具有電池裝置的車輛的製作方法
2023-06-16 00:28:36
具有電池裝置的車輛的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種具有至少一個電池裝置(10)的車輛，該至少一個電池裝置包括至少一個電池單元(12)和用於從所述至少一個電池單元(12)導出熱量的冷卻裝置。冷卻裝置如此布置在車輛的負載路徑(20)中，使得該冷卻裝置在車輛因為事故被施力時能夠變形。為此，冷卻裝置包括多個在冷卻裝置的冷卻運行中被冷卻空氣環流的冷卻片(18)。
【專利說明】具有電池裝置的車輛
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有至少一個電池裝置的車輛，該至少一個電池裝置包括至少一個電池單元和用於從所述至少一個電池單元導出熱量的冷卻裝置/散熱裝置。冷卻裝置在這種情況下如此布置在車輛的負載路徑中，使得該冷卻裝置在車輛因為事故被施力時能夠變形。冷卻裝置包括多個在冷卻裝置的冷卻運行中被冷卻空氣環流的冷卻片/散熱片。
【背景技術】
[0002]DE 10 2008 024 291 Al說明了一種具有底部的乘用車，所述乘用車在客艙區域中具有橫梁和側面裙板以及縱梁。在被這些梁包圍的區域中可布置電池用於關閉車身。所述電池也就承擔著車身關閉以及承受負荷的功能。為了冷卻，所述電池可以在其外表面具有帶冷卻片的冷卻體。
[0003]DE 10 2009 006 990 Al說明了一種具有車輛通道的機動車，在所述車輛通道中布置電池模塊。在這種情況下，安裝板承擔著所述電池模塊的下殼體部件的功能，其中所述安裝板沿所述車輛通道的橫向一直延伸到內縱梁。所述安裝板因此在側面碰撞的情況下防止通道橫截面減小並且因此也防止電池模塊變形。與兩個縱梁連接的U形通道部件使車輛通道完整。在安裝板的外平面上布置冷卻片。
[0004]KR 100210949 BI說明了一種用於電動車輛的電池槽，所述電池槽容納著多個電池單元。具有不同長度的冷卻片從電池槽的每個側壁延伸。此外，所述電池槽的四個側壁的各個部分不具有冷卻片。因為在電池槽的各個側壁附近布置著切口，所以在因為事故被施力時，冷卻片斷裂，通過切口使得各個冷卻片的厚度被減小。冷卻片的這種變形避免了電池槽的側壁的變形。
[0005]DE 10 2010 033 806 Al說明了一種具有多個電池模塊的電池組，其中各個電池模塊又包括多個圓柱形電池單體。在兩個相鄰的電池模塊之間布置變形元件。在電池組因為事故被施力時，所述變形元件變形，其中電池模塊相對彼此移動。在這種情況下，包裝單元可以包括電池模塊，變形元件固定在電池模塊上。變形元件特別可以構造為被冷卻液體或冷卻空氣穿流的冷卻通道。
[0006]此外，DE 10 2009 030 016 Al說明了一種用於為機動車供電的設備，在該設備中，包括多個電池單體的電池模塊布置在冷卻器芯中。該冷卻器芯包括可以被冷卻劑或製冷劑穿流的結構。此外在冷卻器芯中還布置有所謂的碰撞板，該碰撞板在其側邊緣處具有凸起。在所述設備因為事故被施力時，所述碰撞板吸收作用在該設備上的力並且將該力引導繞過包括電池單體的電池模塊。
[0007]在這種情況下，所說明的冷卻裝置比較昂貴這一點應被視作是不利的。
【發明內容】
[0008]因此本發明的目的是提供一種開頭所述類型的具有電池裝置的車輛，在所述電池裝置中冷卻裝置構造得特別簡單並且將熱量特別高效地導出。
[0009]該目的通過具有權利要求1的特徵的車輛實現。本發明的具有合適的改進方案的有利的設計方案在從屬權利要求中被說明。
