DE102018110519B4 - battery box - Google Patents
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Abstract
Batteriekasten (1) zur Anordnung unterhalb einer Fahrgastraumes eines Elektrofahrzeuges oder Hybridfahrzeuges, wobei der Batteriekasten (1) Streben (3 - 6) aufweist, die diagonal zur Fahrzeuglängsachse (LA) und zur Fahrzeugquerachse verlaufen, um den unteren Bereich der Fahrgastzelle auszusteifen, wobei jeweils zwei Streben (3, 4; 5, 6) von einer vorderen und einer hinteren Rahmenwand (11) des Batteriekastens (1) zu einer linken und rechten Rahmenwand (12, 13) verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass die Streben (3, 4; 5, 6) von den Mittenbereichen (14, 22) der vorderen und hinteren Rahmenwand (10, 11) des Batteriekastens (1) zu den Mittenbereichen (16, 17) einer linken und rechten Rahmenwand (12, 13) verlaufen, so dass die Streben (3 - 6) in Form einer Raute angeordnet sind, wobei die Streben (3 - 6) auf einer Unterseite (2) und/oder einer Oberseite des Batteriekastens (1) angeordnet sind, wobei oberhalb seines Bodens (20) Innenverstrebungen (23, 24) angeordnet sind, die sich in Fahrzeuglängs- und/oder Querrichtung (LA, QA) erstrecken, zur Begrenzung einzelner aufzunehmender Batteriemodule und zur längs- und/oder Queraussteifung eines Innenraumes des Batteriekastens (1), wobei die Rahmenwände (10 - 13) im Querschnitt L-förmig sind, mit einem nach außen gerichteten Horizontalschenkel (25) und einem nach oben gerichteten Vertikalschenkel (26), wobei der Horizontalschenkel (25) aussteifende Einprägungen (18) aufweist, die zumindest dort angeordnet sind, wo keine Innenverstrebungen (23, 24) angeordnet sind und wobei die Rahmenwände (10 - 13), die Streben (3 - 6) und die Innenverstrebungen (23, 24) warmgeformt und pressgehärtet sind oder aus UHSS kaltgeformt und/oder aus UHSS rollgeformt sind.Battery box (1) for arrangement below a passenger compartment of an electric vehicle or hybrid vehicle, the battery box (1) having struts (3 - 6) which run diagonally to the vehicle longitudinal axis (LA) and to the vehicle transverse axis in order to stiffen the lower region of the passenger cell, in each case two struts (3, 4; 5, 6) run from a front and a rear frame wall (11) of the battery box (1) to a left and right frame wall (12, 13), characterized in that the struts (3, 4; 5, 6) from the center areas (14, 22) of the front and rear frame wall (10, 11) of the battery box (1) to the center areas (16, 17) of a left and right frame wall (12, 13), so that the Struts (3 - 6) are arranged in the form of a rhombus, the struts (3 - 6) being arranged on an underside (2) and / or an upper side of the battery case (1), with internal struts (23 , 24) are arranged, which are in Fahrz Extend longitudinal and / or transverse direction (LA, QA), to limit individual battery modules to be accommodated and for longitudinal and / or transverse reinforcement of an interior of the battery box (1), the frame walls (10 - 13) being L-shaped in cross section an outwardly directed horizontal leg (25) and an upwardly directed vertical leg (26), the horizontal leg (25) having stiffening impressions (18) which are arranged at least where no inner struts (23, 24) are arranged and wherein the Frame walls (10-13), the struts (3-6) and the inner struts (23, 24) are thermoformed and press-hardened or cold-formed from UHSS and / or roll-formed from UHSS.
