КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ УСТАНОВКИ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
BATTERY INSTALLATION STRUCTURE

Область техники
Настоящее изобретение относится к конструкции для установки аккумуляторной батареи, которая применяется для установки множества пакетов гальванических элементов в нижней части кузова транспортного средства.
Уровень техники
В транспортном средстве с электрическим приводом, описанном в публикации японской заявки на патент № 2012-96789, крупноразмерный блок аккумуляторной батареи, включающий в себя корпус аккумуляторной батареи, установлен между левым и правым боковыми элементами конструкции, предусмотренными в нижней части кузова транспортного средства. Этот блок аккумуляторной батареи имеет четыре поперечины, которые предусмотрены на нижней поверхности корпуса аккумуляторной батареи и прикреплены к левому и правому боковым элементам конструкции болтовым соединением, и опорный элемент передней стороны, который предусмотрен в передней части корпуса аккумуляторной батареи и прикреплен к поперечному элементу конструкции болтовым соединением. Этот корпус аккумуляторной батареи вмещает множество модулей аккумуляторной батареи. Каждый модуль аккумуляторной батареи сформирован посредством последовательного соединения множества гальванических элементов.
Сущность изобретения
В транспортном средстве с электрическим приводом, сконфигурированном, как описано выше, крупногабаритный блок аккумуляторной батареи смонтирован в нижней части кузова транспортного средства, что предпочтительно в показателях увеличения расстояния пройденного пути на одной зарядке, которое является важным эксплуатационным показателем для транспортных средств с электрическим приводом. Однако, это транспортное средство с электрическим приводом имеет конфигурацию, в которой корпус (кожух) аккумуляторной батареи установлен между левым и правым боковыми элементами конструкции (элементами каркаса кузова транспортного средства), а модули аккумуляторной батареи (пакеты гальванических элементов) размещены внутри этого кожуха. Таким образом, монтажный зазор, предусмотренный между кожухом и кузовом транспортного средства (зазор для предотвращения мешающего действия между кожухом и кузовом транспортного средства), и пространство для установки стенок кожуха формируют мертвые пространства, в которых не могут быть установлены пакеты гальванических элементов. Однако, например, когда удерживающий элемент, предусмотренный исключительно с целью удерживания, используется, чтобы удерживать (держать) пакеты гальванических элементов в кожухе, пространство для установки этого удерживающего элемента и промежуток между инструментом и смежными элементами (промежуток для предоставления возможности вставлять инструмент) также формируют мертвые пространства. Таким образом, в показателях увеличения пространства для установки пакетов гальванических элементов, есть место для улучшения в описанном выше предшествующем уровне техники.
Настоящее изобретение является конструкцией для установки аккумуляторной батареи, которая может обеспечивать большее пространство для установки пакетов гальванических элементов в нижней части кузова транспортного средства.
Примерным аспектом настоящего изобретения является конструкция для установки аккумуляторной батареи для транспортного средства. Конструкция для установки аккумуляторной батареи включает в себя: множество элементов каркаса кузова транспортного средства, которые расположены в направлении ширины транспортного средства транспортного средства и являются частью нижнего каркаса кузова транспортного средства; и множество пакетов гальванических элементов, каждый из которых включает в себя множество одиночных гальванических элементов. Каждый из пакетов гальванических элементов выполнен с возможностью удерживаться в кузове транспортного средства, будучи вставленным между элементами каркаса кузова транспортного средства непосредственно или через другой элемент конструкции.
Элементы каркаса кузова транспортного средства, формирующие часть нижнего каркаса кузова транспортного средства, расположены в направлении ширины транспортного средства. Каждый из пакетов гальванических элементов включает в себя одиночные гальванические элементы и каждый удерживается в кузове транспортного средства, будучи вставленным между элементами каркаса кузова транспортного средства непосредственно или через другой элемент конструкции. Таким образом, можно уменьшить или устранить мертвое пространство, созданное между пакетами гальванических элементов и элементами каркаса кузова транспортного средства, и тем самым, увеличить пространство для установки пакетов гальванических элементов в нижней части кузова транспортного средства.
Еще одним аспектом настоящего изобретения является конструкция для установки аккумуляторной батареи. Конструкция для установки аккумуляторной батареи включает в себя: множество элементов каркаса кузова транспортного средства, которые расположены в направлении ширины транспортного средства транспортного средства и являются частью нижнего каркаса кузова транспортного средства; и множество пакетов гальванических элементов, каждый из которых включает в себя множество одиночных гальванических элементов. Каждый из пакетов гальванических элементов удерживается между элементами каркаса кузова транспортного средства без использования удерживающих элементов, которые удерживают пакеты гальванических элементов в элементах каркаса кузова транспортного средства.
Элементы каркаса кузова транспортного средства, которые формируют часть нижнего каркаса кузова транспортного средства, расположены в направлении ширины транспортного средства. Каждый из пакетов гальванических элементов включает в себя одиночные гальванические элементы, и каждый удерживается между элементами каркаса кузова транспортного средства без использования удерживающих элементов, предусмотренных исключительно в целях удерживания (например, кронштейнов, крепежных деталей, и т.д.). Таким образом, можно уменьшить или устранить мертвое пространство, созданное между пакетами гальванических элементов и элементами каркаса кузова транспортного средства, и тем самым, увеличить пространство для установки пакетов гальванических элементов в нижней части кузова транспортного средства.
Еще одним аспектом настоящего изобретения является конструкция для установки аккумуляторной батареи. Конструкция для установки аккумуляторной батареи включает в себя: множество элементов каркаса кузова транспортного средства, которые расположены в направлении ширины транспортного средства у транспортного средства и являются частью нижнего каркаса кузова транспортного средства; и множество пакетов гальванических элементов, каждый из которых включает в себя множество одиночных гальванических элементов. Каждый из пакетов гальванических элементов установлен между элементами каркаса кузова транспортного средства в состоянии открытости в пространство между элементами каркаса кузова транспортного средства.
