用于车辆的质量耦接装置的制作方法

背景技术：

由现有技术普遍已知的是，车辆单独地借助电动机（电动车辆）予以驱动，或者借助于电动机和另一种驱动机的组合（混合驱动）予以驱动。在此，对于驱动电动机所需要的电能蓄存在电的蓄能器例如电池或蓄电池中。该电池可以借助于外部的电的能量源随时予以充电，且可以用于蓄存回收的制动能量（再生能量）。

电驱动的车辆的已知构造设计，相比于整辆车而言，规定了过大的电池质量份额。为了实现长远的行程，给电驱动的车辆设有大型电池，所述电池可以具有数100kg（例如100~400kg）的质量。因此，电池形成了车辆总质量的至多30%。由于质量大，在碰撞情况下，电池是潜在的危险。因此，把电池固定在汽车车身上就起到了至关重要的作用。电驱动的车辆的已知的设计方案将电池设置为在车辆底盘区域中的（理想地位于前轴与后轴之间）统一的刚性的大块。因此，该电池有助于降低车辆的总重心。

然而不利的是，在车辆冲撞或碰撞情况下，会出现高的减速度，于是，由于牵引电池的质量大，所述减速度对车辆车身施加了明显的推力。相比于其余车辆，在冲撞情况下，在车辆稳定性方面，减缓车辆电池的移动起到了重要的作用。在冲撞期间—或者通常在异常减速过程如紧急制动期间，车辆的或者车辆内部的所有与质量相关的物体都遭受到冲击式的加速度，被减速的物体的质量越大，所述加速度就引起越大的加速力。因此，对于车辆总系统的加速时间过程来说，决定性的是：各个物体的加速时间过程、它们相应的质量贡献、它们的运动性和在动能总平衡中占据的能量份额。

为了在车辆冲撞时有益地影响总系统的加速度时间过程，已知在车辆电池和车辆车身之间的连接系统或质量耦接装置，它们把电池包括其支撑结构在内临时地且受控地与车辆车身机械地解耦。因而例如文献DE 197 38 620 C1就记载了用于车辆电池的质量耦接装置或电池托架系统，其中，在碰撞时，侧向的引导部件至少部分地允许车辆电池移动。通过解耦，实现了使得电池质量在车辆冲撞期间经历一个自己的运动轨迹，由此把作用到电池上的加速力设计得更有利。所述现有技术的缺点是，用来把电池固定在电池托架系统中的保持力是恒定的，且在任何时刻都不能改变其大小或者完全地切断它。

本发明的目的是，提出一种质量耦接装置，其中，在该质量耦接装置内部改善性地进行解耦。

技术实现要素：

根据本发明的具有权利要求1的特征部分的特征的用于使得质量耦接装置工作的方法具有如下优点：能够在该质量耦接装置内部改善性地进行解耦。

为此，根据本发明规定，质量耦接装置具有：用于容纳质量物体的质量容纳部件，其中，该质量容纳部件至少部分地装填有液体，质量物体与所述液体连接；至少一个耦接机构，其被设计用来使得质量物体借助液体与质量容纳部件耦接，进而与固定地和车辆连接的车辆结构耦接，和/或至少部分地与车辆结构解耦；液压管路，其使得耦接机构与液体连接，其中，质量物体在碰撞情况下压缩液体，耦接机构把液体从质量容纳部件中导出，或者在质量容纳部件中转移。通过本发明的方法来调整碰撞冲击（由车辆和乘客起作用的有效的加速度冲击），其方式为，通过受控的液压机构来实现质量物体的解锁或解耦和有针对性的制动，该质量物体可以是电池。在此，通过碰撞减速而起作用的力直接地或间接地作用到液体上，其方式为，在碰撞情况下，质量物体压缩液体。由于液体在很大程度上不可压缩，液体—在碰撞情况下处于压力下—有针对性地借助耦接机构从质量容纳部件中导出，或者在质量容纳部件中（例如分开的腔室中）转移。