[0010]在根據本發明的車輛中，冷卻裝置包括多個在冷卻裝置的冷卻運行中被冷卻空氣環流的冷卻片。這以如下認知為基礎:在空氣冷卻的電池裝置中，將所述冷卻片作為變形元件使用很重要。所以，所述冷卻片可以通過其在碰撞情況下的變形而降低動能。此外，通過設置冷卻片，所述冷卻裝置被特別簡單地構造。此外，當冷卻片在冷卻運行中被加載冷卻空氣時，在其自由端也能夠被冷卻空氣環流的冷卻片實現了特別有效地從電池單元導出熱量。
[0011]此外，通過將冷卻空氣用作冷卻介質取代冷卻液體，不需要另外設置導管，因為在發生事故的情況下導管可能會出現不密封的問題。
[0012]此外，可以不必在電池裝置中安裝分開的變形元件。更確切地說，本來待設置用於導出電池單元熱量的冷卻片同時用於在因為事故被施力時通過其變形降低衝擊能量。冷卻片也就是所述電池裝置的一部分；然而其不僅僅是考慮到冷卻而設計，也考慮到其在何種程度上能夠將衝擊能量轉化為變形能量並且由此將衝擊能量降低。
[0013]在本發明中，至少兩個電池裝置如此相互耦合，使得該至少兩個電池裝置在因為事故被施力時形成剛性的組合塊(Block)並且不改變至少兩個電池裝置相對彼此的位置。在這種情況下，碰撞能量幾乎只通過所述冷卻片的變形被降低。在這種情況下，不需要設置電池裝置的、允許電池裝置相互間的移動的造型。所以可以在特別大的程度上利用所述冷卻片降低碰撞能量的潛力。
[0014]在本發明的一個有利設計方案中，所述冷卻片中的至少一個的、垂直於至少一個電池單元的殼體的壁的縱向延伸方向與負載路徑的方向重合。之後所述至少一個冷卻片可以特別好地吸收衝擊能量。
[0015]此外證明為有利的是，所述至少一個電池單元布置在殼體中，其中，冷卻片與殼體的壁一體地構造。所以，熱量可以特別好地從殼體的壁傳遞到冷卻片上。這有助於特別有效地冷卻電池單元。
[0016]所述至少一個電池單元可以構造為電池單體。隨後將在碰撞情況下降低衝擊能量的冷卻片分配給各個電池單體。考慮到在碰撞情況下預期的能量降低，這使所述電池裝置在車輛中可以特別靈活地放置。
[0017]備選地，至少一個電池單元可以包括多個電池單體。這種電池單元也可以稱為電池模塊，其中容納了各個電池單體。這樣實現了，在電池單元中緊湊地布置電池單體且隨後將電池裝置以合適的方式定位在車輛的負載路徑中。
[0018]此外證明為有利的是，所述冷卻片的特性在所述至少一個電池裝置上改變。在這種情況下，特別是冷卻片的形狀和/或冷卻片的壁厚和/或冷卻片的定向可以如此構造，從而它們根據其在車輛中布置的位置特別好地適用於導出熱或熱量或降低碰撞能量。
[0019]在這種情況下也可以規定，單位面積的冷卻片的數量和/或冷卻片的材料不僅僅關於預期的冷卻效率而變化，即例如考慮到冷卻片的導熱係數，而且也在設計時考慮到在碰撞情況下的預期的能量降低。
[0020]例如可以在車輛因為事故被施力時遭受特別劇烈的變形的區域中，也就是在所謂的碰撞受力區中設置特別大的冷卻片厚度。這同時導致了，特別多的熱量可以通過這些冷卻片被導出。然而設置相對較厚的冷卻片在所述車輛的應導出特別多的熱量的區域中會是有利的。
[0021]所述至少一個電池裝置的橫截面可以為圓形。這也特別適合於電池單元構造為圓形的電池單體的情況——也就是涉及圓形單體。
[0022]然而為了為設計用於移動所述車輛的驅動機組儲存電能，也可以使用稜柱形的、也就是具有多邊形、通常是矩形的橫截面的單體。具有一個或多個這種稜柱形的電池單體的電池裝置同樣可以具有冷卻片，以從所述電池單元導出熱量並且在碰撞情況下降低衝擊能量。多邊形電池裝置的橫截面可以特別地構造為六角形。
