用于連接機動車輛的動力供應電池的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于將動力供應電池（10）連接到包括用于對電池（10）通風的設備的機動車輛上的系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括一個包括多個開口（23）的多連板（22），該多連板用于連接到循環(huán)一種熱傳輸流體的至少兩個通道（26，27）上并且用于連接到該電池（10）上，以便將所述至少兩個通道（26，27）連接到該電池的一個內部循環(huán)回路上。
【專利說明】用于連接機動車輛的動力供應電池的系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于將電池類型的能量容器連接到電動車輛上。在下文中，由于簡化的原因將使用術語“電池”。本發(fā)明還涉及一種機動車輛，例如包括通過這樣一個連接系統(tǒng)而附接到該機動車輛上的電池。最后，本發(fā)明還涉及用于更換包括這樣一種電池連接系統(tǒng)的機動車輛電池或任何能量容器的一種系統(tǒng)和方法，并涉及使用這種系統(tǒng)的一個電池更換站點。
[0002]某些機動車輛(如電動車輛或混合動力車輛)包括對驅動電機供以動力的一個電池。將這樣一種電池連接到機動車輛上是復雜的，因為值得注意的是除了提供用于對電池進行通風和冷卻的系統(tǒng)的一個連接之外還必須提供電連接，該電池在其不同的使用階段中趨于變熱。
[0003]此外，根據現(xiàn)有技術的一種很好的解決方案，所提供的是當電池的能量水平低于一個新充電的電池時更換這個電池。這可以在類似于服務站的一個站點中進行，在這個服務站中有可能對配備有熱力發(fā)動機動力傳動系的機動車輛的汽油箱加油。
[0004]文件US2010/0145717披露了一種用于對電動車輛的驅動電機供以動力的電池進行更換的站點以及一種用于完成這種更換的方法。在所描述的更換站點中，駕駛員將其車輛定位在一個平臺上，并且用于移除電池以及用于將新電池組裝到車輛上的可移動裝置完成電池從車輛下方的更換。電池借助一個殼體被機械地附接到車輛上。然而此文件并沒有指明這種電連接是如何實現(xiàn)的也沒有指明如何應用該電池的通風。
[0005]對于建立這樣一個電池更換概念困難的是有許多機動車輛可能包括以不同方式緊固到機動車輛上的不同類型的電池。由于這些電池的成本和重量，因此增加大量自動裝置來拆除和更換這些不同類型的電池或者設立一種手工解決方案在經濟上不可想象的。
[0006]因此，為了使之易于布置電池更換站(就技術能力而言幾乎沒有要求)，必須使這些站點的操作以及所使用的電池更換方法可靠、耐用、靈活并且通用。
[0007]更概括的說，必須在機動車輛上提供一種電池連接系統(tǒng)，該系統(tǒng)使得用于對電池通風的系統(tǒng)的電連接和構形成為可能，因此使之有可能在車輛移動時以最佳方式將必需的能量傳送給車輛同時確保電池在其所有使用階段(包括充電階段)中的充分冷卻。此外，很好的提供了一種電池連接系統(tǒng)，該系統(tǒng)與相當多的電池安裝和去除操作是兼容的。
[0008]因此本發(fā)明的目的是提供一種用于將電池連接到機動車輛上的解決方案，該方案允許在電池用于附接到機動車輛上的構形中該電池的最佳操作同時允許該電池易于安裝和更換，從而實現(xiàn)以上提及的這些目標。
[0009]相應地，本發(fā)明是基于在動力供應電池與包括用于對電池通風的設備的機動車輛之間的一種連接系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括一個包括多個開口的多連板，該多連板一方面用于與用于冷卻劑循環(huán)的至少兩個通道的連接，并且另一方面用于與電池的連接以便將這至少兩個通道鏈接到電池的一個內部循環(huán)回路上。
