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Die Erfindung betrifft eine Unterbodeneinheit für ein Kraftfahrzeug, mit dessen Hilfe eine Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs versteift werden kann.
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Eine Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs kann eine tragende Tragstruktur aufweisen, bei der massiv ausgeführte Längsträger und massiv ausgeführte Querträger zu einem Tragrahmen miteinander verbunden sind, um eine stabile Plattform auszubilden, mit der die übrigen Bauteile des Kraftfahrzeugs verbunden werden können. Die Tragstruktur kann insbesondere einen Antrieb, die einzelnen Karosserieteile, Funktionseinheiten des Kraftfahrzeugs sowie eine Nutzlast tragen und deren Gewichtskräfte an einen Untergrund abtragen. Zur Versteifung der Tragstruktur und der Kraftfahrzeugkarosserie kann eine mit der Tragstruktur verbundene plattenförmige Unterbodeneinheit vorgesehen sein, welche den Unterboden des Kraftfahrzeugs ausbildet und oberhalb der Unterbodeneinheit angeordnete Baueinheiten gegenüber dem Untergrund abdeckt und schützt.
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Aus
WO 2013/051638 A1 ist es bekannt ein Batteriegehäuse einer Traktionsbatterie von unten mit einem Unterboden eines Kraftfahrzeugs zu verbinden. Eine zum Untergrund weisende Unterseite des Batteriegehäuses ist als dünnwandiges Aluminiumgussteil mit nach außen abstehenden Kühlrippen ausgestaltet.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis für eine hohe Lebensdauer einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die eine hohe Lebensdauer einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Unterbodeneinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist eine Unterbodeneinheit zur Versteifung einer Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zwischen einer Vorderachse und einer Hinterachse, vorgesehen mit einem mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbindbaren Bodenkörper zum Abtragen von statischen und/oder dynamischen Lasten der Kraftfahrzeugkarosserie, im Wesentlichen vertikal nach oben von dem Bodenkörper abstehende Versteifungsrippen, wobei die Versteifungsrippen mit dem Bodenkörper Aufnahmetaschen zur Aufnahme mindestens einer Batteriezelleneinheit zur Ausbildung einer Traktionsbatterie zum hybridischen und/oder rein elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs begrenzen, einem ersten Anschluss zur Zufuhr eines flüssigen Kühlmediums zum Kühlen des Bodenkörpers und einem zweiten Anschluss zur Abfuhr des flüssigen Kühlmediums.
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Durch die Versteifungsrippen kann die Unterbodeneinheit hinreichend stabil und steif ausgeführt sein, dass im Betrieb des Kraftfahrzeugs auftretende statische und dynamische Lasten zur Versteifung einer Tragstruktur der Kraftfahrzeugkarosserie bei geringem Materialeinsatz aufgenommen und abgetragen werden können. Der Bodenkörper kann beispielsweise in der Art einer Wanne mit nach innen in das Volumen der Wanne hineinragenden Versteifungsrippen ausgestaltet sein. Die Versteifungsrippen können insbesondere jeweils in Längsrichtung und Querrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufen und sich hierbei kreuzen, wodurch die insbesondere im Wesentlichen rechteckigen Aufnahmetaschen ausgebildet werden können. Die Versteifungsrippen sind zumindest zu einem Teil mit seitlich äußeren Seitenwänden des Bodenkörpers verbunden. Die Seitenwände können das von der Wanne aufgespannte Volumen seitlich begrenzen. In die Aufnahmetaschen können die Batteriezelleneinheiten zumindest teilweise von oben eingesetzt sein.
