DE102009006991A1 - Electrical energy storage i.e. traction battery, for use in vehicle tunnel of motor vehicle, has wall section formed such that defined deformation of side panel is caused during pre-determined force entry on side panel of wall section - Google Patents

Electrical energy storage i.e. traction battery, for use in vehicle tunnel of motor vehicle, has wall section formed such that defined deformation of side panel is caused during pre-determined force entry on side panel of wall section Download PDF

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Abstract

The storage has a side panel (3) comprising a wall section (5) within a region of two modules (1) limiting to each other. The wall section is formed such that defined deformation of the side panel is caused during pre-determined force entry on the side panel of the wall section. The wall section is formed as a surrounding region of the side panel, and a relieving notch is formed on the wall section. The modules are arranged in a pre-determined distance for formation of deformation areas. The side panel is formed as a structure part of a vehicle body of a motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher für Kraftfahrzeuge gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to an electrical energy storage for Motor vehicles according to the preamble of the claim 1.

Aus dem Stand der Technik ist es seit langem bekannt, bei einem Fahrzeugaufprall die kinetische Energie über sogenannte Knautschzonen aufnehmen und zu verteilen.Out The prior art has long been known in a vehicle crash absorb the kinetic energy via so-called crumple zones and to distribute.

Ferner ist es für elektrische Energiespeicher bekannt, insbesondere für Traktionsbatterien eines Hybrid- oder Elektrofahrzeuges massive Gehäuse vorzusehen, um im Falle eines Crashs eine Verformung des Energiespeichers oder dessen Speicherkomponenten sowie ein unkontrolliertes Eindringen in den Fahrgastraum zu verhindern, da ansonsten die Insassen aufgrund von Kurzschlüssen und unkontrollierten elektrochemischen Reaktion einer erhöhten Verletzungsgefahr ausgesetzt sind.Further It is known for electrical energy storage, in particular for traction batteries of a hybrid or electric vehicle To provide massive housing, in case of a crash Deformation of the energy storage or its storage components as well as to prevent an uncontrolled intrusion into the passenger compartment, otherwise the occupants due to short circuits and uncontrolled electrochemical reaction of increased risk of injury are exposed.

Da für solche zukünftigen Energiespeichersysteme das benötigte Bauraumvolumen zunimmt, wird aus Gewichtsgründen vermehrt auf separate Batteriegehäuse verzichtet und diese Energiespeicher in die Fahrzeugstruktur integriert, jedoch werden solche Strukturteile lokal sehr steif ausgelegt, um eine Verformung des Energiespeichers bzw. dessen Komponenten weitestgehend zu vermeiden, wodurch sich jedoch in nachteiliger Weise das Fahrzeuggewicht erhöht und dies deshalb zu hohen Herstellkosten führt.There for such future energy storage systems The required space increases, is due to weight reasons increasingly dispensed with separate battery housing and this Energy storage integrated into the vehicle structure, however such structural parts locally very stiff designed to deformation of the energy store or its components as far as possible to avoid which, however, disadvantageously increases the vehicle weight and this therefore leads to high production costs.

So ist aus der DE 42 35 394 C1 eine Traktionsbatterie für elektrisch betriebene Kraftfahrzeuge bekannt, bei der eine Vielzahl von kreiszylindrisch ausgebildeten Einzelzellen hexagonal in einem Batteriegehäuse angeordnet sind, wobei dieses Gehäuse an seinen Seitenwänden eingearbeitete Sollbruchstellen aufweist. Im Fall eines Crashs bersten die Seitenwände an den Sollbruchstellen und geben die nicht miteinander verbundenen Einzelzellen frei, die dann in vorgesehene Zwischenräume gelangen können.So is out of the DE 42 35 394 C1 a traction battery for electrically powered motor vehicles, in which a plurality of circular-cylindrical individual cells are arranged hexagonally in a battery housing, said housing having incorporated on its side walls predetermined breaking points. In the event of a crash, the side walls burst at the predetermined breaking points and release the unconnected individual cells, which can then enter into intended spaces.

