DE102018102247B4

DE102018102247B4 - Crash-Schutzvorrichtung

Info

Publication number: DE102018102247B4
Application number: DE102018102247.6A
Authority: DE
Inventors: Jafar Khanlarov
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2018-02-01
Filing date: 2018-02-01
Publication date: 2023-06-15
Anticipated expiration: 2038-02-02
Also published as: DE102018102247A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für einen Crash-Fall, insbesondere zum Schutz einer im Bereich eines Unterbodens eines Kraftfahrzeugs mit Elektro- oder HybridAntrieb angeordnete Hochvolt-Komponente (8), zum Beispiel einer Traktionsbatterie, die in einem Schutzgehäuse an Teilen des Aufbaus des Kraftfahrzeugs befestigt ist, wobei einCrashelement (6) einem Bauteil (5) der Radaufhängung zu einen Kontakt mit der Hochvolt-Komponente (8) vermeidenden Verschiebung von weitgehend starren Teilen des Fahrzeugaufbaus bzw. von Antriebsbauteil (7) zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für einen Crash-Fall, insbesondere zum Schutz einer im Bereich eines Unterbodens eines Kraftfahrzeugs mit Elektro- oder HybridAntrieb angeordneten Hochvolt-Komponente, zum Beispiel einer Traktionsbatterie, die in einem Schutzgehäuse an Teilen des Aufbaus des Kraftfahrzeugs befestigt ist.
Mit Hybrid-Antrieben, also mit einer Kombination eines Antriebs über eine Brennkraftmaschine und einer elektrischen Traktionsmaschine und rein elektrisch angetriebene Fahrzeuge sind in der Zwischenzeit im Serienfahrzeugbau in verschiedensten Ausgestaltungen bekannt. Solche Fahrzeuge weisen üblicherweise wenigstens eine Hochvolt-Komponente auf, bestehend in der Regel aus einer elektrischen Speichereinrichtung, insbesondere einer Batterie, in der elektrische Energie bzw. elektrischer Strom gespeichert wird. Dem Batterieteil einer solchen Einrichtung ist in der Regel eine entsprechende Leistungselektronik und üblicherweise auch Einrichtungen zur Temperierung, insbesondere zur Kühlung der Batterie bzw. der Leistungselektronik zugeordnet. Diese Bauteile einer derartigen Hochvolt-Komponente sind in der Regel in einem Schutzgehäuse gemeinsam untergebracht. Das Schutzgehäuse wird üblicherweise an Teilen des Aufbaus eines Kraftfahrzeugs befestigt. Über diese Einheit wird dem Elektromotor eines Hybrid- oder Elektro-Fahrzeugs zum Antrieb Energie zugeführt. Der Elektromotor ist in der Regel mit einem Getriebe gekoppelt, über das der Antrieb des Fahrzeugs bewirkt wird.
Die DE 10 2008 027 894 A1 zeigt eine crashenergieabsorbierende Anordnung in einem Kraftfahrzeug, umfassend einen Fahrschemel (1) des Kraftfahrzeuges und eine nahebei positionierte galvanische Zelle.
Die Hochvolt-Komponente und die zum Fahrzeugantrieb dienenden Komponenten werden mit hohen elektrischen Spannungen betrieben. Aus Sicherheitsgründen ist deshalb üblicherweise eine solche Hochvolt-Komponente mit allen dazugehörigen Bauteilen im Bereich des Unterbodens eines Kraftfahrzeugs angeordnet. Einerseits wegen des hohen Gewichts und andererseits wegen des üblicherweise aus Schutzgründen starren Gehäuses stellen die Baueinheiten unter Sicherheitsaspekten eine ganz besondere Herausforderung in einem eventuellen Crash-Fall dar. Hinzu kommt die Gefährdung durch diese hohe elektrische Spannung und ggf. auch ausgehend von dem verwendeten Batterietypen eine Feuer- bzw. unter Umständen auch eine Explosionsgefahr im Crash-Fall.
Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von Lösungen zur Sicherheitsproblematik vorgeschlagen. Zum Beispiel zeigt unter beschreibt die DE 10 2011 018 960 A1 ein Gehäuse für die Hochvolt-Komponente eines Kraftfahrzeugs, das im Zwiebelschalenprinzip aus einer Gewebe- bzw. Schaum-Kombination einen crashsicheren Aufbau verbunden mit einer EMV-Kapselung erlauben soll.
In der DE 10 2014 016 185 A1 ist vorgeschlagen, die Traktionsbatterie starr an der Unterseite eines Fahrzeugunterbodens anzuordnen und diese von ebenfalls starr ausgebildeten Achsträgern allseitig schützend zu umgeben.
Die EP 2 184 219 B1 offenbart eine der Antriebseinheit eines Fahrzeugs benachbart angeordnete Batterieeinheit, wobei die Batterieeinheit über mehrere besonders ausgebildete Haltevorrichtungen im mittleren Bereich der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist und wobei ein Teil der Haltevorrichtung für Crash-Fälle mit Sollbruchstellen versehen ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schutzvorrichtung entsprechend der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der bei einem Crash in Bezug auf alle möglichen denkbaren Problemstellungen höchstmögliche Sicherheit gewährleistet werden kann.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass ein Crashelement einem Bauteil der Radaufhängung zum einen Kontakt mit der Hochvolt-Komponente vermeidenden Verschiebung von starren Teilen des Fahrzeugaufbaus bzw. Antriebsbauteilen zugeordnet ist.
Als Bauteil der Radaufhängung bietet sich vorzugsweise ein Wankstabilisator an. Das verschiebbare Antriebsbauteil zum Schutz der Hochvolt-Komponente kann vorzugsweise ein Getriebe sein, da die Getriebegehäuse üblicherweise relativ starr ausgeführt sind.
Insbesondere dann, wenn zum Energieabbau im Crash-Fall fahrzeugseitig wenig Deformationsweg zur Verfügung steht, kann das Crashelement vorzugsweise im Wesentlichen als Energieabsorptionselement ausgeführt sein.
Um den Verschiebungsablauf im Crash-Fall sicherzustellen, kann das Crashelement das Radaufhängungs-Bauteil in etwa U-Form umgreifend ausgeformt sein. Ferner sollte das Crashelement am Fahrzeug-Aufbau so angelenkt sein, dass im Crash-Fall das Bauteil der Radaufhängung mit dem Bauteil des Aufbaus bzw. des Antriebs aus dem Kontaktbereich mit der Hochvolt-Komponente verschiebbar ist. In aller Regel wird diese Verschiebung bei einer Anordnung der Hochvolt-Komponente im Unterbodenbereich eines Fahrzeugs schräg nach oben über die Hochvolt-Komponente hinweg erfolgen.
Für den Fachmann versteht es sich von selbst, dass die erfinderische Lösung sowohl bei einer Anordnung der Antriebseinheit im Front- wie auch im Heck-Bereich eines Elektro- bzw. Hybrid-Fahrzeugen angewendet werden kann. Bei Anordnung der Antriebseinheit im Frontbereich wird das
Crashelement in Fahrtrichtung vor einem an der Vorderachse angebrachten Wankstabilisator anzubringen sein; bei Anordnung der Antriebseinheit im Heckbereich ist das Crashelement in Fahrtrichtung hinter dem an der Hinterachse eines Fahrzeugs angreifenden Wankstabilisator anzubringen.
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der erfinderischen Lösung für eine Schutzvorrichtung für eine Hochvolt-Komponente in einem Crash-Fall ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in den Figuren einer Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels. Die beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, wie nachfolgend in der Zeichnung gezeigt, und die anhand der Zeichnung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder auch in Alleinstellung anwendbar, ohne dass damit der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
Es zeigt:

1 eine Teilansicht einer Achse eines Fahrzeugs mit einer Schutzvorrichtung nach der Erfindung und
2 einen Schnitt durch eine Schutzvorrichtung nach der Erfindung.

1 zeigt Radaufhängungen 1 bzw. 2 eines zweispurigen Fahrzeugs. Die Radaufhängungen 1 bzw. 2 sind über Feder-Dämpfer-Beine 3 bzw. 4 am nichtdargestellten Fahrzeugaufbau abgestützt. An den Radaufhängungen 1 bzw. 2 greift ein Wankstabilisator 5 an zum Ausgleich von unerwünschten Bewegungen des Fahrzeugaufbaus. Der Wandstabilisator 5 ist von einem am Fahrzeugaufbau angelenkten Crashelement 6 teilweise etwa in U-Form umgeben.
Das Crashelement 6 ist am Fahrzeugaufbau so angelenkt, dass es im Crash-Fall den Wankstabilisator 5 gegen ein möglichst starres Bauteil des Kraftfahrzeugaufbaus bzw. des Kraftfahrzeugantriebs, im Ausführungsbeispiel gegen ein Getriebe 7, so verschiebt, dass bei einem weiteren Verschieben der Baueinheit aus Crashelement, Wankstabilisator und Bauteil des Aufbaus bzw. des Antriebs ein Kontakt mit der Hochvolt-Komponente 8 vermeidbar ist. Üblicherweise wird diese Verschiebung bei einer in Pfeilrichtung A (siehe 2) auf Teile des Aufbaus und/oder des Fahrwerks einwirkender Crash-Belastung schräg nach oben (Pfeilrichtung B in 2) über die Hochvolt-Komponente zusammen mit den Getriebe 7 bzw. einer starren Einheit des Aufbaus des Kraftfahrzeuges erfolgen.
Falls zwischen Crash-Energie vernichtenden Bauteilen 9 eines Fahrzeugs und dem Crashelement 6 im Crash-Fall nicht ausreichend Raum zur Verfügung steht, kann das Crashelement 6 vorzugsweise im Wesentlichen als Energieabsorptionselement ausgeführt sein, das durch seine Elastizität bzw. Kompressionsmöglichkeit zu einem Energieabbau vor der einsetzenden Verschiebung von Wankstabilisator 5 und Getriebe 7 genutzt werden kann.
Bezugszeichenliste

1, 2: Radaufhängung
3, 4: Feder-Dämpfer-Bein
5: Wankstabilisator
6: Crashelement
7: Getriebe
8: Hochvolt-Komponente
9: Teile des Fahrzeugaufbaus
A, B: Pfeilrichtungen

Claims

Schutzvorrichtung für einen Crash-Fall die in einem Schutzgehäuse an Teilen eines Aufbaus eines Kraftfahrzeugs befestigt ist, wobei ein Crashelement (6) einem Bauteil (5) der Radaufhängung zu einen Kontakt mit der Hochvolt-Komponente (8) vermeidenden Verschiebung von weitgehend starren Teilen des Fahrzeugaufbaus und/oder Antriebsbauteilen (7) angeordnet ist dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsbauteil (7) ein Getriebe ist und das Crashelement (6) als Energieabsorptionselement ausgeführt ist, wobei das Crashelement (6) das Radaufhängungs-Bauteil (5) in U-Form umgreifend ausgeformt ist und der Wankstabilisator so ausgeformt und derart an den Radträgern (1, 2) angelenkt ist, dass bei einer Crash-Belastung (Pfeil A) eine aus dem Kontaktbereich mit der Hochvolt-Komponente (8) führende Bewegung (Pfeil B) ausführbar ist.