包括夾層結構的交通工具部件的制作方法
【專利摘要】一種交通工具部件提供為包括夾層結構（3），該夾層結構包括第一支撐板（10）、第二支撐板（20）、以及布置于第一和第二支撐板（10，20）之間并且與第一和第二支撐板（10，20）抵接的基本上平狀的電化學電池（5）。本發(fā)明還提供了一種包括交通工具部件的交通工具。
【專利說明】包括夾層結構的交通工具部件

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種包括夾層結構的交通工具部件。本發(fā)明還涉及一種包括該交通工 具部件的交通工具。

【背景技術】
[0002] 汽車工業(yè)中強烈希望降低交通工具排放。通常，這已經通過提高內燃機的燃料效 率、降低氣動阻力、降低交通工具輪胎的滾動阻力等來進行。近年來，至少部分地由電動機 推進的混合電動交通工具，以及純電動交通工具已經進入市場。這種交通工具的C0 2排放顯 著低于僅由內燃機推進的交通工具的C02排放。另外，混和電動交通工具和純電動交通工具 存在著能存儲在制動期間產生的能量的優(yōu)點。尤其在與大量啟動/停止事件相聯系的城市 駕駛期間，這種能量存儲存在著顯著降低C0 2排放的潛力。即使混和電動交通工具和純電 動交通工具與僅由內燃機推進的傳統(tǒng)交通工具相比存在著優(yōu)點，但它們的確也存在著一些 缺點。一種缺點是要容納大體積且笨重的電池組。例如，純電動交通工具的電池組能重達 450千克。這種電池組的重量降低了交通工具的總體能量效率，以及交通工具的性能，對于 加速和轉彎能力而言均是如此。另外，這種電池組需要交通工具內相當大量的空間，這也是 比如行李箱之類的區(qū)域需要改造和減小以容納電池組的原因。另外，這種電池組在使用期 間需要相當大量的冷卻。因此，混合電動交通工具和純電動交通工具的電池組經常設置有 冷卻系統(tǒng)，比如風扇、空氣管道和冷卻箱。另外，由于電池組的過熱潛在地是危險的，這種冷 卻系統(tǒng)經常具有某種溫度監(jiān)控和反饋系統(tǒng)。
[0003] 已經有人試圖改造現有交通工具部件以使得其能用來存儲電能。文獻 W02011098794A1中描述了一種結合入結構部件的可充電電池。這種部件能用作能量存儲單 元，其將克服電池組的上述缺點。但是，由于該文獻中描述的可充電電池是電容性電池，其 能量存儲能力低，并且因而替換混合電動或純電動交通工具的電池組的潛力有限。
[0004] 因此，考慮到現有技術方案的上述缺點，需要一種能用作具有高能量存儲潛力的 能量存儲單元的交通工具部件。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的一個目標是提供一種交通工具部件，其具有剛性結構并且適合用作具有 高能量存儲潛力的能量存儲單元。
[0006] 根據本發(fā)明的一個方面，該目標由一種包括夾層結構的交通工具部件實現，該夾 層結構包括第一支撐板和第二支撐板，其中該夾層結構還包括布置于第一和第二支撐板之 間并且與第一和第二支撐板抵接的基本上平狀的電化學電池。
[0007] 由于基本上平狀的電化學電池布置于第一和第二支撐板之間并且與第一和第二 支撐板抵接，提供了一種交通工具部件，其具有剛性結構并且能用作具有較高能量存儲潛 力的能量存儲單元。
[0008] 于是，上述目標得以實現。
[0009] 另外，由于交通工具部件包括夾層結構，并且該夾層結構包括第一支撐板、第二支 撐板以及布置于第一和第二支撐板之間并且與第一和第二支撐板抵接的基本上平狀的電 化學電池，因此基本上平狀的電化學電池與第一和第二支撐板形成分離零件。因而，第一和 第二支撐板沒有形成基本上平狀的電化學電池的一體部件。因此，與電池結合入結構部件 的現有技術方案相比，交通工具部件易于回收。
[0010] 交通工具部件可以是用于飛行器的部件，比如本體面板或翼，或者是轎車、卡車或 公共汽車等的部件，比如本體面板、車輛底盤的結構部件、車頂、車輛發(fā)動機罩、車門、車輛 行李箱蓋、車輛的發(fā)動機通風蓋（engine plenum cover)或車輛的備胎箱。
