用于車輛的質(zhì)量耦接裝置的制作方法

背景技術(shù)：

由現(xiàn)有技術(shù)普遍已知的是，車輛單獨(dú)地借助電動(dòng)機(jī)（電動(dòng)車輛）予以驅(qū)動(dòng)，或者借助于電動(dòng)機(jī)和另一種驅(qū)動(dòng)機(jī)的組合（混合驅(qū)動(dòng)）予以驅(qū)動(dòng)。在此，對(duì)于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所需要的電能蓄存在電的蓄能器例如電池或蓄電池中。該電池可以借助于外部的電的能量源隨時(shí)予以充電，且可以用于蓄存回收的制動(dòng)能量（再生能量）。

電驅(qū)動(dòng)的車輛的已知構(gòu)造設(shè)計(jì)，相比于整輛車而言，規(guī)定了過大的電池質(zhì)量份額。為了實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)的行程，給電驅(qū)動(dòng)的車輛設(shè)有大型電池，所述電池可以具有數(shù)100kg（例如100~400kg）的質(zhì)量。因此，電池形成了車輛總質(zhì)量的至多30%。由于質(zhì)量大，在碰撞情況下，電池是潛在的危險(xiǎn)。因此，把電池固定在汽車車身上就起到了至關(guān)重要的作用。電驅(qū)動(dòng)的車輛的已知的設(shè)計(jì)方案將電池設(shè)置為在車輛底盤區(qū)域中的（理想地位于前軸與后軸之間）統(tǒng)一的剛性的大塊。因此，該電池有助于降低車輛的總重心。

然而不利的是，在車輛沖撞或碰撞情況下，會(huì)出現(xiàn)高的減速度，于是，由于牽引電池的質(zhì)量大，所述減速度對(duì)車輛車身施加了明顯的推力。相比于其余車輛，在沖撞情況下，在車輛穩(wěn)定性方面，減緩車輛電池的移動(dòng)起到了重要的作用。在沖撞期間—或者通常在異常減速過程如緊急制動(dòng)期間，車輛的或者車輛內(nèi)部的所有與質(zhì)量相關(guān)的物體都遭受到?jīng)_擊式的加速度，被減速的物體的質(zhì)量越大，所述加速度就引起越大的加速力。因此，對(duì)于車輛總系統(tǒng)的加速時(shí)間過程來說，決定性的是：各個(gè)物體的加速時(shí)間過程、它們相應(yīng)的質(zhì)量貢獻(xiàn)、它們的運(yùn)動(dòng)性和在動(dòng)能總平衡中占據(jù)的能量份額。

為了在車輛沖撞時(shí)有益地影響總系統(tǒng)的加速度時(shí)間過程，已知在車輛電池和車輛車身之間的連接系統(tǒng)或質(zhì)量耦接裝置，它們把電池包括其支撐結(jié)構(gòu)在內(nèi)臨時(shí)地且受控地與車輛車身機(jī)械地解耦。因而例如文獻(xiàn)DE 197 38 620 C1就記載了用于車輛電池的質(zhì)量耦接裝置或電池托架系統(tǒng)，其中，在碰撞時(shí)，側(cè)向的引導(dǎo)部件至少部分地允許車輛電池移動(dòng)。通過解耦，實(shí)現(xiàn)了使得電池質(zhì)量在車輛沖撞期間經(jīng)歷一個(gè)自己的運(yùn)動(dòng)軌跡，由此把作用到電池上的加速力設(shè)計(jì)得更有利。所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是，用來把電池固定在電池托架系統(tǒng)中的保持力是恒定的，且在任何時(shí)刻都不能改變其大小或者完全地切斷它。

本發(fā)明的目的是，提出一種質(zhì)量耦接裝置，其中，在該質(zhì)量耦接裝置內(nèi)部改善性地進(jìn)行解耦。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的具有權(quán)利要求1的特征部分的特征的用于使得質(zhì)量耦接裝置工作的方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：能夠在該質(zhì)量耦接裝置內(nèi)部改善性地進(jìn)行解耦。