Der Nachteil dieser bekannten gehäusten Traktionsbatterie liegt einmal in deren hohen Herstellkosten, da hierfür bis zu 300 Einzelzellen erforderlich sind und zum anderen darin, dass diese bekannte gehäuste Traktionsbatterie nur außerhalb der Fahrgastzelle einsetzbar ist, da ansonsten im Falle eines Berstens des Gehäuses die Einzelzellen unkontrolliert in den Fahrgastraum gelangen könnten.Of the Disadvantage of this known housing traction battery is once in their high production costs, since this up to 300 single cells are required and, secondly, that these known housed traction battery just outside the passenger compartment is usable, otherwise in case of bursting of the housing, the individual cells uncontrolled in the passenger compartment could arrive.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gehäuse für einen elektrischen Energiespeicher bereitzustellen, das bei einem Fahrzeugzusammenstoß eine Beschädigung des Energiespeichers verhindert, aber gleichzeitig die oben genannten Nachteile vermeidet, ohne das Gewicht der Fahrzeugkarosserie wesentlich zu erhöhen.task The invention is a housing for an electrical Energy storage to provide in a vehicle collision a Damage to the energy storage prevents, but at the same time avoid the above-mentioned disadvantages, without the weight of the vehicle body significantly increase.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen elektrischen Energiespeicher für Kraftfahrzeuge gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.These Task is solved by an electrical energy storage for motor vehicles according to the features of claim 1.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wenigstens einer Seitenwand mit wenigstens einem zwischen zwei aneinandergrenzenden Modulen liegenden Wandungsabschnitt, der bei einer vorbestimmten Krafteintragung zu einer definierten Verformung der Seitenwand führt, erfolgt ein gezielter Energieabbau im Falle eines Crashs, wobei gleichzeitig eine kontrollierte Relativbewegung der Module des Energiespeichers möglich ist. Dadurch sind auch die Kräfte, die beim Crash auf ein einzelnes Modul wirken wegen dessen kleineren Massenträgheit geringer im Vergleich zur Massenträgheit des gesamten Energiespeichers. Dies erlaubt eine Reduzierung der Steifigkeit der Seitenwände gegenüber einem massiven Batteriegehäuse aus dem Stand der Technik und führt daher auch zu einem geringeren Fahrzeuggewicht. Insbesondere lässt sich mit dieser erfindungsgemäßen Ausbildung der Seitenwände ein elektrischer Energiespeicher, vorzugsweise eine Traktionsbatterie, auch im Fahrgastraum unterbringen, vorzugsweise in den Fahrzeugtunnel eines Kraftfahrzeugs integrieren.By the inventive design at least one Sidewall with at least one between two adjoining ones Modules lying wall portion which at a predetermined Force entry leads to a defined deformation of the side wall, there is a targeted energy reduction in the event of a crash, wherein simultaneously a controlled relative movement of the modules of the energy storage is possible. As a result, the forces that are crash on a single module because of its smaller size Mass inertia lower compared to inertia the entire energy storage. This allows a reduction in rigidity the side walls opposite a massive battery case from the prior art and therefore leads to a lower vehicle weight. In particular, can be with this inventive design of the side walls an electrical energy store, preferably a traction battery, also in the passenger compartment, preferably in the vehicle tunnel to integrate a motor vehicle.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung wird der Wandungsabschnitt mit geringerer Festigkeit, vorzugsweise materialreduziert gegenüber dem umliegenden Bereich der Seitenwand ausgebildet. Dies kann besonders einfach mit einer Entlastungskerbe realisiert werden.at a development of the invention, the wall section with lower strength, preferably reduced material formed around the surrounding area of the side wall. This can be special can be easily realized with a relief notch.

Idealerweise verläuft die wenigstens eine Seitenwand in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs, wodurch insbesondere bei Seiten-Crashs ein Krafteintrag auf die Seitenwand erfolgt und damit ein Energieabbau durch die gezielte Verformung und kontrollierte Verlagerung der einzelnen Module erfolgt.Ideally the at least one side wall runs in the direction of travel of the motor vehicle, which in particular in side crashes a force entry takes place on the side wall and thus an energy reduction by the targeted deformation and controlled displacement of the individual Module is done.

