DE102005054435A1

DE102005054435A1 - Batterieeinheit und mit einer derartigen Batterieeinheit ausgerüstetes Fahrzeug

Info

Publication number: DE102005054435A1
Application number: DE102005054435A
Authority: DE
Inventors: Roland Andersson; Kent Stake
Original assignee: Saab Automobile AB
Current assignee: Saab Automobile AB
Priority date: 2004-11-16
Filing date: 2005-11-15
Publication date: 2006-05-18
Also published as: SE0402798L; SE528899C2; US7466102B2; US20060125442A1; CN1790775A; SE0402798D0; CN100502094C

Abstract

Batterieeinheit für ein motorisiertes Fahrzeug, insbesondere ein elektrisch angetriebenes oder hybrid-getriebenes motorisiertes Fahrzeug, und umfassend wenigstens eine Reihe (18, 20, 22) einer Mehrzahl miteinander verbundener, separater Batteriezellen (12), von denen jede parallele einander gegenüberliegende Hauptbegrenzungswände (24, 26) aufweist, wobei die Hauptbegrenzungswände benachbarter Batteriezellen im Wesentlichen flach aneinander liegen und sich in geneigter Stellung auf einer Stütze überlappen. Eine fixierte Ablenkrampe (40) ist derart angeordnet, dass sie Batteriezellen (12) relativ zu einer horizontalen Ebene nach oben auslenken kann.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Fachgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterieeinheit, die insbesondere für ein elektrisch angetriebenes oder hybrid-getriebenes motorisiertes Fahrzeug vorgesehen ist und die wenigstens eine Reihe einer Mehrzahl miteinander verbundener, separater Batteriezellen umfasst, von denen jede parallele einander gegenüberliegende Hauptbegrenzungswände aufweist, wobei die Hauptbegrenzungswände benachbarter Batteriezellen im Wesentlichen flach aneinander anliegen, wobei benachbarte Batteriezellen auf einer Stütze lasten und zueinander derart orientiert sind, dass sie sich mit ihren einander zugewandten Hauptbegrenzungswänden gegenseitig überlappen.
Die Erfindung betrifft auch ein motorisiertes Fahrzeug, das mit einer derartigen Batterieeinheit ausgerüstet ist.

In Hybridfahrzeugen mit einer Mehrzahl separater Batteriezellen ist die Positionierung dieser Batteriezellen oftmals dahingehend problematisch, dass vorgegebene Anforderungen guter Fahrzeugkollisionseigenschaften erreicht werden, da die Batteriezellen ein relativ großes Volumen einnehmen, das im Falle einer Kollision schwer deformierbar ist. Die einzelnen Batteriezellen bilden hier eine Batterieeinheit, die im Wesentlichen rechteckig, kubisch oder kreisförmig ausgebildet ist und in der die Batteriezellen aufgerichtet und eng zusammengepackt angeordnet sind. Sie bilden somit eine steife Einheit, die im Falle einer Kollision die Aufpralllast aufnimmt und sie an die Fahrzeugkonstruktion weitergibt. Diese steife Einheit besitzt somit ein Volumen, das nicht zur Absorption von Energie genutzt werden kann. Als Ergebnis müssen die Batterien hinsichtlich des Unfallgesichtspunkts so sicher wie möglich positioniert werden, was oftmals nachteilige Auswirkung auf die Positionierung und Konfiguration des Kraftstofftanks und des Passagier- und Gepäckraums hat sowie auf die Chassiseigenschaften des Fahrzeugs.

EP 1 071 152 A1 beschreibt eine Batterieeinheit/ein motorisiertes Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bzw. 5. In dieser Batterieeinheit sind allerdings keine Mittel vorgesehen, die absolut sicher stellen, dass die Batteriezellen bei einem Aufprall von hinten oder von der Seite komprimiert und erfolgreich nach oben und möglicherweise nach vorne oder seitwärts ausgelenkt werden können.

