的内部中仅呈现就此而言重要的结构元件。
如此可看出，电池单元16沿电池模块壳体11的纵向延伸l2延伸且近似具有与电池模块壳体11相同的长度。电池模块16如此沿堆叠方向S横向于纵向延伸l2堆叠。然而也可设想电池单元在电池模块壳体11中的另一构造和取向。
在电池单元16之间此时以均匀的间距带入有板式的构件21，所述构件平行于电池单元16取向且如此接合在形成的堆叠中。
板式的构件21中的每个装备有热传递元件210，其曲折式地在板式的构件21的面上延伸。
热传递元件210尤其以热管(所谓的导热管)的形式构造。其因此形成本身闭合的热传递***，在其中在图中右侧上存在蒸发区域且在面向导热元件22的左侧上存在冷凝区域。在冷凝区域中，热量被给出到导热元件22处且从导热元件22(如已经描述的那样)转移到冷却剂线路23处。经由板式的构件21，与热传递元件210连接地，可实现热量从电池模块B的非常节省空间的且有效的引走。
虽然，负荷传输元件12根据图3a-3e提供对于电池模块B的更好的端侧的可进入性的优点，然而根据图8也可设想负荷传输元件12'，其不同于负荷传输元件12具有板式的基础部件122'。
在图9至11中呈现了，负荷传输元件12可附加地以密封元件24封闭。密封元件24可例如由塑料构成。其可用于在端侧密封电池模块壳体11以防若有可能使用的有导热能力的介质25的离开。
最终，根据图12和13描述了负荷传输元件12''，其具有简化的几何形状且由此可非常经济地尤其以挤压成型方法制造。
如此可看出，负荷传输元件12''在轮廓上同样矩形地构造。区别于之前的实施例，然而端侧的面120和从其伸出的侧面121仅在负荷传输元件12''的侧处存在。在上侧128处且在下侧129处，负荷传输元件12''与之相反平坦地构造。同样存在用于固定负荷传输元件12''的固定支架124。
负荷传输元件12''的制造此时可如此进行，即在图13中可看出的型材首先借助于非常经济的挤压成型方法制造(参看在图12中的可能的挤压成型方向R)，然后进行对于期望的长度的长度切割(Ablängung)且紧接着每个经长度切割的构件在侧处如此被后加工，使得侧向上的凸肩和由此面120和121出现。后加工可例如通过铣切实现。
还应指出如下，即，在使用负荷传输元件12''的情形中其以其端侧的面120仅支撑抵靠电池模块壳体11的侧壁部15的端侧的面150(同样参看图2)。因为壁13和14(盖板和底部)相应于其想要的功能构造成薄于侧壁部15，由此壁部13和14的负荷可在碰撞负荷的情形中避免。
如已经提及的，电池模块壳体11优选地由纤维复合塑料制造。纤维复合塑料的纤维在此沿电池模块壳体11的纵向方向l2取向。由此，电池模块壳体11可经济地以挤拉成型方法(拉挤成型(Pultrusion))制造且借助于负荷传输元件12,12'或12''沿纵向方向l2非常良好地传递力。

Claims (13)

1.一种可电驱动的机动车(K)的装配组件，带有至少一个容纳多个电池单元(16)成电池模块(B)的电池模块壳体(11)，其中所述电池模块(B)以其纵向延伸(l2)横向于所述机动车(K)的纵向延伸(l1)取向且存在至少一个特别的负荷传输元件(12,12',12'')用于传输出现的碰撞负荷(L)，其特征在于，所述负荷传输元件(12,12',12'')在所述电池模块壳体(11)的每个端侧处布置在车身构件(10)和所述电池模块壳体(11)的端侧之间，如此，使得在导入到所述车身构件(10)中的碰撞负荷(L)的情形中形成负荷路径(LPF)，其至少包括面向撞击的车身构件(10)、面向撞击的负荷传输元件(12,12',12'')、所述电池模块壳体(11)、背对撞击的负荷传输元件(12,12',12'')和背对撞击的车身构件(10)，其中，所述负荷传输元件(12,12',12'')至少局部地支撑抵靠所述电池模块壳体(11)的端侧的面(130,140,150)且固定在所述车身构件(10)处。
2.根据权利要求1所述的装配组件，其特征在于，所述车身构件(10)是车门槛。
3.根据权利要求1或2所述的装配组件，其特征在于，所述负荷传输元件(12,12',12'')在轮廓上四角式地构造，其中所述负荷传输元件(12,12',12'')至少局部地以端侧的面(120)支撑抵靠所述电池模块壳体(11)的端侧的面(130,140,150)且以侧面(121)在内侧且/或在外侧触碰所述电池模块壳体(11)。
4.根据权利要求3所述的装配组件，其特征在于，所述负荷传输元件(12)在轮廓上框架式地构造。
5.根据权利要求3所述的装配组件，其特征在于，所述负荷传输元件(12')以其端侧的面(120)仅仅或至少主要地支撑抵靠所述电池模块壳体(11)的侧壁部(15)的端侧的面(150)。
6.根据权利要求1或2所述的装配组件，其特征在于，在所述电池单元(16)之间布置有带有热传递元件(210)的至少一个板式的构件(21)，该热传递元件在所述电池模块壳体(11)的端侧处经由导热的连接部(22)与冷却剂线路(23)相连接。
7.根据权利要求1或2所述的装配组件，其特征在于，所述电池模块壳体(11)由纤维复合塑料构成。
8.一种用于牵引电池的电池模块(B)，用于装配在根据权利要求1-7中任一项所述的装配组件中，带有容纳多个电池单元(16)的电池模块壳体(11)，其特征在于，在所述电池单元(16)的堆叠方向(S)上看，在所述电池单元(16)之间布置有带有热传递元件(210)的至少一个板式的构件(21)。
9.根据权利要求8所述的电池模块(B)，其特征在于，所述热传递元件(210)曲折地在所述板式的构件(21)的面上延伸。
10.根据权利要求8或9所述的电池模块(B)，其特征在于，所述热传递元件(210)根据热管的类型构造。
11.一种用于根据权利要求1至7中任一项所述的装配组件的负荷传输元件(12,12')，其在轮廓上四角式地构造，带有至少局部地L形的横截面，通过其构造有端侧的面(120)和从其垂直地伸出的侧面(121)。
12.根据权利要求11所述的负荷传输元件(12)，其特征在于，所述负荷传输元件(12)在轮廓上框架式地构造。
13.根据权利要求11或12所述的负荷传输元件(12)，其特征在于，至少局部地将多个沟槽式的凹口(126)带入到所述侧面(121)中，所述凹口从所述端侧的面(120)出发垂直于其在所述侧面(121)上延伸。
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