JP2009220808A - 自動車のガルバニ電池用の保護ハウジング - Google Patents

Abstract

【課題】 自動車のガルバニ電池用の保護ハウジングを提供する。
【解決手段】 自動車のガルバニ電池用の保護ハウジングであって、
ガルバニ電池用の収容空間の側面エンクロージャを共に形成する４つの側壁（２ａ、２ｂ、３ａ）と、収容空間を基部方向に画定する基部構造、および収容空間を上部方向に画定するカバー構造（４）と、カバー構造に取り付けられ、かつ互いに反対側に位置する２つの側壁を越えて突出するカバークロス部材（１０、１１ａ、１１ｂ）であって、収容空間を懸架式に取り付ける目的で、カバークロス部材を自動車のシェルに挿入することによって、収容空間を自動車のシェルに回転しないように固定して接続するためのカバークロス部材と、を有する保護ハウジングが提供される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車のガルバニ電池用の保護ハウジングに関する。ここにおいて、保護ハウジングとは、その構造が、比較的激しい損傷を保護ハウジング自体に生じさせることなく、衝突の際に発生する力を確実に吸収するかまたは通過させることができることを意味する。結果として、衝突の際に、保護ハウジングに収容されるガルバニ電池を損傷から確実に保護できる。ここでは、特に、高電圧バッテリ、例えばリチウムイオン電池またはニッケル水素電池がガルバニ電池として提供される。

下記特許文献１は、比較的複雑な構造であり、かつバッテリを収容するために設けられる電気自動車用のフロア構造を開示している。

下記特許文献２は、車両の長手方向部材およびクロス部材に取り付けられるべき蓄電池構成用の取付構造を開示している。この取付構造は、衝突の際に、このように取り付けられる蓄電池がひねられることがあり、この結果、負荷経路にない隣接する要素、例えば燃料タンクを損傷することがあるという欠点を有する。

本願で優先権を主張する出願の優先日の前に公開されなかった下記特許文献３は、収容空間用の側面エンクロージャ（壁）を共に形成する２つの横方向壁および２つの長手方向壁を有する車両バッテリ用の保護ハウジングを開示しており、ここでは少なくとも２つの基部クロス部材および少なくとも２つのカバークロス部材が、自動車に取り付ける目的でエンクロージャに設けられている。

米国特許５，５０１，２８９号明細書 独国特許１１ ２００５ ０００ ４９２号明細書 独国特許１０ ２００７ ０２３ ３９１号明細書 独国特許１０ ２００４ ０４７ ３０１ Ａ１号明細書 独国特許１９８ ２７ ２６４ Ｂ４号明細書

本発明の目的は、簡単な構造であり、広く使用でき、そして衝突の際に比較的安全である自動車のガルバニ電池、特に高電圧バッテリ用の保護ハウジングを提供することである。

この目的は独立請求項１の特徴によって達成される。従属請求項は本発明の有利な実施形態および発展形態に関する。

本発明によれば、自動車のガルバニ電池用の保護ハウジングは、ガルバニ電池用の収容空間の側面エンクロージャを共に形成する４つの側壁と、基部方向に収容空間を画定する基部構造、および上部方向に収容空間を画定するカバー構造と、カバー構造に取り付けられ、かつ互いに反対側に位置する２つの側壁を越えて突出するカバークロス部材であって、収容空間を懸架式に取り付ける目的で、カバークロス部材を自動車のシェルに挿入することによって収容空間を自動車のシェルに回転しないように固定して接続するためのカバークロス部材とを有する。ここで本発明は、保護ハウジングと収容空間のエンクロージャとを基部構造およびカバー構造によって補強し、これにより、囲まれた保護ハウジングが得られるという一般的な考えに基づく。本発明は、安定したケージとしての収容空間を形成し、この収容空間は、衝突の際においても比較的小さい程度の変形で済み、したがって、収容空間に収容されたガルバニ要素に対する損傷が回避される。保護ハウジングの側面エンクロージャ、カバー構造および基部構造の対応する構成により、衝突の際に発生する負荷が最適に吸収されおよび／または通過する。このために、対応する曲げ安定性構成または曲げ剛性構成が設けられる。

