DE102017011994B3

DE102017011994B3 - Energiespeichereinheit für ein Kraftfahrzeug, Befestigungsanordnung einer solchen Energiespeichereinheit an einem Aufbau eines Kraftfahrzeugs, sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen Energiespeichereinheit

Info

Publication number: DE102017011994B3
Application number: DE102017011994.5A
Authority: DE
Inventors: Nihat Sasmaz; Matthias Nohr; Franz Maier; Shunsuke Amagai
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2019-01-10
Anticipated expiration: 2037-12-23
Also published as: US20210016649A1; US11370288B2; CN111511597B; WO2019120741A1; CN111511597A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energiespeichereinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einem zerstörungsfrei lösbar an einem Aufbau des Kraftfahrzeugs befestigbaren Tragrahmen (14), und mit einer Mehrzahl von an dem Tragrahmen (14) befestigbaren Speichermodulen (18) zum Speichern von elektrischer Energie, wobei in an dem Tragrahmen (14) befestigtem Zustand der Speichermodule (18) zwischen zumindest zwei benachbart angeordneten der Speichermodule (18) ein Freiraum (20) vorgesehen ist, in welchen in am Aufbau befestigtem Zustand des Tragrahmens (14) wenigstens ein an einer in Fahrzeughochrichtung nach unten weisenden Seite (22) eines Bodens (12) des Aufbaus vorgesehenes Halteelement (24) hineinragt, an welchem der Tragrahmen (14) befestigbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Energiespeichereinheit für ein Kraftfahrzeug gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Befestigungsanordnung einer Energiespeichereinheit an einem Aufbau eines Kraftfahrzeugs gemäß Oberbegriff des Anspruchs 9. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 10.
Eine solche Energiespeichereinheit für ein Kraftfahrzeug und eine solche Befestigungsanordnung einer Energiespeichereinheit an einem Aufbau eines Kraftfahrzeugs sind beispielsweise bereits aus der DE 10 2011 112 572 A1 bekannt. Die Energiespeichereinheit umfasst einen zerstörungsfrei lösbar an einem Aufbau des Kraftfahrzeugs befestigbaren Tragrahmen sowie eine Mehrzahl von an dem Tragrahmen befestigbaren Speichermodulen zum Speichern von elektrischer Energie. Bei der Befestigungsanordnung ist die Energiespeichereinheit an dem Aufbau befestigt, indem der Tragrahmen reversibel, das heißt zerstörungsfrei lösbar an dem Aufbau befestigt ist.
Darüber hinaus offenbart die DE 10 2014 108 160 A1 eine Unterbodeneinheit zur Versteifung einer Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs, mit einem mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbindbaren Bodenkörper zum Abtragen von statischen und/oder dynamischen Lasten der Kraftfahrzeugkarosserie.
Aus der DE 10 2014 115 090 A1 geht ein Batteriemodul hervor, das unter dem Boden eines Aufbaus eines Fahrzeugs lösbar angebracht ist. Das Batteriemodul weist eine Batteriewanne, einen Batterierahmen, eine Batterieabdeckung sowie eine Batteriegruppe auf. Die Batteriegruppe ist in einem Raum angeordnet, der durch die Batterieabdeckung und die Batteriewanne verschlossen ist. Das Batteriemodul wird an ohnehin vorhandenen Sitzquerträgern befestigt, so dass auf separate Befestigungshalter verzichtet werden kann.
Aus der DE 10 2015 008 930 A1 geht ein mehrere elektrische Speicherelemente aufweisendes Batteriegehäuse hervor, das ein Bodenelement und einen von Außenwänden eingerahmten Aufnahmeraum für die Speicherelemente aufweist, wobei zwischen gegenüberliegenden Außenwänden in einem Abstand voneinander angeordnete Zwischenwände vorgesehen sind, welche einerseits den Aufnahmeraum unterteilen, wodurch Gruppen von Speicherelemente voneinander separiert werden, und anderseits bei einer Kollision jeweils einen Kraftpfad zwischen den Speicherelementen hindurch von einer Seite zur anderen Seite des Batteriegehäuses hin ausbilden. Dabei wird das Batteriegehäuse so unterhalb des Bodens eines Fahrzeugs befestigt, dass die Zwischenwände sich zwischen Seitenschweller des Fahrzeugaufbaus erstrecken und damit bei einem Seitenaufprall die Crashkräfte durch das Batteriegehäuse hindurch auf die gegenüberliegende Seite zum anderen Seitenschweller geleitet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Energiespeichereinheit, eine Befestigungsanordnung sowie ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass sich eine besonders steife Anbindung der Energiespeichereinheit an den Aufbau des Kraftfahrzeugs auf besonders kostengünstige Weise realisieren lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Energiespeichereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Befestigungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um eine Energiespeichereinheit der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass sich eine besonders steife Anbindung der Energiespeichereinheit an den Aufbau auf besonders kostengünstige Weise realisieren lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass in an dem Tragrahmen befestigtem Zustand der Speichermodule zwischen zumindest zwei benachbart angeordneten der Speichermodule ein Freiraum vorgesehen ist, in welchen in einem Aufbau befestigten Zustand des Tragrahmens wenigstens ein an einer in Fahrzeughochrichtung nach unten weisenden Seite eines Bodens des Aufbaus vorgesehenes Halteelement hineinragt, an welchem der Tragrahmen an dem Aufbau befestigbar beziehungsweise befestigt ist. Das Halteelement ist beispielsweise ein Halteträger beziehungsweise eine Haltekonsole, wobei der Tragrahmen über das Halteelement reversibel lösbar an den Aufbau angebunden, das heißt an dem Aufbau gehalten ist. Da das Halteelement rohbaufest, das heißt Teil des Aufbaus beziehungsweise Teil eines Rohbaus des Aufbaus und nicht etwa Bestandteil der Energiespeichereinheit beziehungsweise des Tragrahmens ist, und da das Halteelement in den Freiraum zwischen den benachbarten Speichermodulen hineinragt, kann eine besonders hohe Steifigkeit realisiert werden, sodass ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten insbesondere hinsichtlich eines Seitenaufpralls wie beispielsweise eines Pfahlanpralls darstellbar ist. Da darüber hinaus der Tragrahmen und somit der Energiespeichereinheit zerstörungsfrei, das heißt reversibel lösbar an dem Aufbau befestigbar beziehungsweise befestigt sind, kann das beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug auf besonders einfache und kostengünstige Weise mit der Energiespeichereinheit ausgestattet werden. Dadurch kann das Kraftfahrzeug insgesamt besonders kostengünstig hergestellt werden. Außerdem kann beispielsweise die Energiespeichereinheit in an dem Aufbau befestigten Zustand des Tragrahmens besonders gut vor übermäßigen, unfallbedingten Kraftbeaufschlagungen und somit Schäden geschützt werden, da sich beispielsweise über das in den Freiraum hineinragende Halteelement ein Lastpfad ausbilden kann, über welchen unfallbedingte Kräfte besonders vorteilhaft aufgenommen und geleitet werden können. Da das Halteelement Bestandteil des Aufbaus beziehungsweise des Rohbaus ist, verläuft der Kraftpfad in dem beziehungsweise über den Rohbau und somit nicht in der Energiespeichereinheit, sodass unfallbedingte Belastungen der Energiespeichereinheit gering gehalten werden können.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Tragrahmen in seinem an dem Aufbau befestigten Zustand an das Halteelement angeschraubt. Hierdurch können der Tragrahmen und mit diesem beispielsweise die Speichermodule auf besonders einfache und kostengünstige Weise an dem Aufbau befestigt und wieder von dem Aufbau gelöst werden, sodass beispielsweise die Energiespeichereinheit insgesamt vorteilhaft montiert und demontiert werden kann.