通过在从属权利要求中提到的措施，可以实现有利地改进在独立权利要求中给出的方法。

有利地，通过阀来实现耦接机构的功能。质量物体支撑在质量容纳部件中。留在质量容纳部件中的空间被在很大程度上不可压缩的液体装填。如果阀关闭，则质量物体（例如电池）不能移动，因而固定地与车辆的车辆结构耦接。在碰撞情况下，质量物体沿碰撞方向移动，并压缩液体。通过阀的打开，处于压力下的液体可以经由液压管路从质量容纳部件中导出，或者经由液压管路在质量容纳部件中转移，由此使得质量物体至少部分地有利地与车辆结构解耦。

在该方法的另一有利的实施方式中，阀被设计成比例阀。比例阀是一种连续阀或调节阀，其借助于比例磁铁不仅允许离散的开关位置，而且能实现阀开口的连续的过渡。比例阀在该方法中是有利的，因为存在可变的体积流。比例阀控制在碰撞情况下液体的可变的通流量，因而如同弹簧-阻尼器-部件那样起作用，其能实现使得电池或质量物体有针对性地制动。

根据该方法的另一实施方式，质量物体与活塞连接，通过该活塞压缩液体。有利地，活塞在液压地装填有液体的气缸中移动。与电池相反，无论活塞还是液压的气缸，都可以在其直径方面任意地设计大小，由此产生安装空间优势和重量优势。

此外有利的是，液体不可燃烧。由于在碰撞情况下可燃的燃料会排出来，或者电池在混合动力车辆或电动车辆情况下会发生燃烧，所以要有利地避免电池与其接触的液体同样会发生燃烧。

在另一有利的实施方式中，液体可生物地降解。如果液体未在质量容纳部件中转移或者以其它方式被收集（容器、球形瓶等），而是排放到外界，则出于环保的原因，有利的是，液体可生物地降解。

混合动力车辆和电动车辆中的电池通常为了散热而被冷却。为此所采用的冷却液可以有利地不仅用于冷却，而且用于质量物体/电池的耦接和解耦。

在另一有利的实施方式中，液体是非牛顿的力。非牛顿的力是利用比例阀来控制作用到电池组上的力的变型方案。替代地，采用非牛顿的力，且简单地采用阀。对于适合该方法的流体而言，由于机械的载荷，采用了粘稠度（触变性）。因此，对于碰撞情况所需要的自由滑行阶段或者质量物体/电池/电池组的解耦状态，在减速过程开始时，可以借助于触变的液体来实现。在高速碰撞情况下，由于出现机械应力，粘稠度下降，在电池与车辆结构之间在很大程度上出现解耦。通过附加地采用流凝性流体（粘稠度由于机械载荷而增加），可以针对减速过程的第二阶段以增大的力与车辆进行再次耦接。

根据该方法的另一实施方式，质量耦接装置有利地配设有用于预碰撞识别的设备。该预碰撞识别设备被设计用来检测、分析传感器数据，并把分析的结果传送至控制器，该控制器有利地控制耦接机构。通过预碰撞识别，可以精确地确定出已有的或即将发生的碰撞情况，从而能够由此推导出用于控制耦接机构的策略。为了确定碰撞特性，可以采用比如在气囊领域常见的一些算法。由此得到的对耦接机构的控制可以通过控制机构来进行。例如，在碰撞到物体上时，质量（质量物体、电池、电池组）优选在碰撞开始时解耦，以便得到较大的减速值。

