电池组件以及带有这种电池组件的车辆的制作方法

本发明涉及一种根据本发明的权利要求1的特征组合的电池组件。根据本发明的权利要求11，本发明此外涉及一种车辆，尤其地电动车或混合动力车，其带有这种类型的电池组件。

背景技术：

由文献fr2986374a1已知一种带有用于容纳多个电池电芯的自承载的电池壳体的电动车的电池组件，其具有多个由复合结构组成的壁和/或底部。所述复合结构通过多个纤维加强的塑料层形成。在壁的内侧上设置至少一个由非传导性的材料制成的层。电池壳体具有向上指向的开口，其通过覆盖部封闭。文献de102011011432a1描述了一种用于带有直流电芯的电动车的电池，为了保护不受机械和热的影响和损害，电芯关联有至少部分包围电芯的支架。支架包括至少一个由金属或塑料制成的抗弯的造型件、至少部分地填充在电芯与造型件之间的间隙的电绝缘的填充物质以及联接触点。用于容纳螺栓的螺纹套或螺纹套管被嵌入填充物质中。部件、例如连接件、稳定元件或绝缘体应经由螺栓连接固定在支架处。文献ep2332761a1描述了一种带有壳体底部和侧壁以及电池覆盖部的电池壳体。电池壳体由塑料制成并且在内部具有分离壁。为了提高电池壳体的强度和刚性，使其关联有金属框架。电池壳体此外具有被嵌入电池壳体中的盲孔螺母和用于相关联的固定螺栓的螺纹套。文献de102011052515a1描述了一种电动车的牵引用蓄电池的电池壳体的槽形的或盆形的电池载体。电池载体由塑料材料组成并且具有至少一个由可导电的材料制成的面式的元件，以引起emv保护(emv=电磁兼容性)。根据欧洲的emv标准，电磁兼容性(emv)基本上理解成仪器、设备或系统的这样的能力，即，在电磁的环境中可令人满意地工作，而在此自身不引起对于所有在环境中存在的仪器、设备或系统不可接受的电磁干扰。文献de102011052515a1意于借助于所述面式的元件为电池载体的环境区域提供防止牵引用电池的电磁辐射的屏蔽并且/或者为牵引用电池提供防止来自在牵引用电池的环境中的辐射源的电磁辐射的屏蔽。面式的元件由金属膜、无纺布和/或织物和/或带有可导电覆层的聚合的泡沫材料、金属的网或由电镀施加的金属层构成。所有面式的元件可导电地与接地部相连接，接地部通过电动车的底盘接地更确切地说其车身或车架形成。

借助于所述面式的元件，相应地实现所谓的法拉第隔离罩，以保护电池的内部功能机构(innenleben)、尤其地控制器和低压导线不受来自环境的干扰的电磁辐射影响。然而在实践中已证实，该措施仍未充分，而且为了实现尽可能无缺陷地屏蔽电池内部功能机构，需要将所有金属的插入件和安装件接地。如果插入件和安装件不接地，存在的风险是，形成电容量和电载荷，由此可干扰在电池之内的电信号传递。由于在电池壳体之内可供使用的结构空间很少，因此这是特别的挑战。在此，提出以下描述的发明。

技术实现要素：

本发明的目的是，实现这样的电池组件，其在保留现有技术的优点的情况下借助于更简单且更成本适宜的措施改善emv保护。根据本发明的另一方面，此外应提高电池组件的碰撞安全性。此外，本发明的目的是，提供一种带有这种类型的电池组件的车辆，尤其地电动车或混合动力车。

所提出的目的通过一种电池组件实现，其带有电池壳体，电池壳体具有由塑料或纤维加强的塑料制成的、带有载体底部和载体壁的盆形的电池载体以及覆盖电池载体的电池盖，其中，在电池壳体之内布置并固定至少一个电池模块，其中，电池载体具有与其构造成整体的金属的插入件和/或布置在电池载体之内的金属的安装件，并且其中，所述插入件和/或安装件中的至少一部分以在双重功能的范围中辅助emv保护的方式相互导电地相连接并且与接地部导电地相连接。