Элементы каркаса кузова транспортного средства, которые формируют часть нижнего каркаса кузова транспортного средства, расположены в направлении ширины транспортного средства. Каждый из пакетов гальванических элементов включает в себя одиночные гальванические элементы, и каждый установлен между элементами каркаса кузова транспортного средства в состоянии открытости в пространство между элементами каркаса кузова транспортного средства, то есть, в состоянии без размещения в кожухе, который формирует наружную оболочку. Таким образом, можно уменьшить или устранить мертвое пространство, созданное между пакетами гальванических элементов и элементами каркаса кузова транспортного средства, и тем самым, увеличить пространство для установки пакетов гальванических элементов в нижней части кузова транспортного средства.
Одиночные гальванические элементы могут укладываться в направлении расположения элементов каркаса кузова транспортного средства.
Одиночные гальванические элементы могут быть уложены в направлении расположения элементов каркаса кузова транспортного средства. Таким образом, например, когда пакет гальванических элементов проходит в направлении укладки одиночных гальванических элементов, это продолжение может ограничиваться элементами каркаса кузова транспортного средства, расположенными по обеим сторонам от этого пакета гальванических элементов в направлении укладки пакета.
Элементы каркаса кузова транспортного средства могут включать в себя: пару порогов, которые расположены на равном расстоянии от центра по ширине транспортного средства и проходят в продольном направлении транспортного средства; днище кузова, которое расположено на верхней стороне порогов в направлении высоты транспортного средства и проходит в направлении ширины транспортного средства, днище кузова является поверхностью пола кабины транспортного средства; и нижнюю пластину, которая расположена на нижней стороне порогов в направлении высоты транспортного средства и проходит в направлении ширины транспортного средства, нижняя пластина является нижней поверхностью кузова транспортного средства. Пакеты гальванических элементов могут быть защищены порогами, днищем кузова и нижней пластиной с обеих сторон в направлении высоты транспортного средства и с обеих сторон в направлении ширины транспортного средства.
0001
Элементы каркаса кузова транспортного средства могут включать в себя: пару порогов, которые расположены на равном расстоянии от центра по ширине транспортного средства и проходят в продольном направлении транспортного средства; днище кузова, которое расположено на верхней стороне порогов в направлении высоты транспортного средства и проходит в направлении ширины транспортного средства, днище кузова является поверхностью пола кабины транспортного средства; и нижнюю пластину, которая расположена на нижней стороне порогов в направлении высоты транспортного средства и проходит в направлении ширины транспортного средства, нижняя пластина является нижней поверхностью кузова транспортного средства. Пакеты гальванических элементов могут быть защищены порогами, днищем кузова и нижней пластиной с обеих сторон в направлении высоты транспортного средства и с обеих сторон в направлении ширины транспортного средства. Таким образом, пара порогов, днище кузова и нижняя пластина, формирующие часть кузова транспортного средства, действуют в качестве корпуса аккумуляторной батареи, который вмещает пакеты гальванических элементов. По сравнению с конфигурацией, в которой пакеты гальванических элементов размещены в кожухе (корпусе аккумуляторной батареи), который сформирован отдельно от кузова транспортного средства и установлен под полом кабины транспортного средства, эта конфигурация может уменьшать или устранять мертвое пространство, создаваемое под полом кабины транспортного средства в направлении высоты транспортного средства. Как результат, может быть реализовано низкопольное транспортное средство.
Конструкция для установки аккумуляторной батареи дополнительно может включать в себя поперечные элементы, которые проходят в направлении ширины транспортного средства. Элементы каркаса кузова транспортного средства могут продолжаться в продольном направлении транспортного средства, и поперечные элементы конструкции могут быть расположены между элементами каркаса кузова транспортного средства, а оба конца поперечных элементов конструкции могут быть присоединены к элементам каркаса кузова транспортного средства.
Конструкция для установки аккумуляторной батареи дополнительно может включать в себя поперечные элементы конструкции, которые проходят в направлении ширины транспортного средства. Элементы каркаса кузова транспортного средства могут продолжаться в продольном направлении транспортного средства, и поперечные элементы конструкции могут быть расположены между элементами каркаса кузова транспортного средства, а оба конца поперечных элементов конструкции могут быть присоединены к элементам каркаса кузова транспортного средства. Таким образом. можно уменьшать или предотвращать повреждение пакетов гальванических элементов в случае бокового столкновения транспортного средства.
Элементы каркаса кузова транспортного средства могут быть: парой порогов, которые расположены на равном расстоянии от центра по ширине транспортного средства и проходят в продольном направлении транспортного средства; и центральным туннелем, который проходит по центру. Центральный туннель может быть расположен между порогами и может продолжаться в продольном направлении транспортного средства.
Элементы каркаса кузова транспортного средства могут быть: парой порогов, которые расположены на равном расстоянии от центра по ширине транспортного средства и проходят в продольном направлении транспортного средства; и центральным туннелем, который проходит по центру. Центральный туннель может быть расположен между порогами и может продолжаться в продольном направлении транспортного средства. Таким образом, в случае бокового столкновения транспортного средства, нагрузка от столкновения может передаваться на центральный туннель через поперечный элемент, так что нагрузка от столкновения может поглощаться посредством деформации центрального туннеля.
Другой элемент конструкции может быть листообразной прокладкой.
Как было описано выше, конструкция для установки аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению может обеспечивать большее пространство для установки пакетов гальванических элементов в нижней части кузова транспортного средства.