Um eine besonders hohe Steifigkeit und somit eine besonders vorteilhafte Anbindung der Energiespeichereinheit an den Aufbau realisieren zu können, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Halteelement durch einen in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Querträger gebildet ist. Hierdurch kann beispielsweise der zuvor genannte Lastpfad in Fahrzeugquerrichtung verlaufen, sodass insbesondere bei einem Seitenaufprall unfallbedingte Lasten besonders vorteilhaft aufgenommen und geführt werden können. Der zuvor genannte Boden, an dessen in Fahrzeughochrichtung nach unten weisender Seite das Halteelement vorgesehen ist, ist vorzugsweise ein sogenannter Hauptboden des vorzugsweise als selbsttragende Karosserie ausgebildeten Aufbaus, wobei sich der Hauptboden in Fahrzeuglängsrichtung zwischen einer Vorderachse und einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs erstreckt. Der Hauptboden und vorzugsweise das Halteelement, insbesondere der Querträger, sind auch vorzugsweise Bestandteil des Rohbaus, sodass sich eine besonders hohe Steifigkeit des Kraftfahrzeugs insgesamt realisieren lässt.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass sich in Fahrzeugquerrichtung beidseitig an den Boden jeweilige Seitenschweller des Aufbaus anschließen. In an dem Aufbau befestigtem Zustand der Energiespeichereinheit sind somit beispielsweise die Speichermodule und/oder der Tragrahmen in Fahrzeugquerrichtung nach außen hin zumindest teilweise durch die Seitenschweller überdeckt, sodass die Energiespeichereinheit in ihrem an dem Aufbau befestigten Zustand besonders gut geschützt werden kann.
Um dabei eine besonders hohe Steifigkeit und eine besonders vorteilhafte Führung von unfallbedingten Lasten realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass sich der das Halteelement bildende Querträger von einem der Seitenschweller in Fahrzeugquerrichtung durchgängig zu dem jeweils anderen Seitenschweller beziehungsweise umgekehrt erstreckt. Der Querträger kann somit in besonders vorteilhafter Weise der Aussteifung des Rohbaus, insbesondere im Hinblick auf einen Seitenaufprall, dienen und bei einem solchen, als Seitenaufprall ausgebildeten Lastfall einen Kraftpfad bilden, der sich zwar in Fahrzeugquerrichtung von Seitenschweller zu Seitenschweller durchgängig erstreckt, jedoch an den auch als Einzelzellmodule bezeichneten Speichermodulen vorbeiläuft. Dies bedeutet, dass der Lastpfad zwischen den benachbart angeordneten Speichermodulen hindurch verläuft und dabei die Speichermodule umgeht. Die Speichermodule sind somit nicht in dem Lastpfad angeordnet und können somit auf vorteilhafte Weise vor übermäßigen unfallbedingten Lasten geschützt werden.
Um dabei eine besonders steife Anbindung des Tragrahmens und des Energiespeichers insgesamt an den Aufbau realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Tragrahmen in seinem an dem Aufbau befestigten Zustand an wenigstens einem der Seitenschweller, insbesondere an beiden Seitenschwellern, zerstörungsfrei lösbar befestigt ist. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Tragrahmen mit dem wenigstens einen Seitenschweller beziehungsweise mit beiden Seitenschwellern verschraubt ist, sodass der Tragrahmen besonders zeit- und kostengünstig an dem Aufbau montiert und von diesem demontiert werden kann.
Vorzugsweise ist das Halteelement auf die Seite und somit auf den Boden, insbesondere in Fahrzeughochrichtung von unten, aufgesetzt, sodass Abdichtungsprobleme zum Innenraum des Kraftfahrzeugs hin vermieden werden können.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Speichermodule als in sich dichte Einheiten ausgebildet sind, welche in Fahrzeughochrichtung von unten nach oben an dem Tragrahmen anordenbar beziehungsweise angeordnet und in jeweils korrespondierende Aufnahmeöffnungen des Tragrahmens einführbar beziehungsweise eingeführt sind. Auf diese Weise kann der Tragrahmen beispielsweise in seinem an dem Aufbau gehaltenen beziehungsweise befestigten Zustand auf besonders einfache Weise mit den Speichermodulen bestückt werden. Mit anderen Worten kann das jeweilige Speichermodul insbesondere auch dann einfach an dem Tragrahmen montiert und von dem Tragrahmen demontiert werden, während der Tragrahmen an dem Aufbau befestigt ist. Dadurch ist es beispielsweise möglich, einzelne Speichermodule demontieren und beispielsweise austauschen zu können, ohne den Tragrahmen und somit ohne alle Speichermodule demontieren zu müssen.
Die jeweilige, insbesondere je Speichermodul vorgesehene Aufnahmeöffnung des Tragrahmens ist beispielsweise eine Durchgangsöffnung. Da das jeweilige Speichermodul in der jeweiligen Aufnahmeöffnung angeordnet ist, kann eine besonders hohe Steifigkeit des Tragrahmens sowie des Kraftfahrzeugs insgesamt realisiert werden. Insbesondere kann beispielsweise eine zumindest im Wesentlichen gitterförmige Struktur des Tragrahmens realisiert werden, sodass dessen Gewicht gering gehalten werden kann. Unter dem Merkmal, dass das jeweilige Speichermodul in sich dicht ist, ist insbesondere zu verstehen, dass das jeweilige Speichermodul gegen einen Feuchtigkeitseintritt von außen geschützt ist.
Um den Tragrahmen besonders einfach mit den Speichermodulen bestücken sowie die Speichermodule besonders einfach von dem Tragrahmen demontieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Speichermodule in ihrem an dem Tragrahmen befestigten Zustand zerstörungsfrei lösbar an dem Tragrahmen befestigt sind. Dabei ist beispielsweise das jeweilige Speichermodul mit dem Tragrahmen verschraubt.
Um eine Befestigungsanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 9 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass sich eine besonders steife Anbindung auf besonders kostengünstige Weise realisieren lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zwischen zumindest zwei benachbart angeordneten der Speichermodule ein Freiraum vorgesehen ist, in welchem wenigstens ein an einer in Fahrzeughochrichtung nach unten weisenden und auch als Unterseite bezeichneten Seite eines Bodens des Aufbaus vorgesehenes Halteelement hineinragt, mittels welchem der Tragrahmen an dem Aufbau befestigt ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Energiespeichereinheit sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung anzusehen und umgekehrt. Beispielsweise ist der Tragrahmen reversibel lösbar mit dem Halteelement derart verbunden, dass der Tragrahmen mit dem Halteelement verschraubt ist.
