用于具有至少一个电动马达的车辆的电力储存系统的制作方法

用于具有至少一个电动马达的车辆的电力储存系统
1.相关申请的交叉引用
2.本专利申请要求于2020年11月6日提交的意大利专利申请第102020000026545号的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本发明涉及一种用于具有至少一个电动马达的车辆的电力储存系统。


背景技术：

4.车辆可以只具有一个或多个电动马达(在这种情况下，驱动完全是电动的)，或者可以具有与热力马达相结合的一个或几个电动马达(在这种情况下，驱动可以完全是电动的，完全热力的，也可以是混合的)。
5.电动马达(或每个电动马达)与驱动车轮机械连接，并通过电子功率转换器的插入而与电力储存系统电连接。
6.电力储存系统由彼此串联连接(以提高整体电压)的多组电化学电池单体(cell)(一般为袋状结构或柱状结构)构成；电化学电池单体的组通常彼此并联连接(以增加总电流的强度)。电力储存系统可以具有非常大的尺寸和非常重的重量(特别是在完全电力驱动的情况下，其中电力储存系统的重量也可能超过500kg)。
7.在更现代的车辆中，电力储存系统具有扁平且(相对)较薄的形状，以便集成在地板内。在这种布置中，电力储存系统包括具有下壁(构成车辆面向路面的底部)、上壁和垂直于下壁和上壁并将下壁和上壁彼此连接的侧壁的容器。在容器内部，布置着多组电化学电池单体，每组形成对应的模块。
8.通过这种布置，电力储存系统成为车辆地板的组成部分，并因此被设计为有助于赋予地板抗性和刚度。为了提高电力储存系统的机械性能，已知在容器内布置一系列纵向布置的支柱和一系列横向布置的横梁，以形成具有一系列蜂窝的蜂窝结构，每个蜂窝适于容纳对应的模块(即对应的一组电池单体)。然而，支柱和横梁的存在导致重量显著增加和体积更大。
9.专利申请第us2018114961a1号描述了一种用于车辆的电力储存系统，其包括彼此相邻布置并安装在基板上的多个电池模块；为了将电池模块联接至基板，每个电池模块设置有相应的螺栓插入其中的管状的连接体和电缆，所述螺栓旋拧到在基板中获得的螺纹孔中。


