DE102005013172A1

DE102005013172A1 - Fahrzeugbatterie

Info

Publication number: DE102005013172A1
Application number: DE102005013172A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. Ebert (FH); Jens Dipl.-Ing. Riedel (FH)
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2006-09-28
Also published as: WO2006100005A2; WO2006100005A3

Abstract

Eine Fahrzeugbatterie (1), die mit einer Schutzvorrichtung (2) zum Schutz gegen Beschädigungen in einem Kraftfahrzeug zusammenwirkt. Die Schutzvorrichtung (2) ist nach Art einer Barriere gegen ein auftreffendes Fahrzeugteil (16, 17) an dem Batteriegehäuse (3, 6) angeordnet mit der Fahrzeugbatterie (1) als Träger der Schutzvorrichtung (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugbatterie mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
Bei einem starken Auffahrunfall eines Kraftfahrzeuges kann dessen Batterie beschädigt oder zerstört werden, wodurch die Stromversorgung und somit technische Funktionen des Kraftfahrzeugs ausfallen können.

Aus DE 199 32 115 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, welche im Falle eines Heckaufpralls Beschädigungen von Funktionsteilen verhindern soll, die im Kraftfahrzeug in Fahrtrichtung vor der Batterie angeordnet sind. Dabei ist die Fahrzeugbatterie im Heckbereich eines Kraftfahrzeuges unbeweglich auf einer Trägerplatte befestigt. Die Trägerplatte ist über ein heckseitiges Drehlager mit dem Bodenblech des Kraftfahrzeugs schwenkbeweglich verbunden. Im vorderen Bereich ist die Trägerplatte über eine Kulissenführung mit dem Bodenblech beweglich verbunden. Im Falle eines Heckaufpralls wird die Trägerplatte zwangsverschwenkt, indem diese sich mit dem in Fahrtrichtung vorderen Batteriebereich aus dem Fahrzeugseitenbereich zur Fahrzeuglängsmitte hin dreht. Dadurch werden im Fahrzeugseitenbereich vor der Batterie angebrachte Funktionsteile von der weggedrehten und nach vorne verlagerten Batterie nicht beschädigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schutz der Batterie und/oder anderer Funktionsteile im Kraftfahrzeug bei einem Auffahrunfall mit einfachen Mitteln zu erzielen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist die Schutzvorrichtung nach Art einer Barriere gegen ein auf die Fahrzeugbatterie auftreffendes Fahrzeugteil ausgebildet. Sie ist an dem Batteriegehäuse selbst angeordnet, so dass die Fahrzeugbatterie als Träger der Schutzvorrichtung wirksam ist. Somit kann die Schutzvorrichtung bereits vor dem Einbau der Fahrzeugbatterie in dem Kraftfahrzeug an der Fahrzeugbatterie angeordnet sein. Eine nachträgliche umständliche Montage der Schutzvorrichtung nach Einbau der Fahrzeugbatterie entfällt.

Die Schutzvorrichtung kann Bestandteil des Batteriegehäuses selbst sein oder als separate Einheit an dem Batteriegehäuse befestigt sein.

Als Barriere unmittelbar an dem Batteriegehäuse angeordnet kann die Schutzvorrichtung auf einfache Weise einen wirksamen Schutz der Fahrzeugbatterie selbst und/oder von daran angeordneten zusätzlichen Bauteilen bzw. Funktionselementen erzielen. Die Schutzvorrichtung wirkt dabei als Anprallschutz. Dieser Anprallschutz fängt bei einem Auffahrunfall mit einem anderen Fahrzeug oder einem Zusammenstoß mit einem anderen Hindernis die insbesondere parallel zur Fahrzeuglängsrichtung erfolgende Beaufschlagung des Batteriegehäuses oder eines am Batteriegehäuse angeordneten Funktionselementes durch ein Fahrzeugteil (z.B. durch einen Sitzquerträger) ab. Dabei deformiert die Schutzvorrichtung im mechanischen Kontakt mit dem Fahrzeugteil. Durch die Deformation der Barriere wird Energie abgebaut. Die Batterie selbst bzw. an ihr vorhandene Funktionselemente bleiben vor Beschädigung oder mechanischer Abscherung geschützt. Somit können auch Kurzschluss- und Brandgefahr nach einem Unfall konstruktiv einfach und kostengünstig vermieden werden.

Anspruch 3 unterstützt eine mechanisch stabile Anordnung der Schutzvorrichtung. Die Schutzvorrichtung ist beispielsweise mittels Schweißen oder Nieten an dem Batteriegehäuse unlösbar befestigt.

