專利名稱：用于電動車的可替換式電池模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電驅(qū)動機動車的可替換式電池模塊以及一種配備有相應(yīng)的電池模塊的電動車。
背景技術(shù)：
在化石燃料的全球儲量最終可能枯竭的背景下，電動車變得日益重要。在高效電動機已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用的同時，電能的存蓄與攜帶始終存在問題。所有用來直接存蓄電能的存蓄裝置的共同點在于，例如電池或蓄電池的攜帶會明顯地增加機動車的總重。并且與燃油箱的加油填充相比，機動車為供給電驅(qū)動裝置而設(shè)的電池或者具有多個電池單元的電池模塊的充電時間也過長。并且必須在車內(nèi)或車上為待攜帶的電池模塊提供足夠的存放空間，這有時會在機動車重量分布與重心轉(zhuǎn)移的方面給機動車的結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)空間分布以及改造帶來深遠的影響。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的根本目的在于，縮短電池模塊充電通常所需的停車時間，并且同時提供電池模塊在機動車上的一種在重量分布與重心分布方面加以改進的設(shè)置。上述目的通過一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的可替換式電池模塊以及通過一種根據(jù)權(quán)利要求8所述的機動車得以實現(xiàn)，其中，有利的設(shè)計方案分別是從屬權(quán)利要求的主題。據(jù)此，設(shè)置一種用于電驅(qū)動機動車的可替換式電池模塊，所述電池模塊具有至少一個可拆卸地布置在機動車支承結(jié)構(gòu)上的支架，在其上布置至少一個可充電的電池單元。所述支架優(yōu)選被構(gòu)造為用于支承多個或甚至是所有待攜帶在車上的電池單元，使得可通過用一個已充好電的電池模塊替換電池模塊來明顯縮短機動車的停車時間。例如在服務(wù)站內(nèi)可通過電池模塊的替換、在此尤其是通過安裝結(jié)構(gòu)相同且已完成充電的電池模塊而在最短時間內(nèi)重新使機動車進入能提供機動車最大續(xù)駛里程的初始狀態(tài)。在一種優(yōu)選實施例中，所有電池單元成捆地被布置在至少一個、某些情況下出于更佳的易操控性的原因而被布置在多個可替換式電池模塊上，可通過拆卸并且安裝沒電的以及已充好電的電池模塊至少明顯縮短機動車的停車時間。根據(jù)一種優(yōu)選的設(shè)計方案，所述支架具有至少一個支撐板，至少一個電池單元可拆卸地布置在支撐板的上面或上方。此外，一個或多個電池單元可拆卸地布置在支撐板上，使得例如出于維護目的而能夠拆除單個電池單元，或能夠在需要的情況下替換單個電池單元。其中，尤其可以規(guī)定，支架或者支撐板不僅為至少一個電池單元、同時也為其自身在機動車支承結(jié)構(gòu)上的可拆卸式布置提供一種標準的固定方案。因此，不僅單個電池模塊的電池單元而且電池模塊也可跨機動車、跨平臺或者甚至跨制造商地全部替換。根據(jù)一種擴展設(shè)計方案，所述支架此外還具有至少一個固定元件，其與設(shè)置在支承結(jié)構(gòu)上的機動車的配合固定元件相對應(yīng)。例如可在機動車的支承結(jié)構(gòu)或車身上布置一個或多個優(yōu)選分散布置在支撐板的表面上的承接件，其可用作固定元件并用于承接支架的單個固定元件。其中，可采用多種固定方案。例如，支承結(jié)構(gòu)上的配合固定裝置可具有用于承接構(gòu)造為螺釘或螺栓的固定元件的螺紋鉆孔。此外，還可以優(yōu)選使用形狀配合式和/或摩擦配合式的固定方案，尤其是快速固定式或快速鎖合式設(shè)計，其使得能夠在安裝與拆卸機動車支承結(jié)構(gòu)上的電池模塊的時候?qū)崿F(xiàn)固定元件與配合固定元件的順利的松開與緊固。按照有利的另一個方面規(guī)定，電池模塊支架的支撐板的背向至少一個電池單元的底側(cè)被構(gòu)造為機動車的地板面板部分或者在被安裝在機動車上時用作這種地板面板部分。在此尤其規(guī)定，所述電池模塊能夠被固定在機動車的地板結(jié)構(gòu)上，其中，實現(xiàn)所述電池模塊從機動車地板的安裝或拆卸。就這方面而言，就不用為電池模塊的替換而設(shè)置任何開口或者為便于電池模塊的更換而在可見的機動車外蒙皮內(nèi)設(shè)置可拆卸的部分。因而機動車的外觀形態(tài)與設(shè)計盡量保持不受在此設(shè)置的可替換式電池模塊的影響。