Description
Die Erfindung betrifft einen Batteriekasten mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a battery box with the features in the preamble of
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt die Traktionsbatterien zum Antrieb eines Elektrofahrzeuges oder Hybridfahrzeuges in Batteriekästen anzuordnen, die unterhalb des Fahrgastraumes angeordnet werden. Diese Batteriekästen werden auch als Batterieträger oder als Battery Tray bezeichnet. Die Batteriekästen sind zumeist aus metallischen Werkstoffen hergestellt z. B. als Tiefziehbauteile. Sie sollen leicht sein und eine hohe Steifigkeit aufweisen, gleichzeitig jedoch geringere Produktionskosten verursachen und zudem fluiddicht sein, um das Auslaufen von Batterieflüssigkeit im Falle eines Crashes zu verhindern.It is known from the prior art to arrange the traction batteries for driving an electric vehicle or hybrid vehicle in battery boxes, which are arranged below the passenger compartment. These battery boxes are also called battery carriers or battery trays. The battery boxes are mostly made of metallic materials such. B. as deep-drawn components. They should be light and have a high rigidity, but at the same time cause lower production costs and also be fluid-tight in order to prevent battery fluid from leaking in the event of a crash.
Bei einem Frontalaufprall erfolgt in gängigen Konzepten von Fahrzeugstrukturen die Übertragung der Last allein über die Schweller oder über eine Art Tunnel oberhalb des Batteriekastens. Die seitliche Weiterleitung der Kräfte auf die Schweller erfolgt über die Längsträger. Das ist aufgrund der geometrischen Verhältnisse ungünstig, weil sich die Längsträger zwischen den Rädern befinden und die Schweller weiter außen befinden. Die Längsträger müssen in dem Übergangsbereich zu dem Batteriekasten nach außen und zudem nach unten abknicken. Im Knickbereich wirken Biegekräfte. Die Längsträger müssen entsprechend massiv ausgelegt werden. In der Regel bringt dies eine Gewichtszunahme mit sich. Würden die Kräfte in die Mitte des Fahrzeuges eingeleitet, müsste der Tunnel höhere Kräfte aufnehmen. Tunnel nehmen allerdings relativ viel Platz im Fahrgastraum ein. Das ist unerwünscht.In the case of a frontal impact, in conventional vehicle structure concepts, the load is transmitted solely via the sills or via a type of tunnel above the battery box. The forces are laterally transferred to the sills via the side members. This is unfavorable due to the geometric conditions, because the side members are between the wheels and the sills are further out. The side members must bend outwards and downwards in the transition area to the battery box. Bending forces act in the kink area. The side members must be designed accordingly massive. As a rule, this entails weight gain. If the forces were introduced into the center of the vehicle, the tunnel would have to absorb higher forces. However, tunnels take up a lot of space in the passenger compartment. That is undesirable.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde einen Batteriekasten zur Anordnung unterhalb eines Fahrgastraumes eines Elektrofahrzeuges oder Hybridfahrzeuges aufzuzeigen, welcher ein verbessertes Crashverhalten aufweist und gleichzeitig den für Batteriemodule zu nutzenden Bereich möglichst wenig begrenzt.Proceeding from this, the object of the invention is to show a battery box for arrangement below a passenger compartment of an electric vehicle or hybrid vehicle, which has improved crash behavior and at the same time limits the area to be used for battery modules as little as possible.
Diese Aufgabe ist bei einem Batteriekasten mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved in a battery box with the features of
Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims relate to advantageous developments of the invention.
Der erfindungsgemäße Batteriekasten zur Anordnung unterhalb eines Fahrgastraumes eines Elektrofahrzeuges oder Hybridfahrzeuges besitzt auf seiner Unterseite und/oder auf seiner Oberseite Streben, die diagonal zur Fahrzeuglängsachse und Fahrzeugquerachse verlaufen, um den unteren Bereich der Fahrgastzelle des Elektrofahrzeuges oder Hybridfahrzeuges auszusteifen. Jeweils zwei Streben erstrecken sich von den Mittenbereichen einer vorderen und einer hinteren Rahmenwand des Batteriekastens zu den Mittenbereichen einer linken und rechten Rahmenwand des Batteriekastens. Dadurch bilden die vier Streben eine unterseitige oder oberseitige Raute. Diese rautenförmige Anordnung der Streben befindet sich außerhalb des Innenraums des Batteriekastens. Der Batteriekasten wird nicht hinsichtlich der Beladbarkeit mit Batteriemodulen beschränkt.The battery box according to the invention for arrangement below a passenger compartment of an electric vehicle or hybrid vehicle has struts on its underside and / or on its upper side which run diagonally to the vehicle longitudinal axis and vehicle transverse axis in order to stiffen the lower region of the passenger cell of the electric vehicle or hybrid vehicle. Two struts each extend from the center areas of a front and a rear frame wall of the battery box to the center areas of a left and right frame wall of the battery box. As a result, the four struts form a diamond on the underside or on the top. This diamond-shaped arrangement of the struts is located outside the interior of the battery box. The battery box is not limited in terms of loadability with battery modules.