Die Ansprüche 4 bis 9 betreffen bevorzugte Ausführungsformen der Schutzvorrichtung. Durch Variation ihrer Geometrie können die durch einen Auffahrunfall oder durch ein anderes Hindernis in das betreffende Fahrzeugteil weitergeleiteten Kräfte vorteilhaft beeinflusst werden. Hierdurch kann die Anordnung von Fahrzeugteilen im Kraftfahrzeug verändert und optimiert werden, ohne dass dies Beschädigungen der Fahrzeugbatterie nach einem Aufprall, Auffahrunfall etc. des Kraftfahrzeugs hat. Beispielsweise kann bei einer im Heckbereich des Kraftfahrzeugs angeordneten Batterie die Sitzvorverlagerung der hintersten Sitzreihe optimiert werden, so dass größerer Bergungsraum entsteht.

Eine bügelartig von einer Gehäuseoberfläche des Batteriegehäuses abstehende Schutzvorrichtung gemäß Anspruch 5 ist neben ihrer Schutzfunktion auch dazu geeignet, als Montagehilfe verwendet zu werden. Der Bügel kann dabei als Tragegriff bzw. als Aufnahme für eine manuelle oder automatisierte Montage der Fahrzeugbatterie wirksam sein.

Gemäß Anspruch 10 vorgeschlagene Funktionselemente können auch nach dem Einbau der Fahrzeugbatterie in ein Fahrzeug an dem Batteriegehäuse angeordnet verbleiben, da sie durch die Schutzvorrichtung vor Beschädigungen geschützt sind. Insbesondere bei elektrischen bzw. elektronischen Funktionselementen kann deshalb auf eine umständliche und kostenintensive elektrische Anbindung des Funktionselementes von einem anderen Ort innerhalb des Fahrzeugs zur Fahrzeugbatterie verzichtet werden.

Das Funktionselement kann alternativ unabhängig von der Batteriefunktion eine andere Funktion innerhalb des Fahrzeugs haben. In diesem Fall kann das Batteriegehäuse zur Positionierung des Funktionselements ebenfalls sinnvoll sein, wenn dies der optimale Ort (z.B. aufgrund der Kriterien Kosten und/oder Kabellänge) für das Funktionselement im Fahrzeug ist.

Die Maßnahmen nach den Ansprüchen 11 und 12 betreffen vorteilhafte geometrische Ausgestaltungen einer Schutzvorrichtung für einen wirkungsvollen Schutz von Funktionselementen vor Beschädigungen.

Die Ansprüche 13 und 14 betreffen bevorzugte Ausführungsformen von Funktionselementen.

Die Ansprüche 15 und 16 schlagen vorteilhafte Anwendungen der Fahrzeugbatterie vor. Die Fahrzeugbatterie ist in einer bevorzugten Ausführungsform für einen elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs ausgebildet.

Vorzugsweise ist die Fahrzeugbatterie als ein Hochspannungsbauteil ausgebildet. Diese Fahrzeugbatterie dient insbesondere einem elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs. Dabei kann die Fahrzeugbatterie beim Beschleunigen des Fahrzeugs elektrische Energie abgeben. Beim Abbremsen nimmt diese Fahrzeugbatterie wieder elektrische Energie auf.

Vorzugsweise wird die Fahrzeugbatterie in einem Fahrzeug mit einem Hybridantrieb verwendet. Dieses Kraftfahrzeug weist einen kombinierten Antrieb, d.h. einen Hybridantrieb auf, insbesondere einen elektrischen Antrieb (mittels der vorgenannten Fahrzeugbatterie) und einen verbrennungsmotorischen Antrieb.

