车辆电池的制作方法

本发明涉及一种用于电驱动或可电驱动的机动车的车辆电池，具有带有多个电池仓的电池壳体，所述电池仓分别可装备有电池模块。此外，本发明涉及一种带有这样的车辆电池的电驱动或可电驱动的机动车，尤其是混动车辆或电动车辆。

背景技术：

电或者电动驱动的或可电驱动或者可电动驱动的机动车如例如电动车辆或混动车辆通常包括电动机，利用该电动机可驱动一个或两个车轴。为了供应电能，电动机一般联接到作为电蓄能器的车辆内部的(高伏)电池处。

在此和在下文中，尤其电化学的电池尤其可理解为机动车的所谓的二次的电池(二次电池)。对于这样的(二次的)车辆电池而言，消耗的化学能量可借助于(再)充电过程恢复。这样的车辆电池例如实施为电化学的蓄电池，尤其实施为锂离子蓄电池。为了制造或提供足够高的运行电压，这样的车辆电池通常具有至少一个电池模块，在该电池模块中多个单独的电池单元模块化地互连。

在制造电驱动或可电驱动的机动车时例如可行的是，使用用于电驱动系统和/或车辆电池的模块化的组合系统(baukastensystem，有时称为标准件系统)，如例如所谓的模块化的电驱动组合(meb)，以为了由此提高在车辆制造中的灵活性和效率。

用于车辆电池的这样的组合系统例如具有多个用于不同的(电池)功率级的电池组合件。车辆电池或电池组合件的功率级在此主要取决于联结的电池模块的数量。换言之，带有高的功率级的车辆电池具有相对大的数量的电池模块，例如九个电池模块。相应地，带有更低的功率级的车辆电池具有减少的数量的电池模块，例如七个或八个模块。

因此为了使用这样的组合系统必要的是，带有不同数量的电池模块的车辆电池可尽可能安装到机动车的相同的电池结构空间中。车辆电池因此应该尽可能全部具有相同的电池尺寸，即相同的结构空间需求。电池尺寸在此尤其可理解为容纳电池模块的电池壳体的空间大小和量度。

在此，电池壳体例如具有多个作为用于电池模块的容纳部的电池仓。一定电池尺寸的电池壳体在此尤其应该适合于多个不同的电池功率级。这意味着，根据所期望的电池功率级可将不同数量的电池模块插入到电池壳体或该电池壳体的电池仓中。因此，在低电池功率级的情况中电池壳体不完全填充，这意味着，至少一个电池仓是空的或未装备有电池模块。

在此出现如下问题，即空的电池仓在电池壳体中用作自由空间，该自由空间在车辆事故或车辆碰撞(车辆撞击)的情况中不利地降低车辆电池且由此机动车车身的机械结构完整性。尤其地，在侧面碰撞(侧面撞击)到电池壳体中时通过至少一个空的电池仓作用的横向载荷路径(querlastpfade)屈曲(ausknicken)，由此出现机动车的尤其侧面碰撞强度的不利地增强的单元模块侵扰(zellmodulintrusion)。

技术实现要素：

本发明的目的在于说明一种特别合适的用于电驱动或可电驱动的机动车的车辆电池。尤其地应说明一种车辆电池，其使在组合系统的范围中的尽可能灵活的使用成为可能，且在此在安装状态中保证机动车车身的尽可能高的机械结构完整性和扭转刚度。此外本发明的目的在于，说明一种带有这样的车辆电池的特别合适的电驱动或可电驱动的机动车。

该目的根据本发明鉴于车辆电池利用权利要求1的特征且鉴于机动车利用权利要求7的特征来实现。有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的对象。在车辆电池方面列举的优点和设计方案按意义同样可转用于机动车且反之亦然。

根据本发明的车辆电池适合且设立成用于电驱动或可电驱动的机动车、尤其用于电动车辆或混动车辆。车辆电池具有带有多个电池仓的电池壳体，所述电池仓分别可装备有电池模块。电池仓尤其具有近似矩形的基面或底面。车辆电池例如实施为电化学的蓄能器，尤其实施为锂离子蓄电池。这意味着，电池壳体和电池仓基本上构造成用于电池模块的模块托架。

在已装备的状态中电池模块尤其形状配合地安坐在相应的电池仓中。车辆电池在此具有至少一个空的电池仓。这意味着，电池仓中的至少一个未装备有电池模块。然而适宜地，至少一个电池仓始终装备有电池模块。

在此，加固元件作为面型的桥接件和加固件插入到所述至少一个空的或未装备的电池仓中。这意味着，加固元件在装配或安装状态中插入到未装备的电池仓的自由空间中。由此实现特别适合的电池组合件。