[0010]在動力供應電池與機動車輛之間的連接系統(tǒng)可以包括在朝向電池后部的橫向方向上基本對齊的三個通道，這三個通道包括適合于冷卻劑進入的一個中央冷通道以及適合于冷卻劑離開的兩個側向熱通道。[0011]用于循環(huán)冷卻劑的這些通道可以附接到該多連板的第一上表面上，該多連板自身被附接到機動車輛底板下方。
[0012]電池可以包括一個上表面，該上表面包括由多個密封件環(huán)繞的多個開口，這些密封件被安排成與多連板的這些開口相對應，并且允許用于循環(huán)冷卻劑的這些通道與電池的一個內部循環(huán)回路相連接。
[0013]在動力供應電池與機動車輛之間的連接系統(tǒng)可以包括鏈接到電池上的一個側向平坦表面以及鏈接到機動車輛底板上的一個側向表面，所述多個表面被提供用于通過多個緊固元件的連接。
[0014]該多連板可以在機動車輛的后部、在被提供用于機動車輛后部乘客的第二排座椅處鏈接到機動車輛上。
[0015]該多連板可以通過多個緊固元件而附接到機動車輛的底板上，從而界定了該多連板的上表面上方的空間，該空間用于定位這些冷卻劑通道和緊固用于制冷劑的多個通道。
[0016]這些緊固元件可以包括多個彈性元件從而允許到機動車輛底板上的柔性連接以便補償該連接系統(tǒng)的偏差。
[0017]在動力供應電池與機動車輛之間的連接系統(tǒng)可以包括一個朝著電池的前方延伸的插座，該插座包括一個電連接器，該電連接器與附接到機動車輛上的一個相對應的電連接器相互作用。
[0018]該系統(tǒng)可以適合于電池在基本豎直方向上的連接/斷開。
[0019]本發(fā)明還涉及一種機動車輛，該機動車輛包括用于對驅動裝置供以動力的一個電池，其特征在于，該機動車輛包括如以上所述的用于連接其動力供應電池的一個系統(tǒng)。
[0020]該機動車輛可以包括一個用于對機動車輛客廂進行冷卻的空調器以及一個用于對其動力供應電池進行冷卻的分開的空調器。
[0021]用于冷卻其動力供應電池的空調器可以放置在動力供應電池后方并且通過這些冷卻劑通道而鏈接到該多連板上。
[0022]本發(fā)明還涉及一種用于在機動車輛上安裝/去除電池的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0023]-通過升舉裝置，使得電池相對于鏈接到機動車輛上的下表面在基本豎直的方向上相對運動；
[0024]-使得兩個連接器之間的電連接連接/斷開，這兩個連接器對應地將一個插座鏈接到該車輛上和將電連接的頂部部分鏈接到該機動車輛上；
[0025]-使得在該電池的上表面與如以上所述的連接系統(tǒng)的一個多連板之間的到該電池的一個通風連接連接/斷開，該多連板用作該電池與一個空調器之間的一個界面；
[0026]-使得用于將該電池緊固到機動車輛上的多個緊固元件機械式地連接/斷開。
[0027]本發(fā)明的這些目的、特征和優(yōu)點將在參照附圖的以一種非限制方式做出的一個具體實施例的以下說明中詳細地進行解釋，在附圖中:
[0028]圖1展現(xiàn)了電池通過根據本發(fā)明的一個實施例的連接系統(tǒng)鏈接到該車輛上的機動車輛的截面的簡化側視圖。
[0029]圖2展現(xiàn)了根據本發(fā)明的實施例的用于將電池連接到機動車輛上的該系統(tǒng)的一部分的從上方的分解視圖。[0030]圖3展現(xiàn)了根據本發(fā)明的實施例的用于將電池連接到機動車輛上的該系統(tǒng)的一部分的從上方的視圖。
[0031]圖4展現(xiàn)根據本發(fā)明的實施例的一個電池的內部通風的簡化視圖。
[0032]圖5在未附接好的構形中展現(xiàn)了根據本發(fā)明的實施例用于將電池連接到機動車輛上的該系統(tǒng)的一部分的截面的簡化視圖。
[0033]圖6在附接好的構形中展現(xiàn)了根據本發(fā)明的實施例用于將電池連接到機動車輛上的該系統(tǒng)的一部分的截面的簡化視圖。
