La presente invención se refiere a un depósito para contener y soportar módulos de baterías de almacenamiento de energía eléctrica a bordo de un vehículo eléctrico, impulsado por la energía eléctrica suministrada por las baterías.

El concepto de "vehículo eléctrico" incluye en la presente memoria el concepto de "vehículo híbrido".

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los depósitos de baterías para vehículos eléctricos deben cumplir requerimientos entre los que se distinguen: estanqueidad, resistencia a impactos, resistencia mecánica y conductividad eléctrica.

La conductividad eléctrica del material del depósito tiene la función de proporcionar un efecto de jaula de Faraday, de manera que permita anular el campo electromagnético de las baterías y proteger de interferencias a los usuarios del vehículo.

La resistencia mecánica incluye la resistencia del depósito a cargas estáticas debidas al peso y las fuerzas de inercia que actúan durante el movimiento del vehículo. El requerimiento de resistencia estructural es un requerimiento relativamente exigente, teniendo en cuenta que el peso de los módulos de baterías a soportar es de aproximadamente 400 Kg.

Los depósitos de baterías convencionales para vehículos eléctricos están constituidos por una estructura o caja de soporte inferior, normalmente de acero, dimensional y estructuralmente acorde con el peso que ha de soportar y con medios apropiados para fijarla al chasis del vehículo. Los depósitos incluyen una cubierta o tapa superior, también de acero, formal y dimensionalmente complementaria de la caja de soporte inferior. La fijación al chasis del vehículo se realiza normalmente a dos largueros longitudinales del chasis. Algunos ejemplos de depósitos de baterías convencionales para vehículos eléctricos pueden encontrarse en las referencias EP-1939026, US-2007/0141451 , US-2008/0173488 y US- 2009/0236162.

La estructura de soporte, una vez situados los módulos de baterías apoyados en la misma, se cierra con la cubierta superior mediante atornillado y posteriormente todo el conjunto se atornilla también a los dos largueros longitudinales del chasis del vehículo.

El material de acero, empleado tanto en la cubierta superior como en los distintos elementos que comprenden la estructura de soporte (como por ejemplo travesaños) aunque permite proporcionar la robustez necesaria para asegurar la resistencia mecánica así como la conductividad eléctrica requeridas, presenta el inconveniente de su elevado peso y coste.

La utilización de otros materiales metálicos más ligeros en lugar de acero, como por ejemplo duraluminio o titanio, sólo resuelve parcialmente el problema, pues normalmente lleva aparejado un incremento significativo en el coste. También pueden considerarse otros criterios de selección de material como por ejemplo el mayor mantenimiento requerido para el acero que para el duraluminio, que influye en la fiabilidad y coste del depósito en último término.

La presente invención trata de proporcionar un depósito de baterías de reducido peso y coste que permite superar los inconvenientes mencionados de los depósitos de baterías conocidos en el estado de la técnica.

DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN

Con objeto de resolver el problema técnico señalado y lograr mejoras con respecto al estado de la técnica anterior, la invención propuesta proporciona las características y efectos técnicos que se describen a continuación.

El depósito de baterías de la invención comprende una estructura de soporte para módulos de baterías, dicha estructura de soporte se acopla al chasis del vehículo por medios de fijación convencionales como por ejemplo por atornillado. El depósito se complementa con una cubierta superior acoplada a la estructura de soporte y que contribuye a proporcionar el aislamiento requerido para los módulos de baterías, encerrando los mismos. El aislamiento requerido incluye estanqueidad del depósito y la protección frente a impactos. El depósito de la invención se caracteriza por que la cubierta superior comprende: un cuerpo principal de cubierta superior, que es de material plástico; y una malla conductora de cubierta superior. Por malla conductora se entiende en la presente memoria a una malla de material conductor eléctrico. De este modo, la malla conductora de cubierta superior proporciona un efecto de jaula de Faraday, contrarrestando el campo electromagnético generado por los módulos de baterías en el depósito, en cooperación con la estructura de soporte. La estructura de soporte convencionalmente es metálica, normalmente de acero, proporcionando la conductividad eléctrica necesaria para producir el efecto de Faraday así como la resistencia mecánica requerida para soportar el peso de los módulos de baterías. La sustitución de la cubierta superior convencional, que también es normalmente de acero, por una cubierta superior como se describe en la presente invención, permite por un lado aligerar el peso de la cubierta superior y por ende del depósito y del vehículo, así como proporcionar una cubierta de reducido coste en relación con las cubiertas convencionales de acero.