如开头已阐述，仅仅借助于带有金属薄膜等的、电池壳体的传统的外衬或外套不能保证无缺陷地屏蔽电池内部功能机构。相应地，根据本发明的电池组件与现有技术(文献de102011052515a1)的区别基本上在于，电池壳体的现有的金属的插入件和/或安装件不仅相互连接而且与接地部相连接，由此，尤其地对于所述控制器和低压导线来说有效地防止了在所述金属件中电容或电载荷的起负面作用的形成。

从属权利要求描述了本发明的优选的改进方案或设计方案。

那么，所述金属的插入件有利地通过现有的螺纹套、加强件和/或更多类似的来形成。所述金属的安装件需要的是，其通过现有结构元件、保持元件、连接元件、固定元件和/或其它金属元件形成。优选地，插入件和/或安装件通过直接接触导电地相互连接。然而，如果由于例如畸变的(verzeichend)距离不能实现直接接触，则备选地设置电导线，其保证在金属的插入件和/或安装件之间的导电连接。为了使电池载体构造成碰撞安全的，使其关联有至少一个接片形的加固元件，该加固元件至少部分地由金属制成并且支撑在电池载体的支撑结构处。在此，所述支撑结构可通过电池载体的载体壁区段、载体底部、与载体底部构造成整体的电池通道和/或通过至少一个同样支撑在电池载体处的牵拉杆(zugstrebe)构成。优选地，在此至少一个牵拉杆横向于接片形的加固元件的纵向延伸来延伸，由此可实现电池载体的格栅形的加强结构。更为优选地，所述牵拉杆同样由金属制成。在本发明的有利的改进方案中，同样辅助所述emv保护的至少一个加固元件被结合到插入件和/或安装件的导电的复合部中。如果牵拉杆由金属制成，则其优选地同样被结合到插入件和/或安装件的该导电的复合部中。本发明的尤其简单且功能可靠的实施形式由此来获得，即至少一个加固元件与电池盖导电地相连接，电池盖同样至少部分地由金属制成并且有利地用作相对于接地部的媒介。为了获得至少一个加固元件且相应地经加固的电池载体或电池壳体的高的抗碰撞性，加固元件通过带有位于内部的肋部结构的、由金属制成的长延伸的空心型材形成。为了更进一步提高所述抗碰撞性，在本发明的改进方案中，至少一个加固元件通过带有具有位于内部的肋部结构的由金属制成的所述长延伸的空心型材的金属-塑料-混合构件形成，其中，空心型材以塑料或纤维加强的塑料来填充和/或包覆。

本发明还涉及一种车辆、尤其地电动车或混合动力车，其带有以上描述的类型的电池组件。

附图说明

下面根据在附图中示意性地示出的实施例详细阐述本发明。然而本发明不限制在该实施例上，而是包括所有通过权利要求限定的设计方案。其中：

图1非常示意性地示出了配备有根据本发明构造的电池组件的车辆，

图2以透视的分解图示出所述电池组件，

图3示出了电池组件的电池壳体的透视的内部视图，

图4示出了根据图3的细节“z”，

图5示出了电池壳体的安装件的透视的细节图，

图6示出了电池壳体在其壁区域中的透视的截面图，

图7示出了电池壳体的加固元件的细节图，

图8以俯视图示出了根据本发明的第一有利的实施形式的电池壳体，

图9示出了根据本发明的有利的改进方案的根据图3的细节“y”，以及

图10以俯视图示出了根据本发明的有利的第二实施形式的电池壳体。

附图标记清单

1车辆

2电动机

3电池组件

4电池壳体

5电池载体

5a载体底部

5b载体壁

5c电池通道

6电池盖

7端侧

8固定螺栓

9电池组件

10电池模块

11电池电芯

12热交换器

13插入件

13a螺纹套

13b螺纹套

14安装件

14a模块载体

15固定螺栓

16a加固元件

16b加固元件

17载体壁区段

18a牵拉杆

18b牵拉杆

19肋部结构

20电线

21连接区段

22螺纹螺栓

23螺母

24垫圈

25支撑板

26角加固件

27固定螺栓

28接地部

29连接压板。

具体实施方式

图1首先示出了车辆1，在此乘用车，其带有电动机2作为驱动马达和形成牵引用电池的电池组件3。根据该实施例，由此电动车相应地为纯电动运行的车辆1。本发明显然也包括所谓的混合动力车辆1，其除了一个或多个电动机2还具有未图绘示出的已知的内燃机。

