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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterieanordnung in einem Kraftfahrzeug mit einer Traktionsbatterie, die ein Gehäuse umfasst, innerhalb dessen ein oder mehrere Batteriemodule untergebracht sind, wobei das Gehäuse unterhalb eines Fahrzeugbodens des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und einen Gehäuseboden aufweist.
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Aus dem Stand der Technik sind Kraftfahrzeuge bekannt, deren Antrieb zumindest eine elektrische Maschine oder eine Kombination aus einer elektrischen Maschine und einer Brennkraftmaschine (so genannte Hybrid-Elektrofahrzeuge) umfasst. Derartige Kraftfahrzeuge weisen eine Traktionsbatterie zum Speichern elektrischer Energie auf, die für eine Versorgung der elektrischen Maschine mit elektrischer Energie eingerichtet ist. Die Traktionsbatterie, deren elektrisches Spannungsniveau im Hochvoltbereich liegt, weist üblicherweise eine Mehrzahl aufladbarer Batteriemodule auf, die elektrisch miteinander verschaltet sind.
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Ein möglicher Unterbringungsort für die Traktionsbatterie ist zum Beispiel unterhalb des Fahrzeugbodens des Kraftfahrzeugs. Das Gehäuse der Traktionsbatterie kann dabei zumindest abschnittsweise bis an die sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Längsträger der Karosserie des Kraftfahrzeugs heranragen. Im Falle eines Seitenaufpralls besteht die nicht unerhebliche Gefahr einer Beschädigung der innerhalb des Gehäuses der Traktionsbatterie angeordneten Batteriemodule.
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Aus der
DE 10 2011 119 540 A1 ist eine Batterieanordnung bekannt, bei der die Traktionsbatterie unterhalb des Fahrzeugbodens fest am Rohbau des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Ferner ist eine bauteilsteife Trägerstruktur zum Schutz der Traktionsbatterie vor einer kollisionsbedingten Deformation vorgesehen. Die Batterieanordnung weist ein Führungsmittel auf, mit dem die Trägerstruktur im Falle eines Seitenaufpralls gegenüber der Traktionsbatterie in Fahrzeugquerrichtung verlagerbar ist, während die Traktionsbatterie bewegungsentkoppelt von der Querverlagerung unverändert ortsfest am Rohbau des Kraftfahrzeugs verbleibt.
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Aus der
DE 20 2014 102 281 U1 ist eine Batterieanordnung in einem Kraftfahrzeug bekannt, bei der ein Stützelement zur Absorption einer Seitenaufprallkraft zwischen der Traktionsbatterie und einem Träger eines Fahrgestells des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.
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Die
US 9 034 502 B2 beschreibt eine Batterieanordnung, bei der das Gehäuse der Traktionsbatterie mittels mehrerer Querträger zwischen zwei Längsträgern des Karosserierohbaus angeordnet ist. Zwischen dem Batteriegehäuse und den Querträgern ist ein deformierbarer Bereich ausgebildet.
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Alle in den vorstehend genannten Druckschriften beschriebenen konstruktiven Maßnahmen dienen dem Zweck, die Auswirkungen eines Seitenaufpralls abzumildern und insbesondere zu verhindern, dass die innerhalb des Gehäuses der Traktionsbatterie angeordneten Batteriemodule aufgrund der auf sie einwirkenden Seitenaufprallkraft beschädigt werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Batterieanordnung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei der die Gefahr von Beschädigungen der Batteriemodule der Traktionsbatterie in alternativer Weise verringert werden kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe liefert eine Batterieanordnung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Eine erfindungsgemäße Batterieanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuse mindestens einen Seitenrahmenabschnitt aufweist, der sich in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs erstreckt und zumindest einen Fangabschnitt aufweist, der so angeordnet und ausgebildet ist, dass der Gehäuseboden bei einer durch einen Seitenaufprall induzierten seitlichen Krafteinleitung abschnittsweise in den Fangabschnitt eingreifen kann. Bei der erfindungsgemäßen Batterieanordnung erfolgt die Krafteinleitung bei einem Seitenaufprall somit zumindest teilweise über den Seitenrahmenabschnitt des Gehäuses der Traktionsbatterie in den Gehäuseboden, der einen Teil der Aufprallenergie absorbieren kann. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine Krafteinleitung in die Batteriemodule der Traktionsbatterie verhindert werden, so dass die Gefahr von Beschädigungen der Batteriemodule im Falle eines Seitenaufpralls wirksam verringert werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine Fangabschnitt so angeordnet und ausgebildet ist, dass der Gehäuseboden bei der durch den Seitenaufprall induzierten seitlichen Krafteinleitung abschnittsweise formschlüssig in den Fangabschnitt eingreifen kann. Durch diese Maßnahme wird ein formschlüssiger Schubverbund geschaffen, der die Krafteinleitung in den Gehäuseboden des Gehäuses der Traktionsbatterie bei einem Seitenaufprall weiter verbessern kann.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Fangabschnitt haken- oder krallenförmig ausgebildet ist. Dadurch wird insbesondere der abschnittsweise formschlüssige Eingriff des Gehäusebodens in den Fangabschnitt verbessert.