在该方法的另一实施方式中，质量耦接装置被设计成电池托架装置，其中，汽车的电池就是质量物体。

不言而喻，前述特征和后面还要介绍的特征不仅可按分别给出的组合方式来采用，而且可按其它组合方式或者单独地采用，而不偏离本发明的范畴。

简短的附图说明

图1以示意性的形式示出一种具有电池承载装置的汽车，作为质量耦接装置的示范性的实施方式；

图2以示意性的形式示出该电池承载装置的一种实施方式；

图3以示意性的形式示出该电池承载装置的另一种实施方式；和

图4以示意性的形式示出该电池承载装置的另一种实施方式。

图5以示意性的形式示出图4的该电池承载装置的实施方式的替代的视图。

本发明的实施方式

下面将借助图1中示意性地示出的汽车10详述本发明的质量耦接装置11。作为该质量耦接装置的实施方式，选用一种具有质量容纳部件12（也称为电池容纳部件12）的装置，该质量容纳部件被设计用来容纳质量物体13（优选电池13）。在此，该质量物体13与质量容纳部件12耦接。不言而喻，本发明的质量耦接装置11也可以应用在其它车辆比如电驱动的两轮车中。同样，代替作为质量物体13的电池13，也可以将车辆中的其它单一质量规定为质量物体。例如，所述工作原理也可应用于作为质量物体的电机。

此外，质量耦接装置11具有耦接机构15和阻尼部件22。借助于耦接机构15，质量容纳部件12在紧急情况下与汽车10的车身17或车辆结构17固定地耦接。在碰撞或即将碰撞情况下，质量容纳部件12借助于耦接机构15至少部分地与车身解耦。所述做法的实现方式为，耦接和解耦通过受控的液压件28或液压系统28来进行。

质量物体13或电池13与液体26直接接触。在碰撞情况下，通过碰撞减速而起作用的力直接地或间接地作用到液体26上，并压缩所述液体，电池13利用该力在碰撞方向上移动。由于液体26在很大程度上是不可压缩的，所以，该液体—因为其处于压力下—有针对性地沿着液压管路25通过比例阀16（控制阀或连续阀）向外从质量耦接装置中排出，或者转移到另一替代的腔室（这里未示出）中。阀16在此实现了耦接部件的功能。如果阀16关闭，质量物体13在不可压缩的液体中不移动，因而与车辆10的车辆结构17连接。如果阀16打开，在碰撞情况下压缩的液体26就会排出，由此实现质量物体13与车辆结构17的解耦。附加地，阀16也实现了弹簧-阻尼器-部件的功能，其方式为，通过改变阀16的阀开口，可以把通流量设计成可改变（控制可变的通流量）。在液压系统28断开情况下，液体26被导入外界，—即在质量容纳部件12外部引导。在此，液压液体26经过选择，使得它一方面不可燃烧，以便防止燃烧的危险。另一方面，液体26可生物地降解，以便保护环境。替代地，在阀16的出口可以放置一个容器（例如球形瓶），以便保证汇集液体。

解耦的机理可以与预碰撞-识别组合起来。为此，有一个预碰撞-识别设备18（简称为控制器18）。该控制器18特别是用于控制或调节阀16。此外，控制器18与传感器装置19电连接。该传感器装置19也具有传感机构20和电子分析机构21。传感机构20通常具有加速度传感器和/或压力传感器。由于这些传感器是通常的气囊传感器，所以可以通过气囊电子机构进行数据分析。但电子分析机构21也可以独立于气囊电子机构予以实现。此外，传感机构20可以具有远视传感器。这包括特别是基于激光器的传感器（LIDAR）、雷达和/或视频传感器。另外，传感机构20可以具有接收单元，该接收单元接收来自车辆-对-车辆（车辆2车辆）通信或车辆-对-基础设施-（车辆2基础设施）通信的信号。

