具有允许各个模块的相对横向移动的电池装置的电动车辆的制作方法

本公开涉及用于电动车辆的电池装置。特别地，电池装置包括构造成在横向方向上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。电机可以代替内燃发动机或者除了内燃发动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)和电池电动车辆(bev)。牵引电池是相对高压的电池，该电池选择性地为电机以及可能的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，这些结构是大致位于底层地板的高度处的稳定侧车架结构。中央底层地板区域在发生碰撞时形成相对安全的电池地带。

技术实现要素：

根据本发明的示例性方面的用于电动车辆的电池装置尤其包括第一和第二电池模块，每个电池模块包括电池模块壳体。此外，第一和第二电池模块的电池模块壳体的相邻表面互锁，使得第一和第二电池模块构造成在电动车辆的横向方向上相对于彼此滑动。

在前述电池装置的另一非限制性实施例中，相邻表面互锁，使得防止第一和第二电池模块在纵向方向和竖直方向上相对于彼此移动。

在任何前述电池装置的进一步的非限制性实施例中，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。

在任何前述电池装置的进一步的非限制性实施例中，第二电池模块的电池模块壳体的前表面包括t形突起，该t形突起容纳在第一电池模块的电池模块壳体的后表面中的相应形状的槽中。

在任何前述电池装置的进一步的非限制性实施例中，第一和第二电池模块各自具有在横向方向上延伸的长度。

在任何前述电池装置的进一步的非限制性实施例中，相邻表面均包括沿横向方向延伸的纵长孔。

在任何前述电池装置的进一步的非限制性实施例中，电池装置包括通过穿过纵长孔在第一电池模块和第二电池模块之间延伸的至少一条柔性线。

在任何前述电池装置的进一步的非限制性实施例中，所述至少一个柔性线被构造为以流体、机械或电子方式将第一电池模块连接到第二电池模块。

在任何前述电池装置的进一步的非限制性实施例中，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。

在任何前述电池装置的进一步的非限制性实施例中，纵长孔在正常操作条件下至少部分地彼此对准。

在任何前述电池装置的进一步的非限制性实施例中，第一和第二电池模块壳体通过至少一个剪切螺栓机械地连接在一起，所述剪切螺栓构造成在施加超过预定量的横向力时断裂。

在任何前述电池装置的进一步的非限制性实施例中，第一和第二电池模块布置在电池壳体内，该电池壳体在横向方向上比第一和第二电池模块刚性小。

在任何前述电池装置的进一步的非限制性实施例中，电池壳体沿向前方向逐渐变窄。

在任何前述电池装置的进一步的非限制性实施例中，电池装置包括在电池壳体内的至少一个附加电池模块。

根据本公开的示例性方面的电动车辆尤其包括位于电动车辆的底层地板上或下方的电池装置。电池装置包括第一和第二电池模块，每个电池模块包括电池模块壳体。此外，第一和第二电池模块的电池模块壳体的相邻表面互锁，使得第一和第二电池模块构造成在电动车辆的横向方向上相对于彼此滑动。

在前述电动车辆的进一步的非限制性实施例中，相邻表面互锁，使得防止第一和第二电池模块在纵向方向和竖直方向上相对于彼此移动。

在任何前述电动车辆的进一步的非限制性实施例中，第二电池模块的电池模块壳体的前表面包括t形突起，该t形突起容纳在第一电池模块的电池模块壳体的后表面中的相应形状的槽中。

在任何前述电动车辆的进一步的非限制性实施例中，相邻表面均包括沿横向方向延伸的纵长孔，并且电动车辆还包括通过穿过纵长孔在第一电池模块和第二电池模块之间延伸的至少一条柔性线。

在任何前述电动车辆的进一步的非限制性实施例中，电动车辆包括止动件，该止动件构造成限制第一和第二电池模块壳体的最大相对位移。

在任何前述电动车辆的进一步的非限制性实施例中，第一和第二电池模块布置在电池壳体内，该电池壳体在横向方向上比第一和第二电池模块刚性小。

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的装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

本公开涉及用于电动车辆的电池装置。特别地，电池装置包括构造成在横向方向上相对于彼此移动的模块。例如，示例性电池装置包括第一和第二电池模块，每个电池模块包括电池模块壳体。这些电池模块壳体的相邻表面互锁，使得第一和第二电池模块构造成在电动车辆的横向方向上相对于彼此滑动。因此，本公开提高了安全性，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。

本公开涉及用于电动车辆的电池装置，该电池装置具有多个电池模块，每个电池模块包括电池模块壳体。电池模块壳体包围多个电池单元。电池模块壳体通过诸如电缆的柔性线彼此连接。此外，电池模块壳体布置成使得它们的长度尺寸在车辆的横向方向(即侧面到侧面的方向)上延伸，并且使得它们相对于车辆的纵向方向一个接一个地布置。此外，电池模块壳体均由共同电池壳体包围。电池模块壳体可响应于碰撞力在横向方向上相对于彼此移动。