Insbesondere ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung von Vorteil, zur Bildung von Deformationsräumen zwischen den Modulen dieselben in einem vorbestimmten Abstand anzuordnen, so dass bei einem Frontal-Crash die Seitenwände durch Wölbung oder Faltung als Knautschzonen funktionieren und sich dabei die Abstände zwischen den Modulen entsprechend verringern, dadurch die Krafteinwirkung auf die einzelnen Module reduziert wird und gleichzeitig ein Energieabbau erfolgt.Especially it is according to a development of the invention beneficial to the formation of deformation spaces between to arrange the modules at a predetermined distance, so that in a frontal crash the side walls by curvature or folding as crumple zones work and thereby the Reduce spacing between modules accordingly as a result the force effect on the individual modules is reduced and at the same time an energy reduction takes place.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich, wenn die wenigstens eine Seitenwand als Strukturteil einer Fahrzeugkarosserie des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, vorzugsweise wenn diese Seitenwände als Teil eines Fahrzeugtunnels den Energiespeicher wenigstens teilweise einschließen. Damit wird insbesondere dann, wenn der Energiespeicher eine Traktionsbatterie für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug darstellt unter dem Aspekt der Gewichtsoptimierung bzw. der Leichtbauweise des Kraftfahrzeugs eine gute Lösung erzielt und dabei ein größtmöglicher Schutz der Insassen sichergestellt.An advantageous development of the invention results when the at least one side wall is formed as a structural part of a vehicle body of the motor vehicle, preferably when these side walls as part of a vehicle tunnel the energy include at least partially. Thus, in particular when the energy storage is a traction battery for a hybrid or electric vehicle under the aspect of weight optimization or the lightweight construction of the motor vehicle achieved a good solution, while ensuring the greatest possible protection of the occupants.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to an embodiment described in detail with reference to the figures. Show it:

1 eine schematische Darstellung in Draufsicht eines elektrischen Energiespeichers mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gehäuse vor einem Aufprall, 1 1 is a schematic representation in plan view of an electrical energy store with an embodiment of the housing according to the invention before an impact,

2 eine schematische Darstellung des elektrischen Energiespeichers nach 1 nach einem Aufprall, 2 a schematic representation of the electrical energy storage device according to 1 after a crash,

3 eine schematische Darstellung in Draufsicht eines elektrischen Energiespeichers mit einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gehäuse vor einem Aufprall, und 3 a schematic representation in plan view of an electrical energy storage device with a further embodiment of the housing according to the invention before an impact, and

4 eine schematische Darstellung des elektrischen Energiespeichers nach 3 nach einem Aufprall. 4 a schematic representation of the electrical energy storage device according to 3 after a crash.

1 zeigt einen elektrischen Energiespeicher bestehend aus drei aneinander gereihten Modulen 1, Zellen 1 oder Zellmodulen 1, wobei jedes Modul 1 ein separates Gehäuse 2 aufweist. Die ser elektrische Energiespeicher kann bspw. eine Traktionsbatterie für ein Hybrid-Kraftfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug darstellen. 1 shows an electrical energy storage consisting of three juxtaposed modules 1 , Cells 1 or cell modules 1 where each module 1 a separate housing 2 having. The water electrical energy storage can, for example, represent a traction battery for a hybrid motor vehicle or an electric vehicle.

Diese aneinandergereihten Module 1 werden von Seitenwänden 3 und 4 eingefasst, wobei die Seitenwände 3 als Längswände in Fahrtrichtung 9 und die Seitenwände 4 als Querwände hierzu quer zur Fahrtrichtung 9 verlaufen. Zur Vervollständigung des Gehäuses sind die Module 1 auf einer nicht dargestellten Bodenplatte angeordnet und werden von einer ebenfalls nicht dargestellten Deckplatte abgedeckt.These juxtaposed modules 1 be from side walls 3 and 4 edged, with the side walls 3 as longitudinal walls in the direction of travel 9 and the side walls 4 as transverse walls transverse to the direction of travel 9 run. To complete the case are the modules 1 arranged on a bottom plate, not shown, and are covered by a cover plate, also not shown.

Die Seitenwände 3 weisen im Bereich von jeweils aneinander grenzenden Modulen 1 Wandungsabschnitte 5 auf, die derart ausgebildet sind, dass bei einem Krafteintrag auf die Seitenwände 3, bspw. aufgrund eines Crashs, diese Wandungsabschnitte 5 eine vordefinierte Verformung der Seitenwände 3 bewirken, wie dies bspw. in 2 dargestellt ist.The side walls 3 have in the range of each adjacent modules 1 wall sections 5 on, which are designed such that at a force on the side walls 3 , For example, due to a crash, these wall sections 5 a predefined deformation of the side walls 3 cause, for example, in 2 is shown.