Zudem wird durch die rautenförmige Anordnung ein neuer Lastpfad geschaffen, der günstiger ist, als X-förmig angeordnete Versteifungen eines Batteriekastens. Der Grund dafür ist, dass der Rahmen des Batteriekastens linke und rechte Rahmenwände besitzt, über die sehr große Kräfte in Längsrichtung übertragen werden können. Bei einem Frontalcrash entlasten die rechte und die linke Rahmenwand die daran angeordneten Schweller. Kollisionskräfte müssen daher nicht mehr ausschließlich über die Schweller übertragen werden, sondern können über die Rahmenwände und in Kombination mit den Rahmenwänden über die rautenförmig angeordneten Streben übertragen werden.In addition, the diamond-shaped arrangement creates a new load path, which is cheaper than an X-shaped stiffener Battery box. The reason for this is that the frame of the battery box has left and right frame walls, over which very large forces can be transmitted in the longitudinal direction. In the event of a frontal crash, the right and left frame walls relieve the sills arranged on them. Collision forces therefore no longer have to be transmitted exclusively via the sills, but can be transmitted via the frame walls and, in combination with the frame walls, via the diamond-shaped struts.
Die Streben leiten die bei einem Frontalcrash angreifenden Kräfte von der vorderen Rahmenwand in den Mittenbereich der seitlichen Rahmenwände ein. Von dort werden die Kräfte sowohl über die seitlichen Rahmenwände als auch über die zwei weiteren Streben in die hintere Rahmenwand eingeleitet.The struts transfer the forces acting in the event of a frontal crash from the front frame wall into the central region of the side frame walls. From there, the forces are introduced into the rear frame wall both via the side frame walls and via the two further struts.
Der Batteriekasten ist erfindungsgemäß eine autarke, selbsttragende Einheit. Längsträger können an den vorderen und hinteren Enden des Batteriekastens gefügt sein. Der Batteriekasten kann insbesondere stoffschlüssig mit den Längsträgern zu einer tragenden Fahrzeugstruktur gefügt werden. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Batteriekastens besteht darin, dass die rautenförmig angeordneten Streben einen besseren Schutz der Batteriemodule in verschiedenen Crashszenarien ermöglichen und dass gleichzeitig der vorhandene Bauraum in Hochrichtung des Fahrzeugs besser genutzt wird. Zudem verbessern sich durch die Steifigkeitseigenschaften des Batteriekastens auch die Steifigkeitseigenschaften des gesamten Elektrofahrzeuges. Damit werden auch die fahrdynamischen Eigenschaften verbessert. Je nach Auslegung kann die Nutzung des Batteriekastens in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung als Bestandteil der Fahrzeugstruktur sogar zu einer Verringerung des Gesamtgewichts der Karosserie führen.According to the invention, the battery box is a self-sufficient, self-supporting unit. Side members can be joined at the front and rear ends of the battery box. The battery box can in particular be integrally joined with the side members to form a load-bearing vehicle structure. The particular advantage of the battery box according to the invention is that the diamond-shaped struts enable better protection of the battery modules in various crash scenarios and that at the same time the available installation space is better used in the vertical direction of the vehicle. In addition, the stiffness properties of the battery box also improve the stiffness properties of the entire electric vehicle. This also improves the driving dynamics properties. Depending on the design, the use of the battery box in the configuration according to the invention as part of the vehicle structure can even lead to a reduction in the overall weight of the body.
