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Die Erfindung betrifft eine Halteanordnung einer Hochvolt-Batterie an einem Boden einer Personenkraftwagenkarosserie gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine solche Halteanordnung einer Hochvolt-Batterie an einem Boden einer Karosserie eines Personenkraftwagens ist beispielsweise bereits der
DE 10 2012 203 882 A1 als bekannt zu entnehmen. Bei der Halteanordnung weist die Hochvolt-Batterie ein Gehäuse auf, wobei die Hochvolt-Batterie auf einer Unterseite des Bodens angeordnet und an dem Boden gehalten ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Halteanordnung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Halteanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Halteanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass auf einer dem Boden zugewandten Oberseite des Gehäuses zwischen dem Gehäuse und wenigstens einer von einem Fluid, insbesondere einer Flüssigkeit, durchströmbaren Leitung der Hochvolt-Batterie wenigstens eine an der Hochvolt-Batterie vormontierte Querstrebe angeordnet ist, welche sich in Fahrzeugquerrichtung über die gesamte in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Breite eines Tunnels des Bodens erstreckt, in dessen Tunnel die Hochvolt-Batterie und die Querstrebe jeweils zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend, angeordnet sind.
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Die auch als Rohbau bezeichnete und beispielsweise zumindest zum Teil, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, aus Stahl gebildete Karosserie kann beispielsweise insbesondere dadurch, dass die Karosserie den genannten und beispielsweise auch als Mitteltunnel bezeichneten Tunnel aufweist, sowohl für konventionelle Antriebe als auch für Hybrid- oder Elektrofahrzeuge verwendet werden beziehungsweise die Karosserie ist beispielsweise grundsätzlich auf die Verwendung mit einem konventionellen Antriebsstrang konstruktiv ausgelegt. Um die Karosserie beispielsweise für einen hybriden oder elektrischen Antriebsstrang zu nutzen, wird der beispielsweise in Fahrzeugquerrichtung in der Mitte der Karosserie angeordnete und somit als Mitteltunnel ausgebildete Tunnel genutzt, um in dem Tunnel die Hochvolt-Batterie zumindest teilweise anzuordnen. Auf diese Weise kann die Hochvolt-Batterie besonders vorteilhaft verbaut und verstaut werden.
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Da somit die Karosserie beispielsweise grundsätzlich auf die Verwendung mit einem konventionellen Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor ausgelegt ist, ist die Hochvolt-Batterie (HV-Batterie) beispielsweise eine nachträglich eingebaute Hochvolt-Batterie, welche zur Realisierung eines hybriden oder elektrischen Antriebsstrangs verwendet wird. Der Erfindung liegt dabei insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass zur Realisierung eines vorteilhaften Unfallverhaltens insbesondere bei einem auch als Seitencrash bezeichneten Seitenaufprall eine stabile Struktur, insbesondere Rohbau-Struktur, der Karosserie in deren auch als Unterboden bezeichneten Boden vorteilhaft ist, welcher beispielsweise einen auch als Innenraum bezeichneten Insassenraum des Personenkraftwagens in Fahrzeughochrichtung nach unten hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, begrenzt. Insbesondere ist eine stabile Rohbau-Struktur im Unterboden zwischen einer ersten Sitzreihe und einem Bauraum der HV-Batterie von Vorteil, um ein vorteilhaftes Unfallverhalten insbesondere bei einem Seitenaufprall zu gewährleisten.
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Im Rahmen der Herstellung des Personenkraftwagens wird beispielsweise die HV-Batterie im Rahmen einer sogenannten Hochzeit mit einem Antriebsstrang in Fahrzeughochrichtung von unten in Richtung des Bodens bewegt und dabei in den Boden beziehungsweise in den Tunnel eingefahren. Daher kann ein Montageteil nach der Hochzeit nicht einfach in Fahrzeughochrichtung von unten zwischen der Hochvolt-Batterie und dem Boden beziehungsweise der Karosserie angeordnet werden. Ein solches Montageteil ist beispielsweise separat von der Karosserie ausgebildet und wird an der Karosserie befestigt, um beispielsweise eine hinreichende Steifigkeit in Fahrzeugquerrichtung und in der Folge ein vorteilhaftes Unfallverhalten zu realisieren. Darüber hinaus kann ein solches Montageteil nicht einfach nach der Hochzeit von innen beziehungsweise von oben zwischen der HV-Batterie und dem Boden angeordnet werden, da üblicherweise nach der Hochzeit ein Interieur des Personenkraftwagens vollständig verbaut ist. Nach der Hochzeit ist die Anordnung eines Montageteils zwischen der HV-Batterie und dem Boden nicht oder nur sehr aufwendig möglich.