Bei einem vorteilhaften Verfahren zum Herstellen der Befestigungsanordnung bilden beispielsweise die Speichermodule und der mit den Speichermodulen bestückte Tragrahmen eine Baueinheit beziehungsweise einen Zusammenbau, welcher als Ganzes an dem Rohbau insbesondere dadurch montiert werden kann, dass der Tragrahmen zerstörungsfrei lösbar an dem Halteelement befestigt wird. Auf diese Weise kann der Zusammenbau insbesondere auch dann auf einfache, zeit- und kostengünstige Weise montiert und demontiert werden, wenn der Zusammenbau ein hohes Gewicht von beispielsweise mehreren Hundert Kilogramm aufweist. Unter dem Merkmal, dass der Tragrahmen mit den Speichermodulen bestückt ist, ist insbesondere zu verstehen, dass die auch als Einzelzellmodule bezeichneten Speichermodule, insbesondere zerstörungsfrei beziehungsweise reversibel lösbar, an dem Tragrahmen befestigt sind.
Ist die Anzahl der an dem Tragrahmen befestigbaren beziehungsweise befestigten Speichermodule größer als 2, so sind zumindest zwei der Speichermodule in ihrem an dem Tragrahmen befestigten Zustand zueinander benachbart angeordnet, sodass zwischen den zwei benachbart angeordneten Speichermodulen der Freiraum vorgesehen ist. Unter dem Merkmal, dass die Speichermodule benachbart angeordnet sind, ist insbesondere zu verstehen, dass die Speichermodule direkt nebeneinander angeordnet sind beziehungsweise dass kein anderes, weiteres Speichermodul zwischen den benachbart angeordneten Speichermodulen angeordnet ist. Dabei wird der Freiraum beispielsweise direkt durch die benachbart angeordneten Speichermodule jeweils teilweise begrenzt.
Festzuhalten bleibt, dass nach Herstellung beziehungsweise Fertigstellung des Kraftfahrzeugs es nun möglich ist, einzelne Speichermodule von dem Tragrahmen zu demontieren und auszutauschen, insbesondere während der Tragrahmen reversibel lösbar an dem Aufbau gehalten ist. Auf diese Weise kann das jeweilige Speichermodul einzeln von dem Tragrahmen gelöst und von dem Kraftfahrzeug entfernt werden, während beispielsweise die jeweils anderen Speichermodule an dem Tragrahmen und über den Tragrahmen an dem Aufbau befestigt bleiben. Auf diese Weise können beispielsweise einzelne Speichermodule ausgetauscht werden, ohne den Tragrahmen vom Rohbau zu entfernen. Hierdurch kann das jeweilige Speichermodul von einer Person besonders einfach ausgetauscht werden, da das jeweilige Speichermodul an sich ein nur geringes Gewicht aufweist und somit von der genannten Person auf einfache Weise und ergonomisch manuell gehandhabt werden kann.
Zur Lösung der Aufgabe wird auch ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 10 vorgeschlagen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Dabei zeigen:

1 eine schematische Perspektivansicht auf eine Energiespeichereinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einem zerstörungsfrei lösbar an einem Aufbau des Kraftfahrzeugs befestigbaren Tragrahmen, und mit einer Mehrzahl von an einem Tragrahmen zerstörungsfrei lösbar befestigbaren Speichermodulen zum Speichern von elektrischer Energie;
2 eine schematische Explosionsansicht auf die Energiespeichereinheit;
3 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht auf eine Befestigungsanordnung der Energiespeichereinheit an dem Aufbau;
4 ausschnittsweise eine schematische, geschnittene und perspektivische Seitenansicht auf die Befestigungsanordnung;
5 ausschnittsweise eine schematische, geschnittene und perspektivische Vorderansicht auf die Befestigungsanordnung;
6 ausschnittsweise eine weitere schematische, geschnittene und perspektivische Vorderansicht auf die Befestigungsanordnung;
7 eine weitere schematische Explosionsansicht auf die Energiespeichereinheit;
8 eine schematische Explosionsansicht auf eines der Speichermodule; und
9 ausschnittsweise eine schematische Unteransicht auf die Befestigungsanordnung.

1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine Energiespeichereinheit 10 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen. Das Kraftfahrzeug umfasst einen Aufbau, welcher vorzugsweise als selbsttragende Karosserie ausgebildet ist. Dabei weist der Aufbau einen Boden in Form eines Hauptbodens 12 (3) auf, durch welchen beispielsweise der Innenraum des Kraftfahrzeugs, insbesondere die Fahrgastzelle, in Fahrzeughochrichtung nach unten hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, begrenzt ist. In vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs erstreckt sich der Hauptboden 12 in Fahrzeuglängsrichtung zwischen einer Vorderachse und einer in Fahrzeuglängsrichtung dahinter angeordneten Hinterachse des Kraftfahrzeugs und zwischen zwei äußeren Längsträger, welche auch als Seitenschweller bezeichnet werden. Der Hauptboden 12 kann ein oder mehrteilig ausgebildet sein und ist insgesamt ein flächiges, insbesondere tafelförmiges, vorzugsweise eigensteifes Bauteil, das im fertigstellten Zustand des Kraftfahrzeugs ein Eindringen von Flüssigkeit und Feuchte in den Innenraum des Fahrzeugs verhindert. Der Hauptboden 12 ist hierzu vorzugsweise flüssigkeitsdicht ausgebildet und an seinen Randbereichen, an welcher dieser an benachbarte Karosseriebauteile angebracht ist, wie beispielsweise die Seitenschweller, nach vorne hin an eine Stirnwand und nach hinten hin an eine entsprechende Abschlusswand oder dergleichen, ebenfalls dicht mit diesen Bauteilen verbunden, beispielsweise mittels Kleb- oder Schweißverbindungen und/oder entsprechend wirksamen Dichtmitteln.
Besonders gut aus Zusammenschau mit 2 ist erkennbar, dass die Energiespeichereinheit 10 einen Tragrahmen 14 aufweist, welcher im vollständig hergestellten Zustand des Kraftfahrzeugs zerstörungsfrei beziehungsweise reversibel lösbar an dem Aufbau befestigbar beziehungsweise befestigt ist, sodass die Energiespeichereinheit 10 an dem Aufbau über den Tragrahmen 14 reversibel lösbar befestigt ist. Dabei zeigt 3 ausschnittsweise in einer schematischen Explosionsansicht eine Befestigungsanordnung 16, bei welcher der Tragrahmen 14 und über diesen die Energiespeichereinheit 10 reversibel lösbar, das heißt zerstörungsfrei lösbar, an dem Aufbau befestigt sind.
Des Weiteren umfasst die Energiespeichereinheit 10 eine Mehrzahl von Speichermodulen 18, welche zerstörungsfrei lösbar an dem Tragrahmen 14 befestigbar beziehungsweise befestigt sind. Insbesondere sind die Speichermodule 18 im vollständig hergestellten Zustand des Kraftfahrzeugs beziehungsweise bei der Befestigungsanordnung 16 zerstörungsfrei lösbar an dem Tragrahmen 14 befestigt. Das jeweilige Speichermodul 18 wird auch als Einzelzellmodul bezeichnet und weist wenigstens oder genau eine Speicherzelle zum Speichern von elektrischer Energie auf. Vorzugsweise weist das jeweilige Speichermodul 18 eine Mehrzahl von elektrisch miteinander verbundenen Speicherzellen auf, mittels welchen elektrische Energie beziehungsweise elektrischer Strom gespeichert werden kann. Die jeweilige Speicherzelle ist beispielsweise als Batteriezelle ausgebildet, sodass das jeweilige Speichermodul 18 beispielsweise als Batteriemodul ausgebildet ist.