El concepto de "malla" incluye en la presente invención los conceptos de "bobinado", "rejilla", "tela" y "lámina perforada". Asimismo dentro el concepto de "lámina" cabe entender que incluye los conceptos de "placa" y "chapa". Si la malla es metálica, el concepto de "malla metálica" también incluye el concepto de "metal desplegado", también denominado "metal expandido" o "deployé".

La malla conductora es preferentemente metálica, como por ejemplo de acero (e.g. galvanizado o inoxidable), titanio, cobre, latón y aluminio. Sin embargo, no existe limitación para que la malla de la invención pueda obtenerse a partir de cualquier otro material conductor, como por ejemplo plástico conductor (e.g. poliacetileno, polipirrol, politiofeno o polianilina). También se contempla el caso de que la malla puede constituirse por una sola porción de malla o por una pluralidad de porciones de malla que se unen entre sí para conformar la malla de la cubierta.

La malla conductora puede estar formada por hilos o alambres de material conductor, por ejemplo tejidos o soldados entre sí.

Por otra parte, en relación con el cuerpo principal de cubierta superior, se contempla que éste pueda ser de cualquier material plástico, incluyendo termoplásticos, termoestables, plásticos conductores y plásticos reforzados con fibras. En particular, las fibras de los plásticos reforzados empleados en el cuerpo principal pueden ser de material conductor, como por ejemplo de metal. Tanto la utilización de plásticos conductores como de plásticos reforzados con fibras de material conductor permite proporcionar una mejora del efecto Faraday de la invención.

La invención contempla que la malla conductora y el cuerpo principal de cubierta superior puedan montarse en el depósito conectados entre sí o separados; preferentemente se conectan y unen entre sí. La malla y el cuerpo principal pueden unirse por cualquier proceso conocido de unión, en función de los materiales de la malla y del cuerpo principal.

Por otra parte, la cubierta superior puede tener cualquier forma que se considere apropiada, por ejemplo prismática, no existiendo limitación para la invención.

Para unir la malla conductora y el cuerpo principal pueden emplearse los siguientes procesos: unión por malla embebida en el cuerpo principal, unión por malla solapada al cuerpo principal, unión por malla fijada mecánicamente al cuerpo principal.

En la presente memoria se entiende por proceso "por malla embebida en el cuerpo principal" a cualquier proceso de fabricación por el que la malla conductora queda insertada en el interior del cuerpo principal. Se entiende por proceso "por malla solapada al cuerpo principal" a cualquier proceso de fabricación por el que la malla conductora queda adherida superficialmente a una de las caras (interior o exterior) del cuerpo principal. Finalmente por proceso "por malla fijada mecánicamente al cuerpo principal" se entiende cualquier proceso de fijación mecánica como por ejemplo: por apriete (e.g. atornillada, roblonada o remachada, con brida, grapada), por retención (e.g. con lengüetas retenedoras), a presión (e.g. encajada), etc.

Dentro de los procesos mencionados y dependiendo del caso, pueden darse las siguientes variantes. En una primera variante la unión entre la malla y el cuerpo principal se realiza una vez que la malla y el cuerpo principal se han conformado por separado efectuándose la unión posteriormente, mientras que en la segunda variante la unión se realiza simultáneamente al proceso de conformado de ambos.

Obviamente, los procesos de fabricación dependen del tipo de material, principalmente si el material plástico es termoplástico o termoestable.