衝突に耐えるこの構成により、収容空間を懸架式に取り付けるための個別のカバークロス部材の使用を可能にする本質的に安定した構造が得られる。これは、カバークロス部材が収容空間を越えて横方向に突出するという事実が、いわば、保護ハウジングを車両のシェルに懸架式に取り付けることができることを意味するからである。そして、この場合、カバークロス部材は、シェルに適切に接続され、例えば、適切な取付手段を使用して締め付けられるかまたは固定される。ここで、この接続部は、固定のためにのみ使用されるので、比較的簡単な構造であってよい。この理由は、保護ハウジングの重量が、言うまでもなくカバークロス部材によって本質的に支持されるからである。結果として、例えば収容空間の側面エンクロージャまたは基部構造におけるさらなる支持を省略することもできる。それにもかかわらず、衝突に対する高い安全性が実現される。この理由は、振動が停止した後に、保護ハウジングが、勿論実際に安定して懸架され、したがって、回転しないように固定して取り付けられるからである。

さらに、収容されたガルバニ電池を伴う保護ハウジングの簡単な分解が可能となるが、この理由は、対応する接続、例えば電気接続、および適切であれば、カバークロス部材をシェルに固定するために使用されるカバークロス部材の機械的接続だけを解除すればいいからである。そして、保護ハウジングを自動車から取り外すことができる。その上、対応して設計されたカバークロス部材により、したがって、保護ハウジングの構造的に簡単な態様により、異なる複数の設置空間をすぐに使用できるので、広い用途の可能性が得られる。この理由は、言うまでもなく、保護ハウジングにとって、自動車のシェルに対する追加のねじ止め箇所または必要な他の接続箇所が一切不要になり、その代わりに、保護ハウジングがシェルに懸架式に取り付けられるのみだからである。懸架式に取り付けることにより、例えば、対応する保護ハウジング用の側面取付の可能性のない設置空間をさらに利用可能にすることによって、新たな設置空間が利用可能になるという追加の利点が得られる。

側壁および基部構造およびカバー構造が、それぞれ本質的に（概ね）平坦に設けられ、そして保護ハウジングの対応する曲げ安定性または曲げ剛性を全方向に付与する金属から製造された場合、衝突の際に発生する負荷が、特に十分に吸収されるかまたは通過する。

側壁は押出成形部として具体化されることが好ましい。このことにより、比較的小さい重量であるとともに、衝突に対して十分な剛性および安全性が得られる。このことにより、多数の構造的可能性、例えば、挿入補強部（例えば鋼製）によってさらにより剛性にすることができるチャンバを有する押出成形部の使用方法が得られる。

側壁が、エンクロージャを形成するように組み立てられる、例えば溶接される、それぞれ別個の構成要素として具体化されることによって、特に保護ハウジングの製造が容易になる。

特に、カバークロス部材が、カバー構造の表面を半分よりも多く覆うように延在する場合に、ひねりに対する保護ハウジングの安定した位置および高い保護性が得られる。したがって、カバークロス部材は、勿論、互いに反対側に位置する２つの側壁を越えて突出するので、カバー構造の半分を超える領域が２つの側壁に対して直交方向に覆われる。この場合、特にカバークロス部材をカバー構造にねじ止めできる。保護ハウジングの構造は安定しているので、このことにより、カバークロス部材を接続する簡単であるにもかかわらず有効な方法が提供される。

互いに離間しかつ別の部分要素によって互いに接続される２つの個別の部分要素が設けられた場合に、耐ひねり性であり、それと同時に比較的軽量であるカバークロス部材が得られる。この場合、別の部分要素が挿入されて溶接されるＬ字状の中空部として、２つの個別の部分要素を設け得る。