In vollständig hergestelltem Zustand der Energiespeichereinheit 10 sind die Speichermodule 18 zerstörungsfrei lösbar an dem Tragrahmen 14 befestigt. Ferner sind dabei die Speichermodule 18 elektrisch miteinander verbunden, sodass die Energiespeichereinheit 10 eine hohe elektrische Spannung von beispielsweise mehreren hundert Volt bereitstellen kann. Dadurch können hohe elektrische Leistungen zum elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs realisiert werden, welches beispielsweise als Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildet ist. Dabei umfasst das Kraftfahrzeug wenigstens eine elektrische Maschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug elektrisch antreibbar ist. Um das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine anzutreiben, wird die elektrische Maschine mit in den Speichermodulen 18 gespeicherter elektrischer Energie versorgt. Da die Speichermodule 18 im vollständig hergestellten Zustand der Energiespeichereinheit 10 miteinander verbunden und beispielsweise als Batteriemodule ausgebildet sind, ist die Energiespeichereinheit 10 beispielsweise als Batterie, insbesondere als Hochvolt-Batterie (HV-Batterie), ausgebildet.
Aus 1 ist erkennbar, dass die Speichermodule 18 in ihrem an dem Tragrahmen 14 zerstörungsfrei lösbar befestigten Zustand matrixartig beziehungsweise matrixförmig angeordnet sind, sodass die Speichermodule 18 wenigstens oder genau zwei in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung des im Karosseriebau verwendeten Koordinatensystems) nebeneinander angeordnete Spalten S1 und S2 mit jeweils fünf in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung des im Karosseriebau verwendeten Koordinatensystems) aufeinanderfolgend angeordneten Zeilen Z1, Z2, Z3, Z4 und Z5 bilden. Mit anderen Worten weist jede Zeile Z1-Z5 wenigstens oder genau zwei in Fahrzeugquerrichtung nebeneinander angeordnete Speichermodule 18 auf.
Um dabei eine besonders hohe Steifigkeit auf kostengünstige Weise zu realisieren, ist zumindest ein Teil der Speichermodule 18 der jeweiligen Spalte S1 beziehungsweise S2 derart angeordnet, dass zwischen zumindest zwei in Fahrzeuglängsrichtung benachbart angeordneten der Speichermodule 18 der jeweiligen Spalte S1 beziehungsweise S2 ein Freiraum 20 (4) vorgesehen ist, in welchen bei der Befestigungsanordnung 16 beziehungsweise in an dem Aufbau befestigtem Zustand des Tragrahmens 14 wenigstens ein an einer in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung des im Karosseriebau verwendeten Koordinatensystems) nach unten weisenden Seite 22 (3) des Hauptbodens 12 vorgesehenes Halteelement 24 hineinragt, an welchem der Tragrahmen 14 zerstörungsfrei lösbar befestigbar beziehungsweise befestigt ist.
Bei dem in den 1 bis 7 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist es insbesondere vorgesehen, dass die in Fahrzeuglängsrichtung aufeinanderfolgenden Zeilen Z1-Z5 derart angeordnet sind, dass zwischen jeweils zwei in Fahrzeuglängsrichtung benachbart angeordneten Zeilen Z1 und Z2, Z2 und Z3, Z3 und Z4 und Z4 und Z5 ein jeweiliger Freiraum 20 vorgesehen ist, in welchen ein jeweiliges, an der Seite 22 vorgesehenes Halteelement 24 hineinragt. Da bei dem in den Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel fünf Reihen Z1-Z5 vorgesehen sind, sind vier Halteelemente 24 vorgesehen, welche in die jeweiligen, zwischen den jeweils benachbart angeordneten Zeilen Z1-5 vorgesehenen Freiräume 20 hineinragen.
Aus 2 ist erkennbar, dass der Tragrahmen 14 zumindest im Wesentlichen gitterförmig ausgebildet ist und somit eine Gitterstruktur aufweist. Hierzu umfasst der Tragrahmen 14 zwei äußere, seitliche Längsträgerelemente 26 und ein mittleres Längsträgerelement 28, wobei die Längsträgerelemente 26 und 28 über jeweilige Querträgerelemente 30, 32 und 34 des Tragrahmens 14 miteinander verbunden sind. Die Längsträgerelemente 26 und 28 sowie die Querträgerelemente 30, 32 und 34 sind jeweilige Trägerelemente des Tragrahmens 14. Dabei weist der Tragrahmen 14 je Speichermodul 18 eine als Durchgangsöffnung ausgebildete Aufnahmeöffnung 36 auf, welche durch die jeweiligen Trägerelemente des Tragrahmens 14 in Umfangsrichtung vollständig umlaufend begrenzt ist. Das jeweilige Speichermodul 18 ist dabei beispielsweise in der jeweiligen Aufnahmeöffnung 36 angeordnet, das heißt das jeweilige Speichermodul 18 ist in die jeweilige Aufnahmeöffnung 36 eingesteckt und ragt größtenteils über die dem Fahrzeughauptboden 12 zugewandte Flach-/Oberseite über den Tragrahmen 14 hinaus, wie ohne weiteres aus 1 in Zusammenschau mit 2 ersichtlich. Die Außenabmessungen und -konturen der vorzugsweise identisch ausgebildeten Speichermodule 18 sind so an die Innenabmessungen und -konturen der vorzugsweise identischen Aufnahmeöffnungen 36 angepasst beziehungsweise umkehrt, dass die Speichermodule 18 in der jeweiligen Aufnahmeöffnung 36 im Wesentlichen spielfrei beziehungsweise mit nur geringem Spiel angeordnet sind und der zwischen dem jeweiligen Speichermodul und der Aufnahmeöffnungen bestehende Spalt vorzugsweise gleichmäßig und entsprechend klein ist.
Insbesondere ist es denkbar, dass das jeweilige Trägerelement des Tragrahmens 14 aus Aluminium gebildet ist, sodass der Tragrahmen 14 beispielsweise als Aluminiumrahmen ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich ist das jeweilige Trägerelement des Tragrahmens 14 als Strangpressprofil (SPP) ausgebildet, sodass ein besonders geringes Gewicht und eine besonders hohe Steifigkeit des Tragrahmens realisiert werden können.
Die Speichermodule 18 sind separat voneinander ausgebildete Module, sodass jedes Speichermodul 18 für sich ein eigenständiges Bauelement ist. Ferner ist das jeweilige Speichermodul 18 einzeln und somit unabhängig von den jeweils anderen Speichermodulen 18 zerstörungsfrei lösbar an dem Tragrahmen 14, insbesondere in Fahrzeughochrichtung von unten, befestigt, wie in 2 mit einem Doppelpfeil angedeutet, sodass das jeweilige Speichermodul 18 einzeln und somit zeit- und kostengünstig am Tragrahmen montiert und von diesem demontiert und somit ausgetauscht werden kann.