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Außerdem ist es Ziel, das Gewicht des Personenkraftwagens möglichst gering zu halten, um eine hinreichende gravimetrische Energiedichte zu erreichen. Eine Integration einer Unfallstruktur in den vorhandenen Rohbau ist schwierig, da der Rohbau (die Karosserie) den Tunnel aufweist, welcher eine Lastaufnahme im Falle eines Seitenaufpralls nicht optimal ermöglichen kann. Der Tunnel würde nach oben wegknicken. In dem Fall, dass beispielsweise eine Querstrebe vor der Hochzeit montiert wird, kann die HV-Batterie mit ihren oben liegenden, beispielsweise als Kühlleitungen ausgebildeten Leitungen nicht einfach in den Tunnel eingefahren werden, da dies durch die Unfallstrebe beeinträchtigt würde. Darüber hinaus ist üblicherweise eine Lagefixierung einer solchen Unfallstrebe vorteilhaft, wobei eine solche Lagefixierung nach der Hochzeit nicht oder nur sehr aufwendig möglich ist.
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Die zuvor genannten Probleme und Nachteile können nun bei der erfindungsgemäßen Halteanordnung vermieden werden, da die als Unfallstrebe fungierende Querstrebe an der Hochvolt-Batterie vormontiert ist beziehungsweise wird. Dies bedeutet, dass, bevor die Hochvolt-Batterie in dem Tunnel angeordnet und an dem Boden befestigt wird, wird die Querstrebe auf der Oberseite des Gehäuses zwischen dem Gehäuse und der beispielsweise als Kühlleitung und/oder Versorgungsleitung ausgebildeten Leitung angeordnet und an der Hochvolt-Batterie montiert beziehungsweise vormontiert. Daraufhin wird die Hochvolt-Batterie zusammen mit der an der Hochvolt-Batterie vormontierten Querstrebe relativ zu dem Boden und insbesondere in Richtung des Bodens bewegt und dabei jeweils zumindest teilweise in den Tunnel hinein bewegt. Daraufhin wird beispielsweise die Hochvolt-Batterie sowie vorzugsweise die Querstrebe an dem Boden befestigt. Mit anderen Worten wird die als Unfall- beziehungsweise Crashstrebe ausgebildete Querstrebe vor der zuvor beschriebenen Hochzeit unter der Leitung, insbesondere unter mehreren Leitungen, und dabei zwischen der Leitung beziehungsweise den Leitungen und dem Gehäuse der Batterie angeordnet, indem beispielsweise die Querstrebe unter der Leitung beziehungsweise unter den Leitungen hindurch geschoben wird. Die Querstrebe wird beispielsweise über zusätzliche Halter oder durch integrative Ausgestaltung eines oder mehrerer Halter an der Unfallstrebe, insbesondere mittels einer Verschraubung der HV-Batterie, fixiert, insbesondere an der Hochvolt-Batterie fixiert. So an der Hochvolt-Batterie vormontiert kann die Unfallstrebe bei der Hochzeit zusammen mit der Hochvolt-Batterie in den Tunnel eingefahren werden und durch die Verschraubung gezielt in ihrer Lage fixiert werden. Insbesondere wird beispielsweise die Querstrebe zumindest mittelbar oder direkt an dem Boden befestigt. Alternativ oder zusätzlich ist eine Fixierung der Strebe an der Hochvolt-Batterie denkbar, jedoch sollten hier zusätzlich Toleranzen der Hochvolt-Batterie mit einbezogen werden. Durch die Fixierung der Querstrebe mittels der Verschraubung der Hochvolt-Batterie an der Karosserie kann die Querstrebe besonders lang in Fahrzeugquerrichtung ausgestaltet werden, wodurch eine besonders vorteilhafte Übertragung von unfallbedingten Lasten bei einem Seitenaufprall über die Querstrebe realisierbar ist.
