特許 7564265 バッテリシステムとアンダーライド保護プレートとの間にガスチャネルを有する自動車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-30

(45)【発行日】2024-10-08

(54)【発明の名称】バッテリシステムとアンダーライド保護プレートとの間にガスチャネルを有する自動車

(51)【国際特許分類】

   B60K 1/04 20190101AFI20241001BHJP

【ＦＩ】

B60K1/04 Z

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2023031708

(22)【出願日】2023-03-02

(65)【公開番号】P2023133180

(43)【公開日】2023-09-22

【審査請求日】2023-03-02

(31)【優先権主張番号】10 2022 105 511.6

(32)【優先日】2022-03-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】510238096

【氏名又は名称】ドクター エンジニール ハー ツェー エフ ポルシェ アクチエンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ｄｒ． Ｉｎｇ． ｈ．ｃ． Ｆ． Ｐｏｒｓｃｈｅ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ

【住所又は居所原語表記】Ｐｏｒｓｃｈｅｐｌａｔｚ １， Ｄ－７０４３５ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100202647

【弁理士】

【氏名又は名称】寺町 健司

(72)【発明者】

【氏名】ラルフ ケラー

(72)【発明者】

【氏名】ガブリエル ディルマック

(72)【発明者】

【氏名】フィリップ ケルナー

(72)【発明者】

【氏名】クリストファー フォルクマー

(72)【発明者】

【氏名】サイモン フリース

(72)【発明者】

【氏名】サルヴァトーレ マルティソット

(72)【発明者】

【氏名】ザシャ モストフィ

(72)【発明者】

【氏名】フレデリック ルースト

【審査官】三宅 龍平

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２１／１１０２４６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１５９２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０３９７２２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００３－１４６２５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１２９２５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ １／００ － １／０４

Ｈ０１Ｍ ５０／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動車（１００）であって、
前記自動車（１００）が、バッテリシステム（１０４）及びアンダーライド保護プレート（１０６）を備え、
前記アンダーライド保護プレート（１０６）が、前記自動車（１００）内で、少なくとも部分的に前記バッテリシステム（１０４）の下に配置され、
前記バッテリシステム（１０４）が、バッテリモジュール（１０５）を備え、前記バッテリモジュール（１０５）が、前記バッテリシステム（１０４）の第１の領域（１０８）に第１の壁（１０７）を、前記バッテリシステム（１０４）の第２の領域（１０８）に第２の壁（１０７）を、それぞれ備え、
前記アンダーライド保護プレート（１０６）は、前記第１の領域（１０８）において及び前記第２の領域（１０８）において、少なくとも部分的に前記バッテリシステム（１０４）に直接的又は間接的に当接し、かつ、前記第１の領域（１０８）と前記第２の領域（１０８）との間に、前記バッテリシステム（１０４）と前記アンダーライド保護プレート（１０６）との間の、ガスチャネル（１１０）の第１のセクション（１０９）を形成するように成形されることを特徴とする、自動車（１００）。

【請求項2】

前記ガスチャネル（１１０）の第２のセクション（１０９）が、前記バッテリシステム（１０４）と前記アンダーライド保護プレート（１０６）との間で、前記ガスチャネル（１１０）の前記第１のセクション（１０９）に実質的に平行に隣接して設けられ、前記第１の領域（１０８）及び／又は前記第２の領域（１０８）において、前記ガスチャネル（１１０）には、前記第１のセクション（１０９）から前記第２のセクション（１０９）への通路が形成されることを特徴とする請求項１に記載の自動車（１００）。

【請求項3】

前記アンダーライド保護プレート（１０６）は、前記ガスチャネル（１１０）が前記バッテリシステム（１０４）の下で曲がりくねって延在するように成形されることを特徴とする、請求項２に記載の自動車（１００）。

【請求項4】

前記バッテリシステム（１０４）が、いくつかのバッテリモジュール（１０５）を備え、前記アンダーライド保護プレート（１０６）が、前記ガスチャネル（１１０）が前記バッテリモジュール（１０５）のうちの少なくとも２つの下に形成されるように、成形されることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の自動車（１００）。

【請求項5】

前記バッテリシステム（１０４）が、前記ガスチャネル（１１０）の中に開口する少なくとも１つの脱ガス開口部（１１２）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の自動車（１００）。