[0011] 第一和第二支撐板布置為支撐其自身重量以及基本上平狀的電化學電池的重量。 另外，第一和第二支撐板可布置為支撐其他部件比如其他交通工具部件的重量。另外，第一 和第二支撐板可布置為吸收施加于交通工具部件上的力，比如彎曲力、壓力等。
[0012] 根據一些實施例，夾層結構在第一、第二和第三方向上延伸，其中每個方向垂直于 其他兩個方向，并且夾層結構在第一和第二方向上的延伸明顯大于在第三方向上的延伸。 例如，夾層結構在第一和第二方向上的延伸比在第三方向上的延伸大超過10倍。由于夾層 結構在第一和第二方向上的延伸明顯大于在第三方向上的延伸，夾層結構的形式便于基本 上平狀的電化學電池的冷卻。
[0013] 根據一些實施例，基本上平狀的化學電池包括薄膜鋰離子電池 （thin film lithium ion battery)或薄膜鋰聚合物電池 （thin film lithium polymer battery)。由 于在這些實施例中基本上平狀的化學電池包括薄膜鋰離子電子或薄膜鋰聚合物電池，電池 的重量低并且電池的能量存儲能力好。從而，交通工具部件的能量存儲潛力進一步提高。
[0014] 根據一些實施例，至少第一支撐板布置為將熱從基本上平狀的電化學電池傳導至 交通工具部件的周邊環(huán)境。由于在這些實施例中至少第一支撐板布置為將熱從基本上平狀 的電化學電池傳導至交通工具部件的周邊環(huán)境，確保了基本上平狀的電化學電池的冷卻。 另外，由于電池是基本上平狀的并且由于夾層結構在第一和第二方向上的延伸明顯大于在 第三方向上的延伸，通過從電池經由第一支撐板至交通工具部件周邊環(huán)境的熱傳遞，電池 的冷卻能力得到提1?。
[0015] 根據一些實施例，第一和第二支撐板包括復合材料比如碳纖維復合材料、碳網復 合材料或玻璃纖維復合材料。由于在這些實施例中第一和第二支撐板包括復合材料，比如 碳纖維復合材料、碳網復合材料或玻璃纖維復合材料，因此夾層結構堅固并且輕質，從而具 有能量存儲能力的交通工具部件也堅固并且輕質。
[0016] 根據一些實施例，第一和第二支撐板經由至少一個連接而連接。由于第一和第二 支撐板經由至少一個連接而連接，提供了剛性的交通工具部件，其中第一和第二板之間的 剪切力可直接經由所述至少一個連接而傳遞。
[0017] 根據一些實施例，所述至少一個連接設置為鄰近基本上平狀的電化學電池。由于 在這些實施例中所述至少一個連接設置為鄰近基本上平狀的電化學電池，因此提供了剛性 的交通工具部件并且所述連接易于形成。從而交通工具部件的制造成本可減少。另外，由 于所述至少一個連接設置為鄰近基本上平狀的電化學電池，因此所述部件易于回收。
[0018] 根據一些實施例，基本上平狀的電化學電池設有至少一個通孔，并且其中所述至 少一個連接經由所述至少一個通孔提供。由于基本上平狀的電化學電池設有至少一個通 孔，并且所述至少一個連接經由所述至少一個通孔提供，因此提供了剛性的交通工具部件， 其中第一和第二板之間的剪切力可直接經由所述至少一個連接而傳遞。
[0019] 根據一些實施例，所述部件可以是車頂、車輛發(fā)動機罩、車門、車輛行李箱蓋、車輛 發(fā)動機通風蓋或車輛備胎箱中的一個。由于在這些實施例中，所述部件可以是車頂、車輛發(fā) 動機罩、車門、車輛行李箱蓋、車輛發(fā)動機通風蓋或車輛備胎箱中的一個，因此提供了具有 能量存儲能力的車輛部件，其可替換現有的車輛部件。另外，由于車輛部件的能量存儲潛力 高，在車輛中使用一個或多個這種部件減少了對于額外的笨重且體積龐大的電池組和/或 鉛酸電池的需要。因此，總體上，包括一個或多個這種部件車輛的重量可以降低。
[0020] 本發(fā)明的又一目標是提供一種交通工具，其包括具有剛性結構并且適合用作具有 高能量存儲潛力的能量存儲單元的交通工具部件。根據本發(fā)明的一個方面，這個目標由一 種交通工具實現，其中該交通工具包括一種交通工具部件，該交通工具部件至少包括夾層 結構，該夾層結構包括第一支撐板和第二支撐板，其中該夾層結構還包括布置于第一和第 二支撐板之間并且與第一和第二支撐板抵接的基本上平狀的電化學電池。
