用于保护机动车辆的供电电池的装置

本发明涉及一种保护装置，该保护这种尤其旨在保护具有电动驱动或混合动力驱动的机动车辆的供电电池免受侧向冲击。本发明还涉及一种包括这样的保护装置的机动车辆。本发明还涉及一种用于在机动车辆中安装这样的保护装置的方法。

具有电动驱动或混合动力驱动的车辆包括用于向电动马达特别是驱动马达供应电能的供电电池。这样的电池通常位于车辆结构的底部部分中。其结果是，这样的电池暴露于施加至车辆的外力，特别是在例如与诸如柱子或人行道等物体发生侧向冲击的情况下。

能够保护具有电动驱动或混合动力驱动的机动车辆的供电电池免受施加至车辆的外力显得很重要，特别是在侧向冲击的情况下。

一种解决方案在于使用塑料制成的保护元件，该保护元件设置在电池周围并沿着竖直轴线z与电池的底表面对齐。换句话说，这些保护元件设置在与电池的底表面相同的高度处。

另一种解决方案在于使用门槛回退部(rebate)的向下延伸。机动车辆可以包括侧向地设置在车辆的两侧并且对应于车辆车身的最低侧向部分的门槛。但是，尽管有门槛，但电池的底表面仍可以位于比门槛的底端更靠近地面的距离处。一种用于保护电池免受侧向冲击的解决方案然后在于沿着竖直轴线z增加门槛的尺寸，使得门槛的底端位于比电池的底表面更靠近地面的距离处。

但是，这些解决方案确实存在缺陷。特别地，在侧向冲击的情况下，这些解决方案可能导致电池的壳体和电池模块本身的穿孔。其结果是存在短路和火灾的风险。

本发明的目的是提供一种特别旨在保护机动车辆的供电电池的保护装置，该保护装置弥补了上述缺陷并且增强了现有技术的保护装置。特别地，本发明使得可以生产一种易于在车辆中组装的保护装置，该保护装置具有较低的生产成本和安装成本，并且提供了提高的空气动力学效率。

根据本发明，一种旨在保护机动车辆的功能元件免受侧向冲击的保护装置以单件的形式包括保护元件和减震器。

该保护装置可以被构造成保护具有电动驱动或混合动力驱动的机动车辆的供电电池。

该减震器可以是碰撞盒类型的。

该保护元件在该保护元件的顶表面的侧可以采取平坦或非平坦、特别是凸出的片或板的形式。

该保护元件可以具有截头矩形形式。

有利地，该保护元件的旨在面对地面的底表面可以包括凹槽。

该减震器的顶部部分可以在与面对该保护元件的顶表面的侧相反的侧凹入。

该减震器可以包括可变形材料，该可变形材料例如选自包括以下各项的组：金属材料(特别是铝合金)、塑料材料以及复合材料。

该保护元件包括例如选自包括以下各项的组的材料：金属材料(特别是铝合金)、塑料材料以及复合材料。

该保护元件和该减震器可以由同一种材料制成。

该保护元件具有例如在2mm至5mm之间的厚度。

该保护元件可以沿着基本上竖直的轴线包括第一水平的内部部分、从该第一水平到第二水平的中间倾斜部分以及从该第二水平的外部部分，所述内部部分旨在至少部分地面对该电池的底表面，并且所述外部部分旨在至少部分地面对车辆的车身壳体。

该保护元件可以包括：至少一个第一固定点、例如两个第一固定点，旨在将该保护装置固定到电池上；以及至少一个第二固定点、例如四个第二固定点，旨在将该保护装置固定到机动车辆的车身壳体上。

本发明还涉及一种具有电动驱动或混合动力驱动的机动车辆，该机动车辆包括供电电池以及如之前定义的保护装置，其中，该保护元件至少部分地覆盖该电池的底表面，使得该保护装置比该电池的底表面更靠近地面。