技术实现要素：

10.本发明的目的是提供一种用于具有至少一个电动马达的车辆的电力储存系统，所述电力储存系统具有减轻的重量并且同时制造容易且成本效益高。
11.根据本发明，提供一种用于具有至少一个电动马达的车辆的电力储存系统；电力储存系统包括：
12.具有下壁的容器；以及
13.多个模块，其容纳在容器内并直接搁置在下壁上；
14.其中每个模块包括电化学电池单体的组和两个容纳壁，这两个容纳壁垂直于容器的下壁并彼此平行地布置在电化学电池单体的组的相对两侧上，以将电化学电池单体的组夹在它们之间；
15.其中每个容纳壁具有至少一个管状的连接体；并且
16.其中设置有多个锁定元件，锁定元件固定在下壁上，从下壁垂直突出并与连接体接合；
17.电力储存系统的特征在于，至少两个相邻的模块具有两个对应的连接体，所述两个对应的连接体相互对齐和重叠并通过同一个锁定元件接合。
18.权利要求描述了构成了本说明书的组成部分的本发明的优选实施方式。
附图说明
19.现在将参照附图描述本发明，附图示出了本发明的非限制性示例实施方式，其中：
20.·
图1是具有根据本发明制造的电力储存系统的电动道路车辆的示意性平面图；
21.·
图2是图1的车辆的电力储存系统的分解立体图，为了清楚起见，零件被移除；
22.·
图3是图2的电力储存系统的模块的立体图；
23.·
图4是图2的电力储存系统的模块的立体图，为了清楚起见，零件被移除；
24.·
图5是图2的电力储存系统的容器的立体图，为了清楚起见，零件被移除；
25.·
图6是图5的容器的平面图，为了清楚起见，零件被移除；以及
26.·
图7是图2的电力储存系统的彼此相邻的多个模块的按照线vii-vii的剖面。
27.附图标记列表
28.1车辆；2车轮；3动力系统；4电机；5变速器；6电力储存系统；7容器；8下壁；9侧壁；10模块；11电化学电池单体；12容纳壁；13端壁；14下壁；15上壁；16连接体；17锁定元件；18螺纹孔；19螺母；20凹部；21铆钉；d前进方向。
具体实施方式
29.在图1中，附图标记1总体上表示具有四个驱动车轮2(两个前驱动车轮2和两个后驱动车轮2)的电动车辆。
30.车辆1包括布置在前部位置(即连接至两个前驱动车轮2)的电动动力系统3和布置在后部位置(即连接至两个后驱动车轮2)的电动动力系统3，该布置在后部位置的电动动力系统3在结构上与布置在前部位置的电动动力系统3完全相同，并且在机械上完全独立于布置在前部位置的电动动力系统3并且与布置在前部位置的电动动力系统3是分离的。
31.根据未被示出的不同实施方式，车辆1包括单个电动动力系统3(布置在前部位置或布置在后部位置)，并因此仅具有两个驱动车轮2；在该实施方式中，车辆1还可以包括与不接收来自电动动力系统3的运动的驱动车轮2连接的热力动力系统。
32.每个电力动力系统3包括具有各自的轴的一对可逆电机4(即，其既可以作为吸收电能并产生驱动机械扭矩的电动马达操作，也可以作为吸收机械能并产生电能的发电机操作)，以及在不插入任何离合器的情况下将电机4(即电机4的轴)连接至对应的驱动车轮2的
一对变速器5。
33.每个电机4由对应的ac/dc电子功率转换器(即逆变器)驱动，该ac/dc电子功率转换器连接至具有化学电池的电力储存系统6；即，每个dc-ac电子功率转换器是双向的并且包括连接至电力储存系统6的直流侧和连接至对应的电机4的三相交流侧。
34.根据图2所示，电力储存系统6具有扁平且(相对)较薄的形状，以便集成在车辆1的地板内部。
35.电力储存系统6包括容器7，容器7具有下壁8(其构成车辆1面向路面的底部，并明显水平定向)、上壁(未被示出且水平定向)和侧壁9(竖直定向)，侧壁9垂直于下壁和上壁8并且将下壁和上壁8彼此连接。
36.电力储存系统6包括多个模块10(特别是15个模块10)，其中每个模块10布置在容器7中，(最初)与其他模块10是分离的并且独立于其他模块10，并且在其中容纳平行六面体形状(即具有袋状结构或柱状结构)的电化学电池单体11的组(图4所示)。在同一模块10中，电化学电池单体11可以彼此仅串联地电连接，或者串联和并联地电连接。不同模块10可以彼此串联和/或并联地电连接。
37.根据图3和图4所示，每个模块10包括容纳在可拆卸的外壳中的平行六面体形状的电化学电池单体11的组。每个外壳包括两个容纳壁12，它们垂直于容器7的下壁8并彼此平行地布置在电化学电池单体11的组的相对两侧上，以将电化学电池单体11的组合件(pack)夹在它们之间。此外，每个外壳包括两个端壁13，两个端壁13都垂直于容器7的下壁8和两个容纳壁12布置。最后，每个外壳包括下壁14和上壁15，下壁14和上壁15垂直于两个容纳壁12布置，并平行于容器7的下壁8布置；特别地，每个外壳的下壁14搁置在容器7的下壁8上。
38.每种情况的下壁14和/或上壁15都可以包括用于对电化学电池单体11的组进行空气调节(即用于冷却或加热)的液体热交换器。
