DE102008024291A1

DE102008024291A1 - Kraftfahrzeug mit einer Batterie

Info

Publication number: DE102008024291A1
Application number: DE102008024291A
Authority: DE
Inventors: Sven Lancier
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-05-20
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2009-11-26
Anticipated expiration: 2028-05-21
Also published as: DE102008024291B4

Abstract

Das Kraftfahrzeug ist mit einer Batterie als einem Funktionsteil der Karosserie ausgerüstet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Batterie, insbesondere zum Antrieb des Kraftfahrzeugs.
DE 101 54 353 A1 offenbart einen modularen Fahrzeugaufbau, der eine Fahrzeugkarosserie und ein mit der Fahrzeugkarosserie gekoppeltes Fahrzeugchassis umfasst, wobei das Fahrzeugchassis einen Rahmen, eine mit dem Rahmen gekoppelte Schale, die einen Speicher für eine Energiequelle zum Antreiben eines Antriebssystens bereitstellt, und einen Deckel zum Abdecken der Schale aufweist, wodurch die Energiequelle durch die Schale und den Deckel eingeschlossen ist.
Aus FR 2 890 366 A1 ist es bekannt, einen zentralen Boden eines Kraftfahrzeugs dazu auszugestalten, auf einer Rohkarosse gehalten zu werden. Der Boden weist einen unteren Teil und einen oberen Teil auf, zwischen welchen eine elektrische Antriebsbatterie, z. B. eine Nickelmetallhydridbatterie, eingelassen ist. Die Batterie erstreckt sich innerhalb einer Crashzelle der Rohkarosse eines Kraftfahrzeugs im mittigen Teil des Fahrzeugs zwischen den Vorder- und den Hinterrädern. Der obere und der untere Teil bilden Versteifungselemente der Rohkarosse. Der obere Teil weist eine Lufthutze auf, und der untere Teil weist eine Abluftöffnung auf, um die Luft, die aus dem Inneren der Fahrgastzelle um die Batterie herum fließt, umzuwälzen.
Nachteilig bei den obigen Gegenständen ist jedoch ein vergleichsweise hoher Platzbedarf und ein hoher Aufwand für Einbau und Herstellung.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zur besonders platzsparenden Unterbringung einer Batterie unter geringen Kosten bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mittels eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Das Kraftfahrzeug (ein Pkw, ein Lkw, oder weitere Fahrzeugarten) ist mit einer Batterie ausgerüstet. Die Batterie ist als ein Funktionsteil der Karosserie ausgestaltet. Unter einem Funktionsteil der Karosserie wird ein Teil der Karosserie verstanden, der ein oder mehrere Funktionen der Karosserie mit übernimmt, z. B. eine Lastaufnahme, eine Crashfunktion oder eine Abdichtung gegen äußere Einflüsse. In anderen Worten stellt die Batterie selbst einen Teil der Karosserie dar und übernimmt somit außer ihrer Funktion als Energiespeicher auch eine der Funktionen der Karosserie.
Ein solches Kraftfahrzeug weist den Vorteil auf, dass die Batterie nicht mehr in einem eigens dafür vorgesehenen Gehäuse untergebracht wird, sodern platzsparend und gut erreichbar angeordnet werden kann.
Vorzugsweise ist die Batterie zumindest karosserieschließend angebracht. Die Batterie übernimmt somit die Karosseriefunktion einer Abdichtung. Dazu kann an der Auflagefläche der Batterie mit der übrigen Karosserie eine Dichtung vorhanden sein.
Alternativ oder zusätzlich kann es bevorzugt sein, wenn die Batterie lastaufnehmend angebracht ist, die Batterie also einen Teil der Belastungsstruktur darstellt.
Zur einfachen Anbringung ist die Batterie vorzugsweise von Außen an einer Rohkarosserie anbringbar. Dadurch braucht bei der Herstellung der Rohkarosse zudem keine Rücksicht auf die Batterie genommen zu werden, z. B. bei der Auswahl einer Prozesstemperatur.
Zur einfachen Austauschbarkeit der Batterie ist es vorteilhaft, wenn diese lösbar an der Karosserie angebracht ist. Dies gilt insbesondere bei Anbringung von Außen, da ein Austausch dann ohne Eingriff in den Innenraum (Ausbau von Sitzen usw.) durchgeführt werden kann.
Es wird besonders bevorzugt, wenn die Batterie an einem Unterboden angebracht ist, insbesondere lösbar und insbesondere von Außen. Dort kann die Batterie besonders effektiv durch Fahrtwind gekühlt werden. Zudem ist sie dort besonders gut erreichbar und – bei lösbarer und von Außen aufsetzbarer Ausgestaltung – besonders einfach einsetzbar und austauschbar.