该保护元件可以可移除地固定到该电池的支撑件和该车辆的车身壳体。

该保护装置的减震器可以在该车辆的纵向方向上设置在该电池支撑件的前支撑元件与该车辆的后端的固定件之间，并且在该车辆的横向方向上抵靠该电池的侧向边缘。

最后，本发明涉及一种用于在具有电动驱动或混合动力驱动的机动车辆中安装如之前定义的保护装置的方法，该机动车辆包括供电电池，该方法包括以下步骤：

-提供电池和至少一个保护装置；以及

-在该车辆的左右两侧中的至少一侧，将第一保护装置可移除地固定到该电池的相应侧向边缘和该车辆的车身壳体，使得该保护元件至少部分地覆盖该电池的底表面，该减震器例如在该车辆的纵向方向上设置在该电池的支撑件的前支撑元件与该后端的固定件之间、并且在该车辆的横向方向上抵靠该电池的侧向边缘。

附图以举例的方式表示了根据本发明的保护装置的实施例以及根据本发明的安装方法的执行模式。

图1是从下方看到的部分地在纵向方向上表示机动车辆的视图，该机动车辆包括为车辆的驱动马达供电的电池。

图2是表示旨在安装在车辆右侧的保护装置的实施例的透视图。

图3是从下方看到的表示旨在安装在车辆右侧的保护装置的实施例的视图。

图4是从下方看到的局部视图，表示机动车辆中的供电电池和保护装置的实施例的布置。

图5是穿过竖直平面的局部截面视图，表示机动车辆中的供电电池和保护装置的实施例的布置。

图1是从下方看到的部分地表示具有电动驱动或混合动力驱动的机动车辆1的视图。

轴线x对应于车辆1的纵向方向。轴线x从车辆1的后方(或上游)向前方(或下游)定向。轴线x对应于车辆通常沿直线移动的方向。轴线y对应于车辆1的横向方向。轴线y从车辆1的左侧向右侧定向。轴线z是从车辆1的底部部分向顶部部分向上定向的基本上竖直的轴线。

机动车辆1包括电池模块3。电池模块3特别地包括供电电池，该供电电池旨在向车辆1的电动马达特别是牵引马达或驱动马达供应电能。电池模块3被封闭的外壳或壳体包围。

在下文的描述中，“电池”应理解为是指包括一组元件(包括供电电池)的电池模块。

电池3例如在纵向方向x上设置在车辆1的后端5的前方。电池3的底表面9旨在与竖直轴线z成直角地基本上水平地设置。电池3设置在车辆1的底盘的底部结构的底部部分中。电池3经由称为“电池支撑件”的支撑件而放置在车辆1的底盘上。电池支撑件包括位于电池3的左右两侧的每一侧的前支撑元件10和后支撑元件11。电池3例如通过位于电池3的左右两侧的固定件7而可移除地固定到后端5。

车辆的“底盘”应理解为是指支撑车辆的功能元件的结构。车辆的“车身壳体”应理解为是指车辆的车身。在机动车辆包括底盘罩的情况下，底盘结合在车身中，因此术语“车身壳体”和“底盘”是等同的。车辆的“底架”或“门槛板”应理解为是指车身的一部分，该部分位于车轮之间、处于车辆的低侧向部分且最靠近地面。

电池3的底表面9具有根据纵向维度x的长度L和根据横向方向y的宽度W。电池的底表面9的长度L例如在300mm至2cm之间。电池的底表面9的宽度W例如在500mm至1.5cm之间。