[0023]設置橫截面為多邊形的電池裝置實現了在所述電池裝置的各個外側面上有針對性地如此設置冷卻片，使得所述冷卻片在因為事故被施力時變形並且由此降低衝擊能量。
[0024]最後證明為有利的是，多個橫截面構造為多邊形的電池裝置以基本上無縫隙包裝的形式布置在所述車輛中。之後，包括所述電池裝置的複合結構需要的結構空間會較少。
[0025]在不脫離本發明範圍的情況下，說明書中的前述特徵和特徵結合以及接下來在【專利附圖】
【附圖說明】中所述和/或在附圖中單獨示出的特徵和特徵的組合不僅能以各個已被說明的組合的形式也能以其他組合的形式或單獨地使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]本發明的其他優點、特徵和細節可以從權利要求、隨後對優選的實施方式的說明以及根據附圖得出，在附圖中相同的或功能相同的元件設有一致的附圖標記。附圖示出:
[0027]圖1示意性示出了具有圓形電池單體形式的電池單元的電池裝置，其中電池單體的圓柱形的殼體設有冷卻片；
[0028]圖2示出了電池模塊形式的電池裝置，所述電池模塊包括多個單個的電池單體，其中在所述電池模塊的殼體上布置有冷卻片；
[0029]圖3示出了具有六角形殼體形式的電池模塊，其中布置在所述電池模塊的殼體的各個側面上的冷卻片在其單位面積上的數量及其厚度方面不同；
[0030]圖4示出了具有根據圖3所示的殼體的電池模塊，其中所述電池模塊的電池單元構造為單個的電池單體；
[0031]圖5示出了在六角形殼體中具有圓形電池單體的根據圖3所示的電池模塊；
[0032]圖6局部地示出了根據圖2所示的電池裝置，其中以透視圖附加地示出了包括所述冷卻片的殼體壁；
[0033]圖7局部地示出了具有橫截面為半圓形的殼體壁的電池裝置，所述殼體壁具有指向不同方向的冷卻片；
[0034]圖8以側視圖示出了根據圖7所示的殼體壁；
[0035]圖9以透視圖不出了具有冷卻片的、橫截面為半圓形的殼體壁；
[0036]圖10示出了具有電池單體的電池裝置的複合結構，所述電池單體構造為圓形電池單體，其中各個電池裝置的殼體的壁局部設有冷卻片；
[0037]圖11示出了另一個六角形電池模塊的複合結構，所述電池模塊根據圖4所示構造；以及
[0038]圖12示出了電池模塊的另一個複合結構，所述電池模塊根據圖2所示構造。
【具體實施方式】
[0039]圖1示出了電池裝置10，所述電池裝置作為電池單元包括單個的電池單體12。這樣的電池單體12例如可以構造為鋰離子電池單體，所述鋰離子電池單體為車輛的電驅動馬達提供電能。所述電池單體12被殼體14包圍，該殼體的橫截面與電池單體12 —樣構造為圓形。多個冷卻片18與殼體14的壁16 —體地構造，這些冷卻片在外周側環繞地沿徑向從壁16上突出。
[0040]具有冷卻片18的殼體14用作用於電池單體12的冷卻裝置。該冷卻裝置如此布置在車輛的負載路徑中，使得冷卻片18在車輛因為事故被施力時變形。負載路徑在圖1中以箭頭20表示。
[0041]在根據圖1所示的電池裝置10中，冷卻片18也就有針對性地作為變形元件使用，該變形元件不僅用於電池單體12的空氣冷卻，而且也用於在車輛發生事故的情況下降低衝擊能量。在冷卻運行中，冷卻片18被冷卻空氣環流，其中這種情況可能由行車風導致。可以附加地或備選地設置鼓風機，以利用冷卻空氣加載冷卻片18。