保護ハウジングを確実に固定するために、カバークロス部材が自動車のシェルにねじ止めされることが特に好ましい。このために、カバークロス部材の各横方向端部領域は、シェルにねじ止めするための孔を有する。このことにより、保護ハウジングを容易に取り外すことができるという利点が得られる。このために、ガルバニ電池の対応するねじおよび電気接続、および適切であれば、別の接続が解除され、そして保護ハウジングが自動車から簡単に引き出される。次に、整備のために、例えば、ガルバニ電池と共に、新たな保護ハウジングを懸架式に取り付けることが可能である。勿論、異なる固定手段、例えばクランプを設けることも可能である。

側壁、基部構造、カバー構造および／またはカバークロス部材がアルミニウムから製造された場合、保護ハウジングの特に軽量の構成が得られる。

自動車用の完全な電源モジュールを形成するように、ガルバニ電池を伴う保護ハウジングが改良されることが好ましい。このために、ガルバニ電池を空調するための、特に冷却するための要素が保護ハウジングの少なくとも１つの側壁に設けられる。このことにより、電源モジュールが得られ、そして、電源モジュールは、それとの電気接点を形成し、必要に応じて、調整媒体用の対応する供給ラインおよび排出ラインに接続される必要がある。

好ましい一実施形態では、ガルバニ電池の空気冷却が行われ、このため、収集要素を有する排出空気コレクタが、排出される空気を運び出すために割り当てられる。したがって、製造技術の観点から、電気自動車またはハイブリッド車両を簡単に製造することが可能であるが、この理由は、保護ハウジングを簡単に懸架式に取り付けて固定する必要があり、そして保護ハウジングとの電気接点を形成し、供給空気および排出空気用のラインを接続する必要があるからである。

ガルバニ電池を電気的に監視および制御するための制御ユニットが、特に好ましくはカバー構造の領域に設けられるが、この場合、この領域においてカバークロス部材が開口を有する。制御ユニットを設けることにより、ガルバニ電池を有する保護ハウジングのモジュール特性がなおさらに完全になり、この制御ユニットを整備するために、カバークロス部材の対応する開口を通して、前記制御ユニットにアクセスできる。この場合、カバークロス部材の安定性に悪影響を及ぼさないように、開口および／またはその位置が選択される。

保護ハウジングを自動車に懸架式に取り付けるために、具体的には、自動車の２つの長手方向部材の間に場所が設けられ、そして、カバークロス部材の各端部領域が各長手方向部材の上に載るようにする。このことは、長手方向部材が、特に安定した支点を構成することによるものである。この場合、単にカバークロス部材の長さを対応して寸法決めすることによって、ガルバニ電池のサイズに関係なく、自動車のそれぞれの状態、すなわち設置空間への個別の適合を行うことが可能である。次に、固定接続を形成するために、カバークロス部材の各端部領域を各長手方向部材の支持領域にねじ止めすることが可能である。

この場合、自動車として特にハイブリッド車両が提供される。この理由は、本発明に従って、保護ハウジングを適切な設置空間に簡単に懸架式に取り付けることにより、ハイブリダイゼーション用の大きな構成要素を従来の自動車に設けることができるからである。

ここで、自動車の後部領域が好ましい設置空間として提供され、この場合、カバークロス部材の上縁がフロアパンの下縁領域にほぼ位置する。結果として、フロアパンの真下の新たな設置空間がガルバニ電池のために利用可能になるが、トランクの容量は失われず、その代わりに、おそらく自動車に存在するスペアホイールが単に省略される。