[0021] 由于基本上平狀的電化學電池布置于第一和第二支撐板之間并且與第一和第二 支撐板抵接，提供了一種包括交通工具部件的交通工具，該交通工具部件具有剛性結構并 且能用作具有高能量存儲潛力的能量存儲單元。因此，上述目標得以實現。
[0022] 在閱讀所附權利要求以及下面詳細描述之上，本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點將變得明 顯。本領域技術人員將認識到，在不背離本發(fā)明如所附權利要求限定的范圍之下，本發(fā)明的 不同特點可組合以形成下面描述之外的其他實施例。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 本發(fā)明的各個方面，包括其具體特點和優(yōu)點，從下面詳細描述和附圖中將易于理 解到，其中：
[0024] 圖1示出根據一些實施例的交通工具部件，
[0025] 圖2a和2b示出根據一些實施例的交通工具部件的夾層結構，并且
[0026] 圖3示出包括根據一些實施例的交通工具部件的交通工具。

【具體實施方式】
[0027] 現在將參照附圖更完全地描述本發(fā)明，附圖中示出了示例性實施例。但是，本發(fā)明 不應當構造為限制于這里所述的實施例。示例性實施例所公開的特點可以組合，如同本發(fā) 明所屬領域的技術人員易于理解到的那樣。類似的附圖標記在全文中指示類似的元件。
[0028] 為了簡潔和/或清楚，公知的功能或構造將不再描述。
[0029] 圖1示出包括夾層結構3的交通工具部件1。交通工具部件1示出為車門。整個 交通工具部件1或交通工具部件1的大部分可設有夾層結構。在圖1中，示出了交通工具 部件1的包括夾層結構3的區(qū)部4。區(qū)部4也在圖2a中示出。如能看到的，夾層結構3包 括第一支撐板10、第二支撐板20以及布置于第一和第二支撐板10、20之間并且抵接支撐板 的基本上平狀的電化學電池5。由此，提供了剛性結構并且部件1能用作具有高能量存儲潛 力的能量存儲單兀。夾層結構3在第一、第二和第三方向11、12、13上延伸，其中每個方向 11、12、13垂直于其他兩個方向，并且夾層結構3在第一和第二方向11、12上的延伸明顯地 大于在第三方向13上的延伸。由此，夾層結構3的形式有利于基本上平狀的電化學電池5 的冷卻。
[0030] 根據一些實施例，夾層結構3可在第一和第二方向11、12上延伸，其中第一和/或 第二方向11、12是曲線的，并且其中夾層結構3在第一和第二方向11、12上的延伸明顯大 于在第三方向13上的延伸。在這些實施例中，由于基本上平狀的電化學電池包括于夾層結 構3中，基本上平狀的電化學電池也可以是曲形的。因而，根據一些實施例，交通工具部件1 可以是曲形的、圓形的、或可具有任何其他形狀，只要部件1的夾層結構3在第一和第二方 向11、12上的延伸明顯大于在第三方向13上的延伸。
[0031] 整個交通工具部件1或交通工具部件1的大部分可設有夾層結構3,該夾層結構3 可包括一個緊密結合（coherent)的基本上平狀的電化學電池5,該電池可覆蓋夾層結構3 的大部分。作為一個緊密結合的基本平狀的電化學電池的替代方案，夾層結構3可包括多 個并排布置于第一和第二支撐板之間的基本上平狀的電化學電池5。在這些實施例中，這些 基本上平狀的電化學電池5通過電線互連。但是，在所有實施例中，交通工具部件1包括電 連接，經由電連接可將電流輸送至基本上平狀的電化學電池5或從基本上平狀的電化學電 池5接收電流。這種電連接可包括點狀連接和/或帶狀連接器，其可沿著基本上平狀的電 化學電池5的邊緣布置。
[0032] 基本上平狀的電化學電池5可包括薄膜鋰離子電池或薄膜鋰聚合物電池。由于薄 膜鋰離子電池或薄膜鋰聚合物電池具有輕的重量和良好的能量存儲潛力，進一步確保了交 通工具部件1的能量存儲潛力。另外，在使用期間，薄膜鋰離子電池或薄膜鋰聚合物電池需 要冷卻。由于夾層結構3的形式便于冷卻，確保了這種薄膜鋰離子電池或薄膜鋰聚合物電 池的冷卻。
