具有包括允许各个模块相对横向移动的引导件的电池装置的电动车辆的制作方法

本发明涉及一种用于电动车辆的电池装置。特别地，电池装置包括被配置为沿横向方向相对于彼此移动的模块。

背景技术：

电动车辆与传统机动车辆不同，因为电动车辆使用由牵引电池供电的一个或多个电机选择性地驱动。电机可以代替内燃机或者除了内燃机之外还可以驱动电动车辆。示例性电动车辆包括混合动力电动车辆(hev)、插电式混合动力电动车辆(phev)、燃料电池车辆(fcv)以及电池电动车辆(bev)。牵引电池是相对高压的电池，其选择性地为电机以及电动车辆的其他电负载供电。牵引电池可以包括电池阵列，每个电池阵列都包括存储能量的多个互连电池单元。

用于电动车辆的电池通常安装在车辆中乘客舱地板下方，其中电池由诸如横梁和侧门槛的各种结构保护，这些结构是稳定侧车架结构，其大致位于底层地板的高度处。中央底层地板区域在发生碰撞时形成电池的相对安全的区域。

技术实现要素：

一种根据本发明的示例性方法的用于电动车辆的电池装置，除其它部件之外还包括引导件以及第一和第二电池模块，该第一和第二电池模块每个都包括电池模块壳体。引导件被布置为至少部分地位于电池模块壳体的相邻表面之间并且配置为允许第一和第二电池模块沿电动车辆的横向方向相对于彼此滑动。

在前述电池装置的另一非限制性实施例中，引导件包括纵向布置在电池模块壳体的相邻表面之间的垂直截面，并且还包括从垂直截面的端部突出并且被配置为限制第一和第二电池模块的垂直运动的水平突出部。

在前述电池装置中任一项的另一非限制性实施例中，引导件具有i形横截面轮廓。

在前述电池装置中任一项的另一非限制性实施例中，相邻表面包括第一电池模块的电池模块壳体的后表面和第二电池模块的电池模块壳体的前表面。

在前述电池装置中任一项的另一非限制性实施例中，第一和第二电池模块每个都具有沿横向方向延伸的长度。

在前述电池装置中任一项的另一非限制性实施例中，第一和第二电池模块的电池模块壳体的相邻表面每个都包括沿横向方向延伸的纵长孔，并且引导件包括沿横向方向延伸的纵长孔。

在前述电池装置中任一项的另一非限制性实施例中，该电池装置包括至少一条柔性线，该柔性线通过穿过电池模块壳体和引导件的纵长孔而在第一电池模块和第二电池模块之间延伸。

在前述电池装置中任一项的另一非限制性实施例中，至少一条柔性线被配置为流体地、机械地或电子地将第一电池模块连接到第二电池模块。

在前述电池装置中任一项的另一非限制性实施例中，纵长孔至少与第一和第二电池模块的最大相对位移和至少一条柔性线的厚度之和一样长。

在前述电池装置中任一项的另一非限制性实施例中，第一和第二电池模块的电池模块壳体和引导件的纵长孔在正常操作状态下至少部分地彼此对齐。

在前述电池装置中任一项的另一非限制性实施例中，第一和第二电池模块壳体通过至少一个剪切螺栓机械连接在一起，该剪切螺栓配置为在施加超过预定量的力时断开。

在前述电池装置中任一项的另一非限制性实施例中，第一和第二电池模块被布置在电池壳体内，电池壳体在横向方向上比第一和第二电池模块和引导件中的每一个的硬度低。

在前述电池装置中任一项的另一非限制性实施例中，引导件至少与第一和第二电池模块硬度一样。

在前述电池装置中任一项的另一非限制性实施例中，电池壳体沿向前方向逐渐变窄。

在前述电池装置中任一项的另一非限制性实施例中，电池装置包括在电池壳体内的至少一个附加电池模块。

在前述电池装置中任一项的另一非限制性实施例中，引导件与电池模块壳体分开形成，并且引导件被配置为独立于第一和第二电池模块移动。

一种根据本发明的示例性方面的电动车辆除其它部件之外还包括位于电动车辆的底层地板上方或下方的电池装置。电池装置包括引导件和每个都包括电池模块壳体的第一和第二电池模块。引导件至少部分地被布置在电池模块壳体的相邻表面之间，并且被配置为允许第一和第二电池模块沿电动车辆的横向方向相对于彼此滑动。

在前述电动车辆的另一非限制性实施例中，引导件包括纵向布置在电池模块壳体的相邻表面之间的垂直截面，并且还包括从垂直截面的端部突出并且配置为限制第一和第二电池模块的垂直运动的水平突出部。