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Die Versteifungsrippen des Bodenkörpers können hierbei nicht nur der Versteifung der Unterbodeneinheit und der Kraftfahrzeugkarosserie, sondern auch der Aufnahme und Kühlung der Batteriezelleneinheiten dienen und dadurch mehrere Funktionen gleichzeitig erfüllen. Die Unterbodeneinheit kann mit Hilfe des Unterbodenkörpers und der Versteifungsrippen gleichzeitig einen Tragboden für ein Batteriegehäuse einer Traktionsbatterie ausbilden. Zusätzlich können die Versteifungsrippen in den Batteriezelleneinheiten erzeugte Wärme an den Bodenkörper ableiten, der mit Hilfe des über die Anschlüsse zugeführten und abgeführten Kühlmediums, gekühlt werden kann. Eine Überhitzung und Beschädigung der Batteriezelleneinheiten durch nicht abgeführte Wärme kann dadurch vermieden werden. Der Bodenkörper kann dadurch nicht nur zur Versteifung der Unterbodeneinheit und der Kraftfahrzeugkarosserie, sondern auch als Wärmetauscher zur Kühlung der Batteriezelleneinheiten genutzt werden. Gleichzeitig ist der Bodenkörper infolge seiner ursprünglichen Funktion als ein die Kraftfahrzeugkarosserie versteifendes Bauteil entsprechend massiv ausgestaltet, um die im Betrieb des Kraftfahrzeugs und bei einem Unfall („crash“) zu erwartenden Lasten abtragen zu können. Dadurch kann der Bodenkörper zusätzlich als Panzerung für die Batteriezelleneinheiten dienen, so dass die Batteriezelleneinheiten gegen eine Beschädigung durch den Untergrund, beispielsweise bei einem Aufsetzen des Kraftfahrzeugs an einem von Untergrund nach oben abstehenden Hindernis, sicher geschützt sind. Insbesondere ist der Bodenkörper stabil genug ausgestaltet, dass der Bodenkörper das Eigengewicht des flüssigen Kühlmediums abtragen kann, ohne dass ein Ausbeulen des Bodenkörpers zu befürchten ist. Dies ermöglicht es eine entsprechend hohe Masse an Kühlmedium in den Bodenkörper einzuleiten, wodurch die Kühlleistung des Kühlmediums ohne eine Beeinträchtigung der strukturellen Integrität der Unterbodeneinheit erhöht werden kann. Dadurch kann auch der Bodenkörper mehrere Funktionen gleichzeitig erfüllen. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass in dem Fall, dass die Batteriezelleneinheiten nicht unterhalb sondern oberhalb der Unterbodeneinheit in einem unteren Bereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sind, die Unterbodeneinheit als Teil eines gepanzerten Batteriegehäuses genutzt werden kann und aufgrund der massiven Ausgestaltung auch als Tragboden und Wärmetauscher genutzt werden kann. Mit Hilfe der sowieso massiv ausgestaltete Unterbodeneinheit können die Batteriezelleneinheiten der Traktionsbatterie oberhalb des Bodenkörpers in die Unterbodeneinheit eingesetzt werden, wodurch die Unterbodeneinheit mit Hilfe der Versteifungsrippen und der Anschlüsse für das Kühlmittel die schweren Batteriezelleneinheiten als Tragplatte eines Batteriegehäuses tragen, als Panzerung schützen und als Wärmetauscher aktiv und/oder passiv kühlen kann, so dass eine hohe Lebensdauer einer in einem unteren Bereich des Kraftfahrzeugs vorgesehenen Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.
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Der Bodenkörper kann sich in Querrichtung des Kraftfahrzeugs insbesondere zwischen einem maximal weit rechten und einem maximal weit linken Längsträger einer Tragstruktur der Kraftfahrzeugkarosserie erstrecken. Bei einem Abstand D der Mittellinien des rechten Längsträgers und des linken Längsträgers gilt für die Erstreckung d des Bodenkörpers in Querrichtung insbesondere 1,10 ≤ d/D ≤ 0,80, vorzugsweise 1,00 ≤ d/D ≤ 0,90 und besonders bevorzugt 0,98 ≤ d/D ≤ 0,95. Vorzugsweise sind sämtliche Batteriezelleneinheiten zwischen dem linken Längsträger und dem rechten Längsträger angeordnet. Vorzugsweise überdecken der linke Längsträger und der rechte Längsträger in Querrichtung betrachtet zumindest einen Teil der Batteriezelleneinheiten, so dass der rechte Längsträger und der linke Längsträger als Panzerung für die Batteriezelleneinheiten