此外，按照一種有利的擴展設(shè)計方案規(guī)定，當(dāng)電池模塊位于機動車上的安裝位置中時，支撐板、尤其是支撐板的背向電池單元的底側(cè)就基本表面平齊地被集成在相接的機動車地板面板內(nèi)。所述支撐板優(yōu)選盡量被構(gòu)造為封閉的，并且可在此將機動車的內(nèi)部空間與外部空間密封地分隔開來。此外，還優(yōu)選規(guī)定，在支撐板的外緣上或者沿著支撐板的外部邊緣布置至少一個密封元件，支撐板或電池模塊可以借助該密封元件密封地固定在相接的機動車地板面板的為此所設(shè)的地板上的空隙中。所述電池模塊尤其是也可向機動車內(nèi)部空間密封或者說被密封地隔離開來，以便保護乘客。尤其是設(shè)置在電池模塊上的所有的電池單元要么單個獨立地、要么共同地相對于周圍環(huán)境盡量被密封地封裝。按照另一種設(shè)計方案還規(guī)定，至少一個固定元件和/或與其共同作用、與之相應(yīng)地對應(yīng)構(gòu)造的配合固定元件給定了電池模塊基本對準車身高度方向(Z)的安裝或拆卸方向。就這方面而言，尤其規(guī)定，電池模塊通過在車身高度方向(Z)上的下降以及通過在車身高度方向上的反向升高而從支承結(jié)構(gòu)拆除，或者被重新固定在支承結(jié)構(gòu)上。按照另一種優(yōu)選的設(shè)計方案，無論采用哪種固定方案，均可規(guī)定，在支架上和/或在至少一個電池單元上設(shè)置或構(gòu)造至少一個電氣連接裝置，其與設(shè)置在機動車上的電氣連接元件相對應(yīng)。通過這種方式能夠?qū)崿F(xiàn)，電池模塊上的電氣連接裝置可隨著電池模塊在機動車上達到最后的裝配位置而和與之相對應(yīng)的、機動車上的電氣連接元件幾乎自動地電連接。因此，在機動車上安裝或拆卸電池模塊時，就不用進行任何單獨的電接觸或者電解耦。這樣來定位電池模塊上以及機動車上的電氣連接元件，使得電觸點最遲會隨著電池模塊達到在機動車上的最后裝配位置而相互電觸點接通。此外，根據(jù)另一個并列的方面，設(shè)置一種機動車，其具有至少一個電驅(qū)動裝置并且具有至少一個如此前所述的可拆卸地布置在機動車支承結(jié)構(gòu)、尤其是機動車地板上的電池模塊。機動車在此可作為純電動式機動車，但也可作為混合動力車而配備有電輔助驅(qū)動裝置。機動車在此可具有至少一個、然而也可具有多個相互獨立布置的電池模塊，電池模塊分別具有至少一個，必要時也多個電池單元。電池模塊的大小尤其取決于電池模塊的總重量以及有待由其提供的電能。其重量應(yīng)當(dāng)能夠使手動替換成為可能，在某些情況下也可借助液壓式或其他動力輔助式提升裝置與支承裝置來實現(xiàn)替換。在一種優(yōu)選的設(shè)計方案中尤其規(guī)定，電池模塊相對于機動車橫向(y)而被可拆卸式地大致布置在機動車支承結(jié)構(gòu)的中心部位上。布置在中心部位上被證明對于機動車的重量分布與重心位置而言十分有利。根據(jù)另一種優(yōu)選的設(shè)計方案規(guī)定，電池模塊相對于機動車縱向(X)可拆卸地布置在位于機動車前軸與前座之間的區(qū)域內(nèi)。在此根據(jù)機動車前座以及電池模塊的大小與幾何構(gòu)型也可規(guī)定，所述電池模塊相對于機動車縱向(X)甚至突伸到前軸區(qū)域或前輪區(qū)域并和/或甚至突伸到前座的腳部或腿部區(qū)域中。根據(jù)另一種設(shè)計方案規(guī)定，電池模塊相對于車身高度方向(Z)可拆卸地被布置在機動車客艙的下方以及因而盡可能地被布置在機動車前座的下方和/或機動車前軸的下方。電池模塊的這種低位布置有利于使得機動車重心盡可能地低或利于機動車重心轉(zhuǎn)移。此外，可通過布置在機動車前座前或者局部布置在機動車前座的下方實現(xiàn)盡可能與結(jié)構(gòu)、尤其是與機動車乘客重量無關(guān)地設(shè)計機動車的重心位置或者行駛動力特性。通過電池模塊與機動車前座或駕駛員座直接相鄰的布置，能夠?qū)崿F(xiàn)使機動車的行駛動力相對于機動車的裝載物或存放物而言基本保持恒定。根據(jù)另一種優(yōu)選的設(shè)計方案，機動車的電驅(qū)動裝置，從機動車的行駛方向或機動車縱向(X)觀察，被置放在機動車前座的后面或者駕駛員座的后面。在此，可能存在的后座可相對于機動車的行駛方向置放在電驅(qū)動裝置的后面。就這方面而言，所述驅(qū)動裝置可被布置在前座與后座之間。此外，機動車還可與上述情況無關(guān)地提供一種中置發(fā)動機設(shè)計。在此，發(fā)動機與電池模塊相似地同樣被布置在機動車客艙的下方或者被布置在機動車客艙的位于前座與后座間的地板區(qū)域的下方。根據(jù)有利的另一個方面，最后尤其是前座，從機動車縱向或者行駛方向(X)觀察，可被置放在電池模塊的后面以及驅(qū)動裝置之前。這也使得能夠?qū)崿F(xiàn)前座或駕駛員座較低的布置，從而可使機動車的整體結(jié)構(gòu)高度較小，尤其利于優(yōu)化機動車的空氣動力。還可按照另一種設(shè)計方案在機動車上設(shè)置升降裝置，可根據(jù)需要借助該升降裝置使電池模塊下降和/或升高以便進行更換?？梢从傻诙姵啬K、要么通過與安裝狀態(tài)無關(guān)的單獨的電氣連接裝置來實現(xiàn)驅(qū)動配設(shè)有電動機的升降裝置所需的功率。