通过平坦的或弯曲的加固元件实现自由的电池仓(自由空间)的成本适宜的且减轻重量的以及适合结构空间的桥接和加固。在此，桥接尤其可理解为从电池仓的一个侧壁到电池仓的和/或电池壳体的相对而置的侧壁的传递力的连接。加固元件因此在车辆事故或车辆碰撞的情况下引起附加的力路径。由此，在安装到机动车的电池构造空间中的状态中保证了车辆车身或者的高的机械结构完整性。由此尤其地，在侧面碰撞(侧面撞击)到电池壳体中的情况下有利地且简单地防止横向载荷路径的屈曲。

本发明的附加的或另外的方面设置，车辆电池实施成模块化的(车辆电池)组合系统的电池组合件。由此，组合系统作为车辆电池集(fahrzeugbatterieset)被提供以用于单独地匹配于电驱动的或可驱动的机动车的尤其鉴于不同电池功率的不同的用途和要求，从而该系统可灵活地匹配于期望的用途。

在此，组合系统包括不同的车辆电池，所述不同的车辆电池尤其鉴于相应的电池功率级而区分。车辆电池或电池组合件在此具有用于容纳相应数量的电池模块的电池壳体，其中更高功率级的电池壳体装备有更多的电池模块。在此，电池组合件系统设置成用于安装到机动车的机动车车身的电池结构空间中。

通过使用根据本发明的车辆电池或电池组件可实现鉴于更低的电池功率级的特别适合的实施方案，因为电池壳体的未填充的电池仓可分别利用加固元件桥接和加固。由此，一方面实现无问题的电池模块装配和拆卸，以及与不同的客户或要求期望的灵活匹配，这同时保证了在安装或装配状态中高的机械结构完整性。

在一种有利的改进方案中，加固元件利用螺纹紧固件固定或可利用螺纹紧固件固定在电池壳体和/或电池仓处。这意味着，加固元件力配合地固定在电池壳体和/或电池仓处。

在此和在下文中，连词“和/或”可如此理解，即借助于该连词联系的特征不仅可共同地构造而且可相互构造为备选方案。

在此和在下文中，在至少两个互相连接的部件之间的“力配合”或“力配合的连接”理解为，相互连接的部件由于在它们之间作用的摩擦力被防止相对滑动。如果缺少引起摩擦力的“连接力”(这意味着这样的力，即其使部件相互压靠，例如拧紧力或重力本身)，则力配合的连接不可维持且由此可松开。

通过螺纹紧固件固定实现加固元件的简单的、可靠的且运行安全的固定。尤其地由此实现到电池壳体和/或机动车车身处的可靠的力技术上的连结，从而保证自由的或空的电池仓的可靠的桥接和加固。

优选地，加固元件在此在与电池模块相同的固定或旋紧点处固定。换言之，加固元件的固定点与电池模块或者电池仓的固定点的中心间距(rastermaß)或分布匹配。因此电池仓设有多个固定点，要么电池模块要么加固元件可固定到所述固定点处。由此，在电池仓中不需要附加的固定点。

在一种适宜的设计方案中，加固元件实施成止推板(schubfeld，有时称为剪力板)，例如以止推片(schubblech，有时称为剪力片)的形式。止推板或者止推片在此例如实施成冲压弯曲部件。因此实现空的电池仓的特别均匀且大面积的加固和桥接，由此提供了特别稳定的且运行安全的电池车辆。

在此，加固元件或者止推板例如由钢材料或铝材料制造。

在一种备选的设计方案中，加固元件例如实施成模造模块(dummy-modul)(模造单元)，即实施成近似电池模块形状的插入部件，该插入部件尤其可形状配合地插入到空的电池仓中。例如同样可设想的是，加固元件或止推板实施成在空的、未装备的电池仓中的支柱结构或框架结构。在此，支柱结构或框架结构例如由塑料材料制造。

在一种优选的构造方案中，加固元件是三角形的或梯形的。由此，实现特别节省材料的且减轻结构重量的以及成本适宜的加固元件。

优选地，加固元件在此具有扁平的结构形式，这意味着，加固元件的厚度显著地低于其长度和宽度。为了装配将加固元件放上到电池仓的底部上，其中优选地超过一半的底面由加固元件覆盖。