Con respecto a los procesos "por malla solapada al cuerpo principal", la malla puede solaparse tanto por la cara interna del cuerpo principal como por la cara externa. Dentro de esta familia de procesos se consideran por ejemplo los siguientes: pegado, copegado, cocurado y soldadura.

Por "pegado" se entiende la unión por medio de adhesivo aplicado entre la malla y el cuerpo principal una vez que ambos se han conformado. En este sentido, cabe precisar que en la presente memoria se entiende por "pieza conformada" (cuerpo principal, malla conductora o cubierta) a la pieza con la forma y características físicas preparada para su montaje en el depósito. Por ejemplo si el cuerpo principal es de material termoestable, por cuerpo principal conformado se entiende que el cuerpo principal no sólo tiene la forma final sino además el material se ha curado y procesado completamente.

Por "copegado" se entiende la unión entre la malla (conformada o no conformada) y el cuerpo principal (no conformado) con adhesivo, conformándose la cubierta mientras se aplica el adhesivo, es decir por ejemplo produciéndose el curado del adhesivo y del cuerpo principal de material termoestable al mismo tiempo hasta conformar la cubierta, quedando la malla adherida al cuerpo principal.

Por "cocurado" se entiende la unión entre la malla (conformada o no conformada) y cuerpo principal (no conformado) sin adhesivo. Por ejemplo, cuando se aplica al cuerpo principal de material termoestable la unión se produce cuando se efectúa el curado del cuerpo principal en contacto con la malla conductora.

Finalmente, por "soldadura" se entiende el proceso de unión por calentamiento y aplicación de presión entre la malla y el cuerpo principal (de material termoplástico).

El espesor del cuerpo principal puede ser cualquiera, si bien puede estar condicionado por el proceso de unión (por ejemplo por la inyectabilidad del plástico en el molde cerrado) o también por resistencia de la misma para soportar el propio peso de la cubierta. En este sentido, la malla conductora puede proporcionar la utilidad adicional de rigidizar la cubierta.

Otro aspecto de la invención es que la estructura de soporte puede comprender: un bastidor de soporte para módulos de baterías, que se acopla al chasis del vehículo, y una cubierta inferior. La cubierta inferior proporciona aislamiento a los módulos de baterías en cooperación con la cubierta superior. Opcionalmente, la cubierta inferior puede comprender un cuerpo principal de material plástico y una malla conductora análogamente a la cubierta superior, de manera que la malla conductora de cubierta inferior proporcione un efecto de jaula de Faraday, contrarrestando el campo electromagnético generado por los módulos de baterías en el depósito, en cooperación con la malla conductora de cubierta superior. Para ello, la malla conductora de cubierta superior y la malla conductora de cubierta inferior se disponen encerrando los módulos de baterías en su interior. El bastidor de soporte de la invención puede ser de cualquier material con la robustez necesaria para soportar todo el peso del depósito, preferentemente es metálico, por ejemplo de acero o duraluminio. Como se ha indicado anteriormente, las estructuras de soporte convencionales son normalmente de material de acero, por lo que, con las características de la presente invención, se consigue aligerar significativamente el peso de la estructura así como reducir el coste de la misma adicionalmente.

Preferentemente, el bastidor de soporte tenga forma de marco, lo que permite aligerar el peso del mismo adicionalmente. Se contempla que el bastidor de soporte con forma de marco incorpora un saliente de refuerzo perimetral interior para fijación de la cubierta inferior y de otros elementos del depósito como se describirá más adelante. Sin embargo, la forma del bastidor de soporte puede ser cualquiera, pudiendo incluir por ejemplo elementos de refuerzo como herrajes, diagonales etc.

En relación con las características de la malla conductora y el cuerpo principal de cubierta inferior puede aplicarse lo mismo que a la malla conductora y el cuerpo principal de cubierta superior. Asimismo, también los procesos para la unión entre cuerpo principal y malla conductora de cubierta inferior son análogos a los descritos anteriormente para la cubierta superior.