[0042]在根據圖1所示的電池裝置10中冷卻片18圍繞構造為圓柱形的氣缸套的壁16環繞地布置，而在圖2所示的電池裝置10中，殼體14的橫截面為矩形並且並非殼體的所有外側面都具有冷卻片18。此外，在此處電池單元構造為電池模塊，該電池模塊包括多個單個的電池單體12,其中當前僅僅示意性並且示例性地示出:三個電池單體12布置在殼體14中。
[0043]冷卻片18布置在殼體14的各個端側的壁22，24上。冷卻片18的各個縱向延伸方向在這種情況下與車輛中的負載路徑的方向重合，該負載路徑以箭頭20表示。在該電池裝置10中，冷卻片18也與壁22，24 —體地構造。
[0044]在根據圖2所示的電池模塊中，布置在橫截面為矩形的殼體14中的電池單體12的橫截面也為矩形，也就是所謂的稜柱形的電池單體12。該電池單體也被稱為扁平電池單體(Flachzellen)。
[0045]在圖3所示的電池裝置10中，殼體14的橫截面構造為六角形，其中上部或端側的壁26具有比在側面連接到該壁上的另一壁28更大的長度。與上部的壁26 —體地構造的冷卻片18分別具有相同的壁厚，並且單位面積的冷卻片的數量在壁26的區域中同樣是一致的。
[0046]與此相應地，冷卻片18與另一壁28 —體地構造，冷卻片的厚度、單位面積的冷卻片數量以及冷卻片長度在電池裝置10上改變。在這種情況下，冷卻片18的前述特性既考慮到預期的冷卻效率也考慮到在碰撞情況下的預期的能量降低而確定。更厚的冷卻片18可以更多地降低碰撞能量並且同時更多地導出熱量。
[0047]在圖3所示的電池裝置10中，殼體14包圍多個單個的電池單體12。在圖4所示的電池裝置10中，殼體14如圖3所示構造，然而在該殼體中僅有一個單個的、橫截面同樣為六角形的電池單體12。在此處，也僅僅在殼體14的壁26，28中的兩個上示意性地示出了冷卻片18，然而特別考慮到冷卻片的數量、形狀、材料選擇等等，殼體14的其餘的壁也可以設有與相應的負載路徑協調的冷卻片18。
[0048]在如圖5所示的電池裝置10中，殼體14也如圖3所示構造。然而在殼體14中布置有多個例如構造為圓形電池單體的電池單體12。
[0049]圖6放大示出了根據圖2所示的電池裝置10的殼體14的上端側壁22，其中以透視圖附加地示出了該端側壁22。特別地，由該透視圖可知，單個的冷卻片18不僅僅可以構造為壁，而且也可以構造為銷釘或尖齒。端側壁22可以與殼體14的其餘的壁通過如前述示例性地示出的螺栓30那樣的固定元件連接。然而這種連接可以通過焊接和/或粘接和/或通過形鎖合的方式實現。
[0050]圖7局部地示出了構造為圓形電池單體的電池單體12，該電池單體布置在具有橫截面為半圓形的壁32的殼體中。在這種情況下，壁32的區域34未設有冷卻片18，因為在該區域34中在車輛發生事故的情況下可不考慮施力。相反地，與壁32的其餘的區域一體地構造的冷卻片18位於各個負載路徑的區域中。
[0051]圖8示出了不具有電池單體12的壁32。圖9示出了另一個橫截面為半圓形的、用於圓形電池單體或圓形的電池模塊的壁36，其中在此處單個的冷卻片18構造為沿圓周方向相互間間距相同的壁，該壁徑向從壁36上突出。
[0052]如由圖1至9所知，冷卻片18可以用於具有電池單體12或用於具有多個電池單體12的不同幾何形狀的電池模塊。
[0053]在圖10示出的電池裝置10的複合結構38中，單個的、設有各自殼體14的電池單體12構造為圓形電池單體。在複合結構38中，相鄰的電池單體12的殼體14的壁16彼此接觸。由此，在因為事故被施力時，該電池裝置10形成基本上剛性的組合塊。