在加固元件的近似三角形的构造形式的情况中，加固元件尤其按照直角三角形的方式来构造。在此，加固元件的直角边贴靠在电池仓的两个相邻的侧壁处，其中斜边近似作为对角线在矩形的电池仓底部上延伸。以合适的方式，直角边中的一个、尤其是沿着电池仓的长边定向的直角边在此以接片的形式向上弯曲，从而实现在电池仓的起贴靠作用的侧壁处的面型的贴靠区域或支撑区域。

在加固元件的梯形的构造形式中，平行的底边布置在矩形的电池仓的短边处，其中所述基边(basisseite)基本上在相关联的短边的整个长度上延伸。在此，腰边中的一个沿着电池仓的长边伸延且优选地以接片的形式向上弯曲，从而实现在电池仓的起贴靠作用的侧壁处的面型的贴靠区域或支撑区域。由此，有利地尤其在侧面碰撞的过程中减少或完全防止载荷路径的屈曲。在此，另一个腰边近似作为对角线在矩形的电池仓底部之上延伸。

在一种优选的实施方案中，电池壳体具有用于电池控制器、即用于(电池)控制设备的控制器仓。在此，电池控制器例如实施成电池管理系统(bms)，其用于监视、调节和保护电池模块。由此，实现特别安全且可靠的车辆电池。

在一种可设想的设计方案中，电池壳体具有九个电池仓，所述电池仓装备有少于九个电池模块，例如装备有八个或七个电池模块。

在一种优选的应用中，上文描述的车辆电池是电驱动的或者可电驱动的机动车的部件，尤其是电动或混动车辆的部件。在此，机动车具有电池空间，车辆电池安装或者装配在该电池空间中。由此实现一种特别合适的机动车。

电池结构空间例如在底座侧打开且由车辆底部限制。换言之，电池组合件可从车辆底侧装配或安装。平坦的或弯曲的加固元件在此尤其传递在平行于电池仓的底部的平面中作用的推力载荷(schublast，有时称为剪力载荷)，且由此对有稳定危险的电池仓的弯扭屈曲承载能力(biegedrillknickbeanspruchbarkeit)产生正面影响，由此改善车辆电池和由此周围的机动车的机动车车身的机械结构完整性和扭转刚度。

附图说明

下面借助于图纸对本发明的实施例作进一步阐述。其中：

图1以透视图显示了带有电池壳体且带有九个电池模块的车辆电池，

图2以透视图显示了带有电池壳体且带有八个电池模块和加固元件的车辆电池，

图3以透视图显示了电池壳体和加固元件，

图4以透视图显示了带有电池壳体且带有七个电池模块和两个加固元件的车辆电池，

图5以透视图显示了电池壳体和两个加固元件，

图6以俯视图显示了带有车辆电池的机动车在侧面碰撞中的原理图，

图7以俯视图显示了带有空的电池仓的电池壳体在侧面碰撞中的原理图，

图8以俯视图显示了带有插入到空的电池仓中的加固元件的电池壳体在侧面碰撞中的原理图，

图9以透视图显示了根据图8的电池壳体的原理图，

图10以透视图显示了加固元件。

彼此相应的部件和尺寸在所有图中始终设有相同的参考标号。

具体实施方式

在图1至5中显示了用于安装于电驱动或可电驱动的机动车4(图6)中的车辆电池2,2',2''所用的未进一步说明的模块化的(车辆电池)组合系统。

车辆电池2,2',2''在图1、2和4中实施成带有不同的电池功率级。车辆电池2,2',2''分别包括电池壳体6。电池壳体6在此具有用于容纳电池模块10的九个电池仓8以及用于容纳电池控制器14的控制器仓12(图3,图5)。电池仓8和控制器仓12分别具有近似矩形的基本形状。电池仓8和控制器仓12在电池壳体6内形成分别带有五个仓的两排。按照电池功率级设置有不同数量的电池模块10。电池仓8和电池模块10在图中仅仅示例性地设有参考标号。

在图1显示的(第一)车辆电池2具有高的电池功率级，例如62kwh(千瓦时)。九个电池模块10插入到电池仓8中，这意味着，所有电池仓8分别装备有电池模块10。电池壳体6因此基本上完全填充。

在图2和图3中显示的(第二)车辆电池2'具有相对于车辆电池2降低的电池功率级，例如55kwh。在此尤其地在电池壳体6中仅仅八个电池模块10插入到电池仓8中。这意味着，不是所有电池仓8装备有电池模块10，尤其地在此一个电池仓8是空的，即未装备。在图2和图3的实施例中，在此与控制器仓12相邻布置的电池仓8未装备。电池壳体6因此未完全填充。