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Durch die Verwendung der Querstrebe und ihre beschriebene Anordnung ist es möglich, ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten insbesondere bei einem Seitenaufprall zu realisieren, wobei Intrusionen der HV-Batterie besonders gering gehalten werden können. Hierdurch kann ein zur Verfügung stehender Bauraum besonders gut genutzt und zumindest nahezu vollständig mit der HV-Batterie gefüllt werden, sodass eine besonders hohe Speicherkapazität zum Speichern von elektrischer Energie geschaffen werden kann. Außerdem können Unfallstrukturen an der Karosserie selbst entfallen oder gering gehalten werden, sodass eine besonders vorteilhafte gravimetrische Energiedichte von beispielsweise 150 Wattstunden pro Kilogramm realisiert werden kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. 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.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Halteanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 eine schematische Vorderansicht der Halteanordnung gemäß der ersten Ausführungsform;
- 3 eine schematische Vorderansicht der Halteanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 4 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Halteanordnung gemäß 3 in einem mit B bezeichneten Bereich;
- 5 ausschnittsweise eine schematische Unteransicht der Halteanordnung gemäß 3;
- 6 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht der Halteanordnung gemäß 3 nach einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung; und
- 7 ausschnittsweise eine schematische Unteransicht der Halteanordnung gemäß 6.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Explosionsansicht eine Halteanordnung 10 einer auch als HV-Batterie bezeichneten Hochvolt-Batterie 12 an einem Boden 14 einer auch als Rohbau bezeichneten Karosserie 16 für einen Personenkraftwagen. Die Karosserie 16 wird auch als Personenkraftwagenkarosserie bezeichnet und umfasst Seitenwände 18, welche in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet sind und beispielsweise in Fahrzeugquerrichtung einen auch als Mitteltunnel bezeichneten Tunnel 20 der Karosserie 16 begrenzen. Insbesondere bilden die Seitenwände 18 jeweilige, auch als Seitenschweller bezeichnete Längsträger 22, welche in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet sind und in Fahrzeugquerrichtung den Tunnel 20 beidseitig begrenzen beziehungsweise bilden. Dabei sind die Längsträger 22 beispielsweise Bestandteil des Bodens 14. Der Boden 14 umfasst ferner wenigstens ein Bodenelement 24, welches in Fahrzeugquerrichtung beidseitig an die jeweiligen Längsträger 22 zumindest mittelbar, insbesondere direkt, angebunden ist und den Tunnel 20 in Fahrzeughochrichtung nach oben hin begrenzt beziehungsweise bildet.
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Die einfach auch als Batterie bezeichnete Hochvolt-Batterie 12 umfasst ein auch als Batteriegehäuse bezeichnetes Gehäuse 26, in welchem beispielsweise wenigstens eine oder mehrere Speicherzellen in Form von Batteriezellen aufgenommen sind. Die jeweilige Batteriezelle kann elektrische Energie beziehungsweise elektrischen Strom speichern. Dabei sind die Batteriezellen der Batterie elektrisch miteinander verbunden, sodass die Batterie eine besonders hohe elektrische Spannung von beispielsweise mehreren 100 Volt bereitstellen kann. Hierdurch können besonders hohe elektrische Leistungen zum Antreiben des beispielsweise als Hybrid- oder Elektrofahrzeug ausgebildeten Personenkraftwagens realisiert werden.
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2 zeigt die Halteanordnung 10 in einer schematischen Vorderansicht, wobei 1 und 2 eine erste Ausführungsform der Halteanordnung 10 zeigen. Wie besonders gut aus 2 erkennbar ist, ist die Batterie auf einer Unterseite 28 des Bodens angeordnet und an dem Boden 14 gehalten. In Einbaulage der Batterie weist die Unterseite 28 in Fahrzeughochrichtung nach unten und ist somit dem auch als Insassenraum bezeichneten Innenraum 30 des Personenkraftwagens beziehungsweise der Karosserie 16 abgewandt. Dabei nimmt die Batterie ihre Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand des Personenkraftwagens ein.