Краткое описание чертежей
Признаки, преимущества, а также техническая и промышленная значимость примерных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые номера обозначают идентичные элементы, и на которых:
фиг. 1 - вид сверху, показывающий конфигурацию нижней части кузова транспортного средства, оборудованного аккумуляторными батареями транспортного средства, к которому применима конструкция для установки аккумуляторной батареи согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 - вид в разрезе оборудованного аккумуляторными батареями транспортного средства, как видно с левой стороны транспортного средства;
фиг. 3 - вид в перспективе, показывающий участок нижней части кузова транспортного средства, показанной на фиг. 1;
фиг. 4 - увеличенный вид в разрезе, показывающий сечение, взятое по линии IV-IV с фиг. 3;
фиг. 5 - вид в перспективе участка, показанного на фиг. 3, с не включенными в состав пакетами гальванических элементов;
фиг. 6 - вид в перспективе, соответствующий фиг. 5, иллюстрирующий способ установки пакетов гальванических элементов;
фиг. 7 - изображение в перспективе в разобранном виде, показывающее пакет гальванических элементов в частично разобранном состоянии;
фиг. 8 - вид в перспективе, показывающий оборудованное аккумуляторными батареями транспортное средство согласно сравнительному примеру;
фиг. 9 - вид в перспективе, показывающий участок пакета гальванических элементов согласно сравнительному примеру; и
фиг. 10 - вид сверху, показывающий пример нижней части кузова транспортного средства, к которой применима конструкция для установки аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Конструкция 10 для установки аккумуляторной батареи согласно варианту осуществления настоящего изобретения будет описана с использованием фиг. 1-7. Стрелки ВПЕРЕД, ВВЕРХ, ВЛЕВО, показанные при необходимости на чертежах, соответственно указывают переднее направление (направление вперед), верхнее направление и левое направление оборудованного аккумуляторными батареями транспортного средства 12, к которому применима конструкция 10 для установки аккумуляторной батареи согласно этому варианту осуществления. Если не указано иное, передняя и задняя стороны, левая и правая стороны, и верхняя и нижняя стороны, используемые в нижеследующем описании, указывают ссылкой соответственно на переднюю и заднюю стороны в продольном направлении транспортного средства, левую и правую стороны в горизонтальном направлении транспортного средства (направлении ширины транспортного средства) и верхнюю и нижнюю стороны в направлении высоты транспортного средства. Чтобы сделать чертежи легко обозримыми, некоторые элементы конструкции и некоторые ссылочные позиции могут быть не включены в чертежи.
Как показано на фиг. 1 и 2, оборудованное аккумуляторными батареями транспортное средство 12 (в дальнейшем сокращенно обозначаемое как «транспортное средство 12») согласно данному варианту осуществления является транспортным средством с электрическим приводом, которое передвигается с использованием мощности привода от электродвигателя (не показан), и включает в себя кузов 14 транспортного средства типа седан. В нижней части кузова 14 транспортного средства, установлено множество (в этом примере - 20), пакетов 40 гальванических элементов (модулей аккумуляторной батареи), которые снабжают электродвигатель электроэнергией возбуждения. В нижеследующем, сначала будет описана конфигурация нижней части кузова 14 транспортного средства, а затем, будут описаны конфигурация пакетов 40 гальванических элементов и основной признак этого варианта осуществления, а именно, конструкция для установки пакетов 40 гальванических элементов в кузове 14 транспортного средства.
Как показано на фиг. 1-6, кузов 14 транспортного средства включает в себя: пару левого и правого порогов (пару порогов) 18L, 18R (см. фиг. 1 и фиг. 3-6), которые проходят в продольном направлении транспортного средства соответственно под обеими краями кабины 16 транспортного средства (см. фиг. 2 и фиг. 4) в направлении ширины транспортного средства; передний поперечный элемент 20 (см. фиг. 1-3, фиг. 5 и фиг. 6), который подвешен между передними концами левого и правого порогов 18L, 18R вдоль направления ширины транспортного средства; и задний поперечный элемент 22 (см. фиг. 1-3, фиг. 5 и фиг. 6), который подвешен между задними концами левого и правого порогов 18L, 18R вдоль направления ширины транспортного средства.
Кузов 14 транспортного средства дополнительно включает в себя центральный туннель 24 (см. фиг. 1 и фиг. 3-6), который проходит в продольном направлении транспортного средства в центральной части кузова 14 транспортного средства в направлении ширины транспортного средства между левым и правым порогами 18L, 18R, и который подвешен между передним поперечным элементом 20 и задним поперечным элементом 22. Кузов 14 транспортного средства дополнительно включает в себя множество (в этом примере, восемь) промежуточных поперечных элементов 26 (см. фиг. 1-3, фиг. 5 и фиг. 6), которые расположены в продольном направлении транспортного средства между левым и правым порогами 18L, 18R и центральным туннелем, и которые подвешены между левым и правым порогами 18L, 18R и центральным туннелем 24. Кузов 14 транспортного средства дополнительно включает в себя днище 28 кузова (см. фиг. 2 и фиг. 4; не показано на других чертежах), которое подвешено между верхними частями левого и правого порогов 18L, 18R и формирует поверхность пола кабины 16 транспортного средства, и нижнюю пластину 30 (см. фиг. 2 и фиг. 4-6), которая подвешена между нижними частями (нижними краями) левого и правого порогов 18L, 18R и формирует нижнюю поверхность кузова 14 транспортного средства.
Пороги 18L, 18R и центральный туннель 24 соответствуют «элементам каркаса кузова транспортного средства» в настоящем изобретении, и промежуточные поперечные элементы 26 соответствуют «поперечному элементу конструкции» в настоящем изобретении. Пороги 18L, 18R и центральный туннель 24 расположены в горизонтальном направлении транспортного средства (в этом примере, направлении ширины транспортного средства) и формируют часть нижнего каркаса кузова 14 транспортного средства наряду с передним поперечным элементом 20, задним поперечным элементом 22 и промежуточными поперечными элементами 26.