[0054]僅僅殼體14的、在複合結構38中形成該殼體的外側的壁16在這種情況下設有冷卻片18。所以當冷卻片18被冷卻空氣充滿時，可以通過這些冷卻片18很好地導出熱量。同時，在因為事故被施力的情況下，碰撞能量可以通過冷卻片18的變形降低。在這種情況下，各個電池裝置10之間的相對位置基本上不改變，也就是這些電池裝置在複合結構38的內部相互之間最多被微微推動。
[0055]各個電池單體12的殼體14也在圖11示出的電池裝置10的複合結構38中相互貼靠。在複合結構38中，各個電池裝置10在因為事故被施力時因此同樣不會相對彼此移動。冷卻片18在此處也僅僅布置在殼體14的、那些形成了複合結構38的外側的壁26，28上。
[0056]在此，殼體14的橫截面——如圖3至5所示——構造為六角形，其中殼體14(如圖11示例性地示出)可以包圍單個的電池單體12或多個電池單體。在複合結構38中，各個電池裝置10以基本上無縫隙包裝的形式布置，使得這些電池裝置在車輛中以特別節省空間的方式放置。
[0057]在圖12所示的複合結構38中，兩個橫截面為矩形的電池裝置10並排布置，其中各個電池裝置10相當於圖2所示的電池裝置10。在該複合結構38中，僅僅形成了各個電池裝置10的端側的壁22，24設有冷卻片18。在此，冷卻片18的定向與車輛中以箭頭20表示的負載路徑的方向重合。
【權利要求】
1.一種具有至少一個電池裝置(10)的車輛，該至少一個電池裝置包括至少一個電池單元(12)和用於從所述至少一個電池單元(12)導出熱量的冷卻裝置，其中，冷卻裝置如此布置在車輛的負載路徑(20)中，使得該冷卻裝置在車輛因為事故被施力時能夠變形，其中，冷卻裝置包括多個在冷卻裝置的冷卻運行中被冷卻空氣環流的冷卻片(18)， 其特徵在於， 至少兩個電池裝置(10)如此相互耦合，使得該至少兩個電池裝置在因為事故被施力時形成剛性的組合塊並且不改變至少兩個電池裝置相對彼此的位置。
2.根據權利要求1所述的車輛，其特徵在於，所述冷卻片(18)中的至少一個的、垂直於至少一個電池單元(12)的殼體(14)的壁(22，24，26，28)的縱向延伸方向與負載路徑(20)的方向重合。
3.根據權利要求1或2所述的車輛，其特徵在於，所述至少一個電池單元(12)布置在殼體(14)中，其中，冷卻片(18)與殼體(14)的壁(16，22，24，26，28，32，36) —體地構造。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的車輛，其特徵在於，所述至少一個電池單元構造為電池單體(12)或者包括多個電池單體(12)。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的車輛，其特徵在於， -冷卻片(18)的形狀和/或 -單位面積的冷卻片(18)的數量和/或 -冷卻片(18)的壁厚和/或 -冷卻片(18)的定向和/或 -冷卻片(18)的材料 在所述至少一個電池裝置(10)上改變。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的車輛，其特徵在於，所述至少一個電池裝置(10)的橫截面為圓形或多邊形、特別是矩形或六角形。
7.根據權利要求6所述的車輛，其特徵在於，多個橫截面為多邊形、特別是矩形或六角形的電池裝置(10)以基本上無縫隙包裝的形式布置在所述車輛中。
【文檔編號】H01M2/10GK104395119SQ201380032599
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2013年5月29日 優先權日:2012年6月20日
【發明者】C·阿爾曼, M·舒斯勒 申請人:奧迪股份公司