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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem tragenden Rohbau und einem elektrischen Energiespeicher in einem Gehäuse.
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Fahrzeuge mit elektrischem Energiespeicher sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Insbesondere sollen dabei Fahrzeuge angedacht sein, welche über den elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie für den Vortrieb versorgt werden. Dies können beispielsweise Hybridfahrzeuge oder Elektrofahrzeug sein.
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Typischerweise ist der elektrische Energiespeicher, beispielsweise eine sogenannte Hochvolt- oder Hochleistungsbatterie, in einem eigenen Gehäuse untergebracht. So beschreibt beispielsweise die
DE 10 2011 118 284 A1 ein Energiespeichergehäuse für ein Fahrzeug. Um das Energiespeichergehäuse selbst entsprechend zu verstärken und dieses vergleichsweise sicher, beispielsweise für den Fall einer mechanischen Beeinträchtigung durch einen Unfall, zu machen, ist es mit entsprechenden Verstärkungselementen bzw. Kraftverteilungselementen versehen.
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Ungeachtet dessen stellt es immer ein Problem dar, dass eine Hochvoltbatterie und ihr Gehäuse typischerweise sehr viel mehr Platz benötigen als in einem Fahrzeug vorhanden, insbesondere im Fall eines Hybridfahrzeuges oder in einem umgebauten Fahrzeug, welches ausgehend von einem Rohbau für ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor aufgebaut worden ist. Die Batterie muss dabei insbesondere so eingebaut sein, dass ein Mindestabstand zwischen der Batterie und dem Rohbau vorhanden ist, sodass auch im Falle eines Verwindens des Fahrzeugs eine gegenseitige Berührung sicher und zuverlässig ausgeschlossen werden kann. Da die Batterie typischerweise eine vergleichsweise hohe Bauhöhe in z-Richtung, also in ihrer Höhe aufweist, ist dies außerdem ein Problem, da die Batterie ausreichend weit vom Boden entfernt angeordnet werden muss, um eine Beschädigung beispielsweise im Falle eines touchierten Randsteins oder dergleichen sicher und zuverlässig auszuschließen. Ein Einbau der Batterie beispielsweise dadurch, dass diese von unten an das Fahrzeug angeschraubt wird, ist damit außerordentlich kritisch und hinsichtlich der zur Verfügung stehenden Platzverhältnisse sehr nachteilig.
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Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin ein Fahrzeug anzugeben, welches diese Nachteile vermeidet und einen verbesserten Platz für den elektrischen Energiespeicher bietet.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest ein Teil des Gehäuses des elektrischen Energiespeichers als tragendes Teil des Rohbaus ausgebildet ist. Eine solche Integration zumindest eines Teils des Gehäuses des elektrischen Energiespeichers in den Rohbau bietet einerseits die Möglichkeit, Platz für die Batterie zu verwenden, welcher ansonsten beispielsweise durch Träger im Bereich des Rohbaus des Fahrzeugs genutzt wird. Hierdurch entsteht ein erheblicher Vorteil hinsichtlich des Einbaus der Batterie und diese kann mit vergleichsweise großem Bauvolumen realisiert werden. Andererseits übernimmt ein Teil des Batteriegehäuses die tragende Funktion des Rohbaus. Dies ist problemlos möglich, da das Batteriegehäuse aus Sicherheitsgründen, insbesondere beim Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien, typischerweise ohnehin sehr stabil ausgestaltet werden muss, wie es aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt ist. Dieses lässt sich dann entsprechend als tragendes Teil des Rohbaus einsetzen. Damit wird nicht nur Platz durch den wegfallenden Teil des Rohbaus, welcher durch das Batteriegehäuse ersetzt wird eingespart, sondern es kann darüber hinaus noch zusätzliches Gewicht eingespart werden, da das Batteriegehäuse und der entsprechende Teil des Rohbaus nicht mehr doppelt vorhanden sein müssen.
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In einer besonders günstigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist es dabei vorgesehen, dass das Gehäuse im Bereich des Unterbodens des Fahrzeugs angebracht ist. Bei dieser vorteilhaften Weiterbildung kann im Bereich des Bodens des Rohbaus eine Öffnung vorgesehen werden, beispielsweise analog zu der Öffnung für Tankeinbauten im Unterboden des Kofferraums oder unterhalb der hinteren Sitzreihe. In diese Öffnung kann dann das Gehäuse einerseits als tragender Teil des Rohbaus und andererseits zur Aufnahme des elektrischen Energiespeichers eingebracht werden.