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Vorzugsweise kann der zumindest eine Fangabschnitt an einer Unterseite des Seitenrahmenabschnitts ausgebildet sein.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass an der Unterseite des Seitenrahmenabschnitts eine (vorzugsweise aufwärts gerichtete) Wölbung und ein Fangvorsprung ausgebildet sind, wobei die Wölbung bei der durch den Seitenaufprall induzierten seitlichen Krafteinleitung derart verformbar ist, dass sie zusammen mit dem Fangvorsprung den Fangabschnitt bildet. Dieser Ausführungsform liegt die Idee zugrunde, dass der eigentliche Fangabschnitt erst im Falle eines Seitenaufpralls durch die Wirkung der seitlichen Krafteinleitung, die zu einer plastischen Verformung und insbesondere zu einer stärkeren Krümmung der Wölbung führt, ausgebildet wird.
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Vorzugsweise kann der Seitenrahmenabschnitt zumindest eine erste Hohlkammer umfassen, an deren Unterseite die Wölbung und der Fangvorsprung ausgebildet sind. Die Hohlkammer kann so gestaltet sein, dass sie sich – insbesondere im Hinblick auf ihr Energieabsorptionsvermögen – positiv auf das Crashverhalten des Seitenrahmenabschnitts des Gehäuses der Traktionsbatterie auswirken kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass sich die erste Hohlkammer abschnittsweise zwischen dem Gehäuseboden und einem Gehäusedeckel erstreckt. Dadurch wird ein formstabiler Verbund aus der Hohlkammer, dem Gehäuseboden und dem Gehäusedeckel geschaffen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der Seitenrahmenabschnitt zumindest eine zweite Hohlkammer umfasst, die sich in Fahrzeugquerrichtung nach außen an die erste Hohlkammer anschließt. Die zweite (äußere) Hohlkammer kann zum Beispiel konstruktiv so ausgelegt sein, dass bei einer Seitenkollision mit geringer Aufprallgeschwindigkeit die Aufprallenergie weitestgehend nur von der zweiten Hohlkammer absorbiert wird, ohne dass die erste (innere) Hohlkammer verformt wird.
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Vorzugsweise kann der Gehäuseboden zumindest eine Hohlkammer aufweisen, an die seitlich ein äußerer Randabschnitt angrenzt, der sich zumindest abschnittsweise in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs erstreckt und bei der durch den Seitenaufprall induzierten seitlichen Krafteinleitung – insbesondere formschlüssig – in den Fangabschnitt eingreifen kann. Durch die mindestens eine Hohlkammer des Gehäusebodens kann in vorteilhafter Weise ein Kühlmedium (zum Beispiel Kühlluft) geführt werden, um die Batteriemodule während des Betriebs wirksam kühlen zu können. Der äußere Randabschnitt des Gehäusebodens weist im Vergleich zu dem mindestens einen Hohlraum eine wesentlich geringere Bauhöhe auf. Vorzugsweise greift im Falle eines Seitenaufpralls nur der äußere Randabschnitt in den Fangabschnitt des Seitenrahmenabschnitts ein.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse der Traktionsbatterie an jeder seiner beiden einander gegenüberliegenden Längsseiten einen Seitenrahmenabschnitt mit zumindest einem Fangabschnitt aufweist. Die Fangabschnitte an jeder der beiden Längsseiten können vorzugsweise in der oben beschriebenen Weise ausgebildet sein.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei zeigen
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1 eine schematisch stark vereinfachte Darstellung eines Teils einer Batterieanordnung in einem Kraftfahrzeug, die gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist, in Fahrzeuglängsrichtung betrachtet,
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2 eine schematische Darstellung des Teils der Batterieanordnung gemäß 1 im Falle eines Seitenaufpralls.
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Unter Bezugnahme auf 1 umfasst eine Batterieanordnung 1 in einem Kraftfahrzeug, dessen Antrieb mindestens eine elektrische Maschine oder eine Kombination aus einer elektrischen Maschine und einer Brennkraftmaschine umfasst, eine Traktionsbatterie 2. Diese Traktionsbatterie 2 ist dazu eingerichtet, die mindestens eine elektrische Maschine des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie zu versorgen und umfasst zu diesem Zweck mehrere aufladbare Batteriemodule 4, die elektrisch miteinander verschaltet sind. Aus Vereinfachungsgründen wurde in den Figuren nur ein Teil eines der Batteriemodule 4 der Traktionsbatterie 2 gezeichnet. Die in die Zeichenebene weisende Richtung definiert vorliegend eine Längsrichtung des Kraftfahrzeugs.