bei einem Seitencrash des Kraftfahrzeugs dienen können. Der Bodenkörper kann sich in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs insbesondere zwischen der Vorderachse und der Hinterachse des Kraftfahrzeugs erstrecken. Bei einem Randstand A zwischen der Vorderachse und der Hinterachse gilt für die Erstreckung a des Bodenkörpers in Längsrichtung insbesondere 1,10 ≤ a/A ≤ 0,30, vorzugsweise 1,00 ≤ a/A ≤ 0,40, weiter bevorzugt 0,90 ≤ a/A ≤ 0,50 und besonders bevorzugt 0,80 ≤ a/A ≤ 0,60. Der Bodenkörper und/oder die Versteifungsrippen sind insbesondere aus einem Aluminiummaterial, vorzugsweise durch Aluminiumguss, hergestellt. Der Bodenkörper ist insbesondere mit einem rahmenförmigen Gehäuseteil und/oder einem Gehäusedeckel verbunden, um die durch die Batteriezelleneinheiten ausgebildete Traktionsbatterie abzukapseln und gegen äußere Einflüsse zu schützen. Hierbei ist, insbesondere mit Hilfe geeigneter Dichtmittel, der Bodenkörper mit einer hinreichenden Dichtigkeit mit dem rahmenförmigen Gehäuseteil und/oder dem Gehäusedeckel verbunden, dass im Betrieb im Wesentlichen kein flüssiges Kühlmedium austreten kann. Hierzu weist der Bodenkörper beispielsweise im Bereich der Kontaktstellen mit dem Dichtmittel, mit dem rahmenförmigen Gehäuseteil und/oder mit dem Gehäusedeckel eine entsprechend große Wandstärke auf. Insbesondere weist der Bodenkörper an seinem nach oben weisenden Ende im Bereich seiner Außenwände einen in Umfangsrichtung geschlossenen Flansch auf, um eine hinreichend große Wandstärke für eine ausreichende Dichtwirkung zum Zurückhalten des flüssigen Kühlmediums auszubilden.
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Über den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss kann das Kühlmedium durch die Unterbodeneinheit hindurchgeleitet werden, um die Batteriezelleneinheiten direkt oder indirekt zu temperieren, insbesondere kühlen oder heizen. Als Kühlmedium kann insbesondere Kühlwasser oder Kühlöl verwendet werden. Eine flüssigkeitsdichte Abdichtung ist hierbei ausreichend, so dass eine gasdichte Abdichtung nicht erforderlich ist. Der erste Anschluss und der zweite Anschluss können insbesondere mit Schlauchleitungen eines Kühlsystems und/oder eines zum Kühlsystem separaten Kältesystems verbunden werden. Über den ersten Anschluss kann ein gekühltes Kühlmedium in die Unterbodeneinheit eingeleitet werden, das sich dort erwärmt und im erwärmten Zustand die Unterbodeneinheit über den zweiten Anschluss verlässt. Der zweite Anschluss kann außerhalb der Unterbodeneinheit über einen Kühler und eine Pumpe mit dem ersten Anschluss verbunden sein, wodurch ein Kühlkreislauf ausgebildet wird. Es ist auch möglich, dass der zweite Anschluss mit einem Wärmetauscher einer Kältemaschine („Chiller“) verbunden ist, um dem Kühlmedium Wärme zu entziehen. Das gekühlte Kühlmedium kann über einen weiteren ersten Anschluss der Unterbodeneinheit zugeführt werden und über einen weiteren zweiten Anschluss zu einer Pumpe gelangen, welche das Kühlmedium über den ersten Anschluss in die Unterbodeneinheit pumpt. Die Kältemaschine kann insbesondere mit Hilfe eines Kondensators und eines Expansionsventils ein Kältemittel mit einer entsprechend niedrigen Temperatur dem Wärmetauscher zuführen, wo das Kältemittel von dem aus der Unterbodeneinheit kommenden Kühlmedium verdampft werden kann, um dem Kühlmedium Wärme zu entziehen. Das Kältemittel kann insbesondere mit Hilfe eines Kompressors im Kreis gefördert werden.
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Insbesondere ist mit dem ersten Anschluss und mit dem zweiten Anschluss ein in dem Bodenkörper ausgebildeter Kühlkanal zur Abfuhr von an den Bodenkörper und/oder an die Versteifungsrippen abgegebener Wärme der Batteriezelleneinheiten vorgesehen. Der Kühlkanal kann einen definierten Verlauf des Kühlmediums durch die Unterbodeneinheit vorgeben. Dadurch, dass der Kühlkanal durch den Bodenkörper selbst ausgebildet ist, ist es nicht erforderlich separate Kühlschläuche in der Unterbodeneinheit vorzusehen.