[0033] 基本上平狀的電化學電池5可包括一個或多個基本上平狀的電化學電池單元 (battery cell) 5.1。在圖2a中，基本上平狀的電化學電池5示出為包括一個基本上平狀 的電化學電池單元5. 1。通過包括布置于第一和第二支撐板10、20之間并且緊靠支撐板的 一個基本上平狀電化學電池單元5. 1的夾層結構3,可提供薄的夾層結構3。在圖2b中，基 本上平狀的電化學電池5示出為包括三個基本上平狀的電化學電池單元5. 1、5. 2、5. 3。這 三個基本上平狀的電化學電池單元5. 1、5. 2、5. 3堆疊并且相互結合以便形成基本上平狀 的電化學電池5。通過使用多于一個的基本上平狀的電化學電池單元，能量存儲潛力可進一 步提高?；旧掀綘畹碾娀瘜W電池5可包括超過三個的基本上平狀的電化學電池單元，t匕 如四個、五個、六個或七個基本上平狀的電化學電池單元，只要電池單元一起形成基本上平 狀的電化學電池，即，基本上平狀的電化學電池在第一和第二方向上的延伸明顯大于在第 三方向上的延伸，其中每個方向垂直于其他兩個方向。
[0034] 第一和第二支撐板10、20可包括復合材料，比如碳纖維復合物、碳網（carbon net)復合物或玻璃纖維復合物。復合材料可包括碳纖維、碳網、石墨烯片（sheets of graphene)、碳納米管、或玻璃纖維以及其他纖維，比如芳族纖維(例如Kevlar，Twaron)、或 錯、以及結合件（binder),比如塑料、聚合物（比如環(huán)氧樹脂、聚酯、聚乙烯酯（vinyl ester) 或尼龍)。在第一和第二支撐板10、20包括復合材料比如碳纖維復合材料、碳網復合材料或 玻璃纖維復合材料的實施例中，纖維可以編織成墊，放置為單向纖維或布置為網狀結構。由 于第一和第二支撐板10、20包括復合材料，夾層結構3堅固并且輕質，由此具有能量存儲能 力的交通工具部件1也堅固并且輕質。因此，通過在交通工具中使用這種交通工具部件1， 交通工具的總重量能減輕。
[0035] 至少第一支撐板10可布置為將熱從基本上平狀的電化學電池5傳導至交通工具 部件1的周邊環(huán)境。為了傳導熱，第一支撐板10可以是薄的，即，在第三方向13上具有比 在第一和第二方向11、12上顯著小的延伸，和/或可提供為具有良好導熱性的材料和/或 復合材料。另外，通過將第一支撐板10布置為與交通工具部件1以及相應交通工具的外部 環(huán)境相鄰，第一支撐板10可布置為將熱從基本上平狀的電化學電池5傳導至交通工具部件 1的周圍環(huán)境。
[0036] 根據一些實施例，第一和第二支撐板10、20經由至少一個連接6、9連接。由于所述 至少一個連接6、9,提供了剛性的交通工具部件1并且第一和第二板10、20之間的剪切力可 經由所述至少一個連接6、9傳遞。第一和第二板10、20之間的一些剪切力還可經由基本上 平狀的電化學電池5傳遞。所述至少一個連接6、9可包括螺栓、鉚釘、梁和/或膠。但是， 在第一和第二支撐板10、20包括復合材料比如碳纖維復合物、碳網復合物或玻璃纖維復合 物的實施例中，相應第一和第二支撐板10、20的復合材料的結合件可相遇并且結合，在該 處所述結合形成第一和第二支撐板10、20之間的所述至少一個連接6、9。由此，提供了具有 平狀表面和剛性結構的均勻夾層結構3。
[0037] 根據一些實施例，所述至少一個連接6設置為鄰近基本上平狀的電化學電池5。由 此，所述至少一個連接6易于制造。另外，由于所述至少一個連接設置為鄰近基本上平狀的 電化學電池，交通工具部件1可易于回收。在圖2a中，所述至少一個連接6示出為設置為 鄰近基本上平狀的電化學電池5。圖2a中示出的所述至少一個連接6可包括膠或者在相應 的第一和第二支撐板10、20的復合材料的結合件之間的結合。
[0038] 根據一些實施例，基本上平狀的電化學電池5設置有至少一個通孔7,其中所述至 少一個連接9經由所述至少一個通孔7提供。如圖2a和圖2b所示，基本上平狀的電化學 電池5可設有多個通孔，其中所述至少一個連接9經由所述多個通孔7提供。在基本上平 狀的電化學電池5包括兩個或更多個基本上平狀的電化學電池單元5. 1、5. 2、5. 3的實施例 中，如圖2b所示，通孔7可延伸穿過所有基本上平狀的電化學電池單元5. 1、5. 2、5. 3。由于 連接9借助于至少一個通孔7,因此提供了剛性的交通工具部件1并且第一和第二板10、20 之間的剪切力可經由所述至少一個連接9傳遞。在第一和第二支撐板10、20包括復合材料 比如碳纖維復合材料、碳網復合材料或玻璃纖維復合材料的實施例中，相應的第一和第二 板10、20的復合材料的結合件可延伸穿過所述至少一個通孔7并且相遇從而形成結合，在 所述結合處，結合形成了第一和第二支撐板10、20之間的所述至少一個連接9。由此，提供 了具有平狀表面和剛性結構的均勻夾層結構3。