Opcionalmente, para mejorar la resistencia de la estructura de soporte sin que ello acarree una penalizacion en el peso de la misma, la invención contempla la incorporación de un panel de soporte de nido de abeja. El panel de soporte puede obtenerse a partir de cualquier material, preferiblemente ligero, como plástico o aluminio. El panel puede disponerse apoyado en el bastidor de soporte, particularmente en una realización del bastidor con forma de marco el panel puede disponerse apoyado en los salientes de refuerzo. También se contempla que el depósito incorpore más de un panel de nido de abeja, apilados uno encima de otro, a tope uno al lado del otro, etc.

El panel de soporte de aluminio o de un material con conductividad eléctrica proporciona la ventaja adicional de mejorar el efecto de Faraday. En el caso de emplear materiales metálicos o materiales sujetos a oxidación se debe tener la precaución de evitar incompatibilidades por oxidación-reducción entre ellos. Por ello, en particular se encuentra preferible utilizar un mismo material metálico al menos para la malla conductora que para el panel de soporte metálico.

Adicionalmente, la estructura de soporte comprende travesaños de soporte que pueden apoyarse por sus extremos en el bastidor de soporte, fijándose al mismo. Los módulos de baterías se conectan y fijan preferentemente a los travesaños de soporte, distribuyendo la carga del peso de los módulos al resto de la estructura. Los travesaños pueden ser perfiles resistentes a flexión, o sustituirse por chapas, placas o flejes únicamente con la función de servir de fijación a los módulos de baterías. Este último caso se contempla cuando los travesaños se utilizan junto a paneles de soporte. Por último, en relación con los materiales a emplear para los travesaños no existe limitación; preferiblemente son metálicos, por ejemplo de acero o de duraluminio, tomando la precaución de la compatibilidad oxidación- reducción con respecto al resto de elementos del depósito.

Opcionalmente, la cubierta inferior y el panel de soporte se disponen apoyados en el bastidor de soporte y fijados al mismo a través de salientes de refuerzo del bastidor. El panel de soporte puede situarse tanto dentro de la cubierta inferior como fuera.

En una realización preferente, la estructura de soporte comprende un bastidor de soporte con forma de marco y que incluye salientes de refuerzo para fijación del resto de elementos. Sobre el bastidor de soporte se sitúa la cubierta inferior de la invención y en contacto con la cubierta inferior, por encima o por debajo de la misma, se dispone un panel de soporte. Finalmente, en el interior de la cubierta se sitúan los travesaños de soporte a los que se aseguran los módulos de baterías de forma convencional.

Las cubiertas inferior y superior pueden incluir respectivos rebordes para fijación entre sí. La fijación entre la cubierta inferior y superior puede realizarse por medios de fijación convencionales como fijación por apriete (e.g. atornillada, roblonada o remachada, con brida), por retención (e.g. con lengüetas retenedoras), a presión (e.g. encajada), etc.

Con respecto a la fijación entre los distintos elementos descritos que comprende de la estructura de soporte de la invención, ésta puede realizarse como se indica a continuación. La fijación entre los travesaños de soporte, la cubierta inferior, el panel de soporte y el bastidor de soporte puede realizarse conjuntamente, preferentemente de forma removible, por ejemplo mediante medios de fijación mecánica por atornillado pasante. Alternativamente pueden fijarse separadamente distintos elementos entre sí. En este sentido por ejemplo se contempla que el panel de soporte pueda fijarse a la cubierta inferior independientemente por medios de fijación convencionales como fijación por adhesivo, por apriete (e.g. atornillada, roblonada o remachada, con brida), por retención (e.g. con lengüetas retenedoras), a presión (e.g. encajada), etc. También se contempla que los travesaños puedan fijarse al bastidor de soporte independientemente por medios de fijación convencionales como fijación por apriete atornillada o por soldadura. Por último, se contempla también el caso de que los travesaños se integren en la estructura del bastidor de soporte.

Auxiliarmente, la invención puede incorporar juntas de estanqueidad en la junta entre la cubierta superior y la cubierta inferior así como en los orificios del depósito correspondientes a los medios de fijación, etc.