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Vorzugsweise ist der Kühlkanal vollständig innerhalb des Bodenkörpers ausgebildet. Der mindestens eine Kühlkanal kann beispielsweise als Bohrung durch das massive Material des Bodenkörpers ausgestaltet sein. Dadurch kann der Kühlkanal automatisch flüssigkeitsdicht für das flüssige Kühlmedium ausgeführt sein. Beispielsweise können in Längsrichtung und in Querrichtung verlaufende, sich insbesondere kreuzende, Kühlkanäle vorgesehen sein, wobei für die Anschlüsse nicht benötigte Endöffnungen der Kühlkanäle flüssigkeitsdicht verschlossen sein können. Durch den vollständig innerhalb des Bodenkörpers verlaufenden Kühlkanal kann ein direkter Kontakt des Kühlmediums mit den in den Aufnahmetaschen vorgesehenen Energiezelleneinheiten vermieden werden, so dass ein elektrischer Kurzschluss über das Kühlmedium nicht auftreten kann.
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Besonders bevorzugt ist der Bodenkörper mit einem einen Niedrigtemperaturkühler, insbesondere Kraftfahrzeugkühler, zum Kühlen des flüssigen Kühlmediums aufweisenden Kühlsystem und mit einem einen Wärmetauscher, insbesondere Chiller, zum Kühlen des flüssigen Kühlmediums aufweisenden Kältesystem verbunden, wobei die von dem Kühlsystem und dem Kältesystem bereitstellbare Kühlleistung zum Kühlen des flüssigen Kühlmediums unabhängig voneinander zuschaltbar und/oder abschaltbar ist. Dies ermöglicht es das flüssige Kühlmedium beispielweise nur in dem Kühlsystem mit Hilfe des Niedrigtemperaturkühlers oder nur in dem Kältesystem mit Hilfe des Wärmetauschers zu kühlen. Insbesondere ist die maximale Kühlleistung des Kühlsystems niedriger als die maximale Kühlleistung des Kältesystems. Dadurch können leicht unterschiedliche Kühlleistungen zum Kühlen des flüssigen Kühlmediums mit einem hohen Wirkungsgrad vorgesehen werden, um auf unterschiedliche Anforderungen der Batteriezelleneinheiten hinsichtlich der aktuell erforderlichen Kühlleistung effizient reagieren zu können. Dadurch kann beispielsweise ein unterschiedlicher Kühlleistungsbedarf der Batteriezelleneinheiten beim Aufladen einerseits und beim Entladen andererseits effektiv und mit einem hohen Wirkungsgrad berücksichtigt werden. Vorzugsweise ist das Kühlsystem an dem Bodenkörper angeschlossen, wobei hierfür insbesondere der erste Anschluss und/oder der zweite Anschluss sowie gegebenenfalls weitere vergleichbar ausgestaltete Anschlüsse des Bodenkörpers genutzt werden können. Vorzugsweise kann die von dem Kühlsystem beziehungsweise von dem Kältesystem bereitgestellte Kühlleistung mit Hilfe geeigneter Ventile zugeschaltet und abgeschaltet werden. Das Kältesystem weist insbesondere ein von dem Kühlmedium verschiedenes Kältemittel auf, das in einem vom Kühlmedium getrennten Kühlkreislauf leicht eine höhere Kühlleistung als das Kühlsystem mit dem Niedrigtemperaturkühler bereitstellen kann.
