АВТОТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
VEHICLE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к транспортному средству, в частности к автомобилю с гибридным приводом или электромобилю с аккумулятором, а именно с батареей, расположенной между двумя колесными арками.
Уровень техники
Литий-ионные аккумуляторы, отличающиеся высокой удельной энергией, термостабильны и не обладают эффектом памяти, они особенно подходят в качестве батарей для автомобилей с гибридным приводом и электромобилей. Однако, с другой стороны, литий-ионные аккумуляторы чувствительны к механическим воздействиям, так как механические повреждения могут легко привести к короткому замыканию в зоне действия релейных защит. Из-за высокой плотности тока разъем может начать плавиться и воспламениться.
По этой причине энергоемкие батареи, особенно литий-ионные аккумуляторы, при установке в транспортное средство должны быть надежно защищены от механических воздействий.
Механизм защиты батареи, расположенной в области заднего багажного отделения, в случае заднего столкновения известен из европейской заявки ЕР 1992513 А1. В этом случае передняя сторона батареи расположена на неподвижно закрепленной поперечной балке между двумя лонжеронами автомобиля. Соединение между батареей и поперечной балкой выполнено с помощью болтов, проходящих через пазы в продольном направлении автомобиля таким образом, что в случае столкновения, при котором лонжероны отклоняются вверх, батарея смещается относительно поперечной балки. Задняя часть батареи присоединена к лонжеронам с помощью поворотных рычагов, потому и здесь в случае столкновения имеет место относительное перемещение батареи и лонжерона.
Хотя этот известный механизм может обеспечить защиту батареи при заднем столкновении, он вовсе не гарантирует защиту от бокового удара.
Раскрытие изобретения
По этой причине целью изобретения является возможность обеспечить необходимую защиту, особенно в случае бокового удара для особенно чувствительной батареи, расположенной между двумя колесными арками транспортного средства, в особенности автомобиля с гибридным приводом или электромобиля.
В соответствии с изобретением эта цель достигается за счет того, что продолговатый защитный элемент, который не деформируется в случае сильных боковых нагрузок, находится между колесными арками в области расположения батареи.
С помощью такого защитного элемента между двумя колесными арками формируется траектория действия боковой нагрузки, которая уравновешивает внутреннее смещение и/или вращение или наклон двух арок колес. Такая траектория действия нагрузок направляет нагрузку от столкновения в обход аккумулятора так, что усилие сжатия, действующее на аккумулятор в случае столкновения, исключается или значительно снижается.
Под аккумулятором в данном контексте понимаются все устройства, которые хранят и/или преобразуют энергию в какой-либо форме, то есть батареи, баки со сжатым газом, баки со сжиженным газом, бензобаки, в некоторых случаях в сочетании с дополнительными чувствительными энергосистемами, такими как трансформаторы тока, топливные элементы, и т.д.
За счет его установки в определенное положение, его жесткости и прочности защитный элемент может одновременно служить крышкой аккумуляторной батареи и/или полом багажного отделения.
Из заявки США US 2001/0030069 А1 известен элемент покрытия для батареи, расположенной в багажном отделении. Тем не менее, этот элемент служит для того, чтобы предоставить охлаждающий канал для батареи. Данный элемент покрытия не предусматривает и не разрабатывается для поглощения нагрузок в случае столкновения.
В соответствии с изобретением защитный элемент, служащий защитой при столкновении, должен предположительно располагаться над батареей. Таким образом, обеспечивается защита батареи, находящейся между двумя очень прочными частями, а именно между панелью пола на его нижней стороне и защитным элементом сверху.
В случае когда багажное отделение транспортного средства расположено сзади, батарея преимущественно расположена в области багажного отделения, в то время как защитный элемент расположен между двумя задними колесными арками.
Защитный элемент может быть закреплен по высоте в области арок колес таким образом, что он не смещается в случае бокового столкновения и постоянно занимает оптимальное положение. В таком случае защитный элемент может быть расположен свободно и не иметь жесткого соединения с колесными арками, между которыми он находится. В альтернативном варианте осуществления изобретения, однако, возможно соединение защитного элемента с колесными арками, между которыми он находится.
В качестве защитного элемента может быть использована многослойная панель, расположенная между двумя соответствующими колесными арками.
В этом случае многослойная панель может состоять из двух внешних панелей с жестким пенопластом внутри. Жесткий пенопласт, изготовленный из вспененной пластмассы, может также быть заменен металлической пеной, например алюминиевой пеной.
В альтернативном варианте осуществления изобретения многослойная панель может состоять из двух внешних панелей, включающих в себя в качестве основы гофрированный металл, линия гофрирования которого проходит в поперечном направлении относительно продольной оси многослойной панели. Такие многослойные панели доступны в промышленном масштабе, например у торговой марки Metawell.
Защитный элемент может быть выполнен также в виде однородного профиля, имеющего высокое сопротивление продольному изгибу.
При этом защитный элемент может быть выполнен в виде замкнутого полого профиля, например трубчатого профиля или коробчатого профиля.