Левый и правый пороги 18L, 18R, передний поперечный элемент 20 и задний поперечный элемент 22 изготавливаются посредством выдавливания из легкого металла, такого как алюминиевый сплав. Каждый из левого и правого порогов 18L, 18R сформирован удлиненной формой с длинной стороной, ориентированной в продольном направлении транспортного средства, и имеет по существу прямоугольную форму поперечного сечения при обзоре с продольного направления транспортного средства. Каждый из переднего поперечного элемента 20 и заднего поперечного элемента 22 сформирован удлиненной формой с длинной стороной, ориентированной в направлении ширины транспортного средства, и имеет по существу прямоугольную форму поперечного сечения при обзоре с направления ширины транспортного средства. Оба конца переднего поперечного элемента в направлении его длинной стороны присоединены соответственно к передним концам левого и правого порогов 18L, 18R, и оба конца заднего поперечного элемента 22 в направлении его длинной стороны присоединены соответственно к задним концам левого и правого порогов 18L, 18R.
Центральный туннель 24 и промежуточные поперечные элементы 26 изготавливаются прессовой обработкой листового материала, сделанного из легкого металла, такого как алюминиевый сплав. Центральный туннель 24 сформирован удлиненной формой с длинной стороной, ориентированной в продольном направлении транспортного средства, и является по существу шляп образным в поперечном разрезе при обзоре с продольного направления транспортного средства. Оба конца центрального туннеля 24 в направлении его длинной стороны присоединены соответственно к переднему поперечному элементу 20 и заднему поперечному элементу 22.
Промежуточный поперечный элемент 26 сформирован удлиненной формой с длинной стороной, ориентированной в направлении ширины транспортного средства, и является по существу шляпообразным в поперечном разрезе при обзоре с направления ширины транспортного средства. Четыре промежуточных поперечных элемента 26 установлены между левым порогом 18L и центральным туннелем 24, и между правым порогом 18R и центральным туннелем 24. Четыре промежуточных поперечных элемента 26 на каждой из левой и правой сторон, передний поперечный элемент 20 и задний поперечный элемент 22 размещены с равными промежутками в продольном направлении транспортного средства. Положения четырех промежуточных поперечных элементов 26, расположенных на левой стороне транспортного средства, и положения четырех промежуточных поперечных элементов 26, расположенных на правой стороне транспортного средства, совпадают друг с другом в продольном направлении транспортного средства. Оба конца в направлении длинной стороны каждого из четырех промежуточных поперечных элементов 26, расположенных на левой стороне транспортного средства, присоединены соответственно к левому порогу и центральному туннелю 24, тем временем, оба конца в направлении длинной стороны каждого из четырех промежуточных поперечных элементов 26, расположенных на правой стороне транспортного средства, присоединены соответственно к правому порогу и центральному туннелю 24.
Днище 28 кузова и нижняя пластина 30 производятся прессовой обработкой листового материала, сделанного из легкого металла, такого как алюминиевый сплав, и имеют форму пластины с направлением толщины пластины, ориентированным в направлении высоты транспортного средства. Левая и правая кромки днища 28 кузова находятся в контакте со ступеньками, сформированными на верхних сторонах левого и правого порогов 18L, 18R, с верхней стороны в направлении высоты транспортного средства, тем временем, передняя и задняя кромки днища 28 кузова находятся в контакте с верхними поверхностями переднего поперечного элемента 20 и заднего поперечного элемента 22 с верхней стороны в направлении высоты транспортного средства. Левая и правая кромки нижней пластины 30 находятся в контакте с нижними поверхностями левого и правого порогов 18L, 18R с нижней стороны в направлении высоты транспортного средства, тем временем, передняя и задняя кромки нижней пластины 30 находятся в контакте с нижними поверхностями переднего поперечного элемента 20 и заднего поперечного элемента 22 с нижней стороны в направлении высоты транспортного средства. Днище 28 кузова и нижняя пластина 30 присоединены к левому и правому порогам 18L, 18R, переднему поперечному элементу 20 и заднему поперечному элементу 22, а нижняя пластина 30 также присоединена к центральному туннелю 24.
Описанная выше конфигурация нижней части кузова 14 транспортного средства является всего лишь примером и может быть изменена при необходимости. В случае, где элементы, составляющие нижнюю часть кузова 14 транспортного средства, сделаны из одного и того же типа легкого металла (например, алюминиевого сплава), как в этом варианте осуществления, средство, такое как точечная сварка, перемешивающая сварка трением, клепка или болтовое соединение, может использоваться в качестве способа соединения этих элементов друг с другом. В случае, где элементы, подлежащие соединению друг с другом, сделаны из разных типов материала (например, сталь и алюминиевый сплав), в качестве способа соединения может использоваться средство, такое как болтовое соединение или клепка.
Левый и правый пороги 18L, 18R, передний поперечный элемент 20, задний поперечный элемент 22, днище 28 кузова и нижняя пластина 30 формируют корпус, который вмещает множество пакетов 40 гальванических элементов. Более точно, в этом варианте осуществления, замкнутое пространство (место размещения аккумуляторной батареи) сформировано под полом кабины 16 транспортного средства левым и правым порогами 18L, 18R, передним поперечным элементом 20, задним поперечным элементом 22, днищем 28 кузова и нижней пластиной 30, и пакеты 40 гальванических элементов размещены в этом замкнутом пространстве. Пакеты 40 гальванических элементов закрыты левым и правым порогами 18L, 18R с обеих сторон в горизонтальном направлении транспортного средства, закрыты днищем 28 кузова и нижней пластиной 30 с обеих сторон в направлении высоты транспортного средства и закрыты передним поперечным элементом 20 и задним поперечным элементом 22 с обеих сторон в продольном направлении транспортного средства. Распределительная коробка, коробка переключателей, блок управления, и т.д., (не показаны) размещены на стороне задней части замкнутого пространства.