在下面的實施例說明中參照附圖闡述其他目的、特征以及有利的應(yīng)用方案。其中圖1為設(shè)有可替換式電池模塊的電驅(qū)動機動車的部分剖切的側(cè)視圖；圖2為具有布置在其上的電池模塊的機動車的底側(cè)的透視圖；圖3為與圖2類似的視圖，具有已拆下或已拆卸的電池模塊。
具體實施例方式在圖1至圖3中以不同構(gòu)型示出的電動車20具有支承結(jié)構(gòu)22，所述支承結(jié)構(gòu)例如可按照網(wǎng)格架構(gòu)的形式構(gòu)造。與前輪區(qū)域30相接或者突伸到前輪區(qū)域30地設(shè)置一個可拆卸地布置在支承結(jié)構(gòu)22地板上的電池模塊10。所述電池模塊具有帶支撐板13的支架12，在支撐板朝向機動車內(nèi)室的上側(cè)上布置多個電池單元14。本實施例包括多個單獨的、電氣串聯(lián)或并聯(lián)的電池單元14，而按照其他設(shè)計方案與實施方式，也可僅設(shè)置唯一一個尺寸設(shè)定得相應(yīng)較大的電池單元，該電池單元可借助支架12可拆卸地布置在支承結(jié)構(gòu)22的底側(cè)上。為了實現(xiàn)電池模塊10、尤其是其支架12或者其支撐板13的可拆卸式固定，可在支架12上以及在支撐板13上優(yōu)選比如以螺釘或螺栓的形式設(shè)置多個分散布置在支撐板13表面上的固定元件16，所述固定元件和與之相對應(yīng)地構(gòu)造的配合固定元件，比如螺紋鉆孔17配合作用，以便把電池模塊10固定在支承結(jié)構(gòu)22上。此外，在支架12或者在至少其中一個電池單元14上構(gòu)造電插接裝置18，可借助 其提供電池模塊14與布置在機動車上的驅(qū)動裝置24之間的電觸點接通。在此，可以盡量自動地或者與電池模塊10在機動車支承結(jié)構(gòu)22上的機械式固定對應(yīng)地實現(xiàn)所述電觸點接通。在機動車一側(cè)以及電池模塊一側(cè)這樣來構(gòu)造電觸點接通，使得會隨著電池模塊實現(xiàn)在機動車20的支承結(jié)構(gòu)22上的最后裝配而實現(xiàn)電觸點接通。分別根據(jù)電觸點接通的構(gòu)型以及分別根據(jù)設(shè)置在支架12上的電池單元14的數(shù)量，支架12可提供各個電池單元14之間的電觸點接通以及提供與驅(qū)動裝置24的觸點接通。但也可通過下述方式不依賴于此地實現(xiàn)與至少一個電池單元14的電觸點接通，S卩設(shè)置在機動車上的接觸元件18相對于機動車20支承結(jié)構(gòu)上的電池模塊支架12而言這樣標準地被布置在給定的位置上，使得最遲會隨著電池模塊10實現(xiàn)在支承結(jié)構(gòu)22上的安裝而建立起驅(qū)動裝置24與電池模塊10之間的電接觸。在圖1至圖3中以不同的圖示與構(gòu)型示出的機動車具有構(gòu)造為殼狀的前座或駕駛員座26，其座席面從機動車縱向來看在電池模塊10沿行駛方向位于后面的區(qū)域的上方與之重合地放置。此外，前座26相對于機動車縱向(X)大致位于電動驅(qū)動裝置24與布置在地板上的電池模塊10之間。通過使電池模塊10相對于行駛方向至少局部地位于前座26之前、但同樣設(shè)置在機動車客艙28下方的驅(qū)動裝置24則布置在前座26之后，可實現(xiàn)前座26比較低的定位。如圖1所示，所述被構(gòu)造為殼狀的前座26在此甚至能夠?qū)崿F(xiàn)駕駛員的幾乎躺著的就坐位置，其中，駕駛員的腿大部分位于電池模塊10的上方。此外，支架12以及下置的支撐板13被構(gòu)造為機動車的地板面板部分。如圖2所示，支撐板13可以用其底側(cè)15盡可能表面平齊地且相對于相接的地板面板32密封地布置。電池模塊10就這點來說同時將機動車20的內(nèi)部區(qū)域與外部區(qū)域密封地分隔開來。另外，依據(jù)圖1可以看出的，電池模塊10位于機動車的前部區(qū)域，并且從機動車縱向(X)以及從車身高度方向(Z)來看，可呈向前輪區(qū)域30突伸地布置。電池模塊10的近軸布置對于機動車的行駛動力特性以及對于盡可能有利的重心位置而言都很有利。所示實施方式僅示出了本發(fā)明可能的設(shè)計方案，為此還可設(shè)想其它多種變型，均同樣屬于本發(fā)明的保護范疇。上述示范性示出的實施例并非用于限定本發(fā)明的范疇、適用性或構(gòu)型方案。所述說明內(nèi)容僅向?qū)I(yè)人員闡明了根據(jù)本發(fā)明的實施例的一種可能的實施方案?？蓪ζ渲兴鲈墓δ芘c設(shè)置進行各種改動，而不會脫離由接下來權(quán)利要求所限定的保護范圍。附圖標記清單10電池模塊12 支架13支撐板14電池單元15 底側(cè)16固定元件17固定元件18電氣連接元件20機動車22支承結(jié)構(gòu)24驅(qū)動裝置26 前座28機動車客艙30 前輪32地板面板