In dieser 2 wird mit dem Pfeil 6 ein gezielter Krafteintrag auf eine der beiden Seitenwände 3 angezeigt, der zu den dargestellten Verformungen der Seitenwände 3 und 4, insbesondere der Seitenwände 3 führt. Hier ist deutlich zu erkennen, dass lediglich an den Wandungsabschnitten 5 eine Verformung auftritt und dadurch eine Relativbewegung zwischen den Modulen 1 ermöglicht wird, mit der Folge, dass diese unbeschädigt bleiben. Somit sind die Kräfte, die bei einem Crash auf ein solches Modul wegen der geringeren Massenträgheit eines einzelnen Moduls 1 einwirken geringer im Vergleich zu den Kräften, die im Falle eines kompakten, einteiligen Energiespeichers auftreten würden.In this 2 is with the arrow 6 a targeted force entry on one of the two side walls 3 displayed, in addition to the illustrated deformations of the side walls 3 and 4 , in particular the side walls 3 leads. Here it can be clearly seen that only at the wall sections 5 a deformation occurs and thereby a relative movement between the modules 1 is allowed, with the result that these remain undamaged. Thus, the forces involved in a crash on such a module are due to the lower inertia of a single module 1 acting less in comparison to the forces that would occur in the case of a compact, one-piece energy storage.

Diese Wandungsabschnitte weisen eine geringere Festigkeit als die benachbarten Bereiche der Seitenwände 3 auf, können insbesondere durch eine Materialreduzierung realisiert werden. Entlastungskerben stellen bspw. eine solche Materialreduzierungen dar, die einfach herstellbar sind. Sind die Module 1 quaderförmig ausgebildet, verlaufen solche Entlastungskerben parallel zu den aneinander liegenden senkrechten Kanten der Module 1, also ebenfalls in senkrechter Richtung.These wall sections have a lower strength than the adjacent regions of the side walls 3 can be realized in particular by a material reduction. Relief notches, for example, represent such material reductions that are easy to produce. Are the modules 1 formed cuboidal, such relief notches are parallel to the adjacent vertical edges of the modules 1 , so also in the vertical direction.

3 zeigt eine Anordnung, bei der zum Unterschied nach 1 die einzelnen Module 1 mit einem bestimmten Abstand aneinandergereiht sind, so dass die dazwischenliegenden Räume sogenannte Deformationsräume 7 bilden. Im Falle eines Krafteintrages gemäß des Pfeils 8 auf eine Querwand 4, also entgegen der Fahrtrichtung 9, dienen die Seitenwände 3 als Knautschzone für den Energieabbau, indem diese sich wellenförmig verformen und hierzu die Deformationsräume 7 den dazu erforderliche Raum zur Verfügung stellen, wie dies die 4 den Zustand nach einem Frontalaufprall zeigt. Durch die von den Seitenwänden 3 übernommene Funktion des Energieabbaus wird die Kraftwirkung auf die einzelnen Module 1 reduziert. 3 shows an arrangement in which the difference 1 the individual modules 1 are strung together with a certain distance, so that the intervening spaces so-called deformation spaces 7 form. In the case of a force entry according to the arrow 8th on a transverse wall 4 , ie opposite to the direction of travel 9 , serve the side walls 3 as a crumple zone for the energy reduction, in that they deform undulating and for this purpose the deformation spaces 7 provide the space required to do so, like this 4 shows the condition after a frontal impact. Through the from the side walls 3 The assumed function of the energy reduction becomes the force effect on the individual modules 1 reduced.

Die Seitenwände 3, sowohl nach 1 als auch nach 3 können Strukturelemente einer Fahrzeugkarosseriestruktur, beispielsweise eines Fahrzeugtunnels darstellen. So können die Seitenwände des Fahrzeugtunnels mit entsprechenden Wandungsabschnitten ausgebildet werden, wobei beide Seitenwände auch als einteiliges U-förmiges Tunnelteil herstellbar sind. Damit wird von einem Fahrzeugtunnel zusätzlich die Funktion eines oberen Gehäuseteils für diesen Energiespeicher übernommen, einen unteren Gehäuseteil übernimmt eine Bodenplatte, die als Teil einer Karosseriebodenstruktur ausgebildet sein kann.The side walls 3 , both after 1 as well as after 3 may represent structural elements of a vehicle body structure, such as a vehicle tunnel. Thus, the side walls of the vehicle tunnel can be formed with corresponding wall sections, wherein both side walls can be produced as a one-piece U-shaped tunnel part. This is additionally taken over by a vehicle tunnel, the function of an upper housing part for this energy storage, a lower housing part assumes a bottom plate, which may be formed as part of a body floor structure.

