用于将车辆电池固定在车辆的车身上的电池保持装置的制作方法

本发明涉及一种用于将车辆电池固定在车辆的车身上、特别是将牵引电池固定在电动驱动的车辆比如电动车辆或混合动力车辆中的电池保持装置。

背景技术：

电动车辆和混合动力车辆具有牵引电池，这些牵引电池蓄存着对于车辆驱动所必需的电能。这种牵引电池具有高的蓄存容量，以便保证车辆的长远的续航距离，因而牵引电池具有数百千克的质量。特别是在车辆碰撞或者车辆撞击的情况下，由于牵引电池质量大，会出现强大的推力作用到车身上。

因此，牵引电池固定在车身上的方式在碰撞情况下在车辆的稳定性方面起到了决定性的作用。在碰撞期间—或者通常在非同寻常的减速过程比如紧急制动期间，车辆的或者车辆内部的所有与质量有关的对象比如乘客或行李都遭受到冲击式的加速度，减速的对象的质量越大，所述加速度引起的加速力就越大。因此，各个对象的加速的时间历程、其相应的质量贡献、其动态性和在动能总平衡中占据的能量份额，对于车辆总系统的加速的时间历程来说是决定性的。

为了在车辆碰撞情况下有益地影响总系统的加速的时间历程，已知有在车辆电池与车身之间的连接系统，这些连接系统使得电池包括其惯性结构在内暂时地且受控地与车身机械地脱离耦接。通过这种脱离耦接，实现了使得电池质量在车辆碰撞期间经过一个自己的移动轨迹，由此把作用到电池和车辆乘客上的加速力设计得更有利。

文献EP 0 559 176 A1公开了一种带有电池架的系统，该电池架在发生正面撞击情况下沿车辆纵轴移动，且同时，能量吸收机构把电池的动能传递到车身上。

文献DE 197 38 620 C1披露了一种用于车辆电池的电池保持系统，在该电池保持系统中，侧向的引导部件至少部分地允许在撞击情况下使得车辆电池移动。

文献DE 10 2004 023 754 A1公开了一种用于汽车电池的电池固定系统，其带有在汽车车厢内部固定在底部上的电池架，且带有移动转换器，该移动转换器用于使得电池架移位，作为对由碰撞引起的撞击到车厢上和车厢底部的随后发生的轴向变形的反应。

文献DE 10 2013 220 139 A1披露了一种用于将电池固定在电动车辆中的装置，该装置包括用于安置车辆电池的电池框架或电池壳体。在此，可以设置省下的包壳或省下的箱盒，该箱盒被设计用于容纳安置有车辆电池的电池壳体。

文献DE 10 2008 059 680 A1公开了一种用于把电池保持在汽车中的装置，其带有用于容纳电池的容纳部件，且带有弓架部件和固定部件，弓架部件至少部分地包围容纳部件和/或包围要保持的电池，固定部件可固定在弓架部件上，其中，电池借助于固定部件被固定在容纳部件内部。

文献DE 10 2012 012 060 A1披露了例如一种变形部件，其用于通过由力作用导致的变形来吸收在碰撞双方碰撞时出现的有害动能，其中，变形部件具有可与碰撞的强度适配的变形阻力，变形部件与至少一个促动器机械地耦接，通过该促动器的激活可对变形部件施加预变形。

文献DE 10 2012 204 856 A1公开了一种用于车辆的质量耦接器，其带有用于容纳质量对象的质量容纳部件，且带有引导器和促动器，借助该引导器使得质量容纳部件相对于车辆可移动地得到支撑，促动器可以在程度上和时间历程上改变质量容纳部件与车辆的耦接。

文献DE 10 2011 016 081 A1披露了一种用于借助保持装置将至少一个电池容纳在车辆中或上的装置，其中，该保持装置包括多个可变形的固定部件。

文献DE 25 22 844 A1公开了一种具有蓄电池的车辆，该蓄电池通过保持器固定在车辆底部上。这些保持器具有一些设备，所述设备在车辆撞击情况下从一定的撞击强度起引起蓄电池从车辆底部脱开。

文献DE 10 2010 012 109 A1披露了一种具有能量蓄存单元的车辆，该能量蓄存单元设置在车辆的车身结构上。在此，车身结构具有容纳部件，在这些容纳部件上设置着能量蓄存单元，其中，能量蓄存单元在车辆碰撞情况下可摆动和/或可移动。