39.在每种情况下，容纳壁12是机械上最坚固(具有抗性)的部件，即容纳壁12的机械坚固性(抗性)大于端壁13、下壁14和上壁15的机械坚固性(抗性)。观察图4可以立即看出容纳壁12的机械坚固性(抗性)更大：壁13-15基本上是相当薄的扁平板，而容纳壁12具有更大的厚度并且还具有相关尺寸的加强肋。
40.根据优选实施方式，每个模块10包括拉杆，该拉杆将两个对应的容纳壁12推向彼此，从而以预定的夹持强度(并且当电化学电池单体11是袋型时，对于良好地操作电化学电池单体11是必需的)以组合件方式将电化学电池单体11的组夹在它们之间。
41.根据附图所示的优选实施方式，电力储存系统6被配置为安装在车辆1中使得将模块10的容纳壁12相对于车辆1的前进方向d(图1所示)横向地放置；即，当电力储存系统6安装在车辆1中时，模块10的所有容纳壁12都横向地(即，垂直于车辆1的前进方向d)放置。
42.每个容纳壁12具有一系列管状连接体16，即各自具有从一侧到另一侧穿过连接体16的中心通腔(换言之，连接体16在中心开孔)的一系列连接体16。在附图所示的优选实施方式中，连接体16具有圆柱形形状(因此它们的中心腔也具有圆柱形形状)。
43.根据图5所示，电力储存系统6包括多个圆柱形锁定元件17，锁定元件17固定到容器7的下壁8上并从下壁8垂直突出(因此锁定元件17是竖直定向的)。锁定元件17被构造为接合对应的连接体16，即接合对应的连接体16的中心腔(没有相关间隙)。
44.根据优选实施方式，每个锁定元件17由两个端部带螺纹的螺栓组成：每个锁定元
件17的下端部被旋拧到穿过容器7的下壁8形成的盲螺纹孔18(图7所示)中，而每个锁定元件17的上端部与螺母19(图7所示)接合，螺母19被旋拧到对应的锁定元件17上并拧紧以将至少一个对应的连接体16推向容器7的下壁8(即，以给定的强度将对应的模块10保持压靠在容器7的下壁8上)。
45.根据图7所示，容器7的下壁8在盲螺纹孔18的区域中具有加强件。
46.根据图3所示，每个容纳壁12具有多个连接体16，这些连接体既布置在容纳壁12的边缘区域中，又布置在容纳壁12的边缘之间。特别地，在图3所示的实施方式中，每个容纳壁12具有(侧向)布置在容纳壁12的边缘区域中的两个连接体16和(在中央)布置在容纳壁12的边缘之间的另外两个连接体16；即，每个容纳壁12总共具有四个连接体16，其中两个(侧向)布置在容纳壁12的侧面上，两个(在中央)布置在容纳壁12的边缘之间。
47.根据图7所示，两个相邻的模块10具有至少两个对应的连接体16，所述至少两个对应的连接体16彼此对齐和重叠并且均通过同一个锁定元件17接合；即，同一个锁定元件17接合模块10的连接体16并且还接合相邻的另一个模块10的连接体16。因此，通过同一个锁定元件17接合的两个连接体16沿着锁定元件17布置在不同的位置，即竖直错开布置(是竖直布置的锁定元件17)，使得彼此同轴布置。
48.根据图3所示，每个容纳壁12具有两个凹部20，它们反向地(in negative)再现连接体16的形状并容纳相邻的容纳壁12的连接体16(图7所示)，从而形成互锁联接。
49.换言之，容纳壁12具有至少一个第一连接体16(在所示实施方式中实际上为两个)和至少一个第一凹部20，该第一凹部20反向地再现连接体16的形状并与第一连接体16同轴，与第一容纳壁12相邻并靠在第一容纳壁12上的第二容纳壁12具有至少一个第二连接体16(在所示实施方式中实际上为两个)和至少一个第二凹部20，该第二凹部20反向地再现连接体16的形状并与第二连接体16同轴；当安装电力储存系统6时，第一容纳壁12的每个第一连接体16与第二容纳壁的对应的第二凹部20接合，并且同样地，第二容纳壁12的每个第二连接体16与第一容纳壁12的对应的第一凹部20接合，从而形成互锁联接(图7所示)。显然，如上所述，第一容纳壁12的第一连接体16相对于第二容纳壁12的对应的第二连接体16竖直错开地布置，使得两个连接体16可以彼此同轴并因此可以通过同一个锁定元件17接合。
50.换言之，每个容纳壁12对于布置在容纳壁12的边缘之间的每个连接体16具有对应的凹部20，该凹部20反向地再现连接体16的形状并与该连接体16同轴。
51.在图2中，铆钉21也是可见的，铆钉21连接至容器7的下壁8并且是固定底座所必需的。
52.在不脱离本发明的保护范围的情况下，本文所描述的实施方式可以相互组合。
53.上面描述的电力储存系统6具有许多优点。
54.首先，上面描述的电力储存系统6允许以相关方式对车辆1的地板的机械抗性和坚固性做出贡献。
55.此外，上面描述的电力储存系统6相对于类似的已知电力储存系统6具有显著的重量减轻，因为其内部完全没有加强元件(即，完全没有支柱和横梁)。
56.最后，上面描述的电力储存系统6的成本和生产复杂度被相对降低。