[0034]圖7在附接好的構形中展現(xiàn)了根據本發(fā)明的實施例的一個變體用于將電池連接到機動車輛上的該系統(tǒng)的一部分的截面的簡化視圖。
[0035]圖1表示裝配有一個電池10的機動車輛1，該電池是以一種附接到機動車輛上的構形、在相對居中的區(qū)域中被可去除地附接到該機動車輛底板3之下。機動車輛I包括一個電驅動裝置4，該電驅動裝置通過一個電連接5鏈接到電池10上。為了允許附接該電池10，提供了一個特別的連接系統(tǒng)，值得注意的是該連接系統(tǒng)一方面包括在用于冷卻該電池的通風裝置處的一個連接，并且另一方面包括用來允許對機動車輛的驅動裝置4供以動力的一個電連接。
[0036]根據該實施例，用于對電池10進行通風的設備包括電池10外部的一個空調器20，值得注意的是該空調器包括一個蒸發(fā)器和一個風扇以便產生冷卻劑流21，該冷卻劑流在本實施例中是空氣，空氣穿過電池10的內部容積來執(zhí)行冷卻功能。該電池連接系統(tǒng)使之有可能形成電池通風設備，該通風設備包括在該電池內部的一個部分以及附接到機動車輛上的在外部的一個部分。這個連接系統(tǒng)包括放置在電池10與空調器20之間并且用作一個界面的一個多連板22，該多連板尤其在圖2中是可見的，該多連板包括基本上放置在同一個平面中并且在橫向于機動車輛的方向上基本對齊的三個開口 23，以便接收源于空調器20的三個通道26、27并且將這些通道的末端定位在同一個平面中，并且允許這三個通道的末端在電池10的殼體的后部連接到一個上部平坦表面14上，該上部平坦表面包括多個對應開口 13，該多個對應開口被多個固定密封件15環(huán)繞以便最終能夠封閉該冷卻劑循環(huán)回路。
[0037]這個冷卻劑回路是專用于冷卻電池的封閉回路。冷卻劑在空調器20處使用由多條管道24提供的制冷劑來冷卻，這些管道沿該車輛底板3下方的這個表面的一部分行進、并且然后附接到該多連板22的上表面以便最終使空調器20在多個連接25處再結合，如在圖3中可見。
[0038]用于冷卻該電池的這個回路首先包括一個冷通道26，該冷通道用于將冷的冷卻劑從空調器20輸送給電池10。這個冷通道26被附接到該多連板22的中央區(qū)域。而該冷卻回路包括兩個熱通道27，這兩個熱通道被附接到該多連板22的側向區(qū)域上，這兩個熱通道將在電池內的旅程中已經被加熱的冷卻劑帶走，并且將其返回到空調器20以便例如在蒸發(fā)器內被再次冷卻。因此這個通風系統(tǒng)是一個專用的且自運行的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一種特殊的冷卻劑，這種冷卻劑在一個封閉的回路中循環(huán)并且由一個專用的空調器20冷卻，這個專用的空調器被定位在車輛底板3下方后部并且與用于冷卻該車輛客廂所使用的空調器分開。
[0039]圖4更清晰地展示了電池容積內的冷卻劑流21。冷卻劑流從冷通道26到達這個內部容積，因此經過該中央開口 13的上表面以便在電池的整個長度上、在其中央區(qū)域從后部行進至前部。這種冷卻劑的一部分在這種縱向運動中在側向方向上側向地逸出，并且然后在電池的兩個側向部分處朝著后部返回縱向方向直至將這些旨在用于與這些側向熱通道27連接的這些側向開口 13再結合。因此這產生了一個冷卻劑流21，該冷卻劑流以可能最佳的方式在圍繞電池10的這些能量產生電池單元19的不同表面上行進。
[0040]展現(xiàn)該多連板22處的截面的圖5和圖6更清晰地展示了該機動車輛上的電池10的這種可去除的連接。
[0041]圖5展示了一種構形，在這種構形中電池10是與機動車輛分開的。這種安排示出了機動車輛的底板3，該多連板22以后部乘客的第二排座椅的高度處附接到該底板上，如圖1中顯現(xiàn)的。源于該空調器的這些不同的冷通道26和熱通道27被附接到這個板的上表面上，并且因此被包括在該板22與車輛的由多個緊固元件30界定的底板3之間的容積中。這些通道26、27的延伸部28在該多連板22下方在基本豎直的方向上延伸越過這個板。