En definitiva, la presente invención proporciona un depósito de baterías para vehículo eléctrico de peso y coste reducidos. Además la invención ofrece mejoras respecto al estado de la técnica conocido según se ha descrito anteriormente. Todo ello por tanto resolviendo el problema técnico planteado.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la explicación de la invención y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de sus características técnicas, se hace referencia en el resto de esta memoria descriptiva a los dibujos que la acompañan, en los que se ha representado, a modo de ejemplo práctico no limitativo, una realización de la invención.

En dichos dibujos:

La Figura 1 es una vista en perspectiva explosionada del acoplamiento entre el depósito de baterías de la realización y el chasis de un vehículo eléctrico.

La Figura 2 muestra una vista en perspectiva explosionada del depósito de baterías de la realización. La Figura 3 muestra una vista en perspectiva de la cubierta superior e inferior con la malla conductora solapada superficialmente.

Las referencias empleadas en las figuras son las siguientes:

1 : chasis del vehículo

2: depósito de baterías

3: módulo de baterías

4: estructura de soporte

5: cubierta superior

6: cuerpo principal de cubierta superior

7: malla conductora de cubierta superior

8: medios de fijación de estructura de soporte al chasis del vehículo

9: bastidor de soporte

10: cubierta inferior

1 1 : panel de soporte

12: travesaño de soporte

13: reborde de cubierta superior

14: reborde de cubierta inferior

DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN

Con referencia en primer lugar a la Figura 1 , en ella se muestra el acoplamiento entre el depósito (2) de baterías para vehículo eléctrico de la realización y el chasis (1 ) del vehículo eléctrico. Como puede observarse en la Figura, el depósito (2) comprende: una cubierta (5) superior; y una estructura (4) de soporte, fijada a los largueros del chasis (1 ) por medios (8) de fijación por atornillado. La estructura (4) de soporte se atornilla por cuatro puntos de anclaje en cada larguero. Opcionalmente puede incorporar los dos puntos de anclaje frontales que se muestran adicionalmente en la Figura, para rigidizar la estructura ante cargas (de inercia) sobre el plano horizontal.

En la Figura 2, se representa el depósito (2) de la realización de la invención explosionada en tres partes ordenadas según la posición que ocupan una vez montadas en el depósito (2), de abajo a arriba: el bastidor (9) de soporte; la cubierta (10) inferior con el panel (1 1 ) de soporte, los travesaños (12) de soporte y los módulos (3) de baterías alojados en su interior; y la cubierta (5) superior. Como se ilustra en la Figura, los travesaños (4) de soporte, el panel (1 1 ) de soporte y la cubierta (10) inferior se unen al bastidor (9) de soporte por atornillado, como por ejemplo tornillos pasantes. Por su parte, los módulos (3) de baterías también se fijan a los travesaños de soporte mediante atornillado. Finalmente, la cubierta (5) superior cierra todo el conjunto fijándose a la cubierta (10) inferior; la fijación entre la cubierta (5) superior y la cubierta (10) inferior se realiza así mismo por atornillado a lo largo de los rebordes (13,14) de cubierta superior y de cubierta inferior.

Finalmente, la Figura 3 muestra una vista en perspectiva de la cubierta (5) superior en la que puede apreciarse la disposición de la malla (7) conductora solapada sobre la superficie interior al cuerpo (6) principal de la cubierta (5). En el detalle se ilustra el tipo de malla (7) conductora elegida en la realización.

El material seleccionado para la malla (7) de la cubierta (5) de la realización es preferentemente metálico, la malla metálica puede solaparse a la cara interior de sendas cubiertas simplemente encajada en el cuerpo (6) principal de la cubierta (5), una vez que la malla (7) y el cuerpo (6) principal se hayan conformado separadamente. La malla metálica puede conformarse por embutición partiendo de una malla plana. Por otra parte, el cuerpo principal puede conformarse por inyección de termoplástico en molde cerrado.