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In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung hiervon hat der Unterboden im Bereich, in dem später das Gehäuse angeordnet ist, eine Öffnung mit verstärktem Rand. Eine solche Öffnung mit verstärktem Rand ermöglicht es, den Rohbau fertig zu stellen, sodass dieser zumindest eingeschränkt tragfähig ist, auch wenn die Batterie bzw. ihr Gehäuse noch nicht eingebaut sind. Erst nachdem das Gehäuse für den elektrischen Energiespeicher eingebaut ist, erhält der Rohbau seine volle Tragfähigkeit und gleichzeitig kann die Batterie sehr einfach von oben oder insbesondere von unten in die Öffnung eingebracht und entsprechend montiert werden. Die Montage kann dabei so erfolgen, dass das Gehäuse lösbar mit dem Rohbau verbunden ist und beispielsweise durch Verschrauben mit diesem verbunden wird.
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Idealerweise besteht das Gehäuse dabei in z-Richtung aus zwei Teilen, beispielsweise einem wannenförmigen Unterteil und einem Deckelteil, wobei das wannenförmige Unterteil das tragende Teil des Rohbaus ausbildet. Die Höhe von wannenförmigem Unterteil und Deckelteil kann dabei so aufgeteilt sein, dass der Deckel beispielsweise unter dem Sitzteil der hinteren Sitzbank positioniert ist. Das wannenförmige Unterteil ragt dann nach unten aus dem Rohbau heraus. Durch diese Z-Verschiebung der Batterie gegenüber einem Anbau von unten an das Fahrzeug nach oben wird einerseits eine zusätzliche Abstandshöhe der Batterie zum Boden gewonnen und der Bereich, der unterhalb des Fahrzeugs herausragt, ragt nicht mehr so weit heraus wie bisher. Hierdurch entsteht ein sehr sicherer und zuverlässiger Aufbau, das Deckelteil selbst kann dann in dem Fahrzeug als Auflagefläche beispielsweise für weitere Funktionselemente, die Sitze oder dergleichen dienen.
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In einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung kann das wannenförmige Teil dabei unmittelbar in den Rohbau mit integriert bzw. einstückig mit diesem ausgebildet sein, wodurch der Platz von zusätzlichen Konsolen zum Befestigen des Gehäuses im Bereich des Rohbaus eingespart wird.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich auch aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.
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Dabei zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung eines Fahrzeugs in einem schematischen Schnitt;
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2 eine Draufsicht auf einen möglichen Aufbau eines Teils des erfindungsgemäßen Fahrzeugs; und
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3 eine Schnittdarstellung analog zur Darstellung in 2.
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In der Darstellung der 1 ist sehr stark schematisiert ein Fahrzeug 1 in einer schematischen Schnittdarstellung zu erkennen. Das Fahrzeug 1 wird beispielsweise ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein Brennstoffzellenfahrzeug mit Brennstoffzellensystem und zusätzlicher Hochvoltbatterie sein. Die Hochvoltbatterie als elektrischer Energiespeicher ist mit dem Bezugszeichen 2 versehen und innerhalb eines Gehäuses 3 in dem Fahrzeug exemplarisch angedeutet. Das Gehäuse 3 ist dabei unterhalb einer hinteren Sitzreihe 4 des Fahrzeugs 1 angeordnet.