Der Batteriekasten besitzt einen umlaufenden, geschlossenen Rahmen, der von Rahmenwänden gebildet ist. Der Batteriekasten ist insbesondere rechteckig. In Fahrtrichtung betrachtet können die beiden vorderen Ecken des Batteriekastens abgeschrägt sein, beispielsweise in Anpassung an einen Radkasten bzw. in Anpassung an den Radeinschlag bzw. den Bauraum für Räder des Kraftfahrzeuges.The battery box has a surrounding, closed frame, which is formed by frame walls. The battery box is particularly rectangular. When viewed in the direction of travel, the two front corners of the battery case can be chamfered, for example in adaptation to a wheel case or in adaptation to the wheel lock or the installation space for wheels of the motor vehicle.
Der erfindungsgemäße Batteriekasten besitzt in vorteilhafter Weiterbildung eine quer zur Fahrzeuglängsachse verlaufende Strebe, die sich von dem Mittenbereich der linken Rahmenwand zu dem Mittenbereich der rechten Rahmenwand erstreckt. Dadurch ergibt sich zusammen mit den vier weiteren, rautenförmig angeordneten Streben eine doppel-V-förmige Verstrebung. Für eine optimale Lastübertragung befinden sich alle genannten Streben in einer Ebene, d. h. unterhalb und/oder oberhalb des Bodens. Die quer zur Fahrzeuglängsachse verlaufende Strebe dient zur Queraussteifung. Sie nimmt Kräfte auf, die bei einem Seitencrash wirken. Die Kräfte werden über die doppel-V-förmige Verstrebung sowohl in die vordere und hintere Rahmenwand eingeleitet, als auch unmittelbar über die quer zur Fahrzeuglängsachse verlaufende Strebe in die gegenüberliegende längsseitige Rahmenwand. Da diese gegenüberliegende Rahmenwand gewissermaßen nach außen gedrückt wird, werden die an diese Rahmenwand angeschlossenen diagonal verlaufenden Streben der Raute auf Zug gegenüber der vorderen und hinteren Rahmenwand des Batteriekastens belastet. Gleichzeitig drücken die beiden anderen, gegenüberliegenden, diagonal verlaufenden Streben der Raute ebenfalls auf die vordere und hintere Rahmenwand. Im Ergebnis kommt es zu einem sehr steifen Verbund durch die doppel-V-förmige Verstrebung, die sich aus der im Wesentlichen rechteckigen Struktur des umlaufenden Rahmens des Batteriekastens ergibt, in Kombination mit der Querstrebe und den diagonal verlaufenden Streben. Da der Bereich unterhalb des Bodens üblicherweise für einen Unterfahrschutz (Poller) genutzt wird, kann die erfindungsgemäße Verstärkung des Batteriekastens ebenfalls für diesen Zweck genutzt werden. Das bedeutet, dass der Bauraum in Hochrichtung des Fahrzeuges besser ausgenutzt wird.In an advantageous development, the battery case according to the invention has a strut which runs transversely to the longitudinal axis of the vehicle and extends from the central region of the left frame wall to the central region of the right frame wall. Together with the four other, diamond-shaped struts, this results in a double V-shaped strut. For optimal load transfer, all of the struts mentioned are on one level, i. H. below and / or above the ground. The strut, which runs transversely to the vehicle's longitudinal axis, is used for transverse bracing. It absorbs forces that act in a side crash. The forces are introduced into the front and rear frame wall via the double V-shaped strut, as well as directly into the opposite longitudinal frame wall via the strut running transversely to the vehicle's longitudinal axis. Since this opposite frame wall is, as it were, pushed outwards, the diagonal struts of the rhombus connected to this frame wall are subjected to tension against the front and rear frame walls of the battery box. At the same time, the other two diametrically opposed struts on the rhombus also press against the front and rear frame walls. The result is a very rigid bond due to the double V-shaped strut, which results from the essentially rectangular structure of the surrounding frame of the battery box, in combination with the cross strut and the diagonally extending struts. Since the area below the floor is usually used for an underrun protection (bollard), the reinforcement of the battery box according to the invention can also be used for this purpose. This means that the installation space in the vehicle's vertical direction is better utilized.