ABRISS DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, die Nachteile der bekannten Batterieeinheiten für elektrisch getriebene oder hybrid-getriebene motorisierte Fahrzeuge zu beseitigen und eine Batterieeinheit für derartige Fahrzeuge vorzuschlagen, bei der die Positionierung der einzelnen Batteriezellen in der Batterieeinheit derart gewählt ist, dass eine Batterieeinheit geschaffen wird, die bei einer Fahrzeugkollision flexibel ist und die durch Verlagerung kollabierbar ist und deren Batteriezellen geeignet aufgefangen werden können. Zu diesem Zweck ist die eingangs genannte Batterieeinheit und das motorisierte Fahrzeug gemäß der Erfindung jeweils durch die unterscheidenden Merkmale gekennzeichnet, die in den unabhängigen Patentansprüchen 1, 2 und 5 angegeben sind. Bei einer Kollision kann eine Verlagerung und ein Fangen der Batteriezellen in Längs- und Querrichtung des Fahrzeugs dadurch erleichtert werden, dass sich die Batteriezellen an einem inneren Ende der in Reihen angeordneten Batteriezellen stapeln und sammeln können, ohne dass sich eine Last aufbaut, und aufeinander abgleiten können. Während eines Verlagerns und einer Deformierung der schuppenartige gestapelten Batteriezellen kann vorgesehen sein, dass die Verbindung zwischen den Zellen unterbrochen wird, wodurch der Hochspannungswert der Batterieeinheit auf einen Zellenspannungswert reduziert werden kann. Eine Batterieeinheit der vorstehend beschriebenen Art gemäß der Erfindung kann auch bei einem Fahrzeug genutzt werden, das allein von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird, das heißt nicht nur bei elektrisch angetriebenen oder hybrid-getriebenen motorisierten Fahrzeugen.