Es kann aber auch bevorzugt sein, wenn die Batterie an einer hinteren Rücksitzbank angebracht ist. Die Rücksitzbank ist typischerweise als Teil der Karosserie anzusehen, z. B. zur Schließung gegen den Kofferraum, Aufnahme von Querlasten und im Crashfall.
Es kann zudem bevorzugt sein, wenn die Batterie an einer Trennwand zwischen Fahrgastzelle und Motorraum angebracht ist und/oder an einer Trennwand zwischen Fahrgastzelle und Kofferraum angebracht ist.
Es kann zudem bevorzugt sein, wenn die Batterie an einer Tür angebracht ist.
Es kann weiter bevorzugt sein, wenn die Batterie an einer inneren Seitenwand angebracht ist, insbesondere der Fahrgastzelle.
Es ist zur einfachen Anbringung der Batterie bei gleichzeitig hohem Stromspeichervolumen vorteilhaft, wenn die Batterie eine Kissenform aufweist. Das Kissen weist einen geschlossenen Rand auf und ist breiter als hoch. Das Kissen muss dabei keine quadratische oder rechteckige Grundform aufweisen, sondern kann beispielsweise auch oval sein oder eine Freiformkontur umfassen. Auch braucht die Batterie allgemein nicht eben ausgeführt zu sein, sondern kann z. B. auch gekrümmt sein, z. B. eckig.
Zu ihrem Schutz oder zur verstärkten Lastaufnahmefähigkeit kann die Batterie eine Abdeckung aufweisen, z. B. eine Schutzabdeckung aus Metall oder Kunststoff.
Zur erhöhten Versteifung weist die Batterie bzw. ihre Abdeckung an ihrer äußeren Oberfläche vorzugsweise zumindest eine Versteifungsstruktur, insbesondere Sicke, auf.
Es kann zur Kühlung der Batterie bevorzugt sein, wenn sie an ihrer äußeren Oberfläche zumindest eine Kühlungsstruktur aufweist, insbesondere, falls die Kühlungsstruktur, z. B. ein Kühlkörper mit Kühlrippen, an einer Fahrzeugaußenseite positioniert ist.
Es wird besonders bevorzugt, wenn die Batterie einen geschlossenen Bleiakku aufweist, insbesondere einen Blei-Gel-Akku oder einen Blei-Vlies-Akku. Es kann aber auch bevorzugt sein, wenn die Batterie einen Li-Ion-Akku, einen Ni-Cd-Akku, einen Ni-MH-Akku, und so weiter aufweist. Die Batterie kann eine oder mehrere galvanische Zellen aufweisen.
Es kann ferner bevorzugt sein, wenn die Batterie eine laminierte Struktur aufweist.
Die Batterie kann insbesondere mit mindestens einem Motor zu dessen Fahrbetrieb elektrisch verbunden sein, also als Antriebsenergiespeicher dienen.
Das Kraftfahrzeug kann eine oder mehrere solche Batterien aufweisen.
In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur besseren Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
1 zeigt in Aufsicht eine Skizze eines Unterbodens eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs;
2A zeigt einen Querschnitt durch eine am Unterboden angebrachte Batterie gemäß einer ersten Ausführungsform;
2B zeigt die Batterie in Schrägansicht;
3 zeigt in Draufsicht das Fahrzeug mit Karosserieteilen oberhalb des Unterbodens;
4 zeigt einen Querschnitt durch eine Batterie gemäß einer weiteren Ausführungsform.
1 zeigt ein einen Personenkraftwagen 1 mit Aufsicht auf seinen Unterboden 2. Der Unterboden 2 kann grob in drei Bereiche unterteilt werden, nämlich den Motorbereich 3, den Fahrgastzellenbereich 4 und den Kofferraumbereich 5. Der Motorbereich 3 ist vom Fahrgastzellenbereich 4 mittels einer entsprechenden Trennwand 6 abgetrennt, und der Fahrgastzellenbereich 4 ist vom Kofferraumbereich 5 durch eine Trennwand 7 abgetrennt, die ggf. umklappbar ist, z. B. falls sie ein Teil einer Rückwand eines Rücksitzes ist. Der Fahrgastzellenbereich 4 weist verschiedene Träger auf, nämlich beispielsweise einen Längsträger 8 zwischen den Vordersitzen, vordere Querträger 9 zur Aufnahme eines jeweiligen Vordersitzes, hintere Querträger 10 zur Aufnahme einer Rücksitzbank und Seitenschweller 11. Insbesondere die Träger 8 bis 11 sind zur Lastaufnahme im normalen Betrieb des Fahrzeugs und als wesentliche Elemente des Lastpfads im Crashfall, z. B. beim Seitencrash, ausgelegt. Die von den Trägern 8 bis 11 umgebenen Bereiche, die hier gestrichelt eingezeichnet sind, dienen vor allem zum Schließen der Karosserie und nur zu geringerem Anteil zur Lastaufnahme (z. B. zur Abstützung von darauf ablegten Lasten), ggf. aber auch zur Lastleitung im Crashfall.