【請求項6】

前記ガスチャネル（１１０）が、少なくとも１つの位置（１１６）に、ガスを環境（１１８）の中に又は更なるガス伝搬構成要素の中へ流出させるための開口部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の自動車（１００）。

【請求項7】

前記バッテリシステム（１０４）が、いくつかの脱ガス開口部（１１２）を備え、前記ガスチャネル（１１０）が、いくつかのガス入口開口部のうちのそれぞれ１つを介して前記バッテリシステム（１０４）の前記脱ガス開口部（１１２）のうちの１つに接続されることを特徴とする、請求項１に記載の自動車（１００）。

【請求項8】

前記バッテリシステム（１０４）が、前記第１の壁（１０７）と前記第２の壁（１０７）との間にいくつかの脱ガス開口部（１１２）を備え、前記第１のセクション（１０９）が、いくつかのガス入口開口部のうちのそれぞれ１つを介して前記バッテリシステム（１０４）の前記脱ガス開口部（１１２）のうちの１つに接続されることを特徴とする、請求項１に記載の自動車（１００）。

【請求項9】

前記アンダーライド保護プレート（１０６）が、いくつかの層を備え、前記バッテリシステム（１０４）に面する前記層の最上部が、少なくとも第１の領域（１０８）及び前記第２の領域（１０８）において、少なくとも部分的に、直接的又は間接的に、前記バッテリシステム（１０４）に当接するために構成される形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の自動車（１００）。

【請求項10】

前記アンダーライド保護プレート（１０６）が、少なくとも３つの層を備え、前記層のうちの２つが、少なくとも部分的に繊維複合材料からなり、これらの２つの層の間に中間層が配置され、中間層が、少なくとも部分的に圧縮可能発泡体からなることを特徴とする、請求項１に記載の自動車（１００）。

【請求項11】

前記アンダーライド保護プレート（１０６）が、金属シート構造を少なくとも部分的に備えることを特徴とする、請求項１に記載の自動車（１００）。

【請求項12】

前記アンダーライド保護プレート（１０６）が、少なくとも前記ガスチャネル（１１０）の２つのセクション（１０９）の間の通路において、前記ガスチャネル（１１０）におけるガスの流れ方向（１２０）を変化させるように形成され、その結果、変化の際に遠心力が前記ガス中の粒子に作用し、それによって粒子が前記ガスから濾過されることを特徴とする、請求項１に記載の自動車（１００）。

【請求項13】

前記アンダーライド保護プレート（１０６）が、圧縮可能材料、特に不織布又は発泡体を、前記第１の領域（１０８）において、及び／又は前記第２の領域（１０８）において、前記バッテリシステム（１０４）に面する側に備えることを特徴とする、請求項１に記載の自動車（１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリシステムとアンダーライド保護プレートとの間にガスチャネルを有する自動車に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、アンダーライド保護又はその他の底部プレートを有する電気自動車を開示する。このプレートは、その上に配置されたバッテリモジュール用の支持表面を備える。ガス転換チャネルは、プレート内に配置される。ガスチャネルの壁は、バッテリモジュールの壁に対応するように配置される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０２１／０５３１３３号

【発明の概要】

【0004】

本発明による自動車であって、特に電気ドライブではバッテリシステムと、アンダーライド保護プレートとを備え、アンダーライド保護プレートが、少なくともバッテリシステムの下のセクションで自動車内に配置され、バッテリシステムが、バッテリモジュールを備え、バッテリモジュールが、バッテリシステムの第１の領域に第１の壁と、バッテリシステムの第２の領域に第２の壁とを備え、アンダーライド保護プレートが、アンダーライド保護プレートが第１の領域において及び第２の領域において、バッテリシステムに少なくともセクションで直接的又は間接的に当接するように形成され、第１の領域と第２の領域との間で、ガスチャネルの第１のセクションが、バッテリシステムとアンダーライド保護プレートとの間に形成されている。壁は、これらの領域におけるバッテリシステムの機械的安定性の増加を提供する。アンダーライド保護プレートとバッテリシステムとの間のギャップ、及び壁が配置される領域間のギャップは、ガスチャネルを形成する。下からアンダーライド保護プレートへの負荷導入の場合、それによって、力がバッテリモジュールの壁に導入される。この配置の利点は、ガスがバッテリシステムの外側で伝搬され、冷却することができることであり、負荷導入の場合、力は、バッテリシステムの機械的安定性が増加した領域に適用される。これにより、ガスチャネルの形状に関する高度な自由度が可能になり、追加の設計空間要件なしに実装することができる。