本发明提出了一种特别是在侧向冲击的情况下抵抗施加至车辆的外力的保护装置。这样的保护装置特别旨在保护图1所示类型的机动车辆的供电电池。

“侧向冲击”应理解为与车辆1的右侧或左侧的碰撞，对应于至少在横向方向y上施加至车辆的外力。例如，可能会与车辆外部的物体(诸如柱子或人行道)发生侧向冲击。

下文参考图2和图3来描述在如下情况下的保护装置21的实施例：保护装置21旨在设置在车辆右侧，以特别是在车辆右侧发生侧向冲击的情况下保护电池。

显然，本发明还提出了一种旨在设置在车辆左侧以特别是在左侧发生侧向冲击的情况下保护电池的保护装置21。旨在设置在车辆左侧的保护装置21关于穿过保护装置21的内端32的竖直平面(x，z)而与图2和图3的保护装置21对称。

优选地，保护装置21设置在车辆的两侧。在图1中，保护装置21在车辆的两侧的位置在车辆的右侧由虚线14表示，在车辆的左侧由虚线15表示。

保护装置21以单件的形式包括保护元件(或保护器)23和减震器27。

保护元件23可以采取例如金属的片或板的形式。保护元件23旨在用作为电池抵抗侧向冲击的物理屏障或防护物。

保护元件23包括基本上彼此平行的顶表面24和底表面25。保护元件23的顶表面24旨在设置为至少部分地面对电池3的底表面9。保护元件23的底表面25旨在面对地面。保护元件23的厚度被特别选择为确保保护元件23的良好弯曲刚度。保护元件23的厚度应理解为是指保护元件23在基本上与顶表面24和底表面25成直角的方向上的尺寸。

保护元件23的顶表面24和底表面25旨在与竖直轴线z基本上成直角地定向。术语长度用于表示保护元件23在纵向方向x上的尺寸，而术语宽度用于表示保护元件23在横向方向y上的尺寸。

保护元件23包括例如金属材料(特别是铝合金)、或塑料材料或复合材料。保护元件23的厚度例如在2mm至5mm之间。

有利地，保护元件23采取非平坦且折叠的片或板的形式。在保护元件23的顶表面24的侧，保护元件23可以采取凸出的片或板的形式。

有利地，保护元件23可以包括沿其宽度设置的且具有沿轴线z的不同水平的部分23a、23b、23c，如将在下文中更详细地描述的。

保护元件23的顶表面24旨在设置为至少部分地面对电池3的底表面9并且还至少部分地面对车辆的底架60。

保护元件23旨在至少覆盖电池的底表面9的侧向边缘，并包围电池3的侧向边缘。

优选地，将(特别是折叠的)保护元件23的表面的形式选择为匹配电池3的底表面9与车辆的底架60的不同部分(保护元件23旨在固定到这些不同部分)之间在竖直方向z上的水平差或高度差。

由于其折叠形式，保护元件23不仅覆盖电池的底表面9的侧向边缘，而且还在电池3的侧向边缘的高度的至少一部分上包围该侧向边缘。在组装在车辆的电池3和车身壳体60上之后，保护元件23因此充当为电池抵抗侧向冲击的物理屏障。

有利地，保护元件23具有截头矩形形式。其结果是，保护元件23可以放置在车辆中而不覆盖电池3与车辆的后端5之间的固定件7或者车辆的后端5。

有利地，保护元件23的底表面25包括凹槽26。这些凹槽使得可以优化保护元件23的刚度以及车辆的声学和振动特性(NVH，“噪声、振动和声振粗糙度(Noise，Vibration andHarshness)”的缩写)。

例如，凹槽26可以在保护元件23的旨在沿纵向方向x定向的方向上、在保护元件23的全部或部分长度上延伸。彼此平行并且在纵向方向x上定向的若干个凹槽26可以沿横向方向y分布在保护元件23的底表面25上。在凹槽26仅在保护元件23的部分长度上延伸的情况下，若干个凹槽26可以沿着纵向方向x彼此以一定距离并排地设置。

减震器27从保护元件23的顶表面24延伸。减震器27旨在特别是借助于其变形来吸收由冲击产生的全部或部分能量。有利地，减震器27由可变形材料制成，例如金属材料或塑料材料或复合材料。减震器27例如是碰撞盒类型的。保护元件23除了其抵抗冲击的物理屏障功能之外，还特别用作减震器27的物理支撑。