Die für einen elektrischen Antrieb verwendete Fahrzeugbatterie weist insbesondere ein Paket mit Batteriezellen und ein Funktionselement in Form einer Batterie-Steuereinheit auf.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 Die erfindungsgemäße Fahrzeugbatterie in einer ersten Ausführungsform,
2 die erfindungsgemäße Fahrzeugbatterie in einer weiteren Ausführungsform,
3 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeug-Heckbereichs mit eingebauter Fahrzeugbatterie gemäß 1,
4 die Seitenansicht gemäß 3 nach einem Heckaufprall,
5 die Seitenansicht gemäß 3, jedoch bei einem Heckaufprall zu einem Zeitpunkt nach dem Zustand gemäß 4.
Die Fahrzeugbatterie – nachfolgend kurz Batterie 1 – gemäß 1 weist eine Schutzvorrichtung in Form eines im Quer schnitt etwa U-förmigen Schutzbügels 2 auf, wobei die beiden U-Schenkel unterschiedlich lang sind und von einer parallelen Ausrichtung zueinander abweichen.
Die Schutzvorrichtung sämtlicher Ausführungsformen hat den Zweck, die Batterie 1 und ein an ihrem Batteriegehäuse 3 angeordnetes Funktionselement in Form einer Batterie-Steuereinheit 4 vor mechanischen Beschädigungen zu schützen. Das Batteriegehäuse 3 ist der Träger der Schutzvorrichtung und der Batterie-Steuereinheit 4. Die Schutzvorrichtung ist an einer Gehäusedeckseite 5 des Batteriegehäuses 3 unlösbar befestigt. Hierzu wird ein geeignetes Befestigungsverfahren, z.B. Schweißen oder Nieten verwendet. Die Batterie-Steuereinheit 4 ist ebenfalls durch geeignete Befestigungsmittel an der Gehäusedeckseite 5 des Batteriegehäuses 3 befestigt. Die Schutzvorrichtung ist als Barriere für ein auf die Batterie 1 auftreffendes Fahrzeugteil wirksam, wie später noch erläutert wird.
Der an der Gehäusedeckseite 5 von der planen Gehäuseoberfläche 6 des Batteriegehäuses 3 abstehende Schutzbügel 2 weist insgesamt drei voneinander abgewinkelte Bügelschenkel auf. Ein erster Bügelschenkel 7 weist ein Bügelfreiende 8 auf. An der dem Bügelfreiende 8 abgewandten Seite des ersten Bügelschenkels 7 schließt sich ein zweiter Bügelschenkel 9 an, welcher etwa rechtwinklig zur Gehäuseoberfläche 6 angeordnet ist. Der erste Bügelschenkel 7 und der zweite Bügelschenkel 9 sind in einem Winkel zwischen 90° und 180° zueinander angeordnet. Weiterhin ist ein dritter Bügelschenkel 10 vorgesehen, der sich an der dem ersten Bügelschenkel 7 abgewandten Seite des zweiten Bügelschenkels 9 anschließt. Dieser dritte Bügelschenkel 10 liegt planparallel an der Gehäuseoberfläche 6 an und ist dort mit dem Batteriegehäuse 3 unlösbar verbunden.
Das Bügelfreiende 8 ist bezüglich des zweiten Bügelschenkels 9 in von der Batterie-Steuereinheit 4 weggewandter Richtung angeordnet. Diese Konstruktion erlaubt es, dass der Schutzbügel 2 mit seinen Bügelschenkeln 7, 9, 10 als Barriere oder als Abweiser gegenüber Fahrzeugteilen wirkt, die beispielsweise aufgrund eines Auffahrunfalles auf die Batterie 1 bzw. auf die Batterie-Steuereinheit 4 ungehindert auftreffen und Beschädigungen verursachen würden.
Die Ausführungsform der Schutzvorrichtung gemäß 2 in Form eines Schutzkeiles 11 weist einen keilartigen Querschnitt auf mit einem in einem spitzen Winkel zur Gehäuseoberfläche 6 angeordneten Keilschenkel. Dieser Keilschenkel 12 ist als Schutzplatte 12 ausgebildet, auf welche ein Fahrzeugteil bei einem Auffahrunfall auftreffen würde. Die Schutzplatte 12 verläuft in Richtung der Batterie-Steuereinheit 4 ansteigend, d.h. der durch den Schutzkeil 11 im Querschnitt gebildete Keilwinkel w ist zur Batterie-Steuereinheit 4 hin geöffnet.
Die Schutzvorrichtung kann aus voneinander abgewinkelt angeordneten Blechstreifen aufgebaut sein. Anstelle metallischer Blechstreifen können auch geeignete Kunststoffstreifen verwendet werden. Vorzugsweise sind die Blechstreifen einstückig miteinander verbunden. Die Schutzvorrichtung ist insbesondere hergestellt, indem ein Blech mehrfach gebogen und gegebenenfalls aus einem Rohblech gestanzt ist.
Die Batterie 1 ist in einem Kraftfahrzeug beispielsweise in dessen Heckbereich in einer Ersatzradmulde 13 eingebaut (3). Dabei ist die Batterie 1 mittels einer in 1 und 2 sichtbaren Montageschienenkonstruktion 14 in nicht näher dargestellter Weise an der Karosserie des Kraftfahrzeugs befestigt, insbesondere verschraubt.
Die Batterie 1 ist insbesondere als Hochspannungsbauteil ausgebildet und wird mittels der Batterie-Steuereinheit 4 für den elektrischen Antrieb eines Hybridantriebs eines sogenannten Hybridfahrzeugs als Kraftfahrzeug verwendet.
In Fahrtrichtung 15 vor der Batterie 1 ist ein schematisch dargestellter Sitzquerträger 16 einer hinteren Sitzreihe des Kraftfahrzeugs angeordnet. Der Batterie 1 ist ein Trägerfreiende 17 des Sitzquerträgers 16 zugewandt.
Bei einem symbolisch durch den Pfeil 18 dargestellten Heckaufprall (z.B. Auffahrunfall) kann die Batterie 1 bedingt durch den Aufprall in Fahrtrichtung 15 nach vorne verschoben werden. Hier greift die Funktion der Schutzvorrichtung als Barriere und Beschädigungsschutz für die Batterie 1 und die Batterie-Steuereinheit 4 ein.
Der Schutzbügel 2 ist derart an der Batterie 1 angeordnet, dass er das Trägerfreiende 17 einfängt und deformiert (4, 5). Zwar kann gleichzeitig auch der Schutzbügel 2 im mechanischen Kontakt mit dem Trägerfreiende 17 deformiert werden. Hierdurch wird vorteilhaft Aufprallenergie abgebaut. Das Trägerfreiende 17 bleibt aber weiterhin in Eingriff mit dem Schutzbügel 2. Somit wirkt der Schutzbügel 2 zuverlässig als Barriere gegen etwaige Beschädigungen der Batterie 1 und seiner Batterie-Steuereinheit 4 durch das Trägerfreiende 17.
In hier nicht dargestellter Weise wirkt der Schutzkeil 11 bzw. dessen Schutzplatte 12 ebenfalls als Barriere. Bei dem oben beschriebenen Aufprall trifft das Trägerfreiende 17 auf die Schutzplatte 12. Beide Teile können durch den Aufprall deformiert werden und hierdurch Aufprallenergie abbauen. Aufgrund des Keilwinkels w gleiten die Schutzplatte 12 und das Trägerfreiende 17 außerdem teilweise aneinander entlang. Insgesamt werden stoßartige, Beschädigungen verursachende Kontakte zwischen Trägerfreiende 17 einerseits und Batteriegehäuse 3 bzw. Batterie-Steuereinheit 4 andererseits vermieden. Aufgrund des Keilwinkels w ist die Schutzplatte 12 so weit von der Gehäuseoberfläche 6 entfernt, dass die Batterie 1 selbst bzw. die Batterie-Steuereinheit 4 nicht beschädigt werden.