在图4和图5中显示的(第三)车辆电池2''具有相对于车辆电池2'降低的电池功率级，例如48kwh。在此，尤其地在电池壳体6中仅仅七个电池模块10插入到电池仓8中。这意味着，不是所有的电池仓8装备有电池模块10，尤其地在此两个电池仓8是空的，即未装备。在图4和图5的实施例中，在此与控制器仓12相邻布置的电池仓8以及与该电池仓8正相反地且对角线上相对而置的电池仓8未装备。电池壳体6因此未完全填充。

在车辆事故或车辆碰撞的情况下，车辆电池2'和2''的空置的电池仓8将不利地影响机动车4的机械结构完整性。为了避免这种缺点，车辆电池2'和2''具有附加的加固元件16，所述加固元件设置成用于安装或装配在未装备的电池仓8中。

通过加固元件16实现自由的电池仓8的成本适宜的且减轻重量的以及适合结构空间的桥接和加固。加固元件16在此尤其传递在平行于电池仓8或者电池壳体6的底部定向的平面中作用的推力载荷，且因此对有稳定危险的电池仓8的弯扭屈曲承载能力产生正面影响，由此显著地提高机动车车身的机械结构完整性和扭转刚度。这示例性地借助于图6至9显示。

在图6中显示了在物体18侧面碰撞(侧面撞击)到机动车4的侧面上的情况中机动车4的机动车车身。在此，图7局部地显示了当电池仓8中一个是空的时候、即当车辆电池2',2''在不带有加固元件16的情况下安装时电池壳体6的壳体变形。如在图7中可相对清楚地看出的那样，空置的电池仓8降低电池壳体6和由此车辆车身的机械结构完整性和扭转刚度的降低，由此在侧面碰撞的情况下出现电池壳体6的屈曲或压扁(kollabieren)。

如在图8和9中可相对清楚地看出的那样，加固元件16在车辆事故或车辆碰撞的情况下用作附加的力路径。由此，自由的电池仓8机械地加固和桥接，从而在物体18的侧面碰撞中未不利地影响扭转刚度。由此尤其抵抗电池壳体6或者载荷路径的屈曲和压扁。

下面借助图10进一步阐述加固元件16的实施例。加固元件16在该实施方案中实施成止推板。加固元件16在此尤其制造成止推片，例如以冲压弯曲部件的形式。

加固元件16具有扁平的结构形式，这意味着，加固元件的厚度显著地低于其长度和宽度。加固元件16在此具有近似三角形的、尤其梯形的平坦的基板20。基板20在此具有两个平行的底边22,24和两个腰边26,28。

底边22例如尺寸设计成是底边24的三倍或五倍。底边22和24在此贴靠在矩形的电池仓8的短边的区域中，其中底边22基本上在短边的整个宽度上延伸。腰边26在装配状态中沿着电池仓8的长边伸延。在底边22和腰边26之间和在腰边26和底边24之间分别形成直角30，即近似90度的夹角。

腰边26和28分别具有垂直于基板20弯曲的接片(lasche)32,34。接片32在此实施成比接片34面积更大，且在装配状态中贴靠在电池仓8的长边的侧壁处。腰边28或者接片34在装配状态中近似对角线地伸延通过电池壳体8。

为了装配将加固元件16放上到电池仓8的底部上，其中优选地超过一半的底面由加固元件16的基板20覆盖。基板22在此具有三个固定孔口36，以用于力配合地利用螺纹紧固件固定在电池壳体6或电池仓8中。固定孔口36在此布置在底边22和腰边26之间和在腰边26和底边24之间以及在腰边28和底边22之间的拐角区域中。固定孔口36用于分别容纳固定螺纹紧固件38(图3,图5)。固定螺纹紧固件38在图中仅仅示例性地设有参考标号。

优选地，加固元件16在电池仓8的与电池模块10相同的固定或旋紧点处固定。换言之，加固元件16的固定孔口36与电池模块10或者电池仓8的固定点的中心间距或分布相匹配。电池仓8因此设有多个固定点，要么电池模块10要么加固元件16可固定到所述固定点处。

所要求保护的本发明不限制于先前描述的实施例。相反地，本领域技术人员还可从其中在公开的权利要求书的范围中推导出本发明的其它变体方案，而不背离所要求保护的本发明的对象。尤其地，此外所有与不同的实施例相关联地描述的单个特征在公开的权利要求书的范围中也可以其它方式组合，而不背离所要求保护的本发明的对象。

参考标号列表

2,2',2"车辆电池

4机动车

6电池壳体

8电池仓

10电池模块

12控制器仓

14电池控制器

16加固元件

18物体

20基板

22,24底边

26,28腰边

30角

32,34接片

36固定孔口

38固定螺纹紧固件