為此，根據(jù)本發(fā)明規(guī)定，質(zhì)量耦接裝置具有：用于容納質(zhì)量物體的質(zhì)量容納部件，其中，該質(zhì)量容納部件至少部分地裝填有液體，質(zhì)量物體與所述液體連接；至少一個(gè)耦接機(jī)構(gòu)，其被設(shè)計(jì)用來使得質(zhì)量物體借助液體與質(zhì)量容納部件耦接，進(jìn)而與固定地和車輛連接的車輛結(jié)構(gòu)耦接，和/或至少部分地與車輛結(jié)構(gòu)解耦；液壓管路，其使得耦接機(jī)構(gòu)與液體連接，其中，質(zhì)量物體在碰撞情況下壓縮液體，耦接機(jī)構(gòu)把液體從質(zhì)量容納部件中導(dǎo)出，或者在質(zhì)量容納部件中轉(zhuǎn)移。通過本發(fā)明的方法來調(diào)整碰撞沖擊（由車輛和乘客起作用的有效的加速度沖擊），其方式為，通過受控的液壓機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)質(zhì)量物體的解鎖或解耦和有針對(duì)性的制動(dòng)，該質(zhì)量物體可以是電池。在此，通過碰撞減速而起作用的力直接地或間接地作用到液體上，其方式為，在碰撞情況下，質(zhì)量物體壓縮液體。由于液體在很大程度上不可壓縮，液體—在碰撞情況下處于壓力下—有針對(duì)性地借助耦接機(jī)構(gòu)從質(zhì)量容納部件中導(dǎo)出，或者在質(zhì)量容納部件中（例如分開的腔室中）轉(zhuǎn)移。

通過在從屬權(quán)利要求中提到的措施，可以實(shí)現(xiàn)有利地改進(jìn)在獨(dú)立權(quán)利要求中給出的方法。

有利地，通過閥來實(shí)現(xiàn)耦接機(jī)構(gòu)的功能。質(zhì)量物體支撐在質(zhì)量容納部件中。留在質(zhì)量容納部件中的空間被在很大程度上不可壓縮的液體裝填。如果閥關(guān)閉，則質(zhì)量物體（例如電池）不能移動(dòng)，因而固定地與車輛的車輛結(jié)構(gòu)耦接。在碰撞情況下，質(zhì)量物體沿碰撞方向移動(dòng)，并壓縮液體。通過閥的打開，處于壓力下的液體可以經(jīng)由液壓管路從質(zhì)量容納部件中導(dǎo)出，或者經(jīng)由液壓管路在質(zhì)量容納部件中轉(zhuǎn)移，由此使得質(zhì)量物體至少部分地有利地與車輛結(jié)構(gòu)解耦。

在該方法的另一有利的實(shí)施方式中，閥被設(shè)計(jì)成比例閥。比例閥是一種連續(xù)閥或調(diào)節(jié)閥，其借助于比例磁鐵不僅允許離散的開關(guān)位置，而且能實(shí)現(xiàn)閥開口的連續(xù)的過渡。比例閥在該方法中是有利的，因?yàn)榇嬖诳勺兊捏w積流。比例閥控制在碰撞情況下液體的可變的通流量，因而如同彈簧-阻尼器-部件那樣起作用，其能實(shí)現(xiàn)使得電池或質(zhì)量物體有針對(duì)性地制動(dòng)。

根據(jù)該方法的另一實(shí)施方式，質(zhì)量物體與活塞連接，通過該活塞壓縮液體。有利地，活塞在液壓地裝填有液體的氣缸中移動(dòng)。與電池相反，無論活塞還是液壓的氣缸，都可以在其直徑方面任意地設(shè)計(jì)大小，由此產(chǎn)生安裝空間優(yōu)勢和重量優(yōu)勢。

此外有利的是，液體不可燃燒。由于在碰撞情況下可燃的燃料會(huì)排出來，或者電池在混合動(dòng)力車輛或電動(dòng)車輛情況下會(huì)發(fā)生燃燒，所以要有利地避免電池與其接觸的液體同樣會(huì)發(fā)生燃燒。

在另一有利的實(shí)施方式中，液體可生物地降解。如果液體未在質(zhì)量容納部件中轉(zhuǎn)移或者以其它方式被收集（容器、球形瓶等），而是排放到外界，則出于環(huán)保的原因，有利的是，液體可生物地降解。

混合動(dòng)力車輛和電動(dòng)車輛中的電池通常為了散熱而被冷卻。為此所采用的冷卻液可以有利地不僅用于冷卻，而且用于質(zhì)量物體/電池的耦接和解耦。