Der gezeigte Pkw 1 weist in einem oder in mehreren der gestrichelt eingezeichneten Bereiche eine oder mehrere Batterien auf, die jeweils als ein Funktionsteil der Karosserie 2 ausgestaltet sind, wie im folgenden genauer unter Bezug auf 2 beschrieben wird.
2A zeigt einen vereinfachenden Querschnitt durch eine an einem der gestrichelten Bereiche des Unterbodens aus 1 angebrachte Batterie 12. Dazu ist die Batterie 12 von unten karosserieschließend auf eine Öffnung 13 in der Rohkarosserie 14 aufgesetzt. Wird also die Batterie 12 entfernt, entsteht eine Öffnung 13 in der Karosserie 2. Die Batterie 12 ist, wie auch in Schrägansicht aus 2B ersichtlich, kissenförmig, wobei ihre Wand 15 an ihrem Umfang einen zumindest teilweise umlaufenden gefalzten oder gebördelten Rand 16 aufweist. Im Rand 16 sind Durchführungen 17 eingebracht, die eine lösbare Befestigung der Batterie 12 an der Rohkarosse 14 durch Schrauben 18 erlauben. Im Kontaktbereich zwischen Batterie 12 und Rohkarosserie 14 kann eine hier nicht eingezeichnete Dichtung vorhanden sein. Die Batterie 12 ist als verschlossener Blei-Gel-Akku ausgeführt, d. h., dass die in ihrem Inneren 19 angeordnete(n) galvanische Zelle(n) abgedichtet ist bzw. sind und lediglich ein – nicht eingezeichnetes – Überdruckventil vorhanden ist. Die Batterie 12 kann eine oder mehrere galvanische Zellen umfassen. Der Elektrolyt im Inneren 19 der Batterie 12 ist festgelegt, also nicht mehr flüssig. Durch den festgelegten Elektrolyten ist es möglich, verschlossene Bleiakkus lageunabhängig zu betreiben. Bei Gelackus tritt ferner praktisch keine Säureschichtung auf, die sonst einen relevanten Kapazitätsverlust durch Entmischung bewirkt, mit dichterer Säure unten und dünnerer oben. Bei geschlossenen Akkus ist es zudem nicht notwendig, destilliertes Wasser nachzufüllen. Verschlossene Bleibatterien gasen auch deutlich weniger als herkömmliche. Nicht gezeigt, aber vor handen sind beispielsweise elektrische Anschlußleitungen zu den Elektroden usw.
Eine so befestigte Batterie ist besonders leicht und ohne Eingriff in den Fahrzeuginnenraum von Außen austauschbar und zudem durch den Fahrtwind kühlbar. Die Batterie übernimmt die Funktion eines sonst üblicherweise dort vorhandenenen Karosseriebereichs, nämlich eine Karosserieschließung und eine Lastaufnahme, insbesondere durch aufgesetzte Lasten von oben.
3 zeigt in Draufsicht das Fahrzeug 1 mit Karosserieteilen oberhalb des Unterbodens mit verschiedenen möglichen Batterien 12 als Karosserieteilen. Im einzelnen sind zwei Batterien 12 in der vorderen Trennwand 6 zwischen Motorraum und Fahrgastzelle eingebaut, je eine Batterie 12 in jeder der Vordertüren 20, je eine Batterie 12 in jeder der Hintertüren 21 und eine Batterie 12 in der Trennwand 7 zwischen Fahrgastzelle und Kofferraum.
4 zeigt im Querschnitt eine weitere Ausführungsform einer Batterie 22, bei der nun der die galvanische Zelle(n) aufnehmende Innenraum 23 bzw. Innenbehälter von einer äußeren Schutzschale 24 umgeben ist, die hier in Form von zwei an den Rändern 16 zusammengeschlossenen Halbschalen gebildet wird. Die äußere Schutzschale 24 kann beispielsweise aus Blech geformt sein, in die zur Versteifung Sicken (ohne Abb.) eingebracht sind.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
So kann statt eines Blei-Gel-Akkumulators kann beispielsweise auch ein Blei-Vliesakku verwendet werden. Vlies-Akkus können im Gegensatz zu Blei-Gel-Akkus gleich hohe Ströme wie die offenen Versionen liefern und können so etwa auch als Starterbatterie verwendet werden. Es kann jedoch auch jeder andere geeignete, insbesondere wiederaufladbare, elektrische Ener giespeicher als Batterie verwendet werden, z. B. ein Li-Ion-Akku, ein Ni-MH-Akku, ein Ni-Cd-Akku und so weiter. Besonders bevorzugt wird die Verwendung eines laminierten Akkumulators. Die Außenwand der Batterie kann aus Metall, speziell Stahlblech, und/oder Kunststoff hergestellt sein, ggf. beschichtet. Außer einer Verschraubung kann auch jede andere geeignete Befestigungsart verwendet werden, z. B. Verkleben, Vernieten, Verschweißen, speziell Punktschweißen und so weiter.