Как показано на фиг. 7, пакет 40 гальванических элементов главным образом состоит из множества уложенных в пакет одиночных гальванических элементов 42 (аккумуляторных батарей) и, например, одиночные гальванические элементы 42 электрически соединены последовательно для формирования модуля. На фиг. 1-3 и фиг. 6, пакеты 40 гальванических элементов изображены схематически. Направление укладки пакета одиночных гальванических элементов 42 является направлением ширины транспортного средства, в котором расположены (обращены друг к другу) левый и правый пороги 18L, 18R и центральный туннель 24. Например, одиночный гальванический элемент 42 является литий-ионной вторичной аккумуляторной батареей и является прямоугольной аккумуляторной батареей, имеющей корпус в виде плоского прямоугольного параллелепипеда. Клемма 42A положительного электрода и клемма 42B отрицательного электрода предусмотрены на верхней поверхности каждого одиночного гальванического элемента 42. Одиночный гальванический элемент 42 не ограничен литий-ионной вторичной аккумуляторной батареей и, взамен, может быть другим типом аккумуляторной батареи, таким как никель-водородная вторичная аккумуляторная батарея.
Изолятор 46 вставлен между смежными из уложенных в пакет одиночных гальванических элементов 42, так чтобы одиночные гальванические элементы 42 и изоляторы 46 были уложены в пакет вперемежку. Например, изолятор 46 отлит из полимера и имеет по существу прямоугольную форму с направлением толщины, ориентированным в направлении укладки пакета. Каркасная часть 46A, выступающая в обе стороны в направлении укладки пакета, с тем чтобы формировать каркас, предусмотрена на внешней периферийной кромке изолятора 46, и одиночный гальванический элемент 42 вставлен внутрь каркасной части 46A.
Один одиночный гальванический элемент 42 расположен на каждом торце пакета, который сформирован укладкой в пакет одиночных гальванических элементов 42 и изоляторов 46, как описано выше, и торцевая пластина 48 размещена на каждом из одиночных гальванических элементов 42 на обоих торцах с внешней стороны в направлении укладки. Например, торцевая пластина 48 отлита из полимера и имеет по существу прямоугольную форму с направлением толщины, ориентированным в направлении укладки.
Пакет 40 гальванических элементов, сконфигурированный, как описано выше, в целом имеет форму удлиненного прямоугольного параллелепипеда, причем, длинная сторона ориентирована в направлении ширины транспортного средства. В пакете 40 гальванических элементов, клеммы 42A положительного электрода и клеммы 42B отрицательного электрода смежных одиночных гальванических элементов 42 присоединены друг к другу через токопроводящую шину (не показана), которая является электропроводным элементом конструкции. Однако, конфигурация пакета 40 гальванических элементов не ограничена этим примером и может быть изменена при необходимости. Например, торцевые пластины 48 могут быть не включены в состав. Затем, будет описан основной признак данного варианта осуществления.
В этом варианте осуществления, как показано на фиг. 1, фиг. 3 и фиг. 4, множество (в этом варианте осуществления - 10) пакетов 40 гальванических элементов установлены (расположены), с тем чтобы выстраиваться в продольном направлении транспортного средства между левым порогом 18L и центральным туннелем 24, и между правым порогом 18R и центральным туннелем 24. Более точно, пять небольших пространств 56 (ссылочная позиция 56 не включена в чертежи, иные чем фиг. 5 и фиг. 6), которые обособлены друг от друга в продольном направлении транспортного средства четырьмя промежуточными поперечными элементами 26, сформированы между левым порогом 18L и центральным туннелем 24, и между правым порогом 18R и центральным туннелем 24. Внутри каждого небольшого пространства 56, два пакета 40 гальванических элементов расположены (размещены) бок о бок в продольном направлении транспортного средства. В нижеследующем описании, левый порог 18L и правый порог 18R могут указываться ссылкой просто как пороги 18.
Каждый пакет 40 гальванических элементов удерживается (держится) в кузове 14 транспортного средства, будучи вставленным непосредственно между порогом 18 и центральным туннелем 24. Более точно, каждый пакет 40 гальванических элементов удерживается в кузове 14 транспортного средства так как пара его торцевых пластин 48, которая предусмотрена соответственно на обеих сторонах в направлении расположения порогов 18 и центрального туннеля 24 (то есть, на обоих торцах пакета 40 гальванических элементов в направлении его длинной стороны) входит в контакт с порогом 18 и центральным туннелем 24. «Вставка между» здесь означает, что «пакет 40 гальванических элементов сжат с обеих сторон (в направлении размещения), с тем чтобы не быть подвижным», тем временем, «удерживание» означает, что, по меньшей мере во время нормального вождения транспортного средства 12, смещение пакета 40 гальванических элементов относительно кузова 40 транспортного средства в направлении длины, горизонтальном и вертикальном направлениях ограничено. В этом варианте осуществления, оба торца каждого пакета 40 гальванических элементов в направлении длинной стороны находятся в непосредственном контакте с порогом 18 и центральным туннелем 24, но настоящее изобретение не ограничено этим примером. Например, оба торца каждого пакета 40 гальванических элементов в направлении длинной стороны могут находиться в контакте с порогом 18 и центральным туннелем 24 через листообразную прокладку, и т.д., то есть, каждый пакет 40 гальванических элементов может быть вставлен между порогом 18 и центральным туннелем 24 через другой элемент конструкции.
Как показано на фиг. 4, каждый пакет 40 гальванических элементов, который вставлен между порогом 18 и центральным туннелем 24 (имеет оба своих торца в направлении длинной стороны в контакте с порогом 18 и центральным туннелем), как описано выше, подвергается действию удерживающей силы F (силы стискивания; сжимающей силы) со стороны порога 18 и центрального туннеля 24 в направлении ширины транспортного средства (направлении укладки пакета одиночных гальванических элементов 42). Таким образом, смещение каждого пакета 40 гальванических элементов относительно кузова 14 транспортного средства ограничено в направлении длины, горизонтальном направлении и направлении высоты. В этом варианте осуществления, поэтому, даже когда нижняя пластина 30 и промежуточные поперечные элементы 26 убраны из кузова 14 транспортного средства, каждый пакет 40 гальванических элементов поддерживается в состоянии удерживания (держится) в кузове 14 транспортного средства.