[0042]作為注釋，由多連板22的上表面以及車輛的底板3界定的這個容積被用于延伸和附接多個元件，這些元件如在以上已經提及的用于提供制冷劑的這些管道24、以及未示出的用于輸送制動流體的多個管道。
[0043]電池10包括適合于與多連板22相互作用的一個上表面14，該上表面包括多個開口 13，這些開口的尺寸和間距與這個板22的這些開口 23相對應。多個密封件15被安排在這些開口 13的周圍。最后，電池10的殼體包括多個平坦的連接部16，這些連接部在側向上在該電池的兩側的整個長度上延伸、與該連接14的上表面的高度相比是在較低的高度。機動車輛的底板3包括被設計成與這些平坦的側向連接表面16相互作用的多個側向表面8，這些側向表面低于該底板中央區(qū)域的表面。
[0044]圖6展現(xiàn)了電池10附接在機動車輛底板3下面的構形。在這種構形中，這些通道26,27的延伸部28進入電池10的這些開口 13中以便確保冷卻劑流21的良好循環(huán)。此外，這些密封件15壓靠在該多連板22的平坦底部表面上從而確保該連接被密封。
[0045]因此清楚的是，冷卻劑流21可以在基本上豎直的方向E中向下定向經過中央開口13而進入電池，并且然后經過在基本豎直的方向S上向上定向經過兩個側向開口 13再次出來。冷卻劑因此圍繞電池的這些不同的能量產生電池單元19而行進并且使這些電池單元冷卻。機動車輛的與電池10的這兩個側向表面8、16是通過任何裝置(例如，多個螺釘31)附接在一起的。
[0046]圖7展示了一個變體實施例，在該變體實施例中該多連板22借助多個彈性連接元件29 (如彈簧)被柔性地附接到機動車輛底板3上，以便吸收該連接系統(tǒng)的這些不同部件的幾何學偏差，并且允許精確的連接。為此，這些彈簧以壓力作用在該互聯(lián)板22上，以便確?；ヂ?lián)板在其整個表面上與電池的上部平坦表面14接觸。
[0047]這種用于將電池10連接到機動車輛上的系統(tǒng)還使之有可能在電池10與機動車輛
I(并且具體而言是該機動車輛的電驅動裝置4)之間建立一個電連接5。這個電連接5例如可以包括兩個高張力纜線和一個低張力纜線。
[0048]在圖1中可見這種電連接安排是放置在一個第一部分上，該第一部分被鏈接到電池10上并且采取的方式是一種朝著電池10的前方水平延伸的剛性插座11的形式，該插座由金屬、非常剛性的塑料或混合材料制成，混合材料包括金屬和塑料(值得注意的是一種包括金屬制成的內部篩網的塑料)的混合物。這個插座11包括一個電連接器12。電池的電連接安排則包括一個第二頂部部分，該第二頂部部分被鏈接到機動車輛上并且與插座10相互作用，該第二頂部部分包括一個電連接器6以及機動車輛的電連接5的末端，該末端被設計成與插座10的電連接器12相互作用。在此實施例中，電連接器6是高張力連接器(包括一個或多個凸形銷7)，并且插座11上的電連接器12包括相對應的凹形部分。
[0049]在機動車輛之下的電池10的以上所述的這種安排是可去除的并且是針對通過電池的基本豎直的運動而快速、自動交換而設計的。最后，在電池與機動車輛之間的這個連接系統(tǒng)還具有以下優(yōu)點:
[0050]-該連接系統(tǒng)確保了這種連接是密封的，因為水、泥或灰塵將損害電池，并且防止了冷卻劑從該通風系統(tǒng)泄漏；
[0051]-該連接系統(tǒng)允許同時連接而無須在不是很易接近的區(qū)域中對通風裝置的若干通道進行具體的鎖定；
[0052]-該連接系統(tǒng)提供了對所有其他攻擊(如，散布的碎屑)的耐受性；
[0053]-該連接系統(tǒng)適合于可非常不規(guī)則的安裝/去除操作周期，這些周期可以從幾小時長至幾個月長；
[0054]-該連接系統(tǒng)適合于量級為幾千的許多次電池安裝/去除操作；
[0055]-該連接系統(tǒng)允許量級為幾分鐘的安裝或去除電池的快速操作；