模拟已经表明，包括与减震器27相组合的保护元件23的保护装置21使得能够吸收由侧向冲击产生的能量。在发生冲击的情况下，保护装置21的变形甚至断裂使得能够保证电池3的最佳完整性。

减震器27包括例如金属材料(特别是铝合金)、或者塑料材料或复合材料。

保护元件23和减震器27可以例如由同一种材料制成。根据变型，保护元件23和减震器27可以由不同的材料制成。

例如，保护元件23和减震器27以单件的形式共同结合在一起。因此，保护装置21采取单件的形式。其结果是降低了保护装置的成本以及在机动车辆中安装保护装置的成本。这还使得易于实施安装。在减震器27和保护元件23由金属材料或塑料材料制成的情况下，可以通过焊接来实现减震器27和保护元件23的共同结合。

减震器27包括例如第一侧向部分27a、第二侧向部分27b和顶部部分27c。第一侧向部分27a和第二侧向部分27b从保护元件23的顶表面24基本上与所述表面24成直角地延伸。顶部部分27c与第一侧向部分27a和第二侧向部分27b的端部接触，这些端部是与这两个侧向部分同保护元件23的顶表面24接触的端部相反的端部。顶部部分27c与第一侧向部分27a和第二侧向部分27b基本上成直角地延伸。

有利地，减震器27的顶部部分27c不是平坦的。减震器27的顶部部分27c可以在与面对保护元件23的顶表面24的侧相反的侧具有凹入形式。这使得可以优化由冲击产生的能量的吸收。

减震器27设置在保护元件23的顶表面24上的某位置，该位置被选择为使得在组装之后减震器27在纵向方向x上位于电池3与后端5之间、特别是在电池支撑件10与后端5的固定件7之间、并且在横向方向y上抵靠在电池3的侧向边缘。

减震器27的高度h例如将被选择为基本上等于电池3的厚度。减震器27的“高度”h应理解为是指部分27a、27b在与保护元件23的顶表面24成直角的方向上的最大尺寸。

根据示例性实施例，保护元件23包括旨在将保护装置21固定到电池3上的至少一个第一固定点40-1、40-2，以及旨在将保护装置21固定到机动车辆的车身壳体60上的至少一个第二固定点50-1、50-2、50-3、50-4。

保护元件23包括例如旨在将保护装置21固定到电池3上的两个第一固定点40-1、40-2，以及旨在将保护装置21固定到机动车辆的车身壳体60上的四个第二固定点50-1、50-2、50-3、50-4。

作为变型，保护元件23将能够包括不同数量的第一固定点和第二固定点。

作为变型，可以设想用于将保护元件23固定到电池3和/或车身壳体60上的其他手段，诸如粘结或焊接。

保护元件23也将能够具有其他形式。例如，保护元件23的形式可以是矩形或正方形。

保护元件23的形式将被选择为使得在与电池布置在一起之后，在纵向方向x上和在横向方向y上覆盖电池3的底表面9的至少一部分。

上述类型的保护装置21的一个优点在于以下事实：它使得可以保护机动车辆的电池免受侧向冲击。

上述类型的保护装置21的另一个优点在于以下事实：它使得可以获得增强的底架空气动力学效率。

上述类型的保护装置21的另一个优点在于降低了保护装置的制造和安装成本，保护装置21以单件的形式包括保护元件23和减震器27。其结果也是更易于安装这样的保护装置。

下文更详细地描述了在如下情况下的保护元件23的示例性实施例：保护元件23适合于固定到车辆底架的右侧向部分。

保护元件23包括例如第一部分23a、第二部分23b和第三部分23c。

保护元件23的第一部分23a适于基本上水平地设置，并且沿着竖直轴线z根据第一水平zO延伸。保护元件23的第一部分23a(被称为内部部分)旨在设置为至少部分地面对或至少部分地接触电池3的底表面9。在将保护装置21与电池3组装在一起之后，第一部分23a是保护元件23的在横向方向y上最接近车辆中心的部分，换句话说，是保护元件23的最靠近车辆结构中心的部分。保护元件23的部分23a旨在作为组装之后保护元件23的最低部分。