【0005】

好ましくは、アンダーライド保護プレートは、アンダーライド保護プレートが第１の領域のセクションにおいて、及び／又は第２の領域のセクションにおいて、ガスチャネルの第２のセクションへの通路を形成するように、形成され、第２のセクションは、ガスチャネルの第１のセクションに実質的に平行に隣接し、バッテリシステムとアンダーライド保護プレートとの間に、かつ第２のバッテリモジュールの２つの壁の間に延在する。通路は、バッテリシステム上のアンダーライド保護プレートの当接領域で不通となり、それによってガスチャネルのこれらのセクションが相互に接続される。ガスがいくつかのバッテリモジュールを通過して流れるという事実により、更なるバッテリモジュールの熱量の増加によって強く冷却される。これにより、ガスの点火をより効果的に防止することができる。同時に、アンダーライド保護プレートの当接は、垂直壁によって補強されるバッテリモジュールの領域上のバッテリシステムへの最適な力の導入、及びボラード負荷の場合のバッテリシステムの保護効果のみを達成する。

【0006】

好ましくは、アンダーライド保護プレートは、アンダーライド保護プレートが、バッテリシステムとアンダーライド保護プレートとの間の、バッテリシステムの下に曲がりくねって走るガスチャネルを形成するように形成される。更なるバッテリモジュールの熱質量は、冷却を更に効率的にする。これは、大幅に拡張されたガスチャネルにおける標的ガス導入による火炎フォーメーション、及びガスチャネルをいくつかのバッテリモジュールに熱接続することによって冷却の改善を達成する。

【0007】

バッテリシステムは、好ましくはいくつかのバッテリモジュールを備え、アンダーライド保護プレートは、ガスチャネルがバッテリモジュールのうちの少なくとも２つの下に形成されるように成形される。これにより、複数のバッテリモジュールの熱容量が、ガスを冷却するために使用される。

【0008】

バッテリシステムは、好ましくは、ガスチャネルに開口する少なくとも１つの脱ガス開口部を備える。

【0009】

ガスチャネルは、好ましくは、少なくとも１つの位置、環境の中又は更なるガス伝搬構成要素の中へのガスの流出のための開口部を備える。

【0010】

バッテリシステムは、好ましくは、いくつかの脱ガス開口部を備え、ガスチャネルは、バッテリシステムの脱ガス開口部のうちの１つにそれぞれ接続されたいくつかのガス入口開口部を備える。

【0011】

好ましくは、バッテリシステムは、第１の壁と第２の壁との間にいくつかの脱ガス開口部を備え、第１のセクションは、バッテリシステムの脱ガス開口部のうちの１つにそれぞれ接続されたいくつかのガス入口開口部を備える。

【0012】

アンダーライド保護プレートは、いくつかの層を好ましくは備え、バッテリシステムに面した層のうちの最上部が、バッテリシステムを用いて、少なくとも部分的に、直接的又は間接的に、当接のために、少なくとも第１の領域及び第２の領域において構成される形状を有する。

【0013】

一実施形態では、アンダーライド保護プレートは、好ましくは、少なくとも３つの層を備え、層のうちの２つは、少なくとも部分的に繊維複合材料からなり、これらの２つの層の間に中間層が配置され、この中間層は、少なくとも部分的に圧縮可能発泡体からなる。

【0014】

一実施形態では、アンダーライド保護プレートは、好ましくは、少なくとも部分的に金属シート構造からなる。

【0015】

アンダーライド保護プレートは、ガスチャネルの２つのセクションの間の少なくとも通路において、ガスチャネル内のガスの流れ方向を変化させるようにも好ましくは形成され、その結果、変化すると、遠心力がガス中の粒子に作用し、それによって粒子がガスから濾過される。ガスチャネルの２つのセクションの間の流れの方向を分流することによって、ガス中の任意の粒子は、結果として生じる遠心力のためにガスから濾過される。

【0016】

アンダーライド保護プレートは、好ましくは、圧縮可能材料、特に不織布又は発泡体を、第１の領域及び／又は第２の領域におけるバッテリシステムに面するその側面上に備える。これにより、許容誤差の場合も、バッテリシステム上の当接が確実になる。