Besonders gut aus 4 ist erkennbar, dass beispielsweise auch das jeweilige Querträgerelement 34 in den jeweiligen, zwischen den jeweiligen in Fahrzeuglängsrichtung benachbart angeordneten Zeilen Z1-Z5 vorgesehenen Freiraum 20 hineinragt. In vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs beziehungsweise der Befestigungsanordnung 16 weist beispielsweise das Halteelement 24 eine in Fahrzeughochrichtung verlaufende erste Höhe auf, wobei beispielsweise das jeweilige Querträgerelement 34 des Tragrahmens 14 eine in Fahrzeughochrichtung verlaufende zweite Höhe aufweist. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die erste Höhe doppelt so groß wie die zweite Höhe ist, wodurch sich insbesondere bei einem Seitenaufprall eine besonders vorteilhafte Aufnahme und Führung von unfallbedingten Lasten beziehungsweise Kräften realisieren lassen. Das Verhältnis der Höhen kann jedoch auch anders gestaltet werden. Vorteilhafterweise ist es dabei vorgesehen, dass das jeweilige Querträgerelement 34 des Tragrahmens 14 in Fahrzeughochrichtung unmittelbar unterhalb des jeweiligen karosserieseitigen Halteelements 24 angeordnet ist, wobei das Halteelement 24 rohbaufest und das Querträgerelement 34 rahmenfest ist. Hierdurch können sich besonders vorteilhafte rohbaufeste und rahmenfeste Lastpfade realisieren. Insbesondere ergeben die Höhen in Summe im Wesentlichen die komplette Höhe der Energiespeichereinheit 10.
Aus 4 ist ohne weiteres ersichtlich, dass bei am Fahrzeug montierten Zustand des Tragrahmens 14 das jeweilige Querträgerelemente 34 des Tragrahmens 14 mit seiner Oberseite flächig am Boden des hier im Querschnitt U-förmigen, am Hauptboden 12 vorgesehenen Halteelements 24 anliegt.
Besonders gut ist in Zusammenschau der 3 und 4 erkennbar, dass das jeweilige Halteelement 24 eine Haltekonsole beziehungsweise ein Halteträger in Form eines Querträgers 39 ist, welcher sich zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung (y) erstreckt. Die Fahrzeugquerrichtung ist dabei in 3 durch einen Doppelpfeil 27 veranschaulicht, wobei ein Doppelpfeil 29 die Fahrzeuglängsrichtung (x) veranschaulicht. Das jeweilige Halteelement 24 ist dabei an der der Fahrbahn zugewandten Unterseite des flächigen, vorzugsweise flüssigkeitsdicht ausgebildeten Hauptbodens 12 vorgesehen, steht also von diesem nach unten ab, und ist somit Bestandteil des Karosserierohbaus. In Fahrzeugquerrichtung schließen sich beidseitig an den Hauptboden 12 jeweilige Seitenschweller 40 des Aufbaus an, von denen in 3 lediglich schematisch eine Innenseite angedeutet ist, sodass beispielsweise die Energiespeichereinheit 10 bei der Befestigungsanordnung 16 in Fahrzeugquerrichtung nach außen hin zumindest teilweise durch die Seitenschweller 40 überdeckt ist beziehungsweise überdeckt wird. Die jeweiligen, als Querträger 39 ausgebildeten Halteelemente 24 erstrecken sich dabei von einem der Seitenschweller 40 in Fahrzeugquerrichtung durchgängig zu dem jeweils anderen Seitenschweller 40, sodass eine besonders hohe Steifigkeit darstellbar ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass der jeweilige Querträger 39 endseitig am jeweiligen Seitenschweller 40 angebunden, das heißt in geeigneter Weise befestigt ist, oder aber ein geringer Abstand zwischen der Stirnseite des jeweiligen Querträgers 39 und der Innenseite des Seitenschwellers 40 verbleibt. Des Weiteren ist es zur Realisierung einer besonders hohen Steifigkeit vorgesehen, dass der Tragrahmen 14, insbesondere über die Längsträgerelemente 26, zerstörungsfrei lösbar an den Seitenschwellern 40 befestigt ist. Hierzu ist beispielsweise der Tragrahmen 14, insbesondere über die Längsträgerelemente 26, zerstörungsfrei lösbar mit den Seitenschwellern 40 verschraubt.
Aufgrund der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung der mittels der Querträger 39 (Halteelemente 24) gebildeten Querlast- und Anbindungsstruktur kann sich insbesondere bei einem Seitenaufprall ein in Fahrzeugquerrichtung verlaufender Lastpfad über den jeweiligen Seitenschweller 40 und das jeweilige Halteelement 24 beziehungsweise den Querträgern 39 bis hin zum gegenüberliegenden Seitenschweller 40 ausbilden, sodass unfallbedingte Kräfte über das Halteelement 24/den Querträger 39 und somit über den Rohbau aufgenommen und geführt werden können. Die rohbaufesten Querlastpfade verlaufen dabei zwischen den Seitenschwellern 40, da sich die Querträger 39 in den Raum zwischen den Seitenschwellern 40 und -in Fahrzeughochrichtung (z) gesehen- auf Höhe derselben angeordnet sind. Durch die bei einem Seitencrash mittels der Querträger 39 gebildeten Querlastpfade können beispielsweise übermäßige, auf die Energiespeichereinheit 10 wirkende Kräfte vermieden werden. Ein weiterer Lastpfad kann sich über das jeweilige Querträgerelement 34 des Tragrahmens 14 ausbilden, welches sich ebenfalls in Fahrzeugquerrichtung erstreckt. Der erste Lastpfad und der weitere Lastpfad bilden einen Querlastpfad, welcher zu einem Drittel rahmenfest und zwei Dritteln rohbaufest ist, da die erste Höhe doppelt so groß ist wie die zweite Höhe, da das Halteelement 24/der Querträger 39 Bestandteil des Karosserierohbaus ist und da das jeweilige Querträgerelement 34 Bestandteil des Tragrahmens 14 ist. Zumindest über das Längsträgerelement 28 des Tragrahmens 14 kann sich darüber hinaus ein auch als Längslastpfad bezeichneter, in Fahrzeuglängsrichtung verlaufender Lastpfad ausbilden, sodass beispielsweise auch in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende, unfallbedingte Kräfte vorteilhaft aufgenommen und geführt werden können.
Aus 4 ist außerdem besonders gut erkennbar, dass der Tragrahmen 14 beziehungsweise die Energiespeichereinheit 10 bei der Befestigungsanordnung 16 zumindest dadurch zerstörungsfrei lösbar an dem Aufbau befestigt sind, dass der Tragrahmen 14, insbesondere über die Querträgerelemente 34, an das jeweilige Halteelement 24 angeschraubt ist. Dabei ist aus 4 eine Befestigungsschraube 37 erkennbar, mittels welcher der Tragrahmen 14 über das in 4 erkennbare Querträgerelement 34 an das Halteelement 24 angeschraubt ist. Am Halteelement 24 sind hierzu entsprechende Gewindebohrungen vorgesehen, in welche jeweils eine Befestigungsschraube 37 einschraubbar ist. Dabei können die Gewindebohrungen unmittelbar im Halteelement 24 ausgebildet sein. Alternativ kann das Haltelement 24 mit einer Durchgangsbohrung zur Durchführung der Befestigungsschraube 37 versehen sein und die Gewindebohrung an einem innenseitig des Halteelements 24 angeordneten Anschraubstück vorgesehen sein.