[0039] 圖3示出包括根據一些實施例的交通工具部件21、22、23、24、25、26的交通工具 8。交通工具部件21、22、23、24、25、26的每個包括夾層結構，夾層結構包括第一支撐板、第 二支撐板以及布置于其間并且抵靠第一和第二支撐板的基本上平狀的電化學電池。由于基 本上平狀的電化學電池布置于第一和第二支撐板之間并且抵靠支撐板，因此提供了具有剛 性結構并且可用作具有高能量存儲潛力的能量存儲單元的交通工具部件。由于這些部件 具有剛性結構和高能量存儲潛力，這些部件能以車頂21、交通工具發(fā)動機罩22、車門23、交 通工具行李箱蓋24、汽車發(fā)動機通風蓋25或汽車備胎箱26的形式提供。通過在交通工具 中布置一個或多個這樣的部件，減少了對于笨重且體積龐大的電池組和/或鉛酸電池的需 要。由此，混合電動交通工具或純電動交通工具的總重量可降低，由此這種交通工具的co2 排放可減少。另外，由于這種方案比電池組和/或鉛酸電池占據的交通工具內部空間少，這 種交通工具的內部空間可以變大。這種部件21、22、23、24、25、26的第一支撐板可布置為鄰 近交通工具的周邊環(huán)境。由此，可以確保包括于這種部件21、22、23、24、25、26中的基本上 平狀的電化學電池的冷卻。
【權利要求】
1. 一種交通工具部件（1)，其包括夾層結構（3)，所述夾層結構（3)包括第一支撐板 (10)和第二支撐板（20)，其特征在于所述夾層結構（3)還包括布置于所述第一支撐板（10) 和第二支撐板（20 )之間并且與所述第一支撐板（10 )和第二支撐板（20 )抵接的基本上平狀 的電化學電池（5 )。
2. 根據權利要求1的交通工具部件（1)，其特征在于所述夾層結構在第一、第二和第三 方向（11，12,13)上延伸，其中每個方向（11，12,13)垂直于其他兩個方向，并且所述夾層結 構在第一和第二方向（11，12)上的延伸明顯大于在第三方向（13)上的延伸。
3. 根據權利要求1或2的交通工具部件（1)，其特征在于所述基本上平狀的電化學電 池（5)包括薄膜鋰離子電池或薄膜鋰聚合物電池。
4. 根據前述權利要求任一項所述的交通工具部件（1)，其特征在于至少所述第一支撐 板（10)布置為將熱從基本上平狀的電化學電池（5)傳導至所述交通工具部件（1)的周邊環(huán) 境。
5. 根據前述權利要求任一項所述的交通工具部件（1)，其特征在于所述第一支撐板 (10 )和第二支撐板（20 )包括復合材料比如碳纖維復合材料、碳網復合材料或玻璃纖維復合 材料。
6. 根據前述權利要求任一項所述的交通工具部件（1)，其特征在于所述第一支撐板 (10)和第二支撐板（20)經由至少一個連接裝置（6,9)連接。
7. 根據權利要求6的交通工具部件（1 )，其特征在于所述至少一個連接裝置（6)設置為 鄰近所述基本上平狀的電化學電池（5 )。
8. 根據權利要求6或7的交通工具部件（1)，其特征在于所述基本上平狀的電化學電 池（5)設有至少一個通孔（7)，并且其中所述至少一個連接裝置（9)經由所述至少一個通孔 (7 )提供。
9. 根據前述權利要求任一項所述的交通工具部件（1)，其特征在于所述部件（1)是車 頂（21)、車輛發(fā)動機罩（22)、車門（23)、車輛行李箱蓋（24)、車輛發(fā)動機通風蓋（25)或車輛 備胎箱（26)中的一個。
10. -種交通工具（8)，其特征在于所述交通工具（8)包括根據前述權利要求任一項所 述的交通工具部件（1)。
【文檔編號】B62D25/10GK104064700SQ201410091563
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權日:2013年3月20日
【發(fā)明者】P-I·塞勒格倫 申請人:沃爾沃汽車公司