Weitere Unterscheidungsmerkmale der Batterieeinheit und des motorisierten Fahrzeugs gemäß der Erfindung, das mit einer derartigen Batterieeinheit ausgestattet ist, werden in den folgenden unabhängigen Patentansprüchen angegeben und ergeben sich detaillierter nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische aufgeschnittene perspektivische Ansicht eines hinteren Bereichs eines hybrid-getriebenen motorisierten Fahrzeugs mit einer flachen, kollabierbaren Batterieeinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 ist eine Seitenansicht des die Batterieeinheit aufweisenden Bereichs aus 1;
3 ist eine schematische Seitenansicht eines vorderen Bereichs der Batterieeinheit gemäß 1 und 2;
4 zeigt die Batterieeinheit in 3 in einem kollabierten Zustand; und
5 ist eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Batterieeinheit gemäß der Erfindung in einem kollabierten Zustand.
DETALLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In 1 und 2 bezeichnet 10 allgemein einen hinteren Abschnitt eines Hybridfahrzeugs, in dem eine Batterieeinheit 14, die aus einer Mehrzahl blockförmiger Batteriezellen 12 aufgebaut ist, im Wesentlichen horizontal in einem Raum unterhalb eines Kofferraumbodens 16 des Fahrzeugs angebracht ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Batteriezellen 12 in drei in Längsrichtung ausgerichteten Reihen 18, 20, 22 angeordnet, wobei die einzelnen Zellen 12 eine im Wesentlichen flache, parallepipedförmige Gestalt mit zwei einander gegenüberliegenden Hauptbegrenzungswänden 24, 26 und zwei einander gegenüberliegenden Randflächen 28 aufweisen (siehe insbesondere 3 und 4). Die Batteriezellen 12 können allerdings auch eine andersartige geeignete Konfiguration aufweisen, die es ermöglicht, dass die Zellen 12 aufeinander abgleiten, für den Fall, dass die Batterieeinheit 12 im Verlauf einer Fahrzeugkollision kollabiert, wie nachfolgend beschrieben werden wird.
Wie am besten aus 3 ersichtlich, sind die benachbarten Batteriezellen 12 in jeder Reihe 18, 20, 22 derart orientiert, dass sie mit ihren einander gegenüberliegenden Hauptbegrenzungswänden 24, 26 sich einander in einer schuppenartigen Weise mit den einander gegenüberliegenden Hauptbegrenzungswänden 24, 26 überlappen, wobei die gegenüberliegenden Hauptbegrenzungswände 24, 26 jeweils bezüglich eines darunter liegenden flachen Abschnitts 32 des Fahrzeugkörpers schräg nach unten und nach oben weisen. Die Batteriezellen 12 sind in einem Kasten 34 angeordnet und in einer nach vorne geneigten Position mittels oberen und unteren Haltebefestigungen 36, 38 darin gehalten. Die vorderste Batteriezelle 12 bezüglich einer Längsrichtung des Fahrzeugs in jeder Reihe lagert auf einer Ablenkrampe 40, die im Falle einer Kollision, in der ein folgendes Fahrzeug aufläuft und mit dem hinteren Teil der Batterieeinheit 14 kollidiert, in der Folge Batteriezellen 12 in einen oberhalb angeordneten Sammelraum lenkt oder führt, in dem sie mittels eines flexiblen Fangelements, beispielsweise einem Gewebe oder einem Sack 42 aufgehalten werden können. Als ein Ergebnis der schuppenartigen Stapelung der Batteriezellen 12 in 1 und 4 wird eine Batterieeinheit geschaffen, die bei einer Kollision kollabieren kann und innerhalb des Fahrzeugs in dessen Längsrichtung nach innen verlagert werden kann, ohne Aufpralllasten beispielsweise von einem aufprallenden Fahrzeugs aufzunehmen. Gleichzeitig dient die horizontale schuppenartige Anordnung dazu, die bauliche Höhe der Einheit zu reduzieren, was einen vorteilhaften Effekt hinsichtlich der Höhe des Kofferraums mit sich bringt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Batterieeinheit gemäß der Erfindung, das in einer Seitenansicht in 5 gezeigt ist, sind die Batteriezellen 12 auf ähnliche Weise schuppartig gestapelt, jedoch aufgerichtet zu einem Ende hin. Obwohl die Batterieeinheit dadurch eine größere baulich Höhe einnimmt als in der horizontalen Anordnung in 1 bis 4, kann sie andererseits lediglich an den Seiten in dem Kofferraum positioniert werden und kann deshalb auch bei seitlich einwirkenden Kollisionskräften nachgiebig sein, das heißt sowohl bei quer gerichteten als auch bei längs gerichteten Kräften. Auch hier kann ein flexibles Fangelement in Form eines Gewebes oder Sacks 42a vorgesehen sein, um die Batteriezellen 12 aufzuhalten, die von einer vorderen fixierten Ablenkrampe 40a in seitlicher Richtung hinter einem Hinterradgehäuse 44 des Fahrzeugs geführt werden, sofern dieses von einem weiteren Fahrzeug von hinten gerammt wird.
Den dargestellten Ausführungsbeispielen ist daher die Schaffung einer flexiblen kollabierbaren Batterieeinheit gemein, die in den meisten Richtungen keine steife Einheit bildet, welche Aufprallenergie von externen Kollisionsobjekten aufnimmt. Bei einem Verlagerungs- und Deformierungsprozess der schuppenartig gestapelten Batteriezellen können die elektrischen Verbindungen (in den Zeichnungen nicht dargestellt) zwischen den Zellen 12 derart angeordnet sein, dass sie unterbrochen werden, wodurch der Hochspannungswert der Batterieeinheit 14 auf Zellenspannungswert reduziert werden kann.

