DE102014215164A1

DE102014215164A1 - Kraftfahrzeug und Schutzvorrichtung

Info

Publication number: DE102014215164A1
Application number: DE102014215164.3A
Authority: DE
Inventors: Harald Mineif; Johannes Thannheuser
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-08-01
Filing date: 2014-08-01
Publication date: 2016-02-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug (2), insbesondere Hybridfahrzeug, mit einem Hochvoltspeicher (4), der ein Gehäuse (10) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schutzwand (14) angeordnet ist, die das Gehäuse (10) des Hochvoltspeichers (4) zumindest teilweise bezüglich eines Bauteils (6, 6') des Kraftfahrzeuges (2) verdeckt oder abschirmt. Desweiteren betrifft die Erfindung eine solche allgemein als Schutzvorrichtung bezeichnete Schutzwand (14). Die Schutzwand (14) ist insbesondere derart ausgebildet, dass in einer Unfallsituation eine Berührung des Bauteils (6, 6') mit dem Hochvoltspeicher (4) verhindert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere Hybridfahrzeug, mit einem Hochvoltspeicher, der ein Gehäuse umfasst. Desweiteren betrifft die Erfindung eine Schutzvorrichtung für den Hochvoltspeicher in einem solchen Kraftfahrzeug.
Kraftfahrzeuge mit einem Hochvoltspeicher sind allgemein bekannt und beispielsweise als Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug ausgebildet. Insbesondere zum Antrieb eines solchen Kraftfahrzeuges umfasst dieses üblicherweise eine elektrische Antriebsmaschine, die mittels des Hochvoltspeichers mit Energie versorgt wird.
Aufgrund sicherheitstechnischer Vorgaben soll möglichst jederzeit ein Berührungsschutz gegenüber spannungsführenden Teilen des Hochvoltspeichers gewährleistet sein. Dies ist besonders im Falle einer Unfallsituation von Bedeutung, da hier möglicherweise die vorgesehene Anordnung der verschiedenen Bauteile des Kraftfahrzeuges in insbesondere nicht vorhersehbarer Weise verändert wird. In solch einer Situation ist es dann möglich, dass ein Bauteil in Kontakt mit dem Hochvoltspeicher gerät und der Berührungsschutz nicht mehr gegeben ist.
Aus der DE 10 2011 116 630 A1 ist ein Hochvoltspeicher bekannt, der für eine unfallsichere Montage ein Gehäuse zur Aufnahme von Energiespeicherzellen umfasst, wobei mit dem Gehäuse eine Haltevorrichtung verbunden ist, zum Befestigen an einer geeigneten Aufnahme. Das Gehäuse und die Haltevorrichtung sind dabei aus Materialien mit unterschiedlicher Duktilität gefertigt.
Allgemein kommen als Materialien für das Gehäuse verschiedene Werkstoffe in Frage, beispielsweise Metalle oder Kunststoffe. Metalle weisen jedoch typischerweise eine gute thermische Leitfähigkeit auf, so dass in einer Unfallsituation durch Berührung mit einer Wärmequelle insbesondere auch die Energiespeicherzellen und spannungsführende Bauteile erwärmt werden. Dies stellt einen besonders sicherheitskritischen Zustand dar, bei dem die Energiespeicherzellen oder elektrische Isolationen möglicherweise entsprechend beschädigt werden. Auch Kunststoffe sind entsprechend sicherheitskritisch zu bewerten. Beispielsweise ist es bei einem Gehäuse aus einem Thermoplast möglich, dass dieses bei einem Wärmeeintrag aufschmilzt oder sich entzündet. Ein aus einem Duroplast gefertigtes Gehäuse bricht oder reißt möglicherweise bei einer Krafteinwirkung durch ein anderes Bauteil des Kraftfahrzeuges.
Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Kraftfahrzeug mit einem Hochvoltspeicher anzugeben, der besonders sicher im Kraftfahrzeug angebracht ist. Desweiteren soll in einer Unfallsituation ein Berührungsschutz des Hochvoltspeichers, insbesondere darin angeordneter Komponenten gewährleistet sein. Weiterhin soll eine hierzu geeignet ausgebildete Schutzvorrichtung angegeben werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Schutzvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die im Zusammenhang mit dem Kraftfahrzeug genannten Weiterbildungen und Vorteile sinngemäß auch für die Schutzvorrichtung.