根据图2，电池组件3具有带有电池载体5的电池壳体4，电池载体5在此构造成盆形的带有载体底部5a和环绕的向上指向的载体壁5b。电池载体5的该形状相应于关于在防水的电池壳体4的方面的优选的形状。根据该实施例，电池载体5的载体底部5a此外具有与其构造成整体的、以长延伸的伸入盆形的电池载体5中的凹入部的形式的所谓的电池通道5c，该电池通道5c考虑特别地将电池组件3布置在车辆1中，即布置在未图绘示出的排气装置之上。

电池载体5关联有电池盖6，其被安放在或可被安放在盆形的电池载体5、确切地说载体壁5b的自由的端侧7上并且可借助于固定螺栓8可与该端侧旋拧在一起。为了密封接合部位，优选地设置未绘图示出的环形密封部。电池载体5由塑料或纤维加强的塑料、例如玻璃纤维或碳纤维加强的塑料制成，并且优选地根据塑料注塑方法制成。电池盖6由金属、例如由铝或铝合金制成。

在电池壳体4之内布置或可布置电池部件9。根据该实施例，电池部件9由八个彼此电气联接在一起的电池模块10组成，电池模块10在其方面通过多个电池电芯11形成(尤其地见图2,3,5)。使两个构造成模块组的电池模块10分别关联有一个板形的热交换器12，其优选地由金属、例如由铝或铝合金制成并且被结合到未图绘示出的流体循环中、尤其地车辆1的冷却循环中。就此而言出于更好的可见性原因，图3示出了电池壳体4的仅仅装备了模块组的电池载体5。对于其它三个模块组，为了更好地理解仅仅分别示出了相关联的热交换器12。在所述电池通道5c两侧，在其纵向上观察分别设置两个先后布置的、分别带有两个电池模块10的模块组。

如由图3中还可得到的是，电池载体5在此具有多个、以尤其地螺纹套13a的形式的金属的插入件13，其关联有用于将电池盖6固定在盆形的电池载体5的自由的端侧7上的所述的固定螺栓8。此外，插入件13还包括金属的加强件(未图绘示出)。以上描述的金属插入件13可以是螺纹套13a,13b和/或加强件，优选地在制造电池载体5期间根据所述塑料注塑方法被嵌入塑料中。根据该实施例，设置其它金属的螺纹套13b用于固定多个、尤其地金属的安装件14。

该金属的安装件14需要的是，其在此基本上为不同的结构元件、保持元件、连接元件和/或固定元件。从图3至5中示例性地得到以模块载体14a的形式的安装件14，其具有最大程度上x形的外形。模块载体14a用于将分别两个电池模块10连同热交换器12组合成模块组，并且用于通过使所述固定螺栓15被嵌入电池载体5的塑料中的螺纹套13b(图4)容纳来借助于固定螺栓15将所形成的模块组保持并固定在电池载体5处。

根据图3和5，在电池通道5c两侧在两个直接邻近的模块组之间分别布置有接片形的加固元件16a,16b。加固元件16a,16b分别支撑在电池载体5的支撑结构处，在此在一端部处支撑在载体壁5b的载体壁区段17处而在另一段部处支撑在电池通道5c处，向下支撑在载体底部5a处而向上支撑在牵拉杆18a,18b处。

牵拉杆18a,18b在此横向于相应的接片形的加固元件16a,16b的纵向延伸延伸，并且在两个端部处在盆形的电池载体5、确切地说载体壁5b的自由端侧7的区域中固定在电池载体5处。由此，可获得电池载体5的格栅形的加强结构。根据该实施例，牵拉杆18a,18b同样由金属、例如由铝或铝合金制成。

根据图3,5-7，相应的加固元件16a,16b通过带有位于内部的、优选地在延伸方向上伸延的肋部结构19的、由金属制成的长延伸的空心型材形成，由此，有利地实现，其根据挤压法制成(图7)。所述空心型材在此示例性地构造成t型材，其中，型材凸缘被安放到载体底部5a上。有利地，所形成的、沿着空心型材延伸的管形的通孔允许穿过电线20等(见图3,5)。朝向牵拉杆18a,18b、确切地说向上地，相应的加固元件16a,16b构成连接区段21，在连接区段21中固定有螺纹螺栓22。在装配中，螺纹螺栓22穿过不仅在牵拉杆18a,18b中的而且在电池盖6中的通孔。螺纹螺栓22关联有螺母23连同垫圈24以用于使加固元件16a,16b与相应关联的牵拉杆18a,18b和电池盖6固定地相连接。螺纹螺栓22和螺母23连同垫圈24是金属件，由此引起在加固元件16a,16b、牵拉杆18a,18b与电池盖6之间导电的连接。

