CN113226818A - 电池单元和具有电池单元的混合动力车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明的主题是一种用于混合动力车辆(200)的电池单元(100)，所述电池单元具有电池壳体(10)，所述电池壳体具有朝所述混合动力车辆(200)的前侧(22)方向定向的前侧壁(23)和朝所述混合动力车辆(200)的后侧方向定向的后侧壁(24)，且所述电池单元具有布置在所述电池壳体(10)中的至少一个电池模块(11)，其中在所述电池壳体(10)中布置有至少一个燃料箱(12)。

Description

电池单元和具有电池单元的混合动力车辆
本发明涉及一种用于混合动力车辆的电池单元，所述电池单元具有电池壳体，所述电池壳体具有朝所述混合动力车辆的前侧方向定向的前侧壁和朝向所述混合动力车辆的后侧方向定向的后侧壁，且所述电池单元具有布置在所述电池壳体中的至少一个电池模块。本发明还涉及一种具有这种电池单元的混合动力车辆。
混合动力车辆通常既具有内燃机又具有电动机来驱动汽车。为了借助燃料进行驱动，在汽车中布置有燃料箱，在该燃料箱中存储液体燃料并且将液体燃料从该燃料箱输往内燃机。为了进行电驱动，在汽车中通常还设有电池单元，该电池单元与燃料箱分开地布置并且具有存储有电能的一或多个电池模块。在这种混合动力车辆中，底盘的设计非常复杂且困难，因为这两个驱动方案都必须安置在底盘中。迄今为止，这两个驱动方案在底盘中完全相互独立地布置，其中底盘主要用于纯内燃机驱动，并且以复杂的方式和高成本将电池单元集成到这个底盘中。
本发明的目的是，提供一种电池单元和一种混合动力车辆，可以借助所述电池单元和所述混合动力车辆来简化混合动力车辆的这两个驱动方案在所述混合动力车辆的底盘中的集成。
本发明用以达成上述目的的解决方案为独立权利要求的特征。本发明的优选技术方案和有利改进方案参阅从属权利要求。
本发明的电池单元的特征在于，在所述电池壳体中布置有至少一个燃料箱。
根据本发明，现将所述燃料箱一起集成到所述电池单元的电池壳体中，在所述燃料箱中存储有用于对所述混合动力车辆进行内燃机驱动的燃料。因此，电池模块和燃料箱布置在同一壳体，即电池壳体中。这样电驱动器就能与内燃机驱动器一起特别节省空间地布置。此外，燃料箱和电池单元无需再相互独立地布置在混合动力车辆的底盘上，而是燃料箱和电池单元可以作为一个单元布置在底盘上，从而大幅减小将这两个驱动方案集成到底盘中的难度。这样就能大幅减少安全措施，因为燃料箱也一起受到通常非常稳定的电池壳体的保护。电池壳体优选地如此构建，使其将燃料箱与电池模块一起完全包围起来。电池模块和燃料箱优选地并排布置在电池壳体中。在电池壳体中可以布置有一或多个电池模块。此外，在电池壳体中还可以布置有一或多个燃料箱。
燃料箱现由电池壳体保护，因此，该至少一个燃料箱可以由塑料材料形成。燃料箱优选已经由专门针对混合动力车辆发生事故时的损伤所设计的电池壳体保护，从而特别是可以将具有较低的冷冲击韧度的塑料材料用于燃料箱。例如可以将聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚酮、聚苯硫醚(PPS)，聚甲醛(POM)和/或聚酰胺(PA)用作燃料箱的塑料材料。
由于可以将热塑性塑料材料用于燃料箱，因此，该至少一个燃料箱可以优选地在注塑工艺中制造。这样就能以较小的难度和较低的成本来制造燃料箱。此外，可以实现燃料箱的按要求特别优化的壁厚。此外，当使用注塑工艺时，在形成燃料箱时就已经可以将其他部件或功能元件，例如挡板或调压罐，一起装入或集成到燃料箱中，特别是燃料箱的壁部中。此外，燃料箱也可以通过注塑工艺来制造。
优选地，至少一个燃料箱和一或多个电池模块一起布置在一个包中，从而形成一个单元。例如，至少一个燃料箱与至少一个电池模块可以前后相继布置成一排。这样就能将燃料箱和电池模块紧凑地布置在电池壳体中。一或多个燃料箱和一或多个电池模块优选可以前后堆叠布置。为了能够特别节省空间地集成到混合动力车辆的底盘中，电池壳体优选地具有平坦的长条形设计，使得电池壳体具有较低的结构。在这种电池壳体中，燃料箱和一或多个电池模块可以前后堆叠布置。