在另一有利的實(shí)施方式中，液體是非牛頓的力。非牛頓的力是利用比例閥來控制作用到電池組上的力的變型方案。替代地，采用非牛頓的力，且簡單地采用閥。對(duì)于適合該方法的流體而言，由于機(jī)械的載荷，采用了粘稠度（觸變性）。因此，對(duì)于碰撞情況所需要的自由滑行階段或者質(zhì)量物體/電池/電池組的解耦狀態(tài)，在減速過程開始時(shí)，可以借助于觸變的液體來實(shí)現(xiàn)。在高速碰撞情況下，由于出現(xiàn)機(jī)械應(yīng)力，粘稠度下降，在電池與車輛結(jié)構(gòu)之間在很大程度上出現(xiàn)解耦。通過附加地采用流凝性流體（粘稠度由于機(jī)械載荷而增加），可以針對(duì)減速過程的第二階段以增大的力與車輛進(jìn)行再次耦接。

根據(jù)該方法的另一實(shí)施方式，質(zhì)量耦接裝置有利地配設(shè)有用于預(yù)碰撞識(shí)別的設(shè)備。該預(yù)碰撞識(shí)別設(shè)備被設(shè)計(jì)用來檢測、分析傳感器數(shù)據(jù)，并把分析的結(jié)果傳送至控制器，該控制器有利地控制耦接機(jī)構(gòu)。通過預(yù)碰撞識(shí)別，可以精確地確定出已有的或即將發(fā)生的碰撞情況，從而能夠由此推導(dǎo)出用于控制耦接機(jī)構(gòu)的策略。為了確定碰撞特性，可以采用比如在氣囊領(lǐng)域常見的一些算法。由此得到的對(duì)耦接機(jī)構(gòu)的控制可以通過控制機(jī)構(gòu)來進(jìn)行。例如，在碰撞到物體上時(shí)，質(zhì)量（質(zhì)量物體、電池、電池組）優(yōu)選在碰撞開始時(shí)解耦，以便得到較大的減速值。

在該方法的另一實(shí)施方式中，質(zhì)量耦接裝置被設(shè)計(jì)成電池托架裝置，其中，汽車的電池就是質(zhì)量物體。

不言而喻，前述特征和后面還要介紹的特征不僅可按分別給出的組合方式來采用，而且可按其它組合方式或者單獨(dú)地采用，而不偏離本發(fā)明的范疇。

簡短的附圖說明

圖1以示意性的形式示出一種具有電池承載裝置的汽車，作為質(zhì)量耦接裝置的示范性的實(shí)施方式；

圖2以示意性的形式示出該電池承載裝置的一種實(shí)施方式；

圖3以示意性的形式示出該電池承載裝置的另一種實(shí)施方式；和

圖4以示意性的形式示出該電池承載裝置的另一種實(shí)施方式。

圖5以示意性的形式示出圖4的該電池承載裝置的實(shí)施方式的替代的視圖。

本發(fā)明的實(shí)施方式

下面將借助圖1中示意性地示出的汽車10詳述本發(fā)明的質(zhì)量耦接裝置11。作為該質(zhì)量耦接裝置的實(shí)施方式，選用一種具有質(zhì)量容納部件12（也稱為電池容納部件12）的裝置，該質(zhì)量容納部件被設(shè)計(jì)用來容納質(zhì)量物體13（優(yōu)選電池13）。在此，該質(zhì)量物體13與質(zhì)量容納部件12耦接。不言而喻，本發(fā)明的質(zhì)量耦接裝置11也可以應(yīng)用在其它車輛比如電驅(qū)動(dòng)的兩輪車中。同樣，代替作為質(zhì)量物體13的電池13，也可以將車輛中的其它單一質(zhì)量規(guī)定為質(zhì)量物體。例如，所述工作原理也可應(yīng)用于作為質(zhì)量物體的電機(jī)。

此外，質(zhì)量耦接裝置11具有耦接機(jī)構(gòu)15和阻尼部件22。借助于耦接機(jī)構(gòu)15，質(zhì)量容納部件12在緊急情況下與汽車10的車身17或車輛結(jié)構(gòu)17固定地耦接。在碰撞或即將碰撞情況下，質(zhì)量容納部件12借助于耦接機(jī)構(gòu)15至少部分地與車身解耦。所述做法的實(shí)現(xiàn)方式為，耦接和解耦通過受控的液壓件28或液壓系統(tǒng)28來進(jìn)行。