保护元件23的第二部分23b相对于第一部分23a倾斜，并且从第一水平z0延伸到高于水平z0的第二水平z1。第二部分23b(被称为保护元件23的中间部分)设置在第一部分23a与第三部分23c之间。

保护元件23的第三部分23c基本上是水平的，并且沿着第二水平z1延伸。保护元件23的第三部分23c(被称为外部部分)旨在设置为至少部分地面对或至少部分地接触车辆的底架60。在将保护装置21与电池3组装在一起并固定到车辆的底架60之后，第三部分23c是保护元件23的最远离车辆结构中心的部分，换句话说，是最靠近车辆的右侧向边缘的部分。保护元件23的部分23c旨在作为组装之后保护元件23的最高部分。

有利地，保护元件23具有在旨在沿车辆的纵向方向x定向的方向上可变的宽度。保护元件23的旨在设置在车辆最靠前位置的端部30(被称为前端)的宽度W

为了给出尺寸的示例，宽度W

有利地，保护元件23具有在旨在沿横向方向y定向的方向上可变的长度。保护元件23的旨在设置为最靠近车辆中心的端部32(被称为内端)的长度L

为了给出尺寸的示例，长度L

下文关于图4和图5描述了供电电池3和保护装置21(诸如关于图2和图3描述的保护装置)在机动车辆1中的布置的示例，该保护装置包括以单件的形式共同结合在一起的保护元件23和减震器27。图4和图5对应于如下情况：保护装置21设置在车辆右侧，以特别是在右侧发生侧向冲击的情况下保护电池。

保护装置21的保护元件23的顶表面24部分地面对电池3的底表面9。保护装置21的保护元件23的底表面25面对地面。保护元件23的内部部分23a设置为至少部分地面对或接触电池3的底表面9。保护元件23的外部部分23c设置为至少部分地面对或接触车辆的底架60。保护元件23的内部部分23a还可以设置为至少部分地面对或接触底架60的设置在电池3的前方的一部分。在车辆的纵向方向x上，保护装置21的减震器27例如设置在电池支撑件的前支撑元件10与后端5的右固定件7之间，并且在横向方向y上，减震器27例如抵靠电池3的右侧向边缘设置。

在机动车辆包括底盘罩的情况下，底盘结合在车身中。然后，保护元件23的第三部分23c旨在设置为至少部分地面对或至少部分地接触车辆的底盘罩或底盘的底部结构。

该布置可以包括确保将保护装置21可移除地固定到电池3和车身壳体60上的固定元件。这些固定元件被构造成施加使保护装置21更靠近电池3和车身壳体60的力。这些固定元件可以是任何类型的，例如夹紧螺钉。

保护装置21的保护元件23的内部部分23a通过设置在第一固定点40-1、40-2处的固定元件被固定到电池3。例如，保护装置21在第一固定点40-1处固定到电池支撑件的前支撑元件10，并在第一固定点40-2处固定到电池支撑件的后支撑元件11。

保护装置21的保护元件23的外部部分23c通过设置在第二固定点50-1、50-2、50-3处的固定元件被固定到车身壳体60。例如，保护装置21在三个第二固定点50-1、50-2、50-3处固定到底架60的右侧向部分。

有利地，保护装置21的保护元件23的内部部分23a也通过设置在第二固定点50-4处的固定元件被固定到车身壳体60。例如，保护装置21在第二固定点50-4处固定到底架60的设置在电池3的前方的一部分。其结果是增强了保护装置21到车辆的车身壳体60的固定。