此外，电池模块也可以上下堆叠布置。因此，一或多排电池模块可以布置在电池壳体中，其中，电池模块既可以前后堆叠布置又可以上下堆叠布置。
为了能够将该至少一个燃料箱和一或多个电池模块尽可能紧凑地布置成一个包，该至少一个燃料箱优选地具有可以与该至少一个电池模块的外轮廓相匹配的外轮廓。例如，如果电池模块的外轮廓呈矩形，则该至少一个燃料箱的外轮廓也呈矩形。由于外轮廓相匹配，燃料箱和电池模块可以紧邻地布置在电池壳体中，而不会造成空间损失。燃料箱可以优选地平坦地抵靠在电池模块上。
该至少一个燃料箱优选构建为压力箱。如果燃料箱构建为压力箱，则可以使用优选构建成刚性的电池壳体，以减少燃料箱在过压下可能发生的变形。如果燃料箱构建为压力箱，则其优选地可以被设计用于高达约+500mbar的压力。
为了稳定燃料箱，该至少一个燃料箱可以具有朝燃料箱的内部空间方向构建的一或多个凹部和/或构建在燃料箱的内侧上的多个肋部。可以借助肋部和/或凹部来抵消燃料箱中形成的负压和/或过压。
为了能够在电池壳体中的电池模块和/或燃料箱受损情况下，例如在混合动力车辆发生事故的情况下在电池壳体中实现压力平衡，例如在受损的电池模块和/或受损的油箱中的燃料受热的情况下，电池壳体可以具有至少一个排气口。排气口优选地构建在电池壳体的前侧壁或后侧壁上，从而防止热气以及可能在气体中产生的火焰朝混合动力车辆的车门的方向侧向地从电池壳体排出。电池壳体优选具有一个以上的排气口，压缩空气可以通过该排气口从电池壳体逸出。借助于排气口可以在电池壳体的内部空间中受控且高效地实施减压。
优选地，电池壳体具有第一排气口和第二排气口，其中第一排气口可以布置在电池壳体的前侧壁上并且第二排气口可以布置在电池壳体的后侧壁上。如果在电池壳体的前侧壁和后侧壁上均布置有排气口，则可以在电池壳体的两侧进行排气。通过在前侧壁和后侧壁上布置排气口，如果混合动力车辆在发生事故时倾覆，则可以在燃料箱受损的情况下防止特别是在电池壳体中扩散的燃料排出，因为即使在电池壳体与混合动力车辆一起倾覆的情况下，排气口也不会改变其相对于高度的位置。这样还能防止从电池壳体逸出的气体或气体中包含的火焰朝混合动力车辆的侧门方向排出，从而即使在发生事故的情况下，也可以保护乘客免受排出的气体和可能产生的火焰的伤害。
为了除压平衡之外还能够在排气口的区域内实现液密性，该至少一个排气口优选具有半透膜。半透膜可以例如在排气口的整个开口横截面上延伸，以便相应地针对液体关闭这个排气口，同时为诸如空气的气体打开这个排气口。优选地，在每个脱气口上均布置有半透膜。
为了能够将燃料箱与布置在汽车中的内燃机之间的距离保持在尽可能小的水平，该至少一个燃料箱优选地与前侧壁相邻地布置。通过以这种方式定位燃料箱，燃料箱与内燃机之间的管线可以构建得尽可能短。然而，替代地，燃料箱也可以与后侧壁相邻地布置。
此外，优选地，在电池壳体中布置有活性炭过滤器。活性炭过滤器可以过滤出碳氢化合物。活性炭过滤器优选地布置在燃料箱与壁部，例如与电池壳体的前侧壁之间。
此外，在电池壳体中可以布置有两个或两个以上的燃料箱，这些燃料箱可以前后和/或上下和/或并排堆叠布置。由此，即使在电池壳体中设有多个燃料箱，也可以实现燃料箱的紧凑布置。
本发明的目的还通过一种混合动力车辆来达成，所述混合动力车辆具有如上所述地构建和改进的电池单元。混合动力车辆的优点参阅针对电池单元所述及的优点。
优选地，在混合动力车辆的前轮或后轮的翼子板上可以布置有燃料箱加注管，该燃料箱加注管可以通过燃料加注管线与电池单元的电池壳体中的燃料箱连接。燃料箱加注管的这种布置可以使得燃料加注管线更短，因为燃料箱优选地沿混合动力车辆的前侧的方向布置。
下面参考附图结合优选实施方式详细地阐释本发明。
其中：
图1为本发明的电池单元的示意图，
图2为本发明的电池壳体的示意性截面图，
图3为本发明的燃料箱的示意性截面图，
图4为本发明的混合动力车辆的示意图。
图1示意性地示出用于图4所示的混合动力车辆200的电池单元100。