借助于传感器装置19，可以精确地确定出已有的或者在不远的将来会出现的碰撞情况。为此，把由传感机构20的不同传感器提供的信号在电子分析机构21中相互组合起来并予以分析。所述分析的结果被传送至控制器18。然后，控制器18控制阀16，借助该阀，在碰撞或即将发生碰撞的情况下，把质量容纳部件12包括质量物体13在内至少部分地与汽车10的车身17或车辆结构17解耦，其方式为，受控地打开阀16。质量容纳部件12的解耦时间过程或者耦合度视由传感器装置19确定的具体碰撞情况而定。在碰撞情况下质量容纳部件12的解耦是在如下条件下进行的：乘客的载荷减小。通过质量容纳部件12的按照本发明的解耦，影响着在碰撞期间起作用的质量。这又能实现影响碰撞冲击。因而可以借助于质量耦接装置11来影响作用到整个车辆10上的减速度，从而相比于没有这种系统的车辆而言，明显地减小了乘客载荷，进而减小了乘客受伤的危险。为了能够以最小的额外的重量代价和成本耗费来实现液压系统28，可以采用系统中本来就已经存在的流体或液体26，比如电池13的冷却液。采用阀16作为用来控制作用到电池13上的力的耦接机构15的一种替代方案是，采用非牛顿的流体，其粘稠度由于机械载荷而升高（流凝性）或下降（触变性）。在自由滑行阶段中，电池13处于与车辆10或车辆结构17解耦的状态下，所需要的自由滑行阶段可以在减速过程开始时借助于触变性液体来实现。在高速碰撞情况下，由于所出现的机械应力，液体26的粘稠度下降，并且，电池组13和车辆结构17在很大程度上出现解耦。通过采用流凝性流体，可以针对减速过程的第二阶段，以增大的力对电池13和车辆10进行再耦接。

图2以示意性的形式示出质量耦接装置11的一种实施方式。参照图1的相同的部件标有相同的附图标记，故不予详述。该质量耦接装置11具有质量容纳部件12和质量物体13（例如电池13）和第一腔室29和第二腔室30。此外，质量耦接装置11具有至少一个耦接机构15，该耦接机构优选是阀16。电池13与活塞27连接，且位于第一腔室29中。活塞27建立起电池13与液体26的接触，其中，液体26位于第二腔室30中。第二腔室30具有阀16，并通过管路25或液压管路25与腔室30连接。液体26不可压缩、不可燃烧，且不可生物降解。在正常情况下，阀16关闭，由此使得电池13与车辆结构17耦接。在碰撞情况下，电池13沿碰撞方向加速，并通过活塞27压缩液体26。阀16利用可变的通流量受控地打开，从而液体26可以从质量容纳部件12的第二腔室30中经由液压管路25流出。

相比于第一腔室29，活塞和气缸（这里为第二腔室30）也可以在直径方面较小地设计尺寸，活塞在所述气缸中移动，电池13在所述第一腔室中移动。

在图3中示出了质量耦接装置11的另一实施方式。参照图2的相同的部件标有相同的附图标记，故不予详述。在本例中，液压管路25使得第一腔室29与质量容纳部件的第二腔室30连接。因而这是一种闭合的液压系统28。在正常情况下，阀16关闭。在碰撞情况下，电池13沿碰撞方向加速，并压缩液体26。阀16利用可变的通流量受控地打开，从而液体26从质量容纳部件12的第二腔室30中经由液压管路25转移到第一腔室29中，因而仅仅移动。

在图4中示出了质量耦接装置11的另一实施方式。参照图2的相同的部件标有相同的附图标记，故不予详述。在该变型方案中，液压管路25已向内移位到质量容纳部件12中。这里的优点在于特别紧凑的构造方式。电池13居中地位于质量容纳部件12中，由此沿行驶方向在电池13附近产生第一腔室，且背离行驶方向产生第二腔室30。第一和第二腔室29和30通过液压的管路25或通道25相互连通。该通道25可以纯被动地起作用，即不受控地起作用，或者也可以通过附加地横截面受控的缩窄部位予以设计。此外，如前述实施例中那样，也可行的是，通过阀16来关闭或打开通道25。在正常情况下，阀16关闭。在碰撞情况下，电池13沿碰撞方向加速，并压缩液体26。阀16利用可变的通流量受控地打开，从而液体26从质量容纳部件12的第二腔室30经由液压管路25转移到第一腔室29中，因而仅仅移动。

在图5中再次示出了质量耦接装置11的图4的实施例。参照图2的相同的部件标有相同的附图标记，故不予详述。对于需要用于电池13的一种引导件31的情况，通道25或液压管路25可以具有规定的造型。电池13可以具有凹陷部或沟槽32，在其中引导着通道25或液压管路25。引导件31可以是质量容纳部件12的一部分，或者也可以通过附加地插入的轨道进行设计。