由于保护装置21的保护元件23一方面定位在电池3的底表面9的侧向边缘上的高度z0处，并且另一方面定位在底架60上的高度Z1处，因此该保护元件包围电池的侧向边缘的底部部分。因此，保护元件23确保了物理屏障或防护物抵抗侧向冲击的功能。

保护元件23至少部分地覆盖电池3的底表面9。保护装置21在保护元件23的内部部分23a处设置为比电池3更靠近地面。因此，保护元件23是车辆的最低元件，而不是电池3。因此，保护元件23确保了物理屏障或防护物抵抗侧向冲击的功能。

下文描述了用于在车辆1中安装保护装置21和供电电池3的方法的一种执行模式，该保护装置包括以单件的形式共同结合在一起的保护元件23和减震器27。

电池可移除地安装在车辆1中，例如安装在车辆1的中央部分、特别是安装在后端5的前方、位于底部。

在车辆1中安装保护装置21和电池3包括以下步骤：

-提供电池3和旨在保护电池3免受侧向冲击的至少一个保护装置21，该至少一个保护装置21包括以单件的形式共同结合在一起的保护元件23和减震器27；

-在车辆的右侧，将第一保护装置21可移除地固定到电池3的右侧向边缘和车身壳体60，使得保护元件23至少部分地覆盖电池的底表面9，减震器27例如在车辆的纵向方向x上设置在电池支撑件的右前支撑元件1O与后端5的右固定件7之间，并且减震器27例如在横向方向y上抵靠电池3的右侧向边缘设置；

-和/或在车辆的左侧，将第二保护装置21可移除地固定到电池3的左侧向边缘和车身壳体60，使得保护元件23至少部分地覆盖电池的底表面9，减震器27例如在车辆的纵向方向x上设置在电池支撑件的左前支撑元件10与后端5的左固定件7之间，并且减震器27例如在横向方向y上抵靠电池3的左侧向边缘设置。

可以通过插入在至少一个第一固定点40-1、40-2处的至少一个固定元件将保护装置21的保护元件23固定到电池3。保护元件23例如分别在第一固定点40-1和40-2处固定到电池支撑件的前支撑元件10和后支撑元件11。

可以通过插入在至少一个第二固定点50-1、50-2、50-3、50-4处的至少一个固定元件将保护装置21的保护元件23固定到底架60。保护元件23例如在三个第二固定点50-1、50-2、50-3处固定到底架60的侧向部分，并且在第二固定点50-4处固定到底架60的设置在电池3的前方的一部分。

用于安装上述类型的保护装置21的方法的一个优点与以下事实有关：保护装置21以单件的形式包括保护元件23和减震器27。其结果是安装方法更易于实施并且成本降低。

上面已经描述了在旨在为车辆的电动牵引马达供电的电池的情况下的保护装置21。在旨在为其他类型的电动马达供电的电池的情况下，也将能够使用这样的保护装置21。

上面已经描述了特别用于机动车辆的供电电池3的保护装置21。

这样的保护装置21的一个优点在于以下事实：它可以用于保护机动车辆的其他功能元件和/或结构元件免受侧向冲击，这些元件例如是在具有混合动力驱动的车辆情况下的电路(特别是断路电路)、或燃料回路，或者是电池的低压电路和/或高压电路或冷却回路。

已经描述了可以设置在车辆的右侧和/或左侧的、旨在保护电池免受侧向冲击的保护装置21。

代替设置在车辆两侧的两个保护装置21，可以提供包括例如一个保护元件23的单个保护装置21，该保护元件旨在不仅覆盖电池3的底表面9的左侧向部分和右侧向部分，还覆盖电池3的底表面9的中央部分。这样的保护装置21可以旨在是在电池3的底表面9的全部或部分宽度W上覆盖该底表面。这样的保护元件23例如将在左右两侧均被截断，以便不覆盖车辆的右后端或左后端。这样的保护装置21以单件的形式包括保护元件23以及分别设置在右侧和左侧的第一和第二减震器27。