电池单元100具有电池壳体10，在该电池壳体内部布置有多个电池模块11以及存储有液体燃料13的燃料箱12。电池壳体10包围燃料箱12和电池模块11，使得电池模块11和燃料箱12均以受电池壳体10保护的方式布置。
燃料箱12紧邻电池模块11布置。燃料箱12与电池模块11前后相继布置成一排。燃料箱12与电池模块11一起布置在包中。
不同于在此示出的技术方案，电池模块11不仅同样可以前后堆叠布置，而且还可以并排和/或上下堆叠布置。此外，在电池壳体10中不仅同样可以仅布置有一个燃料箱12，而且在电池壳体10中还可以布置有两个或两个以上的燃料箱12，在此情形下，这些燃料箱可以前后和/或上下和/或并排堆叠布置。
从图1中可以看出，燃料箱12具有与电池模块11的外轮廓相匹配的外轮廓。电池模块11和燃料箱12均构建为矩形或盒形。燃料箱12具有与电池模块11相同的长度和相同的高度。燃料箱12与电池模块11的外形尺寸仅在宽度方面有所不同，其中在此示出的技术方案中，燃料箱12的宽度大于各电池模块11的宽度。
电池模块11分别具有一个壳体，在该壳体中优选布置有在此未示出的多个电池单元。电池模块11用于向混合动力车辆200提供用于对混合动力车辆200实施电驱动的电能。
燃料箱12存储用于对混合动力车辆200实施内燃机驱动的诸如汽油的液体燃料。
燃料箱12由塑料材料形成，其中可以以注塑工艺来制造该燃料箱12。燃料箱12受电池壳体10保护，因此，燃料箱12可以由特别是具有较低的冲击韧度或抗冲击强度的塑料材料形成。
燃料箱12构建为压力箱。为了特别是相对于负压稳定燃料箱12，如图3中的截面图所示，燃料箱12具有朝燃料箱12的内部空间14方向定向的多个凹部或肋部15，这些凹部或肋部构建或布置在燃料箱12的朝内部空间14方向定向的内侧16上。
如图2所示，电池壳体(10)具有两个排气口17、18，可以通过这些排气口在电池壳体10的内部空间19与电池壳体10的外部之间进行压力平衡。在图2所示的技术方案中，电池壳体10具有两个排气口17、18，其中第一排气口17布置在电池壳体10的前侧壁23上，第二排气口18布置在电池壳体10的后侧壁24上。
电池壳体10上的排气口17、18借助半透膜22封闭，该半透膜允许诸如空气的气体穿过并阻挡液体，使得液体无法通过排气口17、18进入电池壳体10或从电池壳体排出。
在燃料箱12和/或电池模块11中的温度升高进而在电池壳体10中的温度升高的情况下，气体，特别是空气可以通过排气口17、18逸出。如果温度急剧升高，则如图2中示意性所示，燃料13可能从燃料箱12流入电池壳体10的内部空间19，并且可能在电池模块11上燃烧。在此过程中产生的气体可以通过电池壳体10的排气口17、18以受控的方式逸出。通过将排气口17布置在电池壳体10的前侧壁23上并且将排气口18布置在后侧壁24上，气体可以远离混合动力车辆200的车门地逸出。这样就能在发生事故的情况下简化乘客的下车和/或抢救过程，并且可以减少乘客因涌出的热气而受伤的风险。通过将排气口17、18特别地定位在电池壳体10上，还可以在混合动力车辆200倾覆的情况下，减少甚至避免燃料13从电池壳体10的内部空间19流出的风险。
在电池壳体10的内部，燃料箱12紧邻或抵接电池壳体10的前侧壁23布置，从而使得燃料箱12在混合动力车辆200的箭头所示行驶方向上布置在前方。从电池壳体10的前侧壁23出发，电池模块11布置在燃料箱12的后方。
从电池壳体10引出燃料管线25，可以通过该燃料管线将燃料从燃料箱12输往在此未示出的内燃机。此外，从电池壳体10引出电线26，该电线可以将电池模块11与混合动力车辆200内部的在此未示出的电动机电连接在一起。
此外，在电池壳体10上布置有燃料加注管线27，可以通过该燃料加注管线将燃料13注入燃料箱12。如图4所示，在此用虚线示出的燃料加注管线27与布置在混合动力车辆200的前轮29的翼子板28上的燃料箱加注管30连接，可以通过该燃料箱加注管为燃料箱12加注燃料13。
附图标记表
100 电池单元
200 混合动力车辆
10 电池壳体
11 电池模块