Hierzu ist das Kraftfahrzeug insbesondere als Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug ausgebildet und umfasst einen Hochvoltspeicher, der wiederum ein Gehäuse umfasst. In oder an dem Kraftfahrzeug ist zudem eine Schutzwand angeordnet, die das Gehäuse des Hochvoltspeichers zumindest teilweise bezüglich eines Bauteils des Kraftfahrzeuges verdeckt oder abschirmt. Darunter wird insbesondere verstanden, dass die Schutzwand derart angeordnet ist, dass bei einem Unfall ein direkter, insbesondere thermischer Kontakt zwischen dem Hochvoltspeicher und dem Bauteil verhindert ist. Die Schutzwand ist dabei als ein Flächenelement ausgebildet, welches zumindest eine Teilfläche des Hochvoltspeichers abschirmt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass in einer Unfallsituation ein insbesondere direktes Zusammenstoßen eines Bauteils des Kraftfahrzeuges mit dem Hochvoltspeicher verhindert ist. Dabei erfolgt eine durch das Bauteil verursachte Krafteinwirkung auf die Schutzwand anstelle des Hochvoltspeichers. Dieser ist dadurch zum Einen vorteilhaft vor einer mechanischen Beschädigung geschützt und zum Anderen ist insbesondere auch eine Berührung des Bauteils und des Hochvoltspeichers derart verhindert. In letzterem Fall ist insbesondere ein nachteiliger Wärmeeintrag in den Hochvoltspeicher verhindert, der ansonsten möglicherweise zu einer Beschädigung führt. Ein weiterer Vorteil besteht insbesondere darin, dass aufgrund des verbesserten Schutzes die Anforderungen an das Material, aus dem das Gehäuse des Hochvoltspeichers gefertigt ist, reduziert sind. Insbesondere ist es möglich ein besonders leichtes und/oder kostengünstiges Material zu verwenden.
Der Hochvoltspeicher umfasst insbesondere eine Anzahl von Energiespeicherzellen, die in dessen Gehäuse angeordnet sind. Dabei umgibt das Gehäuse die Energiespeicherzellen vorzugsweise vollständig, insbesondere um auch im normalen Betrieb einen Berührungsschutz zu gewährleisten. Zur Halterung des Hochvoltspeichers umfasst dieser insbesondere eine zusätzliche Haltevorrichtung, mittels derer der Hochvoltspeicher in geeigneter Weise am Kraftfahrzeug befestigbar ist. Die Schutzwand erstreckt sich zumindest teilweise entlang zumindest einer Seite des Gehäuses und schirmt dieses gegen entsprechend auf der anderen Seite der Schutzwand liegende Bauteile oder Baugruppen des Kraftfahrzeuges ab. Bei einem Unfall trifft dann das Bauteil zunächst auf die Schutzwand oder wird in diese eingedrückt. Der Hochvoltspeicher bleibt dadurch vorteilhaft unbeeinflusst.
Besonders kritisch ist in einer Unfallsituation ein Zusammentreffen des Hochvoltspeichers mit einem Abgasstrang des Kraftfahrzeuges. Dieser dient insbesondere der Abführung von Abgas eines Verbrennungsmotors; ein solcher wird beispielsweise in Hybridfahrzeugen als Antrieb oder in Elektrofahrzeugen als Generator verwendet. Der Abgasstrang oder allgemein die Abgasanlage ist dabei häufig im rückwärtigen Teil des Kraftfahrzeuges geführt, wo möglicherweise auch der Hochvoltspeicher angeordnet ist. Da der Abgasstrang zudem ein wärmeführendes Bauteil ist, ergibt sich in einer Unfallsituation ein besonders hohes Sicherheitsrisiko. Aufgrund der vorteilhaft angeordneten Schutzwand ist es jedoch möglich, dass das Bauteil ein wärmeführendes Bauteil ist, insbesondere ein Abgasstrang des Kraftfahrzeuges. Insbesondere ist dabei dennoch eine Wärmeübertragung von dem Bauteil auf den Hochvoltspeicher in einer Unfallsituation verhindert oder zumindest deutlich reduziert.
Generell ist auch jedes andere Bauteil als abzuschirmendes Bauteil denkbar. Beispielsweise Elemente oder Leitungen einer Klimaanlage des Kraftfahrzeuges, die zudem üblicherweise ein Kühl- oder ein Kältemittel führen, dessen Kontakt mit dem Hochvoltspeicher ebenso sicherheitskritisch sein kann. Ebenso sind insbesondere scharfkantige Bauteile denkbar, die aufgrund einer lediglich geringen Kontaktfläche eine entsprechend große Krafteinwirkung und potentielle Beschädigung entfalten. Auch metallische Bauteile sind denkbar, da diese bei einem Kontakt und einer Beschädigung des Hochvoltspeichers möglicherweise spannungsführend sind.
