DE102011109025A1

DE102011109025A1 - Schutzanordnung für eine Batterie

Info

Publication number: DE102011109025A1
Application number: DE102011109025A
Authority: DE
Inventors: Martin Rohleder; Marc-Andre Hebing; Matthias Jober
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-07-30
Filing date: 2011-07-30
Publication date: 2012-04-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schutzanordnung (24) für eine Batterie (22), insbesondere eine Hochvoltbatterie, eines Nutzkraftwagens, bei welcher im Nahbereich der Batterie (22) wenigstens ein Deformationselement (32, 34) zur Absorption von Aufprallenergie bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzanordnung für eine Batterie, insbesondere für eine Hochvoltbatterie, eines Nutzkraftwagens.
Nutzkraftwagen mit elektrischem oder Hybridantrieb benötigen zum Versorgen ihrer elektrischen Antriebsaggregate gemeinhin Hochvoltbatterien. Hierfür finden insbesondere Lithium-Ionen-Batterien Anwendung, die üblicherweise analog zu den Kraftstofftanks dieselbetriebener Nutzkraftwagen seitlich an einem Rahmen des Nutzkraftwagens befestigt sind. Auf Grund der hohen Energiedichte solcher Hochvoltbatterien müssen diese im Falle eines Unfalls besonders geschützt werden. Durch einen Bruch oder sonstige Beschädigung der Hochvoltbatterie kann es sonst zu Funkenschlag, Entzündung oder dergleichen kommen.
Übliche Batteriegehäuse, wie beispielsweise aus der DE 10 2004 062 991 A bekannt, nehmen die Batterien in einem kastenförmigen Aufnahmebehälter auf. Soll ein derartiger Aufnahmebehälter einen hinrechenden Schutz vor unfallbedingter Kraftbeaufschlagung bieten, so muss er besonders massiv ausgelegt werden, da bei derartigen Batterieaufnahmen nur äußerst geringe Deformationspfade verfügbar sind. Ein hinreichend crashsicherer Batteriebehälter ist daher sehr schwer, was das Grundgewicht und damit den Kraftstoffverbrauch des Nutzkraftwagens auf unerwünschte Weise erhöht.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Schutzanordnung der eingangs genannten Art zu bereitzustellen, die bei besonders geringem Eigengewicht einen besonders guten Schutz für Hochvoltbatterien in Nutzkraftwagen bietet.
Diese Aufgabe wird durch eine Schutzanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine solche Schutzanordnung für eine Batterie, insbesondere eine Hochvoltbatterie, eines Nutzkraftwagens weist ein Deformationselement auf, welches im Nahbereich der Batterie angeordnet ist und geeignet ist, im Falle einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung Aufprallenergie zu absorbieren. Verglichen mit aus dem Stand der Technik bekannten, kastenartigen Batterieaufnahmen, kann ein derartiges Deformationselement auf Grund der größeren zur Verfügung stehenden Deformationspfade wesentlich besser Energie aufnehmen und muss daher nicht im gleichen Maße massiv ausgelegt werden wie eine übliche Batterieaufnahme. Bei besonders geringen Eigengewicht wird somit ein besonders guter Schutz für die Hochvoltbatterie erzielt.
Das Deformationselement ist vorzugsweise in Fahrzeugquerrichtung außenseitig an einer einem Rahmenlängsträger des Nutzkraftwagens gehaltenen Batterie angeordnet. Hierdurch wird ein besonders guter Schutz bei Seitenaufprallereignissen erzielt.
Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn das Deformationselement einen die Batterie an wenigstens drei Seiten umgebenden Rahmen bildet. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass auch bei Kraftkomponenten in Fahrzeuglängsrichtung, wie sie beispielsweise bei einem schrägen Seitenaufprall auftreten können, zuverlässig vom Deformationselement aufgenommen und abgeleitet werden. Durch das dreiseitige Umgeben der Batterie mit dem Deformationselement wird letzteres zu dem besonders am Rahmen abgestützt, so dass gegebenenfalls ein Krafteinteil einer unfallbedingt eingeleiteten Kraft an der Batterie vorbei in den Rahmen des Nutzfahrzeugs geleitet werden kann, was einen besonderes guten Schutz für die Batterie sicherstellt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Deformationselement aus einem hochfesten Werkstoff, insbesondere aus Stahl oder aus einem Faserverbundkunststoff ausgebildet. Gerade letzteres eignet sich hervorragend, um bei besonders geringen Eigengewicht einen besonders guten Unfallschutz zu gewährleisten.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann die Schutzanordnung zumindest teilweise – beispielsweise über ein Scharniersystem – zu Montage- oder Wartungszwecken absenkbar ausgestaltet sein. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Schutzanordnung zumindest bereichsweise als Kasten ausgeführt. Als Verstärkungsprofile sind insbesondere Doppel-T, L- oder U-Profile verwendbar. Die Schutzanordnung ist im Übrigen auch als Teil einer Batteriebefestigung oder dergleichen Komponentenbefestigung auslegbar.