为了在碰撞情况中保证到加固元件16a,16b中的良好的力引入，其在其指向相关联的载体壁区段17的端部处具有横向于加固元件16a,16b的纵向延伸且平行于载体壁区段17伸延的支撑板25，支撑板25与相应的加固元件16a,16b形状配合地、力配合地且材料配合地相连接，然而优选地通过焊接材料配合地相连接。借助于优选地焊上的角加固件26，获得在相关的加固元件16a,16b与相关联的支撑板25之间特别稳固的复合部。在此，角加固件26可作为独立制成的构件提供或者可为构造成挤压件的加固元件16a,16b的整体的组成部分。所述角加固件26在此仅仅示例性地构造成板形。通过使固定螺栓27被各一对应的且嵌入电池载体5的塑料中的金属螺纹套13b容纳(图6)来在载体壁侧使加固元件16a,16b在连接所述角加固件26的情况下借助于固定螺栓27不仅固定在电池载体5处而且固定在邻近的模块载体14a处。

通过使固定螺栓被各一对应的、嵌入电池载体5的塑料中的金属螺纹套13b容纳(为此见图9)，使得加固元件16a,16b的相对的端部借助于未图绘示出的固定螺栓经由所述型材凸缘与邻近的模块载体14a相连接。

然而，本发明不限制在以长延伸的空心型材的形式的以上描述的加固元件16a,16b上，而是也包括通过带有所述由金属制成的长延伸的空心型材的金属-塑料-混合构件形成的加固元件16a,16b，其中，空心型材被塑料或纤维加强的塑料填充和/或包覆(未图绘示出)。通过该措施，还可进一步提高加固元件16a,16b的抗碰撞性。

为了将如以上已经描述的金属的插入件13和安装件14中的所有、然而至少大部分集成到emv保护中，其导电地相互连接并且与接地部28(图8,10)导电地相连接。在此，接地部28通过车辆1的底盘接地、更确切地说其车身或车架形成。由此，金属的插入件13和安装件14以有利的方式满足双重功能，即，一方面满足原来的根据规定的结构、保持、连接和/或固定功能，并且另一方面通过接地部28有效地防止在所述金属件中电容或电载荷的起负面作用的形成而满足了emv保护功能。

如果例如由于过大的距离未实现在金属的插入件13和安装件14之间的直接接触，可设置未图绘示出的电连接导线，其尤其地在所述插入件13方面优选地嵌入电池载体5的塑料中。如以上已指出，在插入件13和安装件14与接地部28之间的导电连接经由相应的加固元件16a,16b的金属部分以及已联接的金属的电池盖6实现。

参考图8，金属的电池盖6作为相对于接地部28的媒介与两个在图3中示出的电池壳体4的加固元件16a,16b导电地相连接。每个加固元件16a,16b为此具有所述连接区段21连同螺纹螺栓22、螺母23和垫圈24。

相对地，根据图10，金属的电池盖6作为相对于接地部28的媒介与在图3中显示的电池壳体4的加固元件16a,16b中的仅仅一个、在此加固元件16b导电地相连接。仅仅该加固元件16b为此具有所述连接区段21连同螺纹螺栓22、螺母23和垫圈24。另一在此未图绘示出的加固元件16a不具有所述连接区段21或者不与电池盖6导电地相连接。

然而，为了也将该加固元件16a和邻近的插入和安装件13,14集成到所述所金属的插入件13和安装件14的导电的复合部中并且由此集成到emv保护、更确切地说接地联接(接地部28)中，邻近的电池模块10的直接导电地连结到该加固元件16a处的模块载体14a借助于越过在此设置的电池通道5c伸延的连接压板29与相对地布置的电池模块10的模块载体14a导电地相连接并且由此也与加固元件16b导电地相连接(见图9)。

为了获得不仅相对壳体外部而且相对壳体内部的尽可能无缺陷的电磁屏蔽，以上描述的措施优选地与以上已描述的、带有例如金属薄膜的、电池壳体4的传统的外衬或外套相组合(未图绘示出)。