В этом варианте осуществления, пакеты 40 гальванических элементов удерживаются между левым и правым порогами 18L, 18R и центральным туннелем 24 без использования удерживающих элементов, которые предусмотрены исключительно с целью удерживания (например, кронштейнов, крепежных деталей, и т.д.). Более того, каждый из пакетов 40 гальванических элементов установлен между порогом 18 и центральным туннелем 24 в состоянии открытости в пространство между порогом 18 и центральным туннелем 24, то есть, в состоянии без размещения в кожухе (корпусе аккумуляторной батареи), который формирует наружную оболочку. Таким образом, в этом варианте осуществления, пакеты 40 гальванических элементов установлены по существу по всей площади под полом кабины 16 транспортного средства. Передний поперечный элемент 20, задний поперечный элемент 22 и промежуточные поперечные элементы 26 находятся в контакте с пакетами 40 гальванических элементов или плотно прилегают к пакетам 40 гальванических элементов.
В этом варианте осуществления, каждый пакет 40 гальванических элементов установлен (вставлен) между порогом 18 и центральным туннелем 24 с верхней стороны в направлении высоты транспортного средства (см. стрелку D на фиг. 6). Например, как показано на фиг. 6, пакеты 40 гальванических элементов устанавливаются после того, как нижняя пластина 30 прикреплена к нижнему каркасу кузова 14 транспортного средства, но до того, как прикреплено днище 28 кузова. Для вставки пакета 40 гальванических элементов между порогом 18 и центральным туннелем 24, например, пакет 40 гальванических элементов сжимается зажимным приспособлением (не показано) в направлении ширины транспортного средства (направлении укладки пакета одиночных гальванических элементов 42).
Затем, будут описаны функционирование и результаты этого варианта осуществления.
В конструкции 10 для установки аккумуляторной батареи, сконфигурированной, как описано выше, каждый из пакетов 40 гальванических элементов, включающих в себя одиночные гальванические элементы 42, расположен между левым и правым порогами 18L, 18R и центральным туннелем 24, которые расположены в направлении ширины транспортного средства и формируют часть нижнего каркаса кузова 14 транспортного средства. Каждый пакет 40 гальванических элементов вставлен между одним из левого и правого порогов 18L, 18R и центральным туннелем 24, причем, оба его торца в направлении расположения левого и правого порогов 18L, 18R и центрального туннеля, соответственно, находятся в контакте с таким одним из левого и правого порогов 18L, 18R и с центральным туннелем 24. С пакетами 40 гальванических элементов, удерживаемыми таким образом в кузове 14 транспортного средства, можно избегать создания мертвого пространства между пакетами 40 гальванических элементов и каждым из левого и правого порогов 18L, 18R и центральным туннелем 24. Как результат, большее пространство для установки пакетов 40 гальванических элементов может обеспечиваться в нижней части кузова 14 транспортного средства.
Таким образом, в данном варианте осуществления, пакеты 40 гальванических элементов удерживаются между левым и правым порогами 18L, 18R и центральным туннелем 24 без использования удерживающих элементов, предусмотренных исключительно с целью удерживания (например, кронштейнов, крепежных деталей, и т.д.), так что не требуются пространство для установки удерживающих элементов, промежуток между инструментом и смежными элементами, и т.д. Более того, в этом варианте осуществления, пакеты 40 гальванических элементов установлены между левым и правым порогами 18L, 18R и центральным туннелем 24 в состоянии открытости в пространство между порогами 18 и центральным туннелем 24, то есть, в состоянии без размещения в кожухе (корпусе аккумуляторной батареи), который формирует наружную оболочку, так чтобы не требовались монтажный зазор для корпуса аккумуляторной батареи, пространство для установки стенок корпуса аккумуляторной батареи, и т.д. Поэтому, можно упаковывать большее количество одиночных гальванических элементов 42 в нижней части кузова 14 транспортного средства (в этом примере, под полом кабины 16 транспортного средства) и, тем самым, увеличить емкость гальванических элементов (количество энергии, хранимой в них), которые могут быть установлены под полом кабины 16 транспортного средства.
В нижеследующем, с использованием оборудованного аккумуляторными батареями транспортного средства 100 (сравнительного примера), показанного на фиг. 8, будут подробно описаны функционирование и результаты данного варианта осуществления. Оборудованное аккумуляторными батареями транспортное средство 100 согласно этому сравнительному примеру (в дальнейшем может указываться ссылкой как «сравнительный пример 100»), например, является транспортным средством с электрическим приводом и сконфигурировано так, чтобы крупноразмерный блок 104 аккумуляторных батарей, включающий в себя корпус 102 аккумуляторной батареи, устанавливался в нижней части кузова 106 транспортного средства (под полом кабины транспортного средства). Блок 104 аккумуляторных батарей сформирован отдельно от кузова 106 транспортного средства и прикреплен к кузову 106 транспортного средства.
В сравнительном примере 100, мертвое пространство создается вследствие монтажного зазора для предоставления блоку 104 аккумуляторных батарей возможности устанавливаться в кузове 106 транспортного средства, промежутка между инструментом и смежными элементами, и т.д. Более того, в сравнительном примере 100, как показано на фиг. 9, множество пакетов 108 гальванических элементов, размещенных в корпусе 102 аккумуляторной батареи, удерживаются (закреплены) в корпусе 102 аккумуляторной батареи посредством кронштейнов 110, болтов 112, гаек 114, и т.д., которые удерживают элементы, предусмотренные исключительно с целью удерживания. Таким образом, пространство для установки кронштейнов 110, и тому подобного, промежуток между инструментом и смежными элементами, и т.д., предусмотренные внутри корпуса 102 аккумуляторной батареи, также формируют мертвое пространство. Как результат, количество энергии, которая может накапливаться под полом кабины транспортного средства, уменьшается, тем временем, масса и стоимость производства оборудованного аккумуляторными батареями транспортного средства 100 возрастают вследствие массы и стоимости производства корпуса 102 аккумуляторной батареи.