Wie aus 4 weiter ersichtlich, ist das Halteelement 24 in Fahrzeughochrichtung von unten auf die Unterseite 22 des Hauptbodens 12 aufgesetzt. Das Halteelement 24 ist dabei ein Profilteil, welches an sich einen offenen Hohlquerschnitt 38 aufweist. Der offene Hohlquerschnitt ist dabei durch den Hauptboden 12 geschlossen und somit zu einem geschlossenen Hohlquerschnitt ergänzt. Das Halteelement 24 weist insgesamt einen U-förmigen Querschnitt auf, wobei an den beiden Schenkeln des U randseitig Befestigungsflansche zur Anbindung an den Hauptboden 12 seitlich abstehen.
Das Querträgerelement 34 ist seinerseits als Hohlprofil ausgebildet und weist mehrere, in Umfangsrichtung vollständig geschlossene Kammern auf. Ein weiterer Vorteil der zuvor beschriebenen Höhenverhältnisse zwischen Querträgerelement 34 und Halteelement 24 ist, dass die Befestigungsschraube 37 zum Anschrauben des Tragrahmens 14 an das Halteelement 24 besonders kurz gehalten werden kann. Hierdurch können Toleranzen gering gehalten werden, und der Tragrahmen 14 kann auf einfache Weise mit dem Rohbau verschraubt werden. Die Halteelemente 24 und somit jeweilige, über die Halteelemente 24 ausbildbare rohbaufeste Querlastpfade unter dem Hauptboden 12 können unabhängig von jeweiligen Sitzquerträgern, welche sich auf der gegenüberliegenden, der Fahrgastzelle zugewandten Seite des Hauptbodens 12 befinden beziehungsweise dort angebracht sind und zur Anbindung von Fahrzeugsitzen dienen, positioniert werden, sodass eine vorteilhafte Aufnahme und Führung von Kräften realisierbar ist.
Als besonders vorteilhaft ist noch hervorzugeben, dass aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Energiespeichereinheit 10, insbesondere des Tragrahmens 14 und der rohbauseitigen Ausgestaltung der Anbindungsstrukturen die Querlastpfade am Hauptboden 12 und am Tragrahmen 14 im Schnittstellenbereich zueinander nicht abgedichtet werden müssen, weil die Abdichtung zur Fahrgastzelle mittels des Hauptbodens 12 selbst erfolgt, so dass die Querträger 39 beziehungsweise die Halteelemente 24 im Nassbereich angeordnet sind. Auch die Speichermodule 18 sind in sich flüssigkeitsdicht ausgebildet, so dass Feuchtigkeit im Anbindungsbereich Tragrahmen-Halteelement unschädlich ist.
Aus 5 geht eine besonders vorteilhafte Kühlmittelführung der Energiespeichereinheit 10 hervor. Da beispielsweise das jeweilige Längsträgerelement 26 zerstörungsfrei lösbar mit dem jeweiligen Seitenschweller 40 verschraubt ist, wird das jeweilige Längsträgerelement 26 beispielsweise als Anschraubleiste verwendet beziehungsweise bezeichnet. Dabei weist die Anschraubleiste mehrere, in Längserstreckung der Längsträgerelemente 26 verlaufende Kammern 41, 42, 43, 44, 45 und 47 auf, von den zumindest die Kammern 42 und 44 in Umfangsrichtung vollständig geschlossene sind. Diese beiden Kammern 42, 44 des Längsträgerelements 26 sind von einem insbesondere als Kühlflüssigkeit beziehungsweise Kühlwasser ausgebildeten Kühlmittel durchströmbar. Bei dem in 5 veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird beispielsweise die Kammer 42 als Vorlaufkanal bezeichnet, über welchen beziehungsweise mittels welchem das Kühlmittel zu dem jeweiligen Speichermodul 18 hingeführt wird. Das Kühlmittel kann dann das jeweilige Speichermodul 18 durchströmen. In der Folge kann das jeweilige Speichermodul 18 durch einen Wärmeübergang von dem jeweiligen Speichermodul 18 an das Kühlmittel erfolgen, wodurch das Kühlmittel erwärmt und das jeweilige Speichermodul 18 gekühlt wird. Die Kammer 44 wird als Rücklaufkanal genutzt, um das erwärmte Kühlmittel nach dem Kühlen des jeweiligen Speichermoduls 18 von dem jeweiligen Speichermodul 18 abzuführen. Auf diese Weise ist die zuvor genannte Kühlmittelführung in das jeweilige Längsträgerelement 26 integriert. Ein Einleiten von Kühlmittel beispielsweise in die Kammer 42 und ein Ausleiten von Kühlmittel beispielsweise aus der Kammer 44 erfolgen beispielsweise über jeweilige integrierte Stutzen, wobei eine Abdichtung über eine oder mehrere Flachdichtungen erfolgt. Die Stutzen sind beispielsweise in dem Kühlboden oder in den Tragrahmen 14 integriert.
In 5 ist in perspektivischer Darstellung ein Teil des Seitenschwellers 40 zu erkennen. Der Seitenschweller 40 kann grundsätzlich einteilig ausgebildet sein, beispielsweise als Strangpressprofil, oder aber - wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 5 - in Schalenbauweise. In 5 ist die Innenschale 71 des Seitenschwellers 40 zu erkennen, welche einen mehrfach abgewinkelten Verlauf aufweist. Dabei weist die Innenschale 71 einen horizontal verlaufenden ersten Wandabschnitt 73 auf, an den sich ein senkrecht nach unten abstehender zweiter Wandabschnitt 75 anschließt, der beispielsweise als Befestigungsflansch für eine Außenschale des Seitenschwellers 40 dient. An den ersten Wandabschnitt 73 schließt sich innenseitig ein senkrecht nach oben abstehender dritter Wandabschnitt 77 an. Zu erkennen ist weiter, dass sich das Längsträgerelement 26 in Überdeckungsposition mit der Innenschale 71 des Seitenschwellers 40 befindet und von unten an diesen anschlägt. Dabei besteht noch ein Freiraum 79 zwischen dem Längsträgerelement 26 und dem zweiten Wandabschnitt 75 des Seitenschwellers 40, das einerseits den Ausgleich von Lagetoleranzen beim Anbringen des Tragrahmens 14 an der Karosserie ermöglicht und anderseits dazu, dass bei einem Seitenanprall der Seitenschweller 40 erst sich um ein gewisses Maß verformen kann, nämlich um genau diesen Freiraum 79, bevor dieser auf Block mit dem Längsträgerelement 26 geht.