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Insbesondere weist der Bodenkörper einen linken Befestigungsflansch zur Befestigung mit einem linken Längsträger einer Tragstruktur der Kraftfahrzeugkarosserie und einen rechten Befestigungsflansch zur Befestigung mit einem rechten Längsträger der Tragstruktur auf. Die Unterbodeneinheit kann dadurch direkt mit der Tragstruktur der Kraftfahrzeugkarosserie verbunden werden und über das Material des Bodenkörpers auftretende statische und/oder dynamische Lasten abtragen. Ein rahmenförmiges Zwischengehäuse und/oder ein Gehäusedeckel eines Batteriegehäuses kann insbesondere in vertikaler Verlängerung von äußeren Seitenwänden des Bodenkörpers mit dem Bodenkörper verbunden werden. Zusätzlich oder alternativ können Teile des Batteriegehäuses ebenfalls mit dem jeweiligen Befestigungsflansch verbunden werden, wodurch es nicht erforderlich ist in den Seitenwänden Befestigungsmittel vorzusehen, so dass beispielweise eine Oberseite der Seitenwände für eine flüssigkeitsdichte Abdichtung des Batteriegehäuses genutzt werden können. Ferner kann der insbesondere im Wesentlichen horizontal abstehende Befestigungsflansch als Kühlrippe wirken, um von dem Bodenkörper aufgenommene Wärme der Batteriezelleneinheiten konvektiv und/oder durch Wärmeleitung an die Längsträger abzuführen.
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Vorzugsweise sind die Versteifungsrippen einstückig mit dem Bodenkörper ausgeführt. Dadurch kann eine besonders gute Wärmeleitung zwischen den Versteifungsrippen und dem Bodenkörper ohne Wärmeleitungswiderstände an Phasengrenzen zu zwischengeschalteten separaten Bauteilen erreicht werden. Ferner kann die Herstellung und die Montage vereinfacht werden.
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Besonders bevorzugt weist der Bodenkörper eine Fahrtwind ausgesetzte Unterseite auf. Über die Unterseite kann durch konvektive Wärmeabfuhr von dem Bodenkörper aufgenommene Wärme der Batteriezelleneinheiten abgeführt werden. Der Fahrtwind kann hierbei einen besonders guten Wärmeübergang herbeiführen, der zu einer entsprechend hohen Kühlleistung führt.
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Insbesondere ist ein Heizelement zum Heizen des Bodenkörpers und/oder der Versteifungsrippen vorgesehen, wobei insbesondere das Heizelement in eine korrespondierende Vertiefung des Bodenkörpers eingelassen ist. Das Heizelement kann das Material des Bodenkörpers erwärmen, der wiederum die Batteriezelleneinheiten erwärmen kann. Dadurch kann die Unterbodeneinheit nicht nur ein Kühlen sondern auch ein Heizen der Batteriezelleneinheiten erreichen, um insbesondere bei besonders niedrigen Außentemperaturen die Batteriezelleneinheiten auf eine geeignete Betriebstemperatur zu temperieren. Dadurch ist es möglich die Batteriezelleneinheiten bei einer Zieltemperatur zu betreiben und insbesondere diese Zieltemperatur zu regeln, bei der die Batteriezelleneinheiten einen hohen Wirkungsgrad bei einer hohen Lebensdauer aufweisen.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Traktionsbatterie zum hybridischen und/oder rein elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs mit mehren in einem Batteriegehäuse eingesetzten Batteriezelleneinheiten, wobei das Batteriegehäuse eine die Batteriezelleneinheiten tragende und thermisch mit den Batteriezelleneinheiten gekoppelte Trägerplatte aufweist und die Trägerplatte als eine Unterbodeneinheit, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zur Versteifung einer Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs ausgestaltet ist. Mit Hilfe des sowieso massiv ausgestaltete Bodenkörpers der Unterbodeneinheit können die Batteriezelleneinheiten der Traktionsbatterie oberhalb des Bodenkörpers in die Unterbodeneinheit eingesetzt werden, wodurch die Unterbodeneinheit mit Hilfe der Versteifungsrippen und der Anschlüsse für das Kühlmittel die schweren Batteriezelleneinheiten als Tragplatte des Batteriegehäuses tragen, als Panzerung schützen und als Wärmetauscher aktiv und/oder passiv kühlen kann, so dass eine hohe Lebensdauer einer in einem unteren Bereich des Kraftfahrzeugs vorgesehenen Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer eine tragende Tragstruktur aufweisenden Kraftfahrzeugkarosserie und einer an einer Unterseite der Kraftfahrzeugkarosserie mit der Tragstruktur verbundenen Traktionsbatterie, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zur Versteifung der Kraftfahrzeugkarosserie. Mit Hilfe der sowieso massiv ausgestaltete Unterbodeneinheit der Traktionsbatterie können die Batteriezelleneinheiten der Traktionsbatterie oberhalb des Bodenkörpers in die Unterbodeneinheit eingesetzt werden, wodurch die Unterbodeneinheit mit Hilfe der Versteifungsrippen und der Anschlüsse für das Kühlmittel die schweren Batteriezelleneinheiten als Tragplatte eines Batteriegehäuses tragen, als Panzerung schützen und als Wärmetauscher aktiv und/oder passiv kühlen kann, so dass eine hohe Lebensdauer einer in einem unteren Bereich des Kraftfahrzeugs vorgesehenen Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
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1: eine schematische perspektivische Ansicht einer Unterbodeneinheit,
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2: eine schematische perspektivische Ansicht der Unterbodeneinheit aus 1 mit eingesetzten Batteriezelleneinheiten und
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3: eine schematische Prinzipdarstellung einer Ausführungsform eines Kühlsystems für die Unterbodeneinheit aus 1.