В противоположность, в варианте осуществления, нижний каркас кузова 14 транспортного средства (каркас низа кузова) используется в качестве удерживающего элемента пакетов 40 гальванических элементов, так чтобы не требовались монтажный зазор, промежуток между инструментом и смежными элементами, и т.д., требуемые в сравнительном примере 100, и делалось имеющимся в распоряжении большее пространство для установки пакетов 40 гальванических элементов (одиночных гальванических элементов 42). Соответственно, количество (коэффициент заполнения) одиночных гальванических элементов 42, установленных под полом кабины 16 транспортного средства, может быть увеличено и, в силу этого, расстояние пройденного пути на одной зарядке, которое является важным эксплуатационным показателем для транспортных средств с электрическим приводом, может быть значительно увеличено по сравнению со сравнительным примером 100. Более того, корпус 102 аккумуляторной батареи, требуемый в сравнительном примере 100, не требуется, так что могут быть уменьшены масса и стоимость производства транспортного средства 12.
В сравнительном примере 100, мертвое пространство также создается в направлении высоты транспортного средства вследствие монтажного зазора, предусмотренного между верхней стенкой 102A корпуса 102 аккумуляторной батареи и днищем кузова (не показано) у кузова 106 транспортного средства, пространства для установки верхней стенки 102A, и т.д. Соответственно, уровень установки днища кузова у кузова 106 транспортного средства высок, и значит, велики высота положения бедер занимающего место человека и уровень установки крыши 106A кузова 106 транспортного средства. Как результат, не только ограничивается оформление кузова 106 транспортного средства, но также возрастает коэффициент аэродинамического сопротивления (значение CD) кузова 106 транспортного средства, и уменьшается эффективность использования электроэнергии. В случае, где сравнительным примером 100 является транспортное средство с гибридным электрическим приводом, уменьшается эффективность использования топлива.
В варианте осуществления, в противоположность, пакеты 40 гальванических элементов закрыты с обеих сторон в направлении высоты транспортного средства днищем 28 кузова, которое подвешено между верхними частями левого и правого порогов 18L, 18R и формирует поверхность пола кабины 16 транспортного средства, и нижней пластиной 30, которая подвешена между нижними частями левого и правого порогов 18L, 18R и формирует нижнюю поверхность кузова 14 транспортного средства. Это означает, что, в данном варианте осуществления, левый и правый пороги 18L, 18R, днище 28 кузова и нижняя пластина 30, формирующие кузов 14 транспортного средства, функционируют в качестве корпуса аккумуляторной батареи, который вмещает пакеты 40 гальванических элементов. По сравнению с конфигурацией, в которой корпус 102 аккумуляторной батареи, отдельный от кузова 106 транспортного средства, установлен под полом кабины транспортного средства, как в сравнительном примере 100, данная конфигурация может уменьшать или устранять мертвое пространство, создаваемое в направлении высоты транспортного средства под полом кабины 16 транспортного средства. Как результат, может быть осуществлено низкопольное транспортное средство 12, которое предоставляет возможность большей гибкости при проектировании кузова 14 транспортного средства. Более того, можно понижать высоту положения бедер занимающего место человека и понижать уровень установки крыши 14A (см. фиг. 2) и, тем самым, улучшать значение CD кузова 14 транспортного средства. Как результат, эффективность использования электроэнергии (или эффективность использования топлива, в случае, где транспортное средство 12 является транспортным средством с гибридным электрическим приводом) может быть улучшена.
В сравнительном примере 100, пакеты 108 гальванических элементов, которые являются тяжелыми объектами, поддерживаются нижней пластиной 102B корпуса 102 аккумуляторной батареи. Таким образом, необходимо обеспечивать достаточную прочность и жесткость нижней пластины 102B, что вызывает увеличение массы и стоимости производства нижней пластины 102B. Это расходится с вариантом осуществления, в котором нижняя пластина 30 не предназначена для поддержки пакетов 40 гальванических элементов, но требуется только для уплотнения пространства под полом, где размещены пакеты 40 гальванических элементов, а потому, может быть выбрана облегченная и менее дорогостоящая нижняя пластина 30.
В сравнительном примере 100, необходимо проектировать прочность кузова 14 транспортного средства на основании направленных против столкновений требований, а прочность блока 104 аккумуляторных батарей на основании требований нормативных документов, что подразумевает проектирование с удвоенной прочностью, а отсюда, проектирование с избыточностью. Это расходится с вариантом осуществления, в котором нижний каркас кузова 14 транспортного средства используется в качестве удерживающего элемента пакетов 40 гальванических элементов, а потому, проектирование прочности является более легким без необходимости в таком проектировании с удвоенной прочностью. Например, в случае, где одна и та же платформа совместно используется среди множества разных моделей транспортных средств, достаточно проектировать конструкцию для установки пакетов 40 гальванических элементов на основе платформа за платформой, что также делает проектирование более легким. Более того, так как положения установки пакетов 40 гальванических элементов неизменны для каждой платформы, количество типов периферийных деталей может быть сокращено.
В сравнительном примере 100, нельзя установить тяжелый и крупногабаритный блок 104 аккумуляторных батарей в кузов 106 транспортного средства, пронеся блок 104 аккумуляторных батарей через дверной проем 106B кузова 106 транспортного средства. Таким образом, еще одной проблемой является низкая производительность работы по установке вследствие необходимости установки блока 104 аккумуляторных батарей в кузов 106 транспортного средства с нижней стороны, как показано на фиг. 8. В варианте осуществления, в противоположность, пакеты 40 гальванических элементов могут устанавливаться в нижнюю часть кузова 14 транспортного средства с верхней стороны, как показано на фиг. 6, что может повышать эффективность работы по установке.
В варианте осуществления, каждый из пакетов 40 гальванических элементов, расположенных между левым и правым порогами 18L, 18R и центральным туннелем 24, включает в себя одиночные гальванические элементы 42, которые уложены в направлении расположения левого и правого порогов 18L, 18R и центрального туннеля 24. Таким образом, когда пакет 40 гальванических элементов проходит в направлении укладки одиночных гальванических элементов 42, это продолжение может ограничиваться порогом 18 и центральным туннелем 24, расположенными по обе стороны от пакета 40 гальванических элементов в направлении укладки.