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Um nun ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten insbesondere bei einem Seitenaufprall realisieren zu können, ist auf einer in Einbaulage dem Boden 14 zugewandten Oberseite 32 des Gehäuses 26 zwischen dem Gehäuse 26 und wenigstens einer von einem Fluid, insbesondere von einer Flüssigkeit, durchströmbaren und in den Fig. nicht erkennbaren Leitung der Batterie wenigstens eine an der Hochvolt-Batterie 12 vormontierte Querstrebe 34 angeordnet, welche sich über die gesamte in Fahrzeugquerrichtung erstreckende Breite des Tunnels 20 erstreckt. Dabei sind die Hochvolt-Batterie 12 und die Querstrebe 34 jeweils zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend, in dem Tunnel 20 angeordnet. Die Querstrebe 34 ist eine Seitenaufprall- beziehungsweise Seitencrash-Querstrebe, über welche unfallbedingte Lasten, welche bei einem Seitenaufprall auftreten und in Fahrzeugquerrichtung wirken, besonders vorteilhaft aufgenommen und abgeleitet werden können.
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Das genannte Fluid ist beispielsweise ein Kühlfluid zum Kühlen der Hochvolt-Batterie 12 und kann durch die genannte Leitung beziehungsweise durch die genannten Leitungen strömen, sodass die Leitung beziehungsweise die Leitungen eine Versorgungsleitung beziehungsweise Versorgungsleitungen der Batterie ist beziehungsweise sind. Wie aus 1 und 2 erkennbar ist, weist beispielsweise die Querstrebe 34 beidseitig zusätzliche Halterungen 36 auf, mittels welchen beispielsweise die Querstrebe 34 an der Batterie vormontiert und somit an der Batterie gehalten ist. Außerdem sind Verschraubungen 38 vorgesehen, mittels welchen die Batterie an dem Boden 14 befestigt ist. Die jeweilige Verschraubung 38 umfasst dabei wenigstens eine Schraube 40, mittels welcher die Batterie an dem Boden 14 angeschraubt und dadurch an dem Boden 14 befestigt ist. Die jeweilige Schraube 40 ist somit ein Befestigungselement, mittels welchem die Batterie an dem Boden 14 befestigt ist.
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Wie besonders gut aus 2 erkennbar ist, werden beispielsweise die Verschraubungen 38 genutzt, um sowohl die Batterie als auch die Querstrebe 34 an dem Boden 14 zu befestigen, sodass beispielsweise die Querstrebe 34 mittels der genannten Befestigungselemente, mittels welchen die Batterie an dem Boden 14 befestigt ist, an dem Boden 14 befestigt ist. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Lagefixierung der Querstrebe 34 gewährleistet werden. Da die Querstrebe 34 separat von der Karosserie 16 ausgebildete und an der Karosserie 16 befestigt ist, ist die Querstrebe 34 ein Montageteil, welches bei der Halteanordnung 10 besonders einfach montiert werden kann.
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Aus 1 und 2 ist besonders gut erkennbar, dass unter dem Merkmal, dass die Querstrebe 34 an der Batterie vormontiert ist, insbesondere verstanden werden kann, dass beispielsweise im Rahmen eines Verfahrens zur Montage der Batterie die Querstrebe 34 an der Batterie vormontiert und somit gehalten wird, bevor die Batterie in dem Tunnel 20 angeordnet ist beziehungsweise wird. Nachdem die Querstrebe 34 an der Batterie vormontiert wurde, werden die Batterie und mit dieser die an der Batterie vormontierte Querstrebe 34 relativ zu dem Boden 14 bewegt und insbesondere auf den Boden 14 zu bewegt und dabei beispielsweise jeweils zumindest teilweise in den Tunnel 20 hinein bewegt. Dann werden beispielsweise die Batterie und die Querstrebe 34 jeweils zumindest mittelbar oder vorzugsweise direkt an dem Boden 14 befestigt. Hierdurch können sowohl die Batterie als auch die Querstrebe 34 auf besonders einfache und somit zeit- und kostengünstige Weise montiert werden.