1: Personenkraftwagen
2: Unterboden
3: Motorbereich
4: Fahrgastzellenbereich
5: Kofferraumbereich
6: Trennwand
7: Trennwand
8: Längsträger
9: Querträger
10: Querträger
11: Seitenschweller
12: Batterie
13: Öffnung
14: Rohkarosserie
15: Wand
16: Rand
17: Durchführungen
18: Schrauben
19: Batterieinnenraum
20: Vordertür
21: Hintertür
22: Batterie
23: Batterieinnenraum
24: äußeren Schutzschale

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10154353 A1 [0002]
- FR 2890366 A1 [0003]

Claims

Kraftfahrzeug (1) mit einer Batterie (12; 22), dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (12; 22) als ein Funktionsteil der Karosserie (2) ausgestaltet ist.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (12; 22) karosserieschließend angebracht ist.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (12; 22) lastaufnehmend angebracht ist.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (12; 22) von Außen an einer Rohkarosserie (14) einbringbar ist.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (12; 22) lösbar an der Karosserie (2, 13) angebracht ist.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (12; 22) an einem Unterboden (2) angebracht ist.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (12; 22) an einer hinteren Rücksitzbank angebracht ist.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (12; 22) an einer Trennwand (6) zwischen Fahrgastzelle und Motorraum und/oder an einer Trennwand (7) zwischen Fahrgastzelle und Kofferraum angebracht ist.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (12; 22) an einer Tür (20; 21) angebracht ist.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (12; 22) an einer inneren Seitenwand angebracht ist.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (12; 22) eine Kissenform aufweist.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (22) eine Abdeckung (24) aufweist.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (12; 22) an ihrer äußeren Oberfläche (24) zumindest eine Versteifungsstruktur, insbesondere Sicke, aufweist.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie an ihrer äußeren Oberfläche zumindest eine Kühlungsstruktur aufweist.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (12; 22) einen geschlossenen Bleiakku, insbesondere Blei-Gel-Akku, aufweist.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie eine laminierte Struktur aufweist.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (12; 22) mit mindestens einem Motor zu dessen Fahrbetrieb elektrisch verbunden ist.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mehrere jeweils als ein Funktionsteil der Karosserie (2; 13) ausgestaltete Batterien (12; 22) aufweist.