權(quán)利要求
1.一種用于電驅(qū)動機動車的可替換式電池模塊，包括至少一個可拆卸地布置在機動車 (20)的支承結(jié)構(gòu)(22)上的支架(12)，在其上布置至少一個電池單元(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池模塊，其中，所述支架(12)具有支撐板(13)，至少一個電池單元(14)可拆卸地布置在其上。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的電池模塊，其中，所述支架(12)具有至少一個固定元件(16)，該固定元件與設(shè)置在支承結(jié)構(gòu)上的配合固定元件(17)相對應(yīng)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的電池模塊，其中，支撐板(13)的背向所述至少一個電池模塊(14)的底側(cè)(15)被構(gòu)造為機動車的地板面板部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池模塊，其中，當(dāng)電池模塊位于機動車上的安裝位置時，支撐板(13)基本表面平齊地被集成在機動車(20)的地板面板(32)內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的電池模塊，其中，所述至少一個固定元件(16) 和/或所述至少一個配合固定元件(17)給定了一個基本沿車身高度方向(z)定向的裝配方向和/或拆卸方向。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的電池模塊，其中，在所述支架(12)上和/或在所述至少一個電池單元(14)上設(shè)置至少一個電氣連接元件(18)，其與構(gòu)造在機動車上的電氣連接元件(18)相對應(yīng)。
8.一種機動車，其具有電驅(qū)動裝置(24)以及具有至少一個可替換地布置在機動車地板(32)上的、根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的電池模塊(10)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機動車，其中，所述電池模塊(10)相對于機動車橫向(y)可拆卸地大致布置在車內(nèi)或車上的中心部位上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的機動車，其中，所述電池模塊(10)相對于機動車縱向 (x)可拆卸地布置在位于前軸(30)與前座(26)之間的區(qū)域內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項所述的機動車，其中，所述電池模塊(10)可相對于車身高度方向(z)可拆卸地布置在機動車客艙(28)下方和/或突伸到前輪(30)的區(qū)域內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項所述的機動車，其中，所述驅(qū)動裝置(24)從機動車的行駛方向(X)來看布置在前座(26)的后面。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項所述的機動車，其中，至少一個前座(26)相對于機動車的縱向(X)至少局部地布置在所述驅(qū)動裝置(24)與所述電池模塊(10)之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電驅(qū)動機動車的可替換式電池模塊，具有至少一個可拆卸地布置在機動車(20)的支承結(jié)構(gòu)(22)上的支架(12)，在其上布置至少一個電池單元(14)。
文檔編號B60K1/04GK103009981SQ20121053004
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者F·恩格勒, C·金, R·肖 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司