質(zhì)量物體13或電池13與液體26直接接觸。在碰撞情況下，通過碰撞減速而起作用的力直接地或間接地作用到液體26上，并壓縮所述液體，電池13利用該力在碰撞方向上移動(dòng)。由于液體26在很大程度上是不可壓縮的，所以，該液體—因?yàn)槠涮幱趬毫ο隆嗅槍?duì)性地沿著液壓管路25通過比例閥16（控制閥或連續(xù)閥）向外從質(zhì)量耦接裝置中排出，或者轉(zhuǎn)移到另一替代的腔室（這里未示出）中。閥16在此實(shí)現(xiàn)了耦接部件的功能。如果閥16關(guān)閉，質(zhì)量物體13在不可壓縮的液體中不移動(dòng)，因而與車輛10的車輛結(jié)構(gòu)17連接。如果閥16打開，在碰撞情況下壓縮的液體26就會(huì)排出，由此實(shí)現(xiàn)質(zhì)量物體13與車輛結(jié)構(gòu)17的解耦。附加地，閥16也實(shí)現(xiàn)了彈簧-阻尼器-部件的功能，其方式為，通過改變閥16的閥開口，可以把通流量設(shè)計(jì)成可改變（控制可變的通流量）。在液壓系統(tǒng)28斷開情況下，液體26被導(dǎo)入外界，—即在質(zhì)量容納部件12外部引導(dǎo)。在此，液壓液體26經(jīng)過選擇，使得它一方面不可燃燒，以便防止燃燒的危險(xiǎn)。另一方面，液體26可生物地降解，以便保護(hù)環(huán)境。替代地，在閥16的出口可以放置一個(gè)容器（例如球形瓶），以便保證匯集液體。

解耦的機(jī)理可以與預(yù)碰撞-識(shí)別組合起來。為此，有一個(gè)預(yù)碰撞-識(shí)別設(shè)備18（簡稱為控制器18）。該控制器18特別是用于控制或調(diào)節(jié)閥16。此外，控制器18與傳感器裝置19電連接。該傳感器裝置19也具有傳感機(jī)構(gòu)20和電子分析機(jī)構(gòu)21。傳感機(jī)構(gòu)20通常具有加速度傳感器和/或壓力傳感器。由于這些傳感器是通常的氣囊傳感器，所以可以通過氣囊電子機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。但電子分析機(jī)構(gòu)21也可以獨(dú)立于氣囊電子機(jī)構(gòu)予以實(shí)現(xiàn)。此外，傳感機(jī)構(gòu)20可以具有遠(yuǎn)視傳感器。這包括特別是基于激光器的傳感器（LIDAR）、雷達(dá)和/或視頻傳感器。另外，傳感機(jī)構(gòu)20可以具有接收單元，該接收單元接收來自車輛-對(duì)-車輛（車輛2車輛）通信或車輛-對(duì)-基礎(chǔ)設(shè)施-（車輛2基礎(chǔ)設(shè)施）通信的信號(hào)。

借助于傳感器裝置19，可以精確地確定出已有的或者在不遠(yuǎn)的將來會(huì)出現(xiàn)的碰撞情況。為此，把由傳感機(jī)構(gòu)20的不同傳感器提供的信號(hào)在電子分析機(jī)構(gòu)21中相互組合起來并予以分析。所述分析的結(jié)果被傳送至控制器18。然后，控制器18控制閥16，借助該閥，在碰撞或即將發(fā)生碰撞的情況下，把質(zhì)量容納部件12包括質(zhì)量物體13在內(nèi)至少部分地與汽車10的車身17或車輛結(jié)構(gòu)17解耦，其方式為，受控地打開閥16。質(zhì)量容納部件12的解耦時(shí)間過程或者耦合度視由傳感器裝置19確定的具體碰撞情況而定。在碰撞情況下質(zhì)量容納部件12的解耦是在如下條件下進(jìn)行的：乘客的載荷減小。通過質(zhì)量容納部件12的按照本發(fā)明的解耦，影響著在碰撞期間起作用的質(zhì)量。這又能實(shí)現(xiàn)影響碰撞沖擊。因而可以借助于質(zhì)量耦接裝置11來影響作用到整個(gè)車輛10上的減速度，從而相比于沒有這種系統(tǒng)的車輛而言，明顯地減小了乘客載荷，進(jìn)而減小了乘客受傷的危險(xiǎn)。為了能夠以最小的額外的重量代價(jià)和成本耗費(fèi)來實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)28，可以采用系統(tǒng)中本來就已經(jīng)存在的流體或液體26，比如電池13的冷卻液。采用閥16作為用來控制作用到電池13上的力的耦接機(jī)構(gòu)15的一種替代方案是，采用非牛頓的流體，其粘稠度由于機(jī)械載荷而升高（流凝性）或下降（觸變性）。在自由滑行階段中，電池13處于與車輛10或車輛結(jié)構(gòu)17解耦的狀態(tài)下，所需要的自由滑行階段可以在減速過程開始時(shí)借助于觸變性液體來實(shí)現(xiàn)。在高速碰撞情況下，由于所出現(xiàn)的機(jī)械應(yīng)力，液體26的粘稠度下降，并且，電池組13和車輛結(jié)構(gòu)17在很大程度上出現(xiàn)解耦。通過采用流凝性流體，可以針對(duì)減速過程的第二階段，以增大的力對(duì)電池13和車輛10進(jìn)行再耦接。