【0017】

更なる有利な実施形態は、以下の説明及び図面から明らかになる。図面は、以下を示す。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】自動車のセクションの斜視図である。

【図2】バッテリモジュールの図である。

【図3】アンダーライド保護プレートの図である。

【0019】

図１では、電気ドライブ１０２を有する自動車１００が斜視図で示されている。

【0020】

自動車１００は、少なくとも１つのバッテリモジュール１０５及びアンダーライド保護プレート１０６を有するバッテリシステム１０４を備える。

【0021】

アンダーライド保護プレート１０６は、少なくとも断面では、バッテリシステム１０４の下の自動車１００に配置される。実施例では、「バッテリシステム１０４の下」は、特にバッテリシステム１０４と、下側に対応する、少なくともｘ方向及びｙ方向のセクションの自動車１００の下側との間の、自動車１００の真下のｚ方向に、アンダーライド保護プレート１０６が延在することを意味する。

【0022】

実施例では、アンダーライド保護プレート１０６の上のｚ方向に配置され、ｘ方向に隣あってｙ方向に延在する、８つのバッテリモジュール１０５が示されている。

【0023】

バッテリモジュール１０５内のセルの熱イベントの場合、大量のガスが生成されるが、これはセルから、及びバッテリシステム１０４の外に伝搬される必要がある。

【0024】

ここで重要なのは、ガスが、高温である限り、酸素がガスの点火を促進するため、あまりにも多くの酸素と混合しないことである。同時に、ガスは、酸素の混合物よりも低い温度で燃焼を停止するため、ガスを環境内に伝搬する前に、可能な限り冷却されるべきである。ガスと共に、粒子は典型的には、ガスの点火を促進するセルから排出されるので、可能な限りガスから濾過されるべきである。

【0025】

ガスは、バッテリシステム１０４内で冷却するために伝搬され得る。しかしながら、ガスは非常に高温かつ導電性であるため、これは電気絶縁溶融のリスクを負っており、結果として、短絡及びアーク、すなわち、高エネルギー、バッテリシステムの電力バー間の電気フラッシュバックが、バッテリシステム１０４でその伝搬を停止することに関して管理することは非常に困難である。

【0026】

したがって、本発明による自動車は、以下のように有利に構成される。

【0027】

壁１０７は、それぞれｚ方向及びｙ方向に延在する、バッテリモジュール１０５の間にそれぞれ配置される。

【0028】

すなわち、バッテリシステム１０４は、バッテリモジュール１０５当たり、バッテリシステム１０４の第１の領域１０８の第１の壁１０７、及びバッテリシステム１０４の第２の領域１０８の第２の壁１０７を備える。各バッテリモジュール１０５は、第１の壁１０７及び第２の壁１０７を備えることが規定され得る。２つの隣接するバッテリモジュール１０５は、共通壁１０７を備えることが規定され得る。アンダーライド保護プレート１０６は、アンダーライド保護プレート１０６が、第１の領域１０８及び第２の領域１０８において、バッテリシステム１０４に対して少なくともセクションで直接的又は間接的に当接するように形状付けられる。

【0029】

第１の領域１０８と第２の領域１０８との間で、アンダーライド保護プレート１０６は、各バッテリモジュール１０５について、バッテリシステム１０４とアンダーライド保護プレート１０６との間にガスチャネル１１０のセクション１０９を形成するように形成される。これらの領域１０８では、壁は、バッテリシステム１０４の機械的安定性の増加を提供する。アンダーライド保護プレート１０６とバッテリシステム１０４との間、及び壁１０７が配置される領域１０８間のギャップは、ガスチャネル１１０を形成する。

【0030】

バッテリシステム１０４は、少なくとも１つの脱ガス開口部１１２を備え、それを通して、ガスはバッテリシステム１０４からガスチャネル１１０の中に通ることができる。図１の例では、脱ガス開口部１１２が概略的に示されており、いくつかの脱ガス開口部１１２が、バッテリモジュール１０５毎に提供されている。バッテリシステム１０４は、ガスチャネル１１０の中に開口する少なくとも１つの脱ガス開口部１１２を備える。

【0031】

図２では、バッテリシステム１０４の図が示されている。バッテリシステム１０４は、アンダーライド保護プレート１０６上に配置される。図２は、いくつかの脱ガス開口部１１２の例示的な配置を示す。