Besonders gut aus 6 ist erkennbar, dass das Längsträgerelement 28 in einen Freiraum 46 hineinragt, welcher in Fahrzeugquerrichtung zwischen den benachbart angeordneten Spalten S1 und S2 vorgesehen ist. Hierdurch kann ein besonders vorteilhafter Längslastpfad ausgebildet werden. Außerdem weist das Längsträgerelement 28 zumindest in einem Längenbereich oder über seine vollständige Erstreckung einen umfangsseitig offenen oder geschlossenen Hohlquerschnitt 48 auf. Der Hohlquerschnitt 48 bietet Raum für wenigstens eine Stromschiene oder für mehrere Stromschienen. Mit anderen Worten können in dem Hohlquerschnitt 48 und somit in dem Längsträgerelement 28 wenigstens eine oder mehrere Stromschienen angeordnet werden, wobei beispielsweise die Speichermodule 18 über die jeweilige Stromschiene elektrisch miteinander und/oder elektrisch mit wenigstens einer weiteren Komponente wie beispielsweise einer Leistungselektronik der elektrischen Maschine verbunden sein können. Hierdurch kann eine besonders vorteilhaft geschützte Stromschienenführung in den Längslastpfad integriert werden, welcher sich beispielsweise bezogen auf die Fahrzeugquerrichtung zumindest im Wesentlichen in der Mitte des Kraftfahrzeugs befindet. Eine Abdichtung des Hohlquerschnitts 48 insbesondere in Fahrzeughochrichtung nach unten kann beispielsweise über wenigstens einen in den Figuren nicht dargestellten Deckel realisiert werden, welcher beispielsweise in Fahrzeughochrichtung von unten nach oben an dem Längsträgerelement 28 angeordnet und mit diesem verbunden wird. Insbesondere wird der Deckel zerstörungsfrei lösbar mit dem Längsträgerelement 28 verbunden, insbesondere mit dem Längsträgerelement 28 verschraubt. Des Weiteren ist aus 6 ein dichter Durchtritt 50 erkennbar, über welchen beispielsweise das jeweilige Speichermodul 18 elektrisch mit der in dem Hohlquerschnitt 48 aufgenommenen Stromschiene verbindbar beziehungsweise verbunden ist.
Wie besonders gut aus 7 erkennbar ist, kann das jeweilige Speichermodul 18 einzeln am Tragrahmen 14 ausgetauscht werden, während die jeweils anderen Speichermodule 18 an dem Tragrahmen 14 gehalten bleiben und insbesondere während der Tragrahmen 14 an dem Aufbau befestigt bleibt beziehungsweise befestigt ist. Die Speichermodule 18 sind dabei als in sich dichte, das heißt gegen einen Feuchtigkeitseintritt geschützte Einheiten ausgebildet, welche in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) von unten nach oben an den Tragrahmen 14 herangeführt und in die jeweiligen korrespondierenden Aufnahmeöffnungen 36 eingeführt werden können. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, das jeweilige Speichermodul 18 einzeln und somit unabhängig von den jeweils anderen Speichermodulen 18 von dem Tragrahmen 14 zu demontieren und dabei in Fahrzeughochrichtung nach unten zu entfernen, während der Tragrahmen am Karosserierohbau befestigt bleibt. An die Stelle dieses Speichermoduls 18 kann dann ein anderes, neues Speichermodul treten, welches in Fahrzeughochrichtung von unten nach oben an den Tragrahmen 14 herangeführt und in die dann freie Aufnahmeöffnung 36 eingeführt wird. Auf diese Weise ist das jeweilige Speichermodul 18 einzeln aufbaubar und somit tauschbar.
8 zeigt eines der Speichermodule 18 in einer schematischen Explosionsansicht. Das jeweilige Speichermodul 18 ist als eigendichtes Modul ausgebildet und weist beispielsweise einen hauben- oder wannenförmigen Grundkörper 52 auf, der beispielsweise in einem Druckgussverfahren hergestellt ist. Außerdem sind Bodenplatten 54 und 56 vorgesehen, von denen die Bodenplatte 54 als Deckel zum flüssigkeitsdichten Verschließen des Grundkörpers 52 dient. Die Bodenplatte 56 kann beispielsweise als Prallschutz für von der Fahrbahn gegen die Speichermodule geschleuderte Partikel, insbesondere Steine oder dergleichen, dienen. Auf diese Weise kann insgesamt ein besonders vorteilhafter EMV-Schutz realisiert werden. Zu erkennen ist weiterhin, dass sowohl die Bodenplatte 54 als auch der Grundkörper 52 an ihren Rändern, in deren Bereich sie mit dem Tragrahmen 14 beziehungsweise den jeweiligen Längsträgerelementen 34 verschraubt werden, mit in einem Abstand voneinander angeordneten Aussparungen 81 versehen sind, wodurch zwischen jeweils zwei benachbarten Aussparungen 81 ein quasi freistehender Befestigungsflansch 83 oder eine Befestigungslasche gebildet ist, an der sich ein gemeinsamer Anschraubpunkt 58 der Bodenplatte 54 und des Grundkörpers 52 am Tragrahmen 14 befindet. Die Aussparungen 81 der Bodenplatte 54 und des Grundkörpers 52 und die jeweiligen Befestigungsflansche 83 an diesen Bauteilen befinden sich im montierten Zustand der Speichermodule 18 also in Überdeckung miteinander.
Schließlich zeigt 9 die Befestigungsanordnung 16 in einer schematischen Unteransicht. Dabei sind aus 9 besonders gut die Anschraubpunkte 58 erkennbar, an denen das jeweilige Speichermodul 18 zerstörungsfrei lösbar an den Tragrahmen 14 angeschraubt ist. Außerdem sind aus 9 Anschraubpunkte 60 erkennbar, an denen der Tragrahmen 14 an den Aufbau beziehungsweise an den Rohbau angeschraubt ist. Aufgrund der Aussparungen 81 in den Bodenplatten 54 und den Grundkörpern 52 können die Befestigungsflansche 83 benachbarter Speichermodule 18 in der jeweiligen Aussparung 81 im jeweils anderen Speichermodul angeordnet werden, so dass die Bodenplatten 54 der Speichermodule mit nur geringem, insbesondere aus Toleranzgründen, bestehenden Zwischenraum zueinander angeordnet werden können. Eine Überlappung in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) zwischen den Bodenplatten 54 findet nicht statt, sodass sich insgesamt eine ebene Bodenfläche an der Energiespeichereinheit 10 ergibt. Die Befestigungsflansche 83 und auch alle weiteren Randbereiche der Speichermodule 18, welches sich in Überdeckung mit dem Tragrahmen 14 befinden, liegen im montierten Zustand entweder unmittelbar am Tragrahmen 14 beziehungsweise an dessen Querträgerelementen 30, 32, 34 oder Längsträgerelementen 26 an oder aber es liegt noch eine geeignete Trennschicht oder Trennelement oder dergleichen dazwischen. Wichtig ist, dass die Einsteckmöglichkeit der Speichermodule 18 in die jeweilige Aufnahmeöffnung 36 durch das Anschlagen der Befestigungsflansche 83 und der übrigen Randbereiche der Speichermodule am Tragrahmen 14 begrenzt ist. Ein vollständiges Durchstecken ist daher nicht möglich.