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Die in 1 dargestellte Unterbodeneinheit 10 zur Versteifung eines Kraftfahrzeugs weist einen massiv ausgestalteten Bodenkörper 12 auf, von dem einstückig ausgeführte in Längsrichtung und in Querrichtung verlaufende Versteifungsrippen 14 nach oben abstehen. Zwischen den sich kreuzenden Versteifungsrippen 14 und äußeren Seitenwänden des Bodenkörpers 12 sind Aufnahmetaschen 16 ausgebildet, in die Batteriezelleneinheiten 18 zur Ausbildung einer Traktionsbatterie von oben eingesetzt werden können (2). Die Batteriezelleneinheiten 18 sind miteinander elektrisch verbunden und können über einen Elektroanschluss 20 gespeicherte elektrische Energie abgeben und/oder von einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs mechanisch erzeugte elektrische Energie zur Speicherung aufnehmen. Der Bodenkörper 12 weist einen seitlich abstehenden linken Befestigungsflansch 22 und einen gegenüberliegenden seitlich abstehenden rechten Befestigungsflansch 24 auf, über welche die Unterbodeneinheit 10 mit einem linken und rechten Längsträger einer Tragstruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie des Kraftfahrzeugs befestigt werden kann.
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Wie in 3 dargestellt kann die Unterbodeneinheit 10 von einem Kühlsystem 26 gekühlt werden. Hierzu kann ein von einem Niedertemperaturkühler 28, beispielsweise ein luftgekühlter frontseitiger Kraftfahrzeugkühler, gekühltes flüssiges Kühlmedium von einer Pumpe 30 gegebenenfalls aus einem Ausgleichsbehälter 32 über einen ersten Anschluss 34 in einen in dem Bodenkörper 12 ausgebildeten Kühlkanal geleitet werden. Die von den Batteriezelleneinheiten 18 abgegebene Wärme kann über die Versteifungsrippen 14 und den Bodenkörper 12 an das Kühlmedium abgegeben werden. Das erwärmte Kühlmedium kann die Unterbodeneinheit 10 über einen zweiten Anschluss 36 im flüssigen Zustand verlassen und zu dem Niedertemperaturkühler 28 rückgeführt werden. Im dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Kühlmedium zunächst einem Wärmetauscher 38 einer Kälteanlage 40 zugeführt, wo es ebenfalls gekühlt wird. Das gekühlte Kühlmedium kann über einen weiteren ersten Anschluss 42 der Unterbodeneinheit 10 im flüssigen Zustand zugeführt und über einen weiteren zweiten Anschluss 44 die Unterbodeneinheit 10 im flüssigen Zustand verlassen und über ein 3/2-Wegeventil 46 zurückgeführt werden. In der dargestellten ersten Schaltstellung des 3/2-Wegeventils 46 wird das Kältemedium an dem Niedertemperaturkühler 28 und dem Ausgleichsbehälter 32 vorbei direkt der Pumpe 30 zugeführt, so dass die Kühlung des Kältemediums allein in dem Wärmetauscher 38 erfolgt. In der zweiten Schaltstellung des 3/2-Wegeventils 46 wird das Kühlmedium über den Niedertemperaturkühler 28 geleitet, so dass eine Kühlung des Kühlmediums zusätzlich oder alternativ in dem Niedertemperaturkühler 28 erfolgen kann.