[0056]-該連接系統(tǒng)適合于所有車輛并且考慮了機動車輛的以及系統(tǒng)本身的這些不同部件的幾何學偏差、公差。
[0057]本發(fā)明還涉及一種用于在機動車輛上安裝/去除電池的方法，該方法包括以下必要步驟:
[0058]-通過一種升舉設備，使得電池10相對于鏈接到機動車輛上的下表面3在基本豎直的方向上相對運動；
[0059]-使得兩個連接器12、6之間的電連接連接/斷開，這兩個連接器對應地將一個插座11鏈接到該車輛上和將電連接的頂部部分鏈接到該機動車輛上；
[0060]-使得在電池14的上表面與一個多連板22之間的、到電池10的通風連接13;26、27連接/斷開，該多連板用作電池與空調器20之間的界面；
[0061]-使得用于將電池10緊固到該機動車輛上的多個緊固元件31機械式地連接/斷開。
[0062]本發(fā)明還涉及一種用于更換電池的系統(tǒng)以及使用這樣一個系統(tǒng)的一種更換站，該系統(tǒng)包括用于升舉和任選移動電池的一種設備以及用于在經由以上所述的一種連接安排產生了電連接和通風連接的同時機械式地在機動車輛上附接和釋放電池的一種工具。有可能提供一種升舉系統(tǒng)，該升舉系統(tǒng)未裝配有一種運動功能并且僅被限制于升舉功能，也就是說僅限于電池的基本豎直的運動。于是這種運動功能將通過一個分離的運動系統(tǒng)來獲得，該運動系統(tǒng)要么能夠移動有待安裝的電池、要么能夠移動其上希望安裝該電池的車輛。為此，可以為在水平方向的運動提供多個傳送軌道以用于使得電池在機動車輛下方與其未來位置豎直地成一直線的目的。電池的機械式附接和釋放可通過任何連接裝置、以自控方式、由機器人或者通用的工具箱類型的設備來完成，包括連接界面和用于對工具的附接和釋放實施致動的動力化裝置。
[0063]自然地是，本發(fā)明不限于以上所述的實施例并且顯然可以想像許多其他結構。作為一個變體，電池10可以是在一個不同的殼體中被附接在該機動車輛的下方。此外，該通風裝置可以具有另一種幾何形狀?？照{器可以不是專用的而是該空調器是還被用于例如客廂熱量控制。類似地，冷卻劑可以是任何種類的，并且不必專用于電池的而是可以用來與機動車輛的其他部件相互作用。此外，多連板可以采用其他形式，并且包括的連接數(shù)不同于所示的三個，連接數(shù)至少為兩個。
[0064]最后，該解決方案已經被展示用于一下情形，S卩，電池被可去除地附接在機動車輛下方、被設計用于多次的安裝和去除操作以便在電池完全放電時允許更換電池。然而，它仍適用于固定的、不可去除的電池，這些電池被設計成永久地保持在其在機動車輛內的殼體中并且該電池在該機動車輛上是直接提供再充電的。這種解決方案具有的優(yōu)點的是使得附接電池在生產線上變得更容易并且使隨后的維護和修理操作變得更容易。
【權利要求】
1.在動力供應電池(10)與包括用于對電池(10)進行通風的設備的機動車輛之間的一種連接系統(tǒng)，其特征在于該連接系統(tǒng)包括一個包括多個開口(23)的多連板(22)，該多連板一方面用于與用于冷卻劑循環(huán)的至少兩個通道(26，27)連接，并且另一方面用于與該電池(10)連接，以便將這些至少兩個通道(26，27)鏈接到該電池的一個內部循環(huán)回路上。
2.如前項權利要求所述的在動力供應電池(10)與機動車輛之間的連接系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括三個通道(26，27)，這三個通道在朝著該電池后部的橫向方向上基本上對齊、包括適合于冷卻劑進入的一個中央冷通道(26)以及適合于該冷卻劑離開的兩個側向熱通道(27)。
3.如以上權利要求之一所述的在動力供應電池(10)與機動車輛之間的連接系統(tǒng)，其特征在于用于循環(huán)冷卻劑的這些通道(26，27)被附接到該多連板(22)的一個第一上表面上，該多連板自身被附接到機動車輛的底板(3)之下。