12 燃料箱
13 燃料
14 内部空间
15 凹部/肋部
16 内侧
17 排气口
18 排气口
19 内部空间
22 半透膜
23 前侧壁
24 后侧壁
25 燃料管线
26 电线
27 燃料加注管线
28 翼子板
29 前轮
30 燃料箱加注管

Claims (15)

1.一种用于混合动力车辆(200)的电池单元(100)，所述电池单元具有电池壳体(10)，所述电池壳体具有朝所述混合动力车辆(200)的前侧(22)方向定向的前侧壁(23)和朝所述混合动力车辆(200)的后侧方向定向的后侧壁(24)，且所述电池单元具有布置在所述电池壳体(10)中的至少一个电池模块(11)，
其特征在于，在所述电池壳体(10)中布置有至少一个燃料箱(12)。
2.根据权利要求1所述的电池单元(100)，其特征在于，所述至少一个燃料箱(12)由塑料材料形成。
3.根据权利要求2所述的电池单元(100)，其特征在于，所述至少一个燃料箱(12)以注塑工艺或吹塑成型工艺制成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池单元(100)，其特征在于，所述至少一个燃料箱(12)与所述至少一个电池模块(11)前后相继布置成一排。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池单元(100)，其特征在于，所述至少一个燃料箱(12)具有与所述至少一个电池模块(11)的外轮廓相匹配的外轮廓。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池单元(100)，其特征在于，所述至少一个燃料箱(12)构建为压力箱。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池单元(100)，其特征在于，所述至少一个燃料箱(12)具有朝所述燃料箱(12)的内部空间(14)方向构建的一或多个凹部(15)和/或构建在所述燃料箱(12)的内侧(16)上的一或多个肋部(15)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电池单元(100)，其特征在于，所述电池壳体(10)具有至少一个排气口(17，18)。
9.根据权利要求8所述的电池单元(100)，其特征在于，所述电池壳体(10)具有第一排气口(17)和第二排气口(18)，其中所述第一排气口(17)布置在所述电池壳体的前侧壁上并且所述第二排气口(18)布置在所述电池壳体(10)的后侧壁(23)上。
10.根据权利要求8或9所述的电池单元(100)，其特征在于，所述至少一个排气口(17，18)具有半透膜。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的电池单元(100)，其特征在于，所述至少一个燃料箱(12)在所述电池壳体(10)中与所述前侧壁(23)相邻地布置。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的电池单元(100)，其特征在于，在所述电池壳体(10)中布置有活性炭过滤器。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的电池单元(100)，其特征在于，在所述电池壳体(10)中布置有两个或两个以上的燃料箱(12)，所述燃料箱前后和/或上下和/或并排堆叠布置。
14.一种混合动力车辆(200)，其具有根据权利要求1至13中任一项所构建的电池单元(100)。
15.根据权利要求14所述的混合动力车辆(200)，其特征在于，在所述混合动力车辆(200)的前轮(29)或后轮的翼子板(28)上布置有燃料箱加注管(30)，所述燃料箱加注管通过燃料加注管线(27)与所述电池单元(100)的电池壳体(10)中的所述燃料箱(12)连接。
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