Claims

Batterieeinheit für ein motorisiertes Fahrzeug, umfassend wenigstens eine Reihe (18, 20, 22) einer Mehrzahl miteinander verbundener, separater Batteriezellen (12), von denen jede parallele einander gegenüberliegende Hauptbegrenzungswände (24, 26) aufweist, wobei die Hauptbegrenzungswände benachbarter Batteriezellen im Wesentlichen flach aufeinander lagern, wobei die benachbarten Batteriezellen auf einer Stütze aufliegen und zueinander derart orientiert sind, dass sie sich mit ihren einander gegenüberliegenden Hauptbegrenzungswänden (24, 26) teilweise in einer geneigten Stellung auf der Stütze (32) überlappen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Batteriezelle (12), die an einem Ende jeder Reihe angeordnet ist, auf einer fixierten Ablenkrampe (40) aufliegt.
Batterieeinheit für ein motorisiertes Fahrzeug, umfassend wenigstens eine Reihe einer Mehrzahl miteinander verbundener, separater Batteriezellen (12), von denen jede parallele, einander gegenüberliegende Hauptbegrenzungswände (24, 26) aufweist, wobei die Hauptbegrenzungswände einander benachbarter Batteriezellen im Wesentlichen flach aufeinanderliegen, wobei die benachbarten Batteriezellen (12) auf einer Stütze (32) aufliegen und gegenseitig derart ausgerichtet sind, dass sie sich mit ihren einander gegenüberliegenden Hauptbegrenzungswänden (24, 26) teilweise überlappen, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (12) mit einer Randfläche auf der Stütze aufliegen und dass eine Batteriezelle (12), die an einem Ende der Reihen angeordnet ist, mit einer Hauptbegrenzungswand auf einer fixierten Ablenkrampe (40a) aufliegt.
Batterieeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein flexibles Fangelement (42; 42a) die Batterieeinheit (14) wenigstens teilweise umgibt.
Batterieeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fangelement (42; 42a) die Form eines Abdeckgewebes oder Sacks aufweist.
Motorisiertes Fahrzeug, umfassend wenigstens eine Reihe (18, 20, 22) einer Mehrzahl miteinander verbundener, separater Batteriezellen (12) von denen jede parallele, einander gegenüberliegende Hauptbegrenzungswände (24, 26) aufweist, wobei die Hauptbegrenzungswände benachbarter Batteriezellen im Wesentlichen flach aufeinander aufliegen und wobei jede Reihe von Batteriezellen im Wesentlichen horizontal und in der Längsrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet ist, wobei benachbarte Batteriezellen (12) auf einer Stütze (32) aufliegen und gegenseitig derart orientiert sind, dass sie mit ihren einander gegenüberliegenden Hauptbegrenzungswänden (24, 26) sich teilweise in einer geneigten Position auf der Stütze (32) überlappen, dadurch gekennzeichnet, dass eine in Längsrichtung des Fahrzeugs betrachtet vordere Batteriezelle (12) in jede Reihe (18, 20, 22) auf einer fixierten Ablenkrampe (40) aufliegt, die derart angeordnet ist, dass sie dazu in der Lage ist, die Batteriezellen (12) relativ zu einer horizontalen Ebene nach oben auszulenken, wenn ein Druckaufprall von außen in Längsrichtung auf das entgegengesetzte Ende der Reihe (18, 20, 22) aus Batteriezellen (12) ausgeübt wird.
Motorisiertes Fahrzeugs, umfassend wenigstens eine Reihe einer Mehrzahl miteinander verbundener, separater Batteriezellen (12), von denen jede parallele, einander gegenüberliegende Hauptbegrenzungswände (24, 26) aufweist, wobei die Hauptbegrenzungswände einander benachbarter Batteriezellen im Wesentlichen flach aneinander liegen und wobei jede Reihe von Batteriezellen im Wesentlichen horizontal und in Längsrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet ist, wobei benachbarte Batteriezellen (12) auf einer Stütze aufliegen und derart zueinander orientiert sind, dass sie sich mit ihren einander benachbarten Hauptbegrenzungswänden (24, 26) teilweise überlappen, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (12) auf der Stütze mit einer Randfläche aufliegen und dass eine in der Längsrichtung des Fahrzeugs betrachtet vordere Batteriezelle (12) in jeder Reihe auf einer fixierten Ablenkrampe (40a) aufliegt, die derart gestaltet ist, dass sie dazu in der Lage ist, die Batteriezellen (12) in der horizontalen Richtung auszulenken, wenn ein äußerer Druckaufprall in Längsrichtung auf das entgegengesetzte Ende der Reihe ausgeübt wird.
Motorisiertes Fahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein flexibles Fangelement (42; 42a) die Batterieeinheit (14) wenigstens teilweise umgibt.
Motorisiertes Fahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fangelement (42; 42a) die Form eines Abdeckgewebes oder eines Sacks aufweist.