在前述电动车辆的任一项的另一非限制性实施例中，引导件具有i形横截面轮廓。

在前述电动车辆的任一项的另一非限制性实施例中，引导件与第一和第二电池模块的电池模块壳体分开形成，并且引导件被配置为独立于第一和第二电池模块移动。

附图说明

图1从俯视图示意性地示出了示例性电池装置；

图2是图1的布置的两个相邻电池模块的局部透视图；

图3是两个相邻的电池模块壳体的示意图；

图4从俯视图示意性地示出了示例性电池装置，并且表示电池装置已经通过第一示例性侧面碰撞而变形的状况；

图5从俯视图示意性地示出了示例性电池装置，并且表示电池装置已经通过第二示例性侧面碰撞而变形的状况。

具体实施方式

本发明涉及一种用于电动车辆的电池装置。特别地，电池装置包括配置为沿横向方向相对于彼此移动的模块。例如，示例性电池装置包括引导件、以及第一和第二电池模块。该引导件至少部分地布置在电池模块壳体的相邻表面之间，并且配置为允许第一和第二电池模块在电动车辆的横向方向上相对于彼此滑动。因此，本发明提高了安全性，尤其是在侧面碰撞的情况下，同时节省了空间并且不需要车辆底盘结构的过度增强，车辆底盘结构的过度增强会增加车辆的重量并降低车辆的能量效率。从以下描述中将理解这些和其他益处。

根据本发明，沿车辆的横向方向延伸的引导件被布置在每两个相邻的电池模块壳体之间。引导件的长度等于或短于电池模块壳体的长度，并且可独立于电池模块壳体沿车辆的横向方向移动。引导件与电池模块壳体形成正锁定连接，这允许电池模块壳体沿车辆的横向方向移动。

每个引导件沿车辆的横向方向形成另外的载荷路径。该引导件还将来自侧面碰撞的载荷传递到车辆的相对侧，使得碰撞载荷被分散和吸收。本发明提供了对称且因此更有利的到车辆的两侧的能量分配。此外，根据本发明的引导件使电池壳体稳定，并且使电池更加机械耐用。此外，根据本发明的电池装置不太可能由于振动而产生分散注意力的噪声。

引导件和电池模块壳体之间的正锁定连接尤其可以基于以下事实：引导件以正锁定的方式围绕电池模块壳体的相邻部分。此外，引导件横向方向上的硬度可以大于电池模块壳体的相应的局部硬度。而且，电池模块壳体在车辆的横向方向上比周围的电池壳体的硬度大。然而，因为引导件还将碰撞力传递到车辆的相对侧，所以具有放置在它们之间的引导件的电池模块壳体也可以硬度低。

在一个实施例中，引导件具有i形(即，横截面类似于i形梁；较不常见的是，引导件可被称为“双t”形)横截面轮廓，该截面由具有垂直截面(即，腹板)的金属提供，该垂直截面具有与电池模块壳体的相邻部分的表面形成滑动表面的表面。i形横截面轮廓还包括在垂直部分的端部处的水平突出部(即，凸缘)。水平突出部提供正锁定连接并且限制电池模块壳体沿车辆的竖直方向的移动。

在本发明的另一方面，电池模块壳体的相互面对的相邻表面以及引导件的内表面包括纵长孔，该纵长孔沿车辆的横向方向延伸至少相对于引导件的每个电池模块壳体的基于设计的最大相对位移的两倍的长度。在正常操作状态下，纵长孔彼此对齐。此外，连接相邻电池模块壳体的柔性线穿过纵长孔。这使得柔性连接线(可以是电力电缆和/或冷却剂管)能够保持相对较短的长度并且以节省空间和良好保护的方式容纳。

电池装置特别适合作为机动车辆牵引电池，其配置为安装在位于车轴之间和沿车辆的纵向延伸的侧门槛之间的机动车辆的底层地板上方或下方。

图1示出了电池壳体1，其布置在横向延伸的前轴和后轴与纵向延伸的侧门槛之间的电动车辆的底层地板上方或下方。作为参考，横向和纵向分别是图1中的“y”和“x”方向。

电池壳体1包括多个电池模块，每个电池模块包封电池单元2，该电池单元2可以是单独的电池或电池阵列。在该示例中，电池壳体1朝向车辆前部逐渐变窄。在图1的示例中，两个最后面的电池模块(相对于纵向方向x)包括单独的电池模块壳体3。两个前电池模块还可以包括单独的模块壳体或者设置在同一壳体中。尽管图1中示出了特定数量的电池单元2和电池模块壳体3，但是应当理解的是，本发明延伸到包括电池单元2和电池模块壳体3的不同数量或配置的不同布置。

电池模块壳体3被布置为使得它们的长度尺寸沿横向方向y布置。电池模块壳体3也相对于纵向方向x一个接一个地布置。此外，电池模块壳体3位于电池壳体1内，其有效地用作所有电池模块壳体3的共同壳体。如下所述，电池模块壳体3在横向方向y上比周围电池壳体1的硬度大。

电池模块壳体3被配置为响应于侧面碰撞沿横向方向y相对于彼此移动。然而，在正常操作状态下，电池模块壳体3可以通过机械连接彼此连接和/或连接到电池壳体1，该机械连接被配置为在超过预定力时断开。特别地，电池模块壳体3可以与剪切螺栓连接，剪切螺栓配置为在正常条件下保持电池模块壳体3，但配置为在侧面碰撞力超过预定力时断开并允许电池模块壳体3的相对横向运动。