圖2以示意性的形式示出質(zhì)量耦接裝置11的一種實(shí)施方式。參照?qǐng)D1的相同的部件標(biāo)有相同的附圖標(biāo)記，故不予詳述。該質(zhì)量耦接裝置11具有質(zhì)量容納部件12和質(zhì)量物體13（例如電池13）和第一腔室29和第二腔室30。此外，質(zhì)量耦接裝置11具有至少一個(gè)耦接機(jī)構(gòu)15，該耦接機(jī)構(gòu)優(yōu)選是閥16。電池13與活塞27連接，且位于第一腔室29中。活塞27建立起電池13與液體26的接觸，其中，液體26位于第二腔室30中。第二腔室30具有閥16，并通過管路25或液壓管路25與腔室30連接。液體26不可壓縮、不可燃燒，且不可生物降解。在正常情況下，閥16關(guān)閉，由此使得電池13與車輛結(jié)構(gòu)17耦接。在碰撞情況下，電池13沿碰撞方向加速，并通過活塞27壓縮液體26。閥16利用可變的通流量受控地打開，從而液體26可以從質(zhì)量容納部件12的第二腔室30中經(jīng)由液壓管路25流出。

相比于第一腔室29，活塞和氣缸（這里為第二腔室30）也可以在直徑方面較小地設(shè)計(jì)尺寸，活塞在所述氣缸中移動(dòng)，電池13在所述第一腔室中移動(dòng)。

在圖3中示出了質(zhì)量耦接裝置11的另一實(shí)施方式。參照?qǐng)D2的相同的部件標(biāo)有相同的附圖標(biāo)記，故不予詳述。在本例中，液壓管路25使得第一腔室29與質(zhì)量容納部件的第二腔室30連接。因而這是一種閉合的液壓系統(tǒng)28。在正常情況下，閥16關(guān)閉。在碰撞情況下，電池13沿碰撞方向加速，并壓縮液體26。閥16利用可變的通流量受控地打開，從而液體26從質(zhì)量容納部件12的第二腔室30中經(jīng)由液壓管路25轉(zhuǎn)移到第一腔室29中，因而僅僅移動(dòng)。

在圖4中示出了質(zhì)量耦接裝置11的另一實(shí)施方式。參照?qǐng)D2的相同的部件標(biāo)有相同的附圖標(biāo)記，故不予詳述。在該變型方案中，液壓管路25已向內(nèi)移位到質(zhì)量容納部件12中。這里的優(yōu)點(diǎn)在于特別緊湊的構(gòu)造方式。電池13居中地位于質(zhì)量容納部件12中，由此沿行駛方向在電池13附近產(chǎn)生第一腔室，且背離行駛方向產(chǎn)生第二腔室30。第一和第二腔室29和30通過液壓的管路25或通道25相互連通。該通道25可以純被動(dòng)地起作用，即不受控地起作用，或者也可以通過附加地橫截面受控的縮窄部位予以設(shè)計(jì)。此外，如前述實(shí)施例中那樣，也可行的是，通過閥16來關(guān)閉或打開通道25。在正常情況下，閥16關(guān)閉。在碰撞情況下，電池13沿碰撞方向加速，并壓縮液體26。閥16利用可變的通流量受控地打開，從而液體26從質(zhì)量容納部件12的第二腔室30經(jīng)由液壓管路25轉(zhuǎn)移到第一腔室29中，因而僅僅移動(dòng)。

在圖5中再次示出了質(zhì)量耦接裝置11的圖4的實(shí)施例。參照?qǐng)D2的相同的部件標(biāo)有相同的附圖標(biāo)記，故不予詳述。對(duì)于需要用于電池13的一種引導(dǎo)件31的情況，通道25或液壓管路25可以具有規(guī)定的造型。電池13可以具有凹陷部或溝槽32，在其中引導(dǎo)著通道25或液壓管路25。引導(dǎo)件31可以是質(zhì)量容納部件12的一部分，或者也可以通過附加地插入的軌道進(jìn)行設(shè)計(jì)。