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Die Traktionsbatterie 2 weist ein Gehäuse 3 auf, von dem in den Figuren ebenfalls nur ein Teil dargestellt ist und innerhalb dessen die Batteriemodule 4 untergebracht sind. Das Gehäuse 3 ist unterhalb eines in den Figuren durch eine gestrichelte Linie angedeuteten Fahrzeugbodens 5 des Kraftfahrzeugs angeordnet und vorzugsweise über geeignete, hier nicht explizit dargestellte Verbindungsmittel fest an einer Unterseite des Fahrzeugbodens 5 angebracht.
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Das Gehäuse 3 weist einen Gehäuseboden 30 auf, der in diesem Ausführungsbeispiel zumindest einen Hohlraum 31 umfasst, durch den ein Kühlmedium, wie zum Beispiel Kühlluft, strömen kann, um die innerhalb des Gehäuses 3 untergebrachten Batteriemodule 4 während des Betriebs wirksam kühlen zu können. Der Gehäuseboden 30 weist ferner einen äußeren Randabschnitt 32 auf, der seitlich an den Hohlraum 31 angrenzt und sich zumindest abschnittsweise in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs erstreckt. Der äußere Randabschnitt 32 weist eine geringere Höhe als der Hohlraum 31 des Gehäusebodens 30 auf.
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Das Gehäuse 3 weist ferner einen ein- oder mehrteilig ausgebildeten Gehäusedeckel 33 auf, der das Gehäuse 3 an einer Gehäuseoberseite abdeckt. Darüber hinaus umfasst das Gehäuse 3 einen Seitenrahmenabschnitt 34, der sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt und in diesem Ausführungsbeispiel zwei in Querrichtung des Kraftfahrzeugs benachbarte Hohlkammern 35, 36 aufweist, die durch eine Wandung 37 voneinander getrennt sind. Wie in 1 zu erkennen, erstreckt sich der Gehäusedeckel 33 über eine erste (innere) Hohlkammer 35 des Seitenrahmenabschnitts 34 hinweg. Ferner erstreckt sich der äußere Randabschnitt 32 des Gehäusebodens 30 abschnittsweise über eine Unterseite 350 der ersten Hohlkammer 35 hinweg. Somit ist der Seitenrahmenabschnitt 34 abschnittsweise zwischen dem Gehäuseboden 30 und dem Gehäusedeckel 32 angeordnet.
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Die erste Hohlkammer 35 weist an ihrer Unterseite 350 eine aufwärts in Hochrichtung des Kraftfahrzeugs gerichtete Wölbung 351 auf. An einem dem äußeren Randabschnitt 32 des Gehäusebodens 30 gegenüberliegenden Bereich der Unterseite 350 der ersten Hohlkammer 35 ist ein Fangvorsprung 352 ausgebildet, dessen Funktion nachfolgend unter weiterer Bezugnahme auf 2 näher erläutert werden wird.
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2 zeigt die Batterieanordnung 1 im Falle eines Seitenaufpralls. Die seitliche Krafteinleitung, die durch einen Pfeil F symbolisiert wurde, führt zu einer irreversiblen Deformation der zweiten (äußeren) Hohlkammer 36 und der ersten (inneren) Hohlkammer 35 des Seitenrahmenabschnitts 34 des Gehäuses 3 der Traktionsbatterie 2. Ferner werden der Gehäuseboden 32 und der Gehäusedeckel 33 ebenfalls plastisch deformiert.
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Wie in dieser Darstellung zu erkennen, verformt sich die Wölbung 351 an der Unterseite 350 der ersten Hohlkammer 35 aufgrund der seitlichen Krafteinleitung derart, dass die Wölbung 351 eine stärkere Krümmung als vor der seitlichen Krafteinleitung aufweist. Durch diese Verformung der Wölbung 351 und durch den Fangvorsprung 352 wird ein haken- beziehungsweise krallenförmiger Fangabschnitt 353 gebildet, in den der Randabschnitt 32 des Gehäusebodens 30 im Falle des Seitenaufpralls – vorzugsweise formschlüssig beziehungsweise zumindest im Wesentlichen formschlüssig – eingreifen kann. Im Falle eines Seitenaufpralls erfolgt die Krafteinleitung somit zumindest teilweise über den Seitenrahmenabschnitt 34 des Gehäuses 3 in den Gehäuseboden 30. Auf diese Weise kann eine unerwünschte Krafteinleitung in die Batteriemodule 4 der Traktionsbatterie 2 wirksam verhindert werden, so dass die Gefahr von Beschädigungen der Batteriemodule 4 im Falle eines Seitenaufpralls auf einfache Weise erheblich verringert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011119540 A1 [0004]
- DE 202014102281 U1 [0005]
- US 9034502 B2 [0006]