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In der Darstellung der 2 ist eine schematische Draufsicht auf den Bereich mit dem Gehäuse 3 zu erkennen. Dabei ist ein Längsträger 5 sowie mehrere Querträger 6 eines tragenden Rohbaus des Fahrzeugs 1 dargestellt. Der mittlere mit 6' bezeichnete Querträger ist dabei unterbrochen, wobei das Gehäuse 3 zwischen dem Querträger 6' und dem Längsträger 5 entsprechend eingebracht ist. Dies ist in der Schnittdarstellung der 3 nochmals besser zu erkennen. Das Gehäuse 3 übernimmt damit einen Teil der Funktion des Querträgers 6', und zwar die Funktion des weggelassenen Teils des Querträgers 6'. Damit wird einerseits das Gewicht für den weggelassenen Teil des Querträgers 6' eingespart und andererseits kann das Gehäuse 3 und damit letztlich auch die in ihm in 3 angedeutete Batterie 2 so eingebaut werden, dass diese vor allem in der in 3 angedeuteten Richtung z, also ihrer Höhe, einen deutlichen Bauraumgewinn verzeichnet, da diese an die Stelle des entsprechenden Teils des Querträgers 6' tritt und damit dessen Bauraum einnehmen kann. In Richtung der Hohe wird also gegenüber dem Stand der Technik deutlich Bauraum gewonnen. Der Bereich zwischen dem Querträger 6' und dem Längsträger 5 kann dabei als Öffnung beispielsweise mit verstärktem Rand, zum Beispiel, wenn im Randbereich Bleche vorhanden sind, ausgebildet werden. Das Gehäuse 3 oder zumindest, wie es in der Darstellung der 3 zu erkennen ist, ein wannenförmiges Unterteil 7 des Gehäuses 3 kann dann beispielsweise mit dem Querträger 6' und dem Längsträger 5 verschraubt ausgebildet werden, um so seinerseits einen tragenden Teil des Rohbaus des Fahrzeugs 1 auszubilden. Nach dem Einsetzen der Batterie 2 kann der Aufbau dann von oben über ein Deckelteil 8 verschlossen werden.
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Der elektrische Energiespeicher 2, insbesondere also die Hochvoltbatterie, kann damit in z-Richtung entsprechend höher positioniert werden. Es entsteht dadurch ein zusätzlicher Bauraumgewinn bzw. die Batterie muss weniger weit nach unten aus dem Fahrzeug 1 herausragen, wodurch ein Sicherheitsgewinn entsteht. Durch den Einbau der Batterie 2 bzw. ihres Gehäuses 3 in den Rohbau wird also wertvoller Bauraum gewonnen und somit dringend benötigter Bauraum für die Batterie 2 geschaffen. Da das Gehäuse 3 der Batterie 2 sicherheitsbedingt ohnehin sehr stabil ausgeführt werden muss, um beispielsweise im Falle eines Unfalls eine ausreichende Crash-Stabilität zu gewährleisten, kann das Gehäuse 3 problemlos auch als Teil des tragenden Rohbaus ausgeführt werden, ohne dass der Rohbau dadurch geschwächt werden würde.
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Sicherheitsrelevante Komponenten wie beispielsweise Sicherungen, Anschlüsse und dergleichen können dann im Inneren des Fahrzeugs 1 angeordnet und von dort aus bedient werden. Stecker, Kabel, Kühlanschlüsse und dergleichen können von der Fahrzeugunterseite aus durch das Gehäuse 3 zu der Batterie 2 verlaufen und dort entsprechend angebaut werden. Ebenso kann die Batteriebelüftung direkt über das wannenförmige Unterteil 7 zur Umgebung hin realisiert werden, ohne dass Extraleitungen verlegt werden müssten. All dies macht den Aufbau erheblich einfacher sowohl in der Herstellung als auch in der Montage und gewährleistet eine sichere, zuverlässige und leichte Konstruktion. Durch das geteilte Gehäuse 3 aus dem wannenförmigen Unterteil 7 und dem Deckelteil 8 ragt der Deckel in den Innenraum des Fahrzeugs 1. Er ist damit in jedem Fall gegenüber schädlichen Umwelteinflüssen wie beispielsweise Steinschlag, einem Korrosionsangriff, einer Extrembelastung durch unterschiedliche Temperaturen und dergleichen geschützt, da im Inneren des Fahrzeugs typischerweise weniger dieser Umwelteinflüsse zu befürchten sind, als beispielsweise außerhalb des Fahrzeugs 1 am Unterboden desselben. Für eine thermische Isolierung der Batterie 2 beispielsweise gegenüber sehr niedrigen Umgebungstemperaturen reicht es dann entsprechend aus, das wannenförmige Unterteil 7 entsprechend zu schützen, da nach ausreichender Betriebsdauer typischerweise im Inneren des Fahrzeugs 1 eine für die Batterie durchaus geeignete Temperatur vorliegt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011118284 A1 [0003]