4.如前項權利要求所述的在動力供應電池(10)與機動車輛之間的連接系統(tǒng)，其特征在于該電池(10)包括一個上表面(14)，該上表面包括由多個密封件(15)環(huán)繞的多個開口(13)，該多個密封件被安排成與該多連板(22)的這些開口(23)相對應并且允許用于循環(huán)冷卻劑的這些通道(26，27)與該電池(10)的一個內部循環(huán)回路相連接。
5.如以上權利要求之一所述的在動力供應電池(10)與機動車輛之間的連接系統(tǒng)，其特征在于該連接系統(tǒng)包括被鏈接到該電池上的一個側向平坦表面(16)以及被鏈接到該機動車輛的底板(3)上的一個側向表面(8)，所述多個表面被提供用于通過多個緊固元件(31)的一種連接。
6.如以上權利要求之一`所述的在動力供應電池(10)與機動車輛之間的連接系統(tǒng)，其特征在于該多連板(22)在該機動車輛的后部、在被提供用于該機動車輛后部乘客的第二排座椅處被鏈接到該機動車輛上。
7.如以上權利要求之一所述的在動力供應電池(10)與機動車輛之間的連接系統(tǒng)，其特征在于該多連板(22)通過多個緊固元件(30)而附接到該機動車輛的底板(3)上，從而界定該多連板(22)的上表面上方的空間以用于定位這些冷卻劑通道(26，27)和緊固用于制冷劑的多個通道(24)。
8.如前項權利要求所述的在動力供應電池(10)與機動車輛之間的連接系統(tǒng)，其特征在于這些緊固元件(30)包括多個彈性元件(29)，這些彈性元件允許到該機動車輛的底板(3)的柔性連接，以便補償該連接系統(tǒng)的偏差。
9.如以上權利要求之一所述的在動力供應電池(10)與機動車輛之間的連接系統(tǒng)，其特征在于該連接系統(tǒng)包括朝著該電池(10)的前方延伸的一個插座(11),該插座包括一個電連接器(12)，該電連接器與附接到該機動車輛上的一個相對應的電連接器(6)相互作用。
10.如以上權利要求之一所述的在動力供應電池(10)與機動車輛之間的連接系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)適合于該電池(10)在一個基本豎直的方向上的連接/斷開。
11.一種包括對驅動裝置(4)供以動力的電池(10)的機動車輛，其特征在于該機動車輛包括如以上權利要求之一所述的用于連接其動力供應電池(10)的一個系統(tǒng)。
12.如前項權利要求所述的機動車輛，其特征在于該機動車輛包括用于對該機動車輛的客廂進行冷卻的一個空調器以及用于對其動力供應電池(10)進行冷卻的一個分開的空調器(20)。
13.如前項權利要求所述的機動車輛，其特征在于該用于冷卻其動力供應電池(10)的空調器(20)被放置在該動力供應電池(10)后方并且通過這些冷卻劑通道(26，27)被鏈接到該多連板(22)上。
14.一種用于對機動車輛(I)上的電池(10)進行安裝/去除的方法，其特征在于該方法包括以下步驟: -通過一種升舉裝置，使得一個電池(10)相對于鏈接到該機動車輛上的一個下表面(3)在基本豎直的方向上相對運動； -使得兩個連接器(12，6)之間的電連接連接/斷開，這兩個連接器對應地將一個插座(11)鏈接到該車輛上和將電連接的頂部部分鏈接到該機動車輛上； -使得在該電池(14)的上表面與如權利要求1至10之一所述的連接系統(tǒng)的一個多連板(22)之間的到該電池(10)的一個通風連接(13;26，27)連接/斷開，該多連板用作該電池(10)與一個空調器(20)之間的一個界面； -使得用于將該電池(10)緊固到該機動車輛上的多個緊固元件(31)機械式地連接/斷開。
【文檔編號】B60K1/04GK103492208SQ201280020233
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年3月1日 優(yōu)先權日:2011年3月1日
【發(fā)明者】T·菲永, J-Y·福雷, S·特朗坦 申請人:雷諾股份公司