【0032】

図３では、アンダーライド保護プレート１０６の図が示されている。

【0033】

アンダーライド保護プレート１０６への下からの負荷導入の場合、力は、バッテリモジュール１０５の壁１０７に導入される。ガスは、バッテリシステム１０４の外側のガスチャネル１１０に伝搬される。

【0034】

実施例では、アンダーライド保護プレート１０６は、アンダーライド保護プレート１０６が、第１の領域１０８のセクション１１４における、及び／又は第２の領域１０８のセクション１１４における、ガスチャネル１１０の第２のセクション１０９への通路を形成するように形成される。各壁にそれぞれの開口部が提供されることが規定され得る。壁内に複数の開口部を提供することができる。実施例では、開口部は、このバッテリモジュール１０５の対向する前面上において、同じバッテリモジュール１０５の壁に配置される。

【0035】

実施例では、第２のセクション１０９は、ガスチャネル１１０の第１のセクション１０９と実質的に平行に、バッテリシステム１０４とアンダーライド保護プレート１０６との間に、かつ第２のバッテリモジュール１０５の２つの壁１０７の間に、延在する。

【0036】

通路は、バッテリシステム１０４上のアンダーライド保護プレート１０６の領域１０８で不通となり、それによって、ガスチャネル１１０のこれらのセクション１０９が相互接続される。結果として、ガスはいくつかのバッテリモジュール１０５を通過して流れる。

【0037】

実施例では、アンダーライド保護プレート１０６は、アンダーライド保護プレート１０６が、バッテリシステム１０４とアンダーライド保護プレート１０６との間に曲がりくねったガスチャネル１１０を形成するように形成される。

【0038】

実施例では、ガスチャネル１１０は、８つのバッテリモジュール１０５の下に形成される。他の配置については、ガスチャネル１１０は、１つのバッテリモジュール１０５の下にのみ、又は少なくとも２つのバッテリモジュール１０５の下に形成することができる。

【0039】

実施例では、少なくとも１つの位置１１６で、ガスチャネル１１０は、環境１１８内又は更なるガス伝搬構成要素内へのガスの流出のための開口部を備える。

【0040】

バッテリシステム１０４は、いくつかの脱ガス開口部１１２を含むことができ、ガスチャネル１１０は、いくつかのガス入口開口部（図には示さず）を備える。これらは、例えば、それぞれ、バッテリシステム１０４の脱ガス開口部１１２のうちの１つに接続される。

【0041】

実施例では、バッテリシステム１０４は、第１の壁１０７と第２の壁１０７との間にいくつかの脱ガス開口部１１２を備える。セクション１０９によれば、実施例では、いくつかのガス入口開口部が配置され、これらはそれぞれ、バッテリシステム１０４の脱ガス開口部１１２のうちの１つに接続されている。

【0042】

アンダーライド保護プレート１０６は、いくつかの層を備えることができる。

【0043】

実施例では、バッテリシステム１０４に面する層の最上部は、少なくとも、少なくとも第１の領域１０８における、及び第２の領域１０８におけるセクションで、バッテリシステム１０４上の直接的又は間接的な当接のために、バッテリモジュール１０５毎に構成される形状を有する。

【0044】

例えば、アンダーライド保護プレート１０６は、少なくとも３つの層を備え、層のうちの２つは、少なくとも部分的に繊維複合材料からなり、これらの２つの層の間に中間層が配置され、この中間層は、少なくとも部分的に圧縮可能発泡体からなる。

【0045】

更なる実施例では、アンダーライド保護プレート１０６は、少なくとも部分的に金属シート構造からなる。

【0046】

アンダーライド保護プレート１０６は、ガスチャネル１１０の２つのセクション１０９の間の少なくとも通路において、ガスチャネル１１０内のガスの流れ方向１２０を変化させるように形成することができ、その結果、変化すると、遠心力がガス中の粒子に作用し、それによって粒子がガスから濾過される。ガスチャネル１１０の２つのセクション１０９の間を通過する流れ方向１２０を分流することによって、ガス中のいかなる粒子も、結果として生じる遠心力のためにガスから濾過される。

【0047】

アンダーライド保護プレート１０６は、その側面上に、バッテリシステム１０４に面して、圧縮可能な材料、特に不織布又は発泡体を、第１の領域１０８及び／又は第２の領域１０８に有することができる。結果として、バッテリモジュール１０５上の当接はまた、許容値の場合に確実とされる。

【図1】

【図2】

【図3】