Die Module 1 werden über flexible Leitung sowie dehn- und stauchbare Verbindungselemente miteinander verbunden, um die entsprechenden Relativverschiebungen der Module 1 im Crashfall zu ermöglichen. Dies betrifft sowohl elektrische Leitungen als auch Kühlleitungen und mechanische Verbindungselemente.The modules 1 are connected to each other via flexible cable and expandable and compressible connecting elements to the corresponding relative displacements of the modules 1 in the event of a crash. This applies to both electrical lines and cooling lines and mechanical fasteners.

11
Batteriemodulbattery module
22
Gehäuse des Batteriemoduls 1 Housing of the battery module 1
33
Seitenwände in Fahrtrichtungside walls in the direction of travel
44
Seitenwände quer zur Fahrtrichtungside walls transverse to the direction of travel
55
Wandungsabschnittewall sections
66
Richtung Krafteintrag auf Seitenwand 3 Direction force entry on side wall 3
77
Deformationsraum zwischen den Modulen 1 Deformation space between the modules 1
88th
Richtung Krafteintrag auf Seitenwand 4 Direction force entry on side wall 4
99
Fahrtrichtungdirection of travel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 4235394 C1 [0005] - DE 4235394 C1 [0005]

Claims (8)

Elektrischer Energiespeicher für Kraftfahrzeuge, umfassend – mehrere aneinandergereihte Module (1) mit jeweils einem Einzelgehäuse (2), und – mehrere Seitenwände (3) zur Bildung wenigstens eines Teilgehäuses für den Energiespeicher, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Seitenwand (3) im Bereich zweier aneinander grenzenden Module (1) wenigstens einen Wandungsabschnitt (5) umfasst, der derart ausgebildet ist, dass bei einer vorbestimmten Krafteintragung auf die Seitenwand der Wandungsabschnitt (5) eine definierte Verformung der Seitenwand (3) bewirkt.Electric energy storage device for motor vehicles, comprising - a plurality of modules ( 1 ) each with a single housing ( 2 ), and - several side walls ( 3 ) for forming at least one sub-housing for the energy store, characterized in that at least one side wall ( 3 ) in the area of two adjacent modules ( 1 ) at least one wall section ( 5 ), which is formed such that at a predetermined force entry on the side wall of the wall portion ( 5 ) a defined deformation of the side wall ( 3 ) causes. Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandungsabschnitt (5) mit geringerer Festigkeit als der umliegende Bereich der Seitenwand (3) ausgebildet ist.Electrical energy store according to claim 1, characterized in that the wall section ( 5 ) with lower strength than the surrounding area of the side wall ( 3 ) is trained. Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandungsabschnitt (5) gegenüber dem umliegenden Bereich der Seitenwand (3) materialreduziert ausgebildet ist.Electrical energy store according to claim 2, characterized in that the wall section ( 5 ) with respect to the surrounding area of the side wall ( 3 ) is formed material reduced. Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandungsabschnitt (5) mit einer Entlastungskerbe ausgebildet ist.Electrical energy store according to claim 3, characterized in that the wall section ( 5 ) is formed with a relief notch. Elektrischer Energiespeicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung von Deformationsräumen (7) die Module (1) des Energiespeichers in einem vorbestimmten Abstand angeordnet sind.Electrical energy store according to one of the preceding claims, characterized in that the formation of deformation spaces ( 7 ) the modules ( 1 ) of the energy storage are arranged at a predetermined distance. Elektrischer Energiespeicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Seitenwand (3) in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs verläuft.Electrical energy store according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one side wall ( 3 ) runs in the direction of travel of the motor vehicle. Elektrischer Energiespeicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Seitenwand (3) als Strukturteil einer Fahrzeugkarosserie des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist.Electrical energy store according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one side wall ( 3 ) is formed as a structural part of a vehicle body of the motor vehicle. Elektrischer Energiespeicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (3) als Teil eines Fahrzeugtunnels den Energiespeicher wenigstens teilweise einschließen.Electrical energy store according to claim 7, characterized in that the side walls ( 3 ) as part of a vehicle tunnel to at least partially include the energy storage.
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