В варианте осуществления, пакеты 40 гальванических элементов расположены между левым и правым порогами 18L, 18R и центральным туннелем 24, и промежуточные поперечные элементы 26, продолжающиеся в направлении ширины транспортного средства, подвешены между левым и правым порогами 18L, 18R и центральным туннелем 24. Таким образом, повреждение пакетов 40 гальванических элементов в случае бокового столкновения транспортного средства 12 может быть уменьшено или предотвращено промежуточными поперечными элементами 26. Более того, в случае бокового столкновения транспортного средства 12, нагрузка от столкновения может передаваться через промежуточный поперечный элемент 26 на центральный туннель 24, так что нагрузка от столкновения может поглощаться посредством деформации центрального туннеля 24.
В варианте осуществления, был описан случай, где настоящее изобретение применяется к транспортному средству 12, которое является транспортным средством с электрическим приводом типа седан. Без ограничения этим примером, настоящее изобретение также применимо к транспортному средству, иному чем транспортное средство типа седан, или к транспортному средству с гибридным электрическим приводом, и т.д. Например, фиг. 10 показывает часть кузова 70 транспортного средства у транспортного средства с гибридным электрическим приводом. Конструкция для установки аккумуляторной батареи согласно настоящему изобретению также применима к кузову 70 транспортного средства. Более точно, в кузове 70 транспортного средства, к тому же, множество пакетов гальванических элементов (не показанных на фиг. 10) могут быть установлены непосредственно между левым и правым порогами 72L, 72R и центральным туннелем 74 (см. области с A1 по A6, обведенные двухточечными пунктирными линиями на фиг. 10), и эти пакеты гальванических элементов могут удерживаться левым и правым порогами 72L, 72R и центральным туннелем 74. Как результат, может быть реализовано небольшое, облегченное и менее дорогостоящее транспортное средство с гибридным электрическим приводом. На фиг. 10, ссылочная позиция 78 обозначает днище кузова, а ссылочные позиции 80 обозначают поперечные элементы конструкции.
В варианте осуществления, был описан случай, где левый и правый пороги 18L, 18R и центральный туннель 24 составляют «элементы каркаса кузова транспортного средства» согласно настоящему изобретению. Без ограничения этим примером, настоящее изобретение также применимо к транспортному средству, которое не включает в себя центральный туннель 24. В этом случае, например, множество пакетов гальванических элементов удерживаются в кузове транспортного средства, будучи вставленными между левым и правым порогами. В качестве альтернативы, левый и правый боковые элементы, которые расположены бок о бок в направлении ширины транспортного средства, могут составлять «элементы каркаса кузова транспортного средства» согласно настоящему изобретению, или множество поперечных элементов конструкции, расположенных в продольном направлении транспортного средства, могут составлять «элементы каркаса кузова транспортного средства» согласно настоящему изобретению.
В вариантах осуществления, передний поперечный элемент 20 и задний поперечный элемент 22 подвешены соответственно между передними концами и задними концами левого и правого порогов 18L, 18R. Однако, настоящее изобретение не ограничено этим примером, и передний поперечный элемент 20 и задний поперечный элемент 22 могут быть не включены в состав. Например, в этом случае, передний край и задний край пространства под полом (места размещения аккумуляторной батареи), сформированного между днищем 28 кузова и нижней пластиной 30, закрыты листообразными элементами ограждения.
В варианте осуществления, промежуточные поперечные элементы 26 (поперечные элементы конструкции) подвешены между левым и правым порогами 18L, 18R и центральным туннелем 24. Однако, настоящее изобретение не ограничено этим примером, и промежуточные поперечные элементы 26 могут быть не включены в состав. В транспортном средстве, которое не включает в себя центральный туннель, поперечные элементы конструкции могут быть подвешены между левым и правым порогами.
В варианте осуществления, пакеты 40 гальванических элементов закрыты с обеих сторон в направлении высоты транспортного средства днищем 28 кузова, которое формирует поверхность пола кабины 16 транспортного средства, и нижней пластиной 30, которая формирует нижнюю поверхность кузова 14 транспортного средства. Однако, настоящее изобретение не ограничено этим примером. Например, еще один листообразный элемент конструкции может быть вставлен между пакетами 40 гальванических элементов и днищем 28 кузова или между пакетами 40 гальванических элементов и нижней пластиной 30.
В варианте осуществления, одиночные гальванические элементы 42 уложены в направлении расположения левого и правого порогов 18L, 18R и центрального туннеля 24 (элементов каркаса кузова транспортного средства). Однако, настоящее изобретение не ограничено этим примером. Направление расположения элементов каркаса кузова транспортного средства (направление, в котором обращены друг к другу элементы каркаса кузова транспортного средства) и направление укладки одиночных гальванических элементов могут быть отличны друг от друга. К тому же, в этом случае, предпочтительно, чтобы направление расположения элементов каркаса кузова транспортного средства и направление продолжения пакета гальванических элементов совпадали друг с другом.
В варианте осуществления, пакеты 40 гальванических элементов удерживаются между левым и правым порогами 18L, 18R и центральным туннелем 24 без использования удерживающих элементов, предусмотренных исключительно с целью удерживания. Однако, настоящее изобретение не ограничено этим примером. То есть, пакеты гальванических элементов могут удерживаться в кузове транспортного средства посредством удерживающих элементов, предусмотренных исключительно в целях удерживания (кронштейнов, крепежных деталей, и т.д.). Таким образом, например, пакеты гальванических элементов могут быть прикреплены к левому и правому порогам и центральному туннелю или могут быть прикреплены к нижней пластине посредством этих удерживающих элементов.
В дополнение, настоящее изобретение может быть реализовано с различными изменениями, произведенными в его отношении, в пределах объема сущности изобретения. Должно быть понятно, что объем права настоящего изобретения не ограничен вышеприведенным вариантом осуществления.