Ferner ist aus 9 ersichtlich, dass sich auch die im Bereich der Querträgerelemente 34 vorgesehenen Anschraubpunkte 60 zur Anbindung des Tragrahmens 14 am Karosserierohbau, insbesondere an den Querträgern 39 an der Unterseite des Hauptbodens 12, sich in den beziehungsweise auf Höhe der Aussparungen 81 befinden. Diese sind also von unten her bei bereits am Tragrahmen 14 montierten Speichermodulen 18 frei zugänglich, was ebenso für alle anderen Anschraubpunkte 58 und 60 an anderen Stellen des Tragrahmens 14 beziehungsweise der Speichermodule 18 gilt. Hieraus ergibt sich in vorteilhafter Weise die Möglichkeit einer kompletten Vormontage der Energiespeichereinheit 10, bevor diese dann als Zusammenbaueinheit an den Hauptboden 12 herangeführt und an diesen von unten her angeschraubt wird. Dies ist besonders bei der Herstellung des Fahrzeugs aus Montagesicht vorteilhaft, auch trotz des sehr hohen Gewichts der Energiespeichereinheit 10, welches leicht mehrere hundert Kilogramm betragen kann, das jedoch in einer Fertigungslinie noch gut beherrschbar ist. Ist nun jedoch aus Reparatur- oder Wartungsgründen ein Speichermodul 18 an einem fertiggestellten Fahrzeug auszutauschen, so muss der Werkstattmonteur hierzu nicht die gesamte Energiespeichereinheit 10 vom Fahrzeug entfernen. Diese kann am Fahrzeug montiert bleiben, während der Monteur nur das jeweilige Speichermodul 18 vom Tragrahmen 14 trennt, indem er die Schraubpunkte 58 löst und das Speichermodul 18 durch eine Relativbewegung in z-Richtung vom Tragrahmen 14 trennt und dabei aus der Aufnahmeöffnung 36 herauszieht. Der Einbau erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.
Festzuhalten bleibt, dass die Montagerichtung zum Anbringen der Energiespeichereinheit 10 am Fahrzeug und die der Speichermodule 18 am Tragrahmen 14 identisch ist und in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) von unten nach oben erfolgt.
Insgesamt ist aus den Fig. erkennbar, dass sich durch den Aufbau der Energiespeichereinheit 10 eine besonders hohe Steifigkeit der Energiespeichereinheit 10 sowie des Kraftfahrzeugs insgesamt realisieren lässt. Insbesondere können dabei in Fahrzeugquerrichtung verlaufende, unfallbedingte Kraftbeaufschlagungen, wie sie beispielsweise aus einem seitlichen Pfahlanprall beziehungsweise aus einem Seitenaufprall resultieren, realisiert werden, sodass sich ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten darstellen lässt. Gleichzeitig kann das Gewicht der Energiespeichereinheit 10 besonders gering gehalten werden, da die Speichermodule 18 als eigendichte Einzelmodule zum Einsatz kommen. Außerdem lässt sich hierdurch eine besonders hohe Sicherheit insbesondere gegenüber einer thermischen Propagation realisieren, sodass beispielsweise dann, wenn es in einem der Speichermodule 18 zu einem thermischen Ereignis kommt, ein Übergreifen dieses thermischen Ereignisses auf andere Speichermodule 18 zumindest eine lange Zeitspanne vermieden werden kann. Außerdem lässt sich mittels der Energiespeichereinheit 10 ein schnelles, kostengünstiges Service- und Lagerhaltungskonzept realisieren.

Claims

Energiespeichereinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einem zerstörungsfrei lösbar an einem Aufbau des Kraftfahrzeugs befestigbaren Tragrahmen (14), und mit einer Mehrzahl von an dem Tragrahmen (14) befestigbaren Speichermodulen (18) zum Speichern von elektrischer Energie, dadurch gekennzeichnet, dass in an dem Tragrahmen (14) befestigtem Zustand der Speichermodule (18) zwischen zumindest zwei benachbart angeordneten der Speichermodule (18) ein Freiraum (20) vorgesehen ist, in welchen in am Aufbau befestigtem Zustand des Tragrahmens (14) wenigstens ein an einer in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) nach unten weisenden Seite (22) eines Bodens (12) des Aufbaus vorgesehenes Halteelement (24) hineinragt, an welchem der Tragrahmen (14) befestigbar ist.
Energiespeichereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (14) in seinem an dem Aufbau befestigten Zustand an das Halteelement (24) angeschraubt ist.
Energiespeichereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (24) durch einen in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Querträger (39) gebildet ist.
Energiespeichereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich in Fahrzeugquerrichtung beidseitig an den Boden (12) jeweilige Seitenschweller (40) des Aufbaus anschließen.
Energiespeichereinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querträger (39) von einem der Seitenschweller (40) in Fahrzeugquerrichtung durchgängig zu dem jeweils anderen Seitenschweller (40) erstreckt.
Energiespeichereinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragrahmen (14) in seinem an dem Aufbau befestigten Zustand an wenigstens einem der Seitenschweller (40) zerstörungsfrei lösbar befestigt, insbesondere mit dem wenigstens einen Seitenschweller (40) verschraubt, ist.
Energiespeichereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermodule (18) als in sich dichte Einheiten ausgebildet sind, welche in Fahrzeughochrichtung von unten nach oben an dem Tragrahmen (14) anordenbar und in jeweilig korrespondierende Aufnahmeöffnungen (36) des Tragrahmens (14) einführbar sind.
Energiespeichereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermodule (18) in ihrem an dem Tragrahmen (14) befestigten Zustand zerstörungsfrei lösbar an dem Tragrahmen (14) befestigt sind.
Befestigungsanordnung einer Energiespeichereinheit (10) an einem Aufbau eines Kraftfahrzeugs, bei welcher die Energiespeichereinheit (10) einen zerstörungsfrei lösbar an dem Aufbau befestigten Tragrahmen (14) und eine Mehrzahl von an dem Tragrahmen (14) befestigten Speichermodulen (18) zum Speichern von elektrischer Energie aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zumindest zwei benachbart angeordneten der Speichermodule (18) ein Freiraum (20) vorgesehen ist, in welchen wenigstens ein an einer in Fahrzeughochrichtung nach unten weisenden Seite (22) eines Bodens (12) des Aufbaus vorgesehenes Halteelement (24) hineinragt, an welchem der Tragrahmen (14) befestigt ist.
Kraftfahrzeug mit einer eine tragende Tragstruktur aufweisenden Kraftfahrzeugkarosserie und einer an einer Unterseite der Kraftfahrzeugkarosserie mit der Tragstruktur verbundenen Energiespeichereinheit (10), wobei die Energiespeichereinheit (10) einen zerstörungsfrei lösbar an einem der Kraftfahrzeugkarosserie befestigbaren Tragrahmen (14) mit mehreren Speichermodulen (18) zum Speichern von elektrischer Energie umfasst und im montierten Zustand im Wesentlichen unterhalb einer, mittels eines vorzugsweise geschlossenen, zwischen Seitenschwellern (40) sich erstreckenden Bodens (12) versehenen Fahrgastzelle angeordnet ist, wobei die Befestigung des Tragrahmens (14) an mindestens einem Halteelement (24) erfolgt, welches auf der einer Fahrbahn zugewandten Unterseite des Bodens (12) an diesem angebracht ist, wobei das Halteelement (24) in einen zwischen zumindest zwei benachbart angeordneten der Speichermodule (18) vorgesehenen Freiraum (20) hineinragt.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichermodule (18) in Fahrzeughochrichtung von unten nach oben an dem Tragrahmen (14) anordenbar und in jeweilige Aufnahmeöffnungen (36) des Tragrahmens (14) einführbar sind, dass die Speichermodule (18) zerstörungsfrei lösbar mit dem Tragrahmen (14) verbindbar sind, und dass die Befestigung der Speichermodule (18) am Tragrahmen (14) auch bei an der Kraftfahrzeugkarosserie montiertem Tragrahmen (14) aufgrund einer gegebenen Zugänglichkeit des mindestens einen Befestigungspunktes möglich sind.