在本发明中，电池模块壳体3以防止垂直方向(即，相对于图1的页面内外)的相对移动的方式连接在一起。图2示出了相邻电池模块壳体3的示例布置。

如图2所示，引导件9至少部分地布置在电池模块壳体3的相邻表面之间。虽然在图2中仅示出了一个引导件9，但应该理解的是，在电池壳体1内可以存在另外的引导件9。在一个示例中，在每个相邻的电池模块壳体3之间存在一个引导件9。因此，在该示例中，当存在附加的电池模块壳体3时，将存在另外的引导件9。

在该示例中，引导件9具有i形横截面轮廓，其中垂直截面(即，腹板)布置在电池模块壳体3的相互面对的相邻表面之间，并且还具有通常从垂直截面的末端突出的突出部(即，凸缘)。垂直截面沿垂直方向和横向方向y延伸，而水平突出部从垂直截面的端部沿相反的纵向方向x延伸，同时也沿横向方向y延伸。引导件9的横截面类似于工字梁。引导件9可以由金属材料提供。

引导件9的垂直截面在高度上略高于电池模块壳体3，并且垂直截面的内表面与相邻的电池模块壳体3的表面形成滑动表面。换句话说，两个相邻的电池模块壳体3和引导件9的相互面对的表面具有互补的横截面，这些横截面以正锁定的方式彼此接合。电池模块壳体3由引导件9的突出部垂直地约束。因此，引导件9限制电池模块壳体3的垂直移动，同时允许电池模块壳体3沿横向方向y的滑动。

在一个示例中，每个引导件9在长度上等于或短于电池模块壳体3，并且至少在横向方向y上与电池模块壳体硬度一样。特别地，每个引导件9在相应区域内比周围的电池模块壳体1更硬，并且在另一示例中甚至比电池模块壳体3更硬。

每个引导件9可以沿横向方向y相对于电池模块壳体3独立地移动。电池模块壳体3的最大可能相对位移可以通过止动件(未示出)或电动车辆的侧门槛限制到δymax的量。

此外，如图2所示，电池模块壳体3的相互面对的表面包括纵长孔5，该纵长孔5沿横向方向y延伸至少对应于δymax和柔性线6的厚度之和的长度。引导件9，特别是引导件9的垂直截面，还包括纵长孔10。在一个示例中，纵长孔5、10具有相等的长度。在正常情况下，当电池壳体1没有变形并且电池模块壳体3没有相对于彼此移位时，相邻的纵长孔5、10至少部分地彼此对齐。在特定示例中，相邻纵长孔5、10在正常情况下在其整个长度上彼此完全对齐。

图3是示出两个相邻的电池模块壳体3如何通过柔性线6彼此连接的示意图。柔性线6可以是机械地、流体地和/或电子地连接相邻电池模块壳体3的高压电力电缆和/或冷却剂管。柔性线6穿过纵长孔5、10并且具有对应于或稍微大于δymax的总长度。因此，如果电池模块壳体3相对于彼此移位，则柔性线6将不会断开。

电池模块壳体3的相对横向位移尤其可以在侧面碰撞的情况下发生。图4和图5中表示了两个示例性侧面碰撞情况。图4表示与诸如杆的由圆柱形碰撞体7表示的物体的侧面碰撞。图5表示与例如由长方体8表示的车辆的侧面碰撞。

参考图4和5，所公开的电池装置允许受到碰撞力的那些电池模块壳体3和引导件9沿横向方向y相对于其它电池模块壳体3和引导件9移动。由于电池壳体1沿横向方向y的硬度低，因此碰撞力通过电池壳体1仅传递到与碰撞位置相邻的电池模块壳体3和引导件9。受影响的电池模块壳体3和引导件9将碰撞能量传递到车辆的相对侧。以这种方式，几乎相同量的碰撞能量在电池装置的两侧分布和吸收，即大致在图4和5中标记的区域a中。另一方面，电池装置在中间区域b中基本上是不可压缩的。

如上面总体提到的，引导件9允许电池模块壳体3相对于彼此滑动而不会卡住，否则尤其在侧面碰撞期间可能容易发生。此外，由于引导件的i形横截面，引导件9特别适合于传递力，这又允许电池模块壳体3比仅使用电池模块壳体3来传递冲击力时更不坚固和更轻。

本文参考机动车辆的常规操作态度使用了诸如“前”、“后”、“横向”、“纵向”、“垂直”、“前”、“后”、“侧”等的方向术语。应当理解的是，诸如“一般地”、“基本上”和“约”的术语不旨在是无边界术语，并且应该被解释为与本领域技术人员将解释这些术语的方式一致。

尽管不同的示例具有图示中所示的特定部件，但是本发明的实施例不限于那些特定组合。可以将来自一个示例的一些部件或特征与来自另一个示例的特征或部件结合使用。另外，伴随本发明的各种附图不一定按比例绘制，并且可夸大或最小化一些特征以示出特定部件或布置的某些细节。

本领域普通技术人员将理解，上述实施例是示例性而非限制性的。也就是说，本发明的修改将落入权利要求的范围内。因此，应研究以下权利要求以确定其真实范围和内容。