本発明の特に好ましい模範的な実施形態が図面に示されており、またその実施形態について以下により詳細に説明する。

本発明による保護ハウジングの概略図である。 有利なカバークロス部材の概略図である。

図１によれば、保護ハウジング１が自動車のガルバニ電池（図示せず）用に提供される。保護ハウジング１は２つの長手方向壁２ａ、２ｂを備え、これらの長手方向壁の各々は、本質的に平坦に設けられ、自動車の長手方向に延びる。さらに保護ハウジングは、２つの横方向壁を備える。図面では後部横方向壁３ａのみを見ることができる。これらの横方向壁は、自動車の長手方向に対して横切る方向に延びる。さらに保護ハウジングは、カバー構造４とそれに対応する基部構造（図示せず）とを備える。側壁２ａ、２ｂ、３ａは、カバー構造４および基部構造と共に、ガルバニ電池を収容するための囲まれた収容空間の要素を形成する。これらの要素は、アルミニウムの押出成形部の形態の、個別の部品として製造され、そして、保護ハウジングを形成するように組み合わされる。要求に応じて、これらの要素は、少なくともいくつかの領域において、さらに挿入される鋼部分で必要に応じて補強されるチャンバを備える。個別の要素は、互いに適切に取り付けられ、例えば互いに溶接される。

次に、２つの部分要素１１ａ、１１ｂと、それらを接続する部分要素１０とを備えるカバークロス部材が、保護ハウジング１に提供される。図２には、上記カバークロス部材の断面が示されている。図１と図２の同一の構成要素には、同一の参照番号が付されている。部分要素１１ａ、１１ｂはＬ字状のチャンバ部分（中空部分）として具体化されることが好ましい。これら２つのＬ字状部分に溶接される中空チャンバプレート１０が、部分要素１１ａ、１１ｂに挿入される。部分要素１０、１１ａ、１１ｂはアルミニウムから製造されることが好ましい。カバークロス部材を収容空間のカバー構造４に取り付けるために、ねじ止めを可能にする複数の貫通孔１４が設けられる。これらの孔１４は、カバークロス部材の横に延びる側に、すなわち自動車の長手方向に対して横方向に配置されるが、この理由は、カバークロス部材が自動車の長手方向に対して横方向に設けられるからである。この構造は、自動車の長手方向に設けられるカバークロス部材と比較して、衝突の際のひねりに対してさらなる抵抗性を有する。孔１４で適切なねじまたはボルトを使用して、カバークロス部材がカバー構造４にねじ止めされる。勿論、クロス部材を一体で具体化しおよび／またはある他の方法で、例えば溶接によって、カバー構造に取り付けることもできる。

ハイブリッド車両用の完全な電源モジュールを形成するように、保護ハウジング１が改良されてもよい。このために、保護ハウジング１は、特に、収容されたガルバニ電池用の空調モジュールを有する。ここで、排出空気接続部２１を有する排出空気コレクタ２０が、空調モジュールの一部として示されている。さらに、バッテリマネージャ２５が、ガルバニ電池を制御および監視するための制御ユニットとして設けられる。このために、クロス部材１０、１１ａ、１１ｂは開口２６を有するので、整備のためにバッテリマネージャ２５にアクセスすることができる。

したがって、本発明の保護ハウジングは、電気エネルギーを供給するためのモジュールとして具体化され、このモジュールは、自動車に懸架式に取り付けるだけでよい。この場合、設置のために、保護ハウジングを収容するための対応する設置空間を設ける必要がある。保護ハウジングをシェルに強固に固定するために、カバークロス部材は、その２つの（横方向に見て）端部領域に、保護ハウジングとのねじ止め接続部を形成するための孔２４を有する。この孔により、カバークロス部材が自動車のシェルに固定される。カバークロス部材の対応する広い構成により、保護ハウジングがひねりに抗して固定されるように自動車内に配置される。次に、バッテリマネージャ２５との電気接点を形成する必要があり、また図示した排出空気接続部２１等の対応する接続部を介して、供給ラインと排出空気ラインとを接続する必要がある。このことにより、ハイブリッド車両の本質的な構成要素を従来の自動車に設置することが容易に可能になる。この自動車が追突された場合、前方に向けられる長手方向の力が保護ハウジングに加えられる。この場合、これらの力は、横方向構成要素３ａによって吸収され、さらに、側部２ａ、２ｂを介して前方に送られる。このため、保護ハウジングが、エネルギーを吸収するようにまたそれを車両の対応する長手方向部材に通過させるように、クロス部材の後方に配置されることが好ましい。金属製の側壁およびカバー構造および基部構造を本質的に平坦に構成することにより、衝突のエネルギーが最適に通過することが可能になる。