Mittels der Schutzwand sind insbesondere die Anforderungen an das Material des Gehäuses verändert. Dabei sind die besonders sicherheitsrelevanten Anforderungen insbesondere an das Material der Schutzwand übertragen und das Material für Gehäuse ist vorteilhaft nach anderen Gesichtspunkten auswählbar. Zweckmäßigerweise sind das Gehäuse und die Schutzwand daher aus unterschiedlichen Materialien gefertigt. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Gehäuse aus einem Thermoplast gefertigt ist, wodurch sich das Gehäuse besonders kostengünstig fertigen lässt. Zudem ist ein aus einem Thermoplast gefertigtes Gehäuse derart verformbar, dass bei einer dennoch möglichen Krafteinwirkung in einer Unfallsituation das Gehäuse vorteilhaft verschlossen bleibt, das heißt keine Risse bildet oder aufbricht. Die Schutzwand ist bevorzugterweise aus einem Duroplast gefertigt und weist daher insbesondere eine schlechte Wärmeleitfähigkeit auf, wodurch ein Wärmeeintrag in den Hochvoltspeicher in einer Unfallsituation verhindert oder zumindest reduziert ist. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass dadurch die Anforderung an eine thermische Stabilität des Materials des Gehäuses reduziert oder sogar aufgehoben ist, wodurch ein entsprechend kostengünstiges oder eine andere vorteilhafte Eigenschaft aufweisendes Material auswählbar ist.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist die Schutzwand ein Teil des Hochvoltspeichers oder an diesem befestigt. Dadurch ergibt sich eine besonders kompakte Anordnung und ein entsprechend reduzierter Bauraum. Insbesondere ist die Schutzwand ein Teil des Gehäuses oder an diesem befestigt. Beispielsweise ist die Schutzwand an das Gehäuse geklebt, geschraubt oder festgeklippt. In einer geeigneten Alternative ist die Schutzwand bereits bei der Herstellung des Gehäuses in dieses integriert, beispielsweise durch Hinterspritzen oder mittels einer Insert- oder Onserttechnik. Insbesondere ist das Gehäuse zumindest abschnittsweise aus zwei unterschiedlichen Materialien gefertigt, von denen das eine die Schutzwand ausbildet.
In einer alternativen, zweckmäßigen Ausgestaltung ist die Schutzwand als separates Teil ausgebildet und am Kraftfahrzeug befestigt. Durch eine solche separate Ausgestaltung ist es insbesondere möglich, den Hochvoltspeicher auszutauschen, ohne zugleich die Schutzwand austauschen zu müssen. Insbesondere ist es auch möglich, die Schutzwand vorteilhaft mit einem am Kraftfahrzeug angeordneten Wärmeschutzblech zu kombinieren. In einer geeigneten Weiterbildung ist die Schutzwand daher zusätzlich als Wärmeschutzelement ausgebildet und dazu insbesondere mit einem Wärmeschutzblech kombiniert.
Geeigneterweise ist die Schutzwand als Schale ausgeformt und ist dadurch insbesondere zum Schutz des Hochvoltspeichers auf mehreren Seiten geeignet, das heißt insbesondere als Berührungsschutz gegen mehrere Bauteile oder ein den Hochvoltspeicher umlaufendes Bauteil.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:
1 ein Kraftfahrzeug mit einem Hochvoltspeicher und einer Schutzwand,
2 eine Variante der Schutzwand, und
3 eine weitere Variante der Schutzwand.
In 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 2 in Rückansicht dargestellt. Das Kraftfahrzeug 2 ist hier als Hybridfahrzeug ausgestaltet und umfasst einen Hochvoltspeicher 4, zum Antrieb eines hier nicht näher dargestellten Elektromotors. Desweiteren umfasst das Kraftfahrzeug 2 ein weiteres Bauteil 6, das hier ein Abgasstrang 6' ist, zum Abführen von Abgasen aus einem hier nicht näher gezeigten Verbrennungsmotor. Im Betrieb werden die Abgase über den Abgasstrang 6' in Richtung eines Endrohres 8 geleitet und ausgestoßen. Im Folgenden wird mit Bezug auf die Zeichnung lediglich auf den Abgasstrang 6' verwiesen, grundsätzlich ist damit jedoch ein beliebiges Bauteil 6 gemeint, das in der Nähe des Hochvoltspeichers 4 verläuft und in einer Unfallsituation potentiell mit diesem in Berührung kommt.