Im Folgenden wird die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher bezeichnet. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Hybrid-Nutzkraftwagens mit einer Batteriehalterung nach dem Stand der Technik; und
2 eine perspektivische Ansicht des Rahmens eines Hybrid-Nutzkraftwagens mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schutzanordnung in schematischer Darstellung.
Ein im Ganzen mit 10 bezeichneter Lastkraftwagen umfasst einen Rahmen 12 aus zwei Rahmenlängsträgern 14, die mittels Querträgern 16 verbunden sind. Der in 1 gezeigte Kraftwagen 10 nach dem Stand der Technik weist einen Hybridantrieb auf. Hinter einem Getriebe 18, welches mit dem Abtrieb einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine gekoppelt ist, ist eine elektrische Antriebsmaschine 20 angeordnet, die von einer Hochvoltbatterie 22 mit elektrischen Strom versorgt wird.
Die Hochvoltbatterie ist in einer Aufnahmebox 24 seitlich an einem der Rahmenlängsträger 14 angeordnet. Als Hochvoltbatterien für Hybridnutzfahrzeuge finden in der Regel Lithium-Ionen-Batterien Anwendung. Diese zeichnen sich durch eine hohe Energiedichte aus, was einerseits nützlich für das Bereitstellen der notwendigen Antriebsenergie ist, andererseits im Falle einer Unfalls auch ein Risiko darstellen kann. Kommt es, insbesondere bei einem Seitenaufprall, zu einem Bruch des Aufnahmebehälters 24 und damit der Batterie 22, so kann es zu Funkenschlag oder Entzündung der Batterie 22 kommen. Um dem vorzubeugen werden die Aufnahmebehälter 24 daher besonders massiv ausgelegt, was nachteiliger Weise deren Eigengewicht unerwünscht erhöht.
Um einen verbesserten Schutz für die Hochvoltbatterie 22 zu bieten, kann die in 2 dargestellte, im Ganzen mit 24 bezeichnete Schutzanordnung Anwendung finden. Auch hier ist die Batterie 22 an einem Rahmenlängsträger 14 eines Rahmens 12 des Kraftwagens 10 angeordnet. Eine elektrische Leitung 26 verbindet die Batterie 22 mit einer Leistungselektronik 28, über welche die elektrische Antriebsmaschine 20 schließlich mit elektrischen Strom versorgt wird. Ein Lüfter 30 dient dem Kühlen der Leistungselektronik 28.
Um im Falle eines Seitenaufpralls einen verbesserten Schutz für die Hochvoltbatterie 22 zu bieten, umfasst die Schutzanordnung 24 eine Längsstrebe 32, die mittels zweier Querstreben 34 am Rahmenlängsträger 14 gehalten ist. Die Hochvoltbatterie 22 ist somit an drei Seiten von Streben 32, 34 umgeben. Die Streben 32, 34 wirken als Deformationselemente, die unfallbedingt eingebrachte Energie aufnehmen können. Durch den Abstand zwischen den Streben 32, 34 und der Batterie 22 ist dabei ein hinreichender Deformationsraum gegeben, um auch beträchtliche Krafteinleitungen aufnehmen zu können. Durch die Abstützung der Querstreben 34 am Rahmen 14 wird zudem ein an der Batterie 22 vorbeiführender Lastpfad geschaffen, über welchen im Falle eines Seitenaufpralls eingeleitete Kräfte an den Rahmen 12 weitergegeben werden können.
Die Streben 32, 34 der Schutzanordnung 24 sind vorzugsweise aus einem hochfesten Material, wie beispielsweise Stahl oder einem Faserverbundkunststoff gefertigt, um unfallbedingt eingeleitete Kräfte besonders gut aufnehmen zu können bzw. durch Verformung abbauen zu können. Durch die Schutzanordnung 24 kann auf die Verwendung einer besonders massiven Aufnahmebox 23 verzichtet werden, so dass der Kraftwagen mit einer derartigen Schutzanordnung 24 besonders leicht zu realisieren ist. Durch das gesenkte Eigengewicht des Kraftwagens wird dessen Kraftstoffverbrauch verringert und dessen Reichweite erhöht.
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 102004062991 A [0003]

Claims

Schutzanordnung (24) für eine Batterie (22), insbesondere eine Hochvoltbatterie, eines Nutzkraftwagens, bei welcher im Nahbereich der Batterie (22) wenigstens ein Deformationselement (32, 34) zur Absorption von Aufprallenergie bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung angeordnet ist.
Schutzanordnung (24) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (32, 34) in Fahrzeugquerrichtung außenseits einer an einem Rahmenlängsträger (14) des Nutzfahrzeugs gehaltenen Batterie (22) angeordnet ist.
Schutzanordnung (24) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (32, 34) einen die Batterie (22) an wenigstens drei Seiten umgebenden Rahmen bildet.
Schutzanordnung (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (32, 34) an einem Rahmenlängsträger (14) des Nutzfahrzeugs gehalten ist.
Schutzanordnung (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (32, 34) aus einem hochfesten Werkstoff, insbesondere aus Stahl oder einem Faserverbundkunststoff, ausgebildet ist.