在本公开的一个方面，相邻的电池模块壳体的相互面对的表面以互锁的方式彼此接合。特别地，当在横向方向上观察时，第一电池模块壳体的后表面与第二电池模块壳体的前表面互锁。一方面，这确保了电池模块壳体相对于彼此移动而不需要单独的引导元件，引导元件占据了空间并增加了重量和成本。另一方面，这使得各个电池模块壳体在使用相对少量的材料的同时在车辆的横向方向上具有刚性。横向方向上的刚度使得电池模块能够将侧面碰撞力传递到车辆的相对侧，从而有效地分配和吸收碰撞力。

在本公开的另一方面，相邻电池模块壳体的相互面对的表面包括互补的互锁滑动表面。相互面对的表面以及相邻的电池模块构造成在横向方向上相对于彼此移动。此外，互锁连接防止相邻电池模块的相对竖直和纵向移动。

在本公开的另一方面，电池模块壳体的相互面对的表面包括在正常操作条件期间彼此对准的纵长孔。柔性线穿过纵长孔以将相邻的电池模块彼此连接。这使得能够保持柔性连接线(其可以是电力电缆和/或冷却剂管线)的长度相对较短，并且另外以节省空间和良好保护的方式容纳所述线。

在本公开的又一方面，电池模块壳体在车辆的横向方向上比共同电池壳体更刚性。此外，除了互锁结构之外，电池模块壳体通常为立方体形状。

本文描述的电池装置可以安装在电动车辆的底层地板上或下方。特别地，电池装置可以安装在横向延伸的车轴之间和纵向延伸的侧门槛之间。底层地板区域自然适合于保护电池装置免受前后碰撞。此外，本公开特别增加了电池装置承受侧面碰撞的能力。因此，电池装置相对于所有类型的碰撞增加了安全性。

图1示出了电池壳体1，该电池壳体1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或下方。作为参考，横向和纵向方向分别是图1中的“y”和“x”方向。

电池壳体1包括多个电池模块，每个电池模块包围电池单元2，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，本公开延伸到包括电池单元2和电池模块壳体3的不同数量或构造的不同装置。

电池模块壳体3布置成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，电池壳体1有效地用作所有电池模块壳体3的共同外壳。电池模块壳体3在横向方向y上比周围电池壳体1更刚性，从下面可以理解。

电池模块壳体3构造成响应于侧面碰撞而在横向方向y上相对于彼此移动。然而，在正常操作条件期间，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，该机械连接被构造成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，该剪切螺栓构造成在正常条件下保持电池模块壳体3，但构造成在侧面碰撞力超过预定力时断开并允许电池模块壳体3的相对横向移动。

在本公开中，电池模块壳体3仅构造成在一个方向上相对于彼此移动，在该示例中，该方向是横向方向y。电池模块壳体3以防止纵向方向x或竖直方向(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之间的示例性互锁连接。

如图2所示，电池模块壳体3的相互面对的相邻表面构造为互锁滑动表面。在该示例中，后电池模块的壳体的前表面包括t形的突起，并且该突起沿向前方向突出，使得其被接收在形成于前电池模块的壳体的后表面中的相应形状的槽中。互锁滑动表面便于电池模块壳体3的相对位移，而电池模块壳体3不会堵住或卡住。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，纵长孔5在横向方向y上至少在对应于δymax和柔性线6的厚度之和的长度上延伸。在一个示例中，纵长孔的长度相等。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至少部分地彼此对准。在特定示例中，相邻纵长孔5在正常条件下在其整个长度上彼此完全对准。

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可以是高压电力电缆和/或冷却剂管线，其机械地、流体地和/或电连接相邻的电池模块壳体3。柔性线6穿过纵长孔5并且具有对应于或略大于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将不会断裂。

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中表示的两个示例性侧面碰撞情况。图4表示与诸如杆的物体(由圆柱形碰撞体7表示)的侧面碰撞。图5表示与车辆(例如由长方体8表示)的侧面碰撞。

参考图4和5，所公开的电池装置允许那些经受碰撞力的电池模块壳体3在横向方向y上相对于其它电池模块壳体移动。由于电池壳体1在横向方向y上的刚性较小，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。受影响的电池模块壳体3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，电池装置在中间地带b中基本上是不可压缩的。

这里使用诸如“前”、“后”、“横向”、“纵向”、“竖直”、“前面”、“后面”、“侧面”等的方向术语参考机动车辆的正常操作姿态。应当理解，诸如“一般地”、“基本上”和“大约”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组件，但是本公开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组件或特征与来自另一个示例的特征或组件结合使用。另外，伴随本公开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组件或装置的某些细节。

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，本公开的修改将落入权利要求的范围内。因此，应研究权利要求以确定其真实范围和内容。