Claims

Fahrzeugbatterie (1), die mit einer Schutzvorrichtung (2, 11) zum Schutz gegen Beschädigungen in einem Kraftfahrzeug zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (2, 11) nach Art einer Barriere gegen ein auftreffendes Fahrzeugteil (16, 17) an dem Batteriegehäuse (3, 6) angeordnet ist mit der Fahrzeugbatterie (1) als Träger der Schutzvorrichtung (2, 11).
Fahrzeugbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (2, 11) an dem Batteriegehäuse (3, 6) befestigt ist.
Fahrzeugbatterie nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine unlösbare Befestigung der Schutzvorrichtung (2, 11) an dem Batteriegehäuse (3, 6).
Fahrzeugbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (2, 11) einen keilartigen Querschnitt aufweist mit einem Keilschenkel (12) als Barriere.
Fahrzeugbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzvorrichtung (2, 11) einen von einer Gehäuseoberfläche (6) des Batteriegehäuses (3) abstehenden Schutzbügel (2) mit mindestens einem Bügelschenkel (7, 9, 10) als Barriere aufweist.
Fahrzeugbatterie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schutzbügel (2) im Querschnitt mindestens zwei Bügelschenkel (7, 9) aufweist mit einem ein Bügelfreiende (8) aufweisenden ersten Bügelschenkel (7) und einem sich an der dem Bügelfreiende (8) abgewandten Seite des ersten Bügelschenkels (7) anschließenden zweiten Bügelschenkel (9), wobei die beiden Bügelschenkel (7, 9) zueinander abgewinkelt angeordnet sind.
Fahrzeugbatterie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Bügelschenkel (7, 9) in einem Winkel von mindestens 90° zueinander angeordnet sind.
Fahrzeugbatterie nach einem der Ansprüche 5–7, dadurch gekennzeichnet, dass ein gegenüber dem zweiten Bügelschenkel (9) abgewinkelter dritter Bügelschenkel (10) vorgesehen ist.
Fahrzeugbatterie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Bügelschenkel (10) an der Gehäuseoberfläche (6) des Batteriegehäuses (3) anliegt und daran befestigt ist.
Fahrzeugbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Batteriegehäuse (3) mindestens ein mittels der Schutzvorrichtung (2, 11) zu schützendes Funktionselement (4) angeordnet ist.
Fahrzeugbatterie nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Barriere bildende Keilschenkel (12) in Richtung des Funktionselements (4) ansteigend verläuft.
Fahrzeugbatterie nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bügelfreiende (8) des Schutzbügels (2) in von dem Funktionselement (4) weggewandter Richtung angeordnet ist.
Fahrzeugbatterie nach einem der Ansprüche 10 – 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (4) eine elektrische Einheit ist.
Fahrzeugbatterie nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement eine Batterie-Steuereinheit (4) ist.
Fahrzeugbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie für einen elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeuges verwendet wird.
Fahrzeugbatterie nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie für den elektrischen Antrieb eines Hybridantriebes eines Kraftfahrzeuges verwendet wird.