然而，对于用来在撞击情况下使得车辆电池相对于车身固定的灵活的解决方案存在需求，这些解决方案允许在车辆碰撞期间对车辆电池的减速时间历程施加影响。

技术实现要素：

因此，本发明根据第一方面提出了一种电池保持装置，具有：被设计用于容纳车辆电池的引导装置；至少一个保持部件，其被设计用于在第一工作状态下把容纳在引导装置中的车辆电池机械地保持住，直至第一最大的保持力值，且在第二工作状态下把容纳在引导装置中的车辆电池机械地保持住，直至第二最大的保持力值；带有至少一个促动器的促动器系统，该促动器被设计用于把至少一个保持部件从第一工作状态带至第二工作状态。

根据第二方面，本发明提出一种用于将车辆电池固定在车辆的车身上的固定系统，该固定系统具有根据本发明的第一方面的电池保持装置和被保持在该电池保持装置中的车辆电池。

根据第三方面，本发明提出一种车辆，其具有车身和根据本发明的第二方面的固定系统，其中，电池保持装置在机械上牢固地与车身连接。

发明的优点

本发明的构思是，利用必要时用电工作的或者采用烟火技术工作的促动器系统来主动地影响车辆电池相对于含有该车辆电池的车辆的车身的加速的时间历程。利用促动器系统可以在车辆撞击期间把用于车辆电池的保持部件相对于车身有针对性地带至在结构上弱化的状态下。这一点通过主动受控地改变这些保持部件的结构完整性或几何位置来进行，通过这些保持部件的不可逆的结构损坏，相对于其引导系统或固定系统减小或取消作用到车身上的保持力。这能实现使得车辆电池沿着电池侧的引导装置自由移动，且至少暂时无助于车辆的在急剧减速过程期间的有效的总质量。

利用本发明的固定系统能以有益的程度提高车辆乘客的安全性，以及增强对牵引电池的保护。利用快速反应的、可调节的且可控制的促动器系统，可以最佳地控制牵引电池的在车辆碰撞期间的加速。

为此，针对促动器系统采用了促动器，这些促动器可以根据控制来改变指配的保持部件的移动性、位置或机械刚性。促动器控制的持续时间和程度可以通过中央的控制机构予以计算，该控制机构为此例如考虑由车辆的和/或车辆电池的加速度传感器或其它合适的传感器获知的加速度当前值。

使促动器以适当的方式与用于车辆电池的电池保持装置的保持部件耦接，通过这种方式，有针对性地暂时地控制促动器就会导致车辆电池与车身的机械耦接度的暂时可控的改变。在此，在车辆碰撞期间（或者通常在车辆急剧减速阶段期间），电池质量会从与车辆结构耦接的状态转至与车辆结构脱离耦接或者至少部分地脱离耦接的状态。这种状态变化根据所采用的保持部件通常不可逆。

电池保持装置以有利的方式影响着作用到整个车辆上的减速，从而与无电池保持装置的车辆相比，负荷明显减小，进而使得乘客受伤的危险明显减小。另外，在车辆碰撞期间作用到电池上的负荷也明显减小，由此相应地减小了电池本身受损的危险。

根据本发明的电池保持装置的一种实施方式，电池保持装置还可以包括控制装置，该控制装置被设计用于根据传感器信号来控制至少一个保持部件的工作位置的变化，这些传感器信号表明电池保持装置处于何种减速状态下。

根据本发明的电池保持装置的另一种实施方式，至少一个保持部件可以具有可转动的栓锁件，该栓锁件在宽度方向上具有缩窄部，其中，容纳在引导装置中的车辆电池在第一工作状态下垂直于宽度方向顶压到可转动的栓锁件上，而在第二工作状态下沿着宽度方向顶压到可转动的栓锁件上，其中，促动器系统被设计用于使得可转动的栓锁件垂直于宽度方向转动。

根据本发明的电池保持装置的另一种实施方式，至少一个保持部件可以具有栓锁件，该栓锁件将容纳在引导装置中的车辆电池保持住，且具有给定断裂部位，该给定断裂部位在第二工作状态下处于被固定地安装在引导装置上的楔子的楔子尖端的高度，促动器系统可以被设计用于使得栓锁件垂直于楔子的楔子尖端移动。