Кроме того, защитный элемент может быть выполнен в форме открытого профиля, например таврового, двутаврового, U-образного, V-образного или подобного профиля.
Кроме того, защитный элемент может иметь как области открытого профиля, так и области замкнутого профиля, из которых может состоять весь профиль.
Защитный элемент может быть выполнен также в виде прессованной детали или детали, изготовленной глубокой вытяжкой. Форма защитного элемента может тем самым быть наилучшим образом адаптирована к геометрии багажного отделения.
Предпочтительно, чтобы защитный элемент имел выступы, при помощи которых он прикреплен к панели пола автомобиля. Эти выступы могут быть выполнены как часть профиля, как самостоятельные части или как части детали, изготовленной глубокой вытяжкой. Соединение с панелью пола автомобиля по большей части поверхности дает достаточно жесткое защитное покрытие для батареи.
Для увеличения жесткости защитного элемента он может быть закреплен в центральной части при помощи отдельных держателей.
Также в одном из вариантов осуществления изобретения защитный элемент может быть прикреплен в центральной части к батарее.
Краткое описание чертежей
Изобретение представлено на чертежах и описано более подробно со ссылкой на чертежи, на которых:
на Фиг.1 показано расположение батареи в заднем багажном отделении без защитного элемента в соответствии с изобретением.
На Фиг.2 показано то же расположение, как на Фиг.1, в случае бокового удара, при котором заднее колесо автомобиля, включая колесные арки, вращается или наклоняется внутрь.
На Фиг.3 показан вариант осуществления конструкции с защитным элементом в соответствии с изобретением, когда батарея остается неповрежденной в случае бокового удара.
На Фиг.4 показан вариант осуществления конструкции, в котором защитный элемент не соединен с колесной аркой.
На Фиг.5 показан вариант осуществления конструкции, в котором защитный элемент закреплен по высоте по отношению к колесной арке, однако нежестко связан с колесной аркой при помощи элемента передачи нагрузки.
На Фиг.6 показан вариант осуществления конструкции при креплении защитного элемента к колесным аркам.
На Фиг.7 показан другой вариант осуществления конструкции при креплении защитного элемента к колесной арке.
На Фиг.8 показан вид в перспективе первого варианта осуществления конструкции защитного элемента.
На Фиг.9 показан второй вариант осуществления конструкции защитного элемента.
На Фиг.10 показан третий вариант осуществления конструкции защитного элемента.
На Фиг.11 показан вариант осуществления конструкции защитного элемента с центральной фиксацией.
На Фиг.12 показан вариант осуществления конструкции крепления защитного элемента с батареей.
На Фиг.13 показано расположение защитного элемента над батареей, защитный элемент имеет как замкнутую, так и области открытого профиля и области замкнутого профиля, которые служат в качестве дополнительных средств жесткости.
На Фиг.14 показан вариант осуществления конструкции, в которой защитный элемент расположен над батареей и имеет замкнутый профиль.
Осуществление изобретения
На Фиг.1 и 2 представлен уровень техники. В автомобиле с гибридным приводом или электромобиле 1 относительно широкая батарея 4 расположена в заднем багажном отделении 2 между колесными арками 3, причем батарея 4, как правило, представляет собой литий-ионный аккумулятор. Батарея 4 закреплена на панели 5 пола.
В случае бокового удара, как показано на Фиг.2, при котором другое транспортное средство 6 сталкивается боком с задней частью автомобиля 1, соответствующее заднее колесо 7 вместе с колесной аркой 3 вокруг него, поворачивается или наклоняется внутрь.
В начале столкновения соответствующее заднее колесо 7 сначала соприкасается с панелью 5 пола и затем поворачивается вокруг этого участка соприкосновения со своей верхней частью, направленной к батарее 4 таким образом, что последняя повреждается или разрушается, как показано на Фиг.2. Как уже упоминалось, это может привести к внутреннему короткому замыканию в батарее, вследствие чего высокая плотность тока может привести к плавлению или возгоранию корпуса.
Как показано на Фиг.3, эта опасность может быть нейтрализована с помощью средства жесткости. Для этой цели над батареей 4 расположен продолговатый защитный элемент 8, соединяющий промежуточное пространство между колесными арками 3. Защитный элемент 8 является очень прочным и обладает высоким сопротивлением продольному изгибу.
Таким образом, как показано на Фиг.3, батарея 4 закреплена между панелью 5 пола и защитным элементом 8, расположенным над ним. В случае бокового удара, таким образом, создаются препятствия для поворота внутрь заднего колеса 7 вместе с соответствующей колесной аркой 3, так как защитный элемент 8 противодействует такому движению колесной арки 3 и заднему колесу 7. Таким образом, батарея 4 надежно защищена и в случае бокового удара уцелеет или будет меньше повреждена.
На Фиг.4 показан вариант осуществления изобретения, в котором защитный элемент 8 не соединен с колесной аркой 3. Такое соединение не нужно, так как в случае бокового удара колесная арка 3 и само заднее колесо 7 под давлением упрется в защитный элемент 8 таким образом, что защитный элемент 8 может стабильно проявлять свое действие даже без дополнительной опоры.
В варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.5, защитный элемент 8 закреплен по высоте относительно соответствующей колесной арки 3, при этом без жесткого соединения с колесной аркой 3. В этом случае конец защитного элемента 8, прилегающий к колесной арке 3, соединен с опорным элементом 10 двумя горизонтальными полками 9. В этом случае опорный элемент 10 выполнен таким образом, что в случае аварии он принимает нагрузку от колесной арки 3 оптимальным образом и, таким образом, осуществляет равномерную передачу нагрузки защитному элементу 8.
В варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.6, защитный элемент 8 не только закреплен по высоте, но также соединен с колесной аркой 3. Роль соединительного элемента выполняет уголковый профиль 11, одна полка 12 которого соединена с колесной аркой 3, в то время как защитный элемент 8 опирается на выступающую полку 13 и прикреплен к ней, например, при помощи болтов или пр. В качестве углового профиля 11 может выступать, например, сечение штампованного профиля, гнутый профиль или деталь, изготовленная глубокой вытяжкой.
В варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.7, показана наиболее устойчивая фиксация защитного элемента 8 на колесной арке 3. В дополнение к уголковому профилю 11, на котором держится защитный элемент 8, предусмотрен дополнительный уголковый профиль 14, расположенный зеркально-симметрично уголковому профилю 11, при этом одна полка 15 профиля 14 прикреплена к колесной арке 3, в то время как другая полка 16 расположена непосредственно над защитным элементом 8, таким образом, что боковой край защитного элемента 8 расположен между полкой 16 верхнего уголкового профиля 14 и полкой 13 нижнего уголкового профиля 11. Защитный элемент 8 затем может быть жестко соединен с колесной аркой 3 при помощи крепежных элементов 17, например болтов.
Возможна реализация множества различных вариантов осуществления защитного элемента 8. Самым важным в их конструкции, тем не менее, является то, что защитный элемент 8 имеет высокую устойчивость к изгибанию, благодаря чему возможна жесткая передача нагрузок.
На Фиг.8 показан первый вариант осуществления такого защитного элемента 8. В этом варианте защитный элемент 8 состоит из многослойной панели, состоящей из двух внешних панелей 18 и центральной части 19 из жесткого пенопласта. Такие многослойные панели сами по себе известны.
В альтернативном варианте осуществления, показанном на Фиг.9, многослойная панель может иметь другую структуру. В соответствии с Фиг.9 многослойная панель 8 состоит из двух внешних панелей 20, между которыми расположена центральная часть 21 из гофрированного металлического листа. Такие многослойные панели продаются под торговой маркой Metawell.
Как показано на Фиг.10, защитный элемент 8 может быть выполнен в форме U-образной балки 22, то есть в виде открытого профиля. Другие формы балки, например балка таврового сечения, балка двутаврового сечения, V-образный профиль и т.д., также возможны при условии, что этот профиль имеет достаточное сопротивление продольному изгибу.
В дополнение к этому возможно также использование замкнутого сечения профиля, не показанного на чертеже, например трубчатая секция или коробчатый профиль.
Как показано на Фиг.11, также возможны варианты осуществления, в которых защитный элемент 8 закреплен при помощи отдельных держателей 23. Держатели 23 фиксируют центральную часть защитного элемента 8 таким образом, чтобы противодействие изгибу защитного элемента будет весьма эффективно оказывать противодействие. В такой конструкции могут также быть использованы более слабые защитные элементы, так как более низкое сопротивление продольному изгибу компенсируется держателями 23.
Как показано на Фиг.12, защитный элемент 8 может быть также прикреплен напрямую к батарее. В таком случае подходят соединения болтами 24, при помощи которых центральная часть защитного элемента 8 прикреплена к батарее.
На Фиг.13 показан еще один вариант осуществления защитного элемента 8. В этом варианте защитный элемент 8 состоит из плоской панели 25, на верхней части которой закреплены элементы 26 жесткости. В таком варианте осуществления батарея 4 расположена между панелью 5 пола и плоской нижней частью панели 25 защитного элемента 8.
В варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.14, защитный элемент 8 имеет замкнутое поперечное сечение в форме коробчатого профиля 27, причем батарея 4 расположена между панелью 5 пола и нижней частью коробчатого профиля 27. Само собой разумеется, что вместо коробчатого профиля может быть использован другой полый профиль, например трубчатый профиль или нечто подобное.
Список ссылочных позиций
1 Автомобиль с гибридным приводом/Электромобиль
2 Багажное отделение
3 Колесные арки
4 Батарея
5 Панель пола
6 Другое транспортное средство
7 Заднее колесо
8 Защитный элемент
9 Полка
10 Опорный элемент
11 Уголковый профиль
12 Полка
13 Полка
14 Уголковый профиль
15 Полка
16 Полка
17 Крепежный элемент
18 Внешняя панель
19 Центральная часть
20 Внешняя панель
21 Центральная часть
22 Балка
23 Держатель
24 Болты
25 Панель
26 Элемент жесткости
27 Коробчатый профиль