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Die Kälteanlage 40 weist ein Kältemittel auf, das im gasförmigen Zustand von einem Kompressor 48 einem Kondensator zugeführt werden kann, wo das Kältemittel kondensiert. Das flüssige Kältemittel kann über einen Verdampfer 52 rückgeführt werden und/oder über ein schaltbares Expansionsventil 54 dem Wärmetauscher 38 zugeführt werden, von dem aus das erwärmte Kältemittel zu dem Kompressor 48 zugeführt werden kann. Mit Hilfe des schaltbaren Expansionsventils 54 kann eine Strömung des Kältemittels zum Wärmetauscher unterbrochen werden, so dass eine Kühlung des Kältemediums in dem Wärmetauscher 38 abgeschaltet werden kann und eine Kühlung des Kältemediums nur in dem Niedertemperaturkühler 28 erfolgt. Zum (Vor-)Heizen der Batteriezelleneinheiten 18 kann in dem Bodenkörper 12 ein Heizelement 56 integriert sein.
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Mit Hilfe des Kühlsystems 26 lassen sich beispielsweise zwei unterschiedliche Betriebsmodi mit einer unterschiedlichen Kühlung für das flüssige Kühlmedium realisieren. In einem ersten Betriebsmodus kann das flüssige Kühlmedium mit Hilfe des 3/2-Wegeventil 46 an dem Niedertemperaturkühler 28 vorbeigeleitet werden, so dass im Wesentlichen lediglich die Pumpe 30 genutzt wird. Der weitere zweite Anschluss 44 wird mit dem ersten Anschluss 34 unter Zwischenschaltung der Pumpe 30 sozusagen kurzgeschlossen. Eine Kühlung des Kühlmediums findet dadurch nur in dem als Chiller ausgestalteten Wärmetauscher 38 statt. Hierzu befindet sich das schaltbare Expansionsventil 54 in einer Schaltstellung, in welcher das Kühlmedium des Kältekreislaufs 40 in den Wärmetauscher 38 gelangen kann, um das flüssige Kühlmedium zu kühlen. In einem zweiten Betriebsmodus kann sich das schaltbare Expansionsventil 54 in einer Schaltstellung befinden, in welcher ein Zufluss des Kühlmittels des Kältekreislaufs 40 in den Wärmetauscher 38 unterbrochen ist. Dadurch ist der zweite Anschluss 36 mit dem weiteren ersten Anschluss 42 sozusagen kurzgeschlossen, ohne dass das flüssige Kühlmittel in dem Wärmetauscher 38 gekühlt wird. Gleichzeitig ist das 3/2-Wegeventil 46 in eine Schaltstellung geschaltet, in welcher das flüssige Kühlmedium zum Niedertemperaturkühler 28 geleitet wird. In dem ersten Betriebsmodus wird die Kühlung des Kühlmediums maßgeblich durch die Kühlung im Wärmetauscher 38 des Kältekreislaufs bestimmt, während in dem zweiten Betriebsmodus Niedertemperaturkühler 28 geleitet wird. In dem ersten Betriebsmodus wird die Kühlung des Kühlmediums maßgeblich durch die Kühlung im Niedertemperaturkühler 28 bestimmt wird. Dadurch lassen sich je nach Situation und Kühlleistungsbedarf der Batteriezelleneinheiten 18 eine geeignete Kühlung einstellen. Dadurch kann beispielsweise auf einen unterschiedlichen Kühlleistungsbedarf der Batteriezelleneinheiten 18 beim Aufladen einerseits und beim Entladen andererseits effektiv und mit einem hohen Wirkungsgrad reagiert werden. Prinzipiell ist auch ein Betriebsmodus möglich, in dem das das 3/2-Wegeventil 46 und das schaltbare Expansionsventil 54 derart geschaltet sind, dass das Kühlmedium weder im Niedrigtemperaturkühler 28 noch im Wärmetauscher 38 gekühlt wird und allenfalls eine Kühlung durch natürliche Konvektion an der Unterbodeneinheit 10 erfolgt. Ebenfalls ist grundsätzlich ein Betriebsmodus möglich in dem das das 3/2-Wegeventil 46 und das schaltbare Expansionsventil 54 derart geschaltet sind, dass das Kühlmedium sowohl im Niedrigtemperaturkühler 28 als auch im Wärmetauscher 38 gekühlt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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