根据本发明的电池保持装置的另一种实施方式，至少一个保持部件可以具有至少一个膜片，该膜片将保持力施加到容纳在引导装置中的车辆电池上，促动器系统可以被设计用于在第二工作状态下将裂纹或结构上的受损部施加到该膜片中。

根据本发明的电池保持装置的另一种实施方式，至少一个膜片可以具有穿孔，促动器系统借助该穿孔将裂纹或结构上的受损部施加到该膜片中。

本发明的实施方式的其它特征和优点可由下面参照附图所做的说明得到。

简短的附图说明

图1为根据本发明的一种实施方式的用于使得车辆电池与车身机械地固定的固定系统的示意图；

图2为根据本发明的另一实施方式的用于使得车辆电池与车身机械地固定的固定系统的示意图；

图3为根据本发明的另一实施方式的用于使得车辆电池与车身机械地固定的固定系统的示意图；

图4为根据本发明的另一实施方式的用于使得车辆电池与车身机械地固定的固定系统的示意图；

图5为根据本发明的另一实施方式的用于使得车辆电池与车身机械地固定的固定系统的示意图；和

图6为根据本发明的另一实施方式的用于使得车辆电池与车身机械地固定的固定系统的示意图。

相同的附图标记统一地表示同类的或相同作用的组件。所示的这些示意图仅仅是示范性的，其为明了起见被理想地绘出。不言而喻，所示的组件仅用于介绍本发明的原理和功能方面。

详细的实施方式说明

图1概略地示出用于将车辆电池1机械地固定在车身上的固定系统。在此，图2～6所示分别为用于将车辆电池1机械地固定在车身上的固定系统100～500的特殊设计变型的示意图。

下面首先介绍图1的固定系统的普遍设计，该普遍设计是图2～6的进一步设计的基础。为明了起见，在图2～6中并未始终都明确地示出控制设备5以及促动器系统6。

车辆电池1分别用一个方形的壳体来表示，然而电池壳体的外形也可以具有任何其它造型。车辆电池1可以具有（未明确示出的）电极接头，通过这些电极接头可以安置不同极性的电池线缆，用于吸取和馈入电能。车辆电池1例如可以具有可重复充电的电的蓄能器，例如铅蓄电池、锂离子蓄电池或其它类型的二次电池单体。

固定系统100～500在此普遍地具有电池保持装置2，该电池保持装置具有电池侧的引导装置。该电池侧的引导装置用于容纳车辆电池1，在该引导装置中，车辆电池1根据电池保持装置2的锁定状态或工作状态相对于电池保持装置2通常在一个维度上可移动或可移位。电池保持装置2在此特别是可以如此地布置在车辆中，使得车辆电池1的移动自由度沿着车辆的移动方向朝向，也就是说，车辆电池1只能在车辆的移动方向上进行平移移动。

电池保持装置2可以分别通过合适的耦接设备机械地与车辆的（仅示意性地示出的）车身3连接。电池保持装置2因而相对于车辆的车身3固定在其相对的位置上。因此在锁定状态下，电池保持装置2使得车辆电池1与车身3产生固定的机械耦接，相反，在电池保持装置2的解锁状态下，车辆电池1至少在车辆电池1的移动自由度的方向上相对于电池保持装置2暂时地与车辆的车身3脱离耦接。

在图1～6的任一图中，可以设置有控制设备5，利用该控制设备可以调节和控制促动器系统6。该促动器系统6例如可以电地工作，且具有促动器，这些促动器可以将移调力施加到分别在其位置、部位和/或外形方面可改变的保持部件8上，以便使得电池保持装置2从锁定状态过渡到解锁状态，必要时又往回过渡。替代地或附加地，促动器系统6也可以采用烟火技术工作或受到支持。

控制设备5在此可以根据外部的传感器信号7来使得促动器系统6工作，这些传感器信号表明车辆的整个系统刚刚处于什么加速状态或减速状态下。由此可以例如在危急的碰撞情况下或者在紧急制动情况下利用促动器系统6来释放保持部件8，以便在紧急的行驶工作状况期间使得车辆电池1暂时地与车身3脱离耦接。