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3 bis 7 veranschaulichen eine zweite Ausführungsform der Halteanordnung 10. In 3, 5 und 7 veranschaulicht ein Pfeil 42 unfallbedingte Lasten, die beispielsweise bei einem Seitenaufprall auftreten und auf die Karosserie 16 wirken. Dabei sind in dem Tunnel 20 an der Karosserie 16, insbesondere an den Längsträgern 22, in Fahrzeugquerrichtung gegenüberliegende Konsolen 44 befestigt, welche somit auf in Fahrzeugquerrichtung gegenüberliegenden Seiten 46 angeordnet sind. Die Konsolen 44 sind beispielsweise wie die Querstrebe 34 Montageteile, da sie separat von der Karosserie 16 ausgebildete Bauteile und an die Karosserie 16 angebaut sind. Dabei ist die Querstrebe 34 auf den gegenüberliegenden Seiten 46 jeweils teilweise in den an dem Boden 14 befestigten Konsolen 44 aufgenommen, über welche unfallbedingte Lasten auf die Querstrebe 34 übertragbar sind. Dabei zeigen 4 und 6 die Halteanordnung 10 gemäß 3 in einem in 3 mit B bezeichneten Bereich.
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Wie besonders gut aus 4 und 5 erkennbar ist, ist beispielsweise die Querstrebe 34 in Fahrzeughochrichtung von unten nach oben in die jeweilige Konsole 44 eingesteckt, sodass jeweilige Teilbereiche 48 der Querstrebe 34 auf der jeweiligen Seite 46 in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne und nach hinten durch die jeweilige Konsole 44 überdeckt sind. Dabei ist in der jeweiligen Konsole 44 wenigstens ein Dorn 50 vorgesehen, welcher unfallbedingt, das heißt durch die unfallbedingten Lasten in die Querstrebe 34 eindrückbar und dadurch in formschlüssiges Zusammenwirken mit der Querstrebe 34 bewegbar ist.
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Die jeweilige Konsole 44 fungiert somit als Lastverteiler zwischen der auch als CrashStrebe bezeichneten Querstrebe 34 und der jeweiligen Seitenwand 18. Bei einer insbesondere in Fahrzeugquerrichtung nach innen wirkenden und auch als Lastfall bezeichneten unfallbedingten Kraftbeaufschlagung wird ein großer Teil von unfallbedingten Belastungen über die jeweilige Konsole 44 in die Querstrebe 34 eingeleitet. Insbesondere bei bei einem Seitenaufprall auftretenden hohen unfallbedingten Lasten ist ein Kraft- und/oder Formschluss zwischen der jeweiligen Konsole 44 und der Querstrebe 34 vorteilhaft. Die Querstrebe 34 hat beispielsweise aufgrund von Toleranzen und ihrer Fixierung über die Verschraubung 38 in ihrer Konstruktionslage einen Luftspalt zu der jeweiligen Seitenwand 18 und demnach keine direkte Verbindung der jeweiligen Seitenwand 18 in der Konstruktionslage. Bei einem Seitenaufprall jedoch schiebt sich der jeweilige Dorn 50 in die Querstrebe 34, wodurch die Querstrebe 34 über den Dorn 50 an der jeweiligen Seitenwand 18 gesichert wird. In der Folge können unerwünschte beziehungsweise übermäßige Relativbewegungen zwischen der Querstrebe 34 und der jeweiligen Seitenwand 18 vermieden werden. Mit anderen Worten kann dann die als Crashstrebe fungierende Querstrebe 34 nicht mehr unerwünschterweise ausbrechen.
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4 und 5 zeigen die Halteanordnung 10 vor einem Seitenaufprall und somit vor einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung. 6 und 7 zeigen die Halteanordnung 10 nach einem Seitenaufprall und somit nach einer daraus resultierenden unfallbedingten Kraftbeaufschlagung. Während gemäß 4 und 5 der Dorn 50 noch von der Querstrebe 34 beabstandet ist, ist der Dorn 50 gemäß 4 und 6 gemäß 6 und 7 in die Querstrebe 34 eingedrückt und wirkt somit formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit der Querstrebe 34 zusammen. Somit ist die Querstrebe 34 über den Dorn 50 und die jeweilige Konsole 44 an der Seitenwand 18 gesichert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012203882 A1 [0002]