Konstruktionsmethoden auf Basis bionischer Algorithmen haben gezeigt, dass die Streben, die zum Vorderwagen gerichtet sind, keine konstante Breite aufweisen müssen. Die Dicke der Streben kann in Richtung zu den längsseitigen Rahmenwänden etwas zunehmen. Zudem können zusätzliche Anbindungspunkte zu der linken und rechten Rahmenwand vorgesehen sein. Ferner kann zur Erhöhung der Knicksteifigkeit der diagonal verlaufenden Streben eine zusätzliche Aussteifung zweckmäßig sein, so dass die V-förmige Anordnung durch eine weitere quer zur Fahrzeuglängsachse verlaufende Strebe ergänzt wird. Die V-Form kann in diesem Fall auch als A-Form bezeichnet werden.Construction methods based on bionic algorithms have shown that the struts facing the front of the vehicle do not have to be of constant width. The thickness of the struts can increase somewhat in the direction of the longitudinal frame walls. In addition, additional connection points to the left and right frame walls can be provided. Furthermore, additional stiffening may be expedient to increase the buckling stiffness of the diagonally extending struts, so that the V-shaped arrangement is supplemented by a further strut running transversely to the vehicle longitudinal axis. In this case, the V-shape can also be referred to as the A-shape.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die von vorderen Längsträgern in den Rahmen des Batteriekastens eingeleiteten Kräfte nicht ausschließlich in den äußeren Eckbereich des Batteriekastens eingeleitet werden, sondern zusätzlich in den Mittenbereich der vorderen Rahmenwand. In diesem Fall werden die Kräfte von den Längsträgern kommend über die Mittenwand unmittelbar in die V-förmig angeordneten Streben eingeleitet und von hier ausgehend in die seitlichen Rahmenwände.Furthermore, it is advantageous if the forces introduced into the frame of the battery box by front longitudinal beams are not only introduced into the outer corner area of the battery box, but also into the central area of the front frame wall. In this case, the forces coming from the side members are introduced directly into the V-shaped struts via the center wall and from here into the side frame walls.
Die crashrelevanten Kräfte werden maßgeblich über die Streben und die Rahmenstruktur des Batteriekastens übertragen. Der Boden des Batteriekastens hat primär die Funktion, die Batterien zu tragen. Er ist mit den Rahmenwänden gefügt, insbesondere ist er stoffschlüssig gefügt. Auch über den Boden können in gewissem Umfang Kräfte übertragen werden, allerdings besitzt er nicht die Biegesteifigkeit wie ein Hohlprofil. Der Boden wird daher vorzugsweise zusätzlich ausgesteift.The crash-relevant forces are largely transmitted via the struts and the frame structure of the battery box. The bottom of the battery box has the primary function of carrying the batteries. It is joined to the frame walls, in particular, it is cohesively joined. To a certain extent, forces can also be transmitted via the floor, but it does not have the bending stiffness like a hollow profile. The floor is therefore preferably additionally braced.
Oberhalb des Bodens befinden sich Innenverstrebungen. Sie können sich in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken und/oder zusätzlich in Fahrzeugquerrichtung. Sie dienen zur Quer- und/oder Längsaussteifung des Innenraumes des Batteriekastens. Zusätzlich dienen sie zur Begrenzung einzelner aufzunehmender Batteriemodule. Die Innenverstrebungen haben daher mehrere Funktionen. Hinsichtlich der Tragfunktionen unterstützen die Innenverstrebungen die V-förmig angeordneten Streben bzw. die Querstreben. Da sich die Innenverstrebungen und die übrigen Streben beiderseits des Bodens befinden, ist der Boden insgesamt betrachtet relativ engmaschig und stark ausgesteift