图2示出带有电池保持装置2的固定系统100，该电池保持装置具有被设计用来容纳车辆电池1的引导装置。在电池保持装置2上安置了两个带有给定断裂部位11的保持部件10作为栓锁件。这些给定断裂部位11在此可以是结构上的弱化部位，这些弱化部位通过机械的或物理的措施或设计，在超过作用到栓锁件10上的一定的力时有针对性地且可预测地失效，以便将栓锁件10的断裂或折断局限在给定断裂部位11上。这些给定断裂部位11例如可以通过开槽、刻槽或缩窄来形成。容纳在引导装置中的车辆电池1被栓锁件10机械地保持固定，只要作用到栓锁件10上的保持力未超过保持力的第一预定值。在超过该预定值时，例如在车辆电池1减速并由此导致惯性力时，栓锁件10在给定断裂部位11断裂，并允许容纳在引导装置中的车辆电池1平移地移动。

图3示出一种带有电池保持装置2的固定系统200，该固定系统与图2的固定系统100的区别主要在于，设置了保持部件20，这些保持部件被设计用来在第一工作状态下使得容纳在引导装置中的车辆电池1机械地保持固定，直至第一最大的保持力值，而在第二工作状态下使得容纳在引导装置中的车辆电池1机械地保持固定，直至第二最大的保持力值。第一最大的保持力值在此大于第二最大的保持力值。保持部件20在此可以具有可转动的栓锁件20，其在宽度方向上带有缩窄部21。这些栓锁件20可以—如图3的横剖视图A-A’中所示—具有柱形的造型，且在中央区域中具有缩窄部21。该缩窄部21在此通过沿着栓锁件20的宽度方向对柱体的表面开槽或去除材料而形成。

在第一工作状态下（附图左边），缩窄部21相对于车辆电池1如此地朝向，使得车辆电池1的惯性力在减速期间纵向地作用到缩窄部21上，也就是说，沿着车辆电池1的惯性力的作用方向，栓锁件20具有完整的材料厚度。在第二工作状态下（附图右边），栓锁件20沿着柱体轴线转动90º，容纳在引导装置中的车辆电池1沿着宽度方向顶压到可转动的栓锁件20上，从而沿着车辆电池1的惯性力的作用方向，栓锁件20具有减小的材料厚度。这意味着，在第二工作状态下，栓锁件20的结构上的阻力相对于车辆电池1的惯性力明显地减小，且栓锁件20可以在缩窄的部位20断裂或折断，以便由此相对于平移移动而言松开车辆电池。

图4示出一种带有电池保持装置2的固定系统300。该电池保持装置2具有栓锁件30，该栓锁件将容纳在引导装置中的车辆电池1保持住。栓锁件30具有给定断裂部位31，该给定断裂部位在第二工作状态下处于被固定地安装在引导装置上的楔子32的楔子尖端的高度。给定断裂部位31例如可以是槽缺，其造型相应于楔子20的楔子尖端的外形。这样一来，例如可以弹性地安置的楔子32刺入到槽缺中，并将大的点状力施加到给定断裂部位31上。

相比于附图左边所示的第一工作状态，在附图右边所示的第二工作状态下，明显减小的最大的保持力就足以将楔子32推到给定断裂部位31中，并由此使得栓锁件30的下面的部分断裂。这样一来，栓锁件的下面的部分就无法再将车辆电池1保持住，由此实现了使得车辆电池1在引导装置中平移地移动。促动器系统6用于使得栓锁件30垂直于楔子32的楔子尖端移动，例如通过弹性的支撑件或蜗杆式传动件移动。

图5示出一种带有电池保持装置2的固定系统400。该电池保持装置2在此具有膜片40，该膜片将保持力施加到容纳在引导装置中的车辆电池1上。在膜片40受损或损毁之后，该保持力减小或者彻底消失，从而允许车辆电池1相对于引导装置进行平移移动。膜片40具有至少一个结构上的弱化部位，比如穿孔41或给定断裂部位41，该弱化部位可以通过促动器系统6的例如在烟火技术支持下的促动而裂开或在结构上受损。也可以规定，代替膜片40本身而使得膜片的悬挂部受损或者损毁。膜片40例如可以具有塑料板片、金属板片或橡胶面。

图6示出一种带有电池保持装置2的固定系统500，该固定系统与图5的固定系统的区别基本上仅仅在于，在引导装置的两侧设置有膜片50作为保持部件。两个膜片50也可以具有结构上的弱化部位比如穿孔51，这些弱化部位可以通过促动器系统6的例如在烟火技术支持下的促动而裂开或在结构上受损。