Der Hochvoltspeicher 4 umfasst eine Anzahl von hier nicht näher dargestellten Energiespeicherzellen, die von einem Gehäuse 10 umgeben sind. An diesem sind wiederum Haltevorrichtungen 12 angebracht, mittels derer der Hochvoltspeicher 4 am Kraftfahrzeug 2 befestigt ist, genauer gesagt an dessen Karosserie. Insbesondere ist der Hochvoltspeicher 4 im rückwärtigen Teil des Kraftfahrzeuges 2 angeordnet, durch welchen auch der Abgasstrang 6' geführt ist. Der Abgasstrang 6' verläuft daher in der Nähe des Hochvoltspeichers 4.
Dabei sind prinzipiell auch andere als die in der 1 gezeigte Anordnungen denkbar.
Um in einer Unfallsituation ein erhöhtes Maß an Sicherheit zu gewährleisten, ist zwischen dem Abgasstrang 6' und dem Hochvoltspeicher 4 eine Schutzwand 14 angeordnet. Die Schutzwand 14 ist dabei insbesondere in einem durch das Gehäuse 10 und den Abgasstrang 6' gebildeten Zwischenraum angeordnet. In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die Schutzwand 14 als eine den Abgasstrang 6' teilweise umgebenden Schale ausgeformt, die zudem in eine geeignete Ausformung des Gehäuses 10 eingesetzt ist. Die Schutzwand 14 ist hier insbesondere als Teil des Gehäuses 10 hergestellt und in dieses integriert. Dabei sind die Schutzwand 14 und das Gehäuse 10 aus unterschiedlichen Materialien und jeweils aus einem Kunststoff gefertigt. Insbesondere ist die Schutzwand 14 aus Duroplast gefertigt und das Gehäuse 10 aus Thermoplast.
Die 2 und 3 zeigen jeweils eine Variante der Schutzwand 14 in Kombination mit dem Hochvoltspeicher 4 und dem Abgasstrang 6'. Auf die Darstellung des Kraftfahrzeuges 2 wurde dabei verzichtet, erkennbar sind jedoch die Haltevorrichtungen 12, mittels derer der Hochvoltspeicher 4 am Kraftfahrzeug 2 gehaltert ist. In der in 2 gezeigten Variante ist die Schutzwand 12 nicht Teil des Gehäuses 10 sondern ein separates Teil und in geeigneter Weise am Gehäuse 10 befestigt, beispielsweise mittels einer Klipsvorrichtung 16, das heißt mittels Schnapp- oder Rastelementen. In der in 3 gezeigten Variante ist die Schutzwand 12 dagegen mittels geeigneter Haltevorrichtungen 12 direkt am Kraftfahrzeug 2, das heißt insbesondere dessen Karosserie befestigt. Die Haltevorrichtungen 12 für die Schutzwand 14 sind dabei nicht notwendigerweise gleich denen für den Hochvoltspeicher 4.
Bezugszeichenliste

2: Kraftfahrzeug
4: Hochvoltspeicher
6: Bauteil
6': Abgasstrang
8: Endrohr
10: Gehäuse
12: Haltevorrichtung
14: Schutzwand
16: Klipsvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011116630 A1 [0004]

Claims

Kraftfahrzeug (2), insbesondere Hybridfahrzeug, mit einem Hochvoltspeicher (4), der ein Gehäuse (10) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schutzwand (14) angeordnet ist, die das Gehäuse (10) des Hochvoltspeichers (4) zumindest teilweise bezüglich eines Bauteils (6, 6') des Kraftfahrzeuges (2) verdeckt oder abschirmt.
Kraftfahrzeug (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (6) ein wärmeführendes Bauteil (6) ist, insbesondere ein Abgasstrang (6') des Kraftfahrzeuges (2).
Kraftfahrzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) und die Schutzwand (14) aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind.
Kraftfahrzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) aus einem Thermoplast gefertigt ist.
Kraftfahrzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzwand (14) aus einem Duroplast gefertigt ist.
Kraftfahrzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzwand (14) ein Teil des Hochvoltspeichers (4) ist oder an diesem befestigt ist.
Kraftfahrzeug (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzwand (14) als separates Teil ausgebildet ist und am Kraftfahrzeug (2) befestigt ist.
Kraftfahrzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzwand (14) zusätzlich als Wärmeschutzelement ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzwand (14) als Schale ausgeformt ist.
Schutzvorrichtung für einen Hochvoltspeicher (4) eines Kraftfahrzeuges (2), welcher ein Gehäuse (10) umfasst, wobei dem Hochvoltspeicher (4) ergänzend eine Schutzwand (14) zugeordnet ist, die im eingebauten Zustand den Hochvoltspeicher (4) zumindest teilweise bezüglich eines Bauteils (6, 6') des Kraftfahrzeuges (2) abschirmt.