１ 保護ハウジング
２ａ 長手方向壁（側壁）
２ｂ 長手方向壁（側壁）
３ａ 後部横方向壁（側壁）
４ カバー構造
１０ 部分要素（カバークロス部材）
１１ａ 部分要素（カバークロス部材）
１１ｂ 部分要素（カバークロス部材）
１４ 貫通孔
２０ 排出空気コレクタ（空調するための要素）
２１ 排出空気接続部（空調するための要素）
２４ 孔
２５ バッテリマネージャ（制御ユニット）
２６ 開口

Claims (14)

1. 自動車のガルバニ電池用の保護ハウジングであって、
   前記ガルバニ電池用の収容空間の側面エンクロージャを共に形成する４つの側壁（２ａ、２ｂ、３ａ）と、
   前記収容空間を基部方向に画定する基部構造、および前記収容空間を上部方向に画定するカバー構造（４）と、
   前記カバー構造に取り付けられ、かつ互いに反対側に位置する２つの側壁を越えて突出するカバークロス部材（１０、１１ａ、１１ｂ）であって、前記収容空間を懸架式に取り付ける目的で、前記カバークロス部材を自動車のシェルに挿入することによって前記収容空間を前記自動車のシェルに回転しないように固定して接続するためのカバークロス部材と、
   を有する保護ハウジング。
2. 前記側壁と前記基部構造と前記カバー構造が、それぞれ、本質的に平坦に設けられ、かつ金属から製造される請求項１に記載の保護ハウジング。
3. 前記側壁と前記基部構造と前記カバー構造が、押出成形部として製造される請求項１または２に記載の保護ハウジング。
4. 前記側壁が、エンクロージャを形成するように組み立てられる、それぞれ、別個の構成要素として具体化される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の保護ハウジング。
5. 前記カバークロス部材が、前記カバー構造の表面を半分よりも多く覆うように延在する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の保護ハウジング。
6. 前記カバークロス部材が、２つの別個の部分要素（１１ａ、１１ｂ）を備え、それら２つの部分要素は、さらなる部分要素（１０）によって溶接される請求項１乃至５のいずれか１項に記載の保護ハウジング。
7. 前記カバークロス部材が、その各端部領域に、前記保護ハウジングを前記シェルに取り付けるかまたはねじ止めするための孔（２４）を有する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の保護ハウジング。
8. 前記側壁、前記基部構造／カバー構造、および／または前記カバークロス部材が、アルミニウムから製造される請求項１乃至７のいずれか１項に記載の保護ハウジング。
9. 前記ガルバニ電池を空調するための要素（２０、２１）が、少なくとも１つの側壁に設けられる請求項１乃至８のいずれか１項に記載の保護ハウジング。
10. 前記空調要素が、排出される空気を運び出すための接続要素を有する排出空気コレクタを前記側壁の１つに備える請求項９に記載の保護ハウジング。
11. 前記ガルバニ電池を電気的に監視および制御するための制御ユニット（２５）が前記カバー構造の領域に設けられ、該領域において、前記カバークロス部材が、前記制御ユニットにアクセスするための開口（２６）を有する請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の保護ハウジング。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の保護ハウジングを有する自動車、特にハイブリッド車両であって、前記保護ハウジングが、前記自動車の２つの長手方向部材の間の設置空間に配置され、前記カバークロス部材の各端部領域が、各長手方向部材上に位置するように設けられる自動車。
13. 前記各長手方向部材の前記支持領域において、前記カバークロス部材の前記各端部領域が前記支持領域に二重にねじ止めされる請求項１２に記載の自動車。
14. 前記設置空間が前記自動車の後部領域に設けられ、前記カバークロス部材の上縁がフロアパンの下縁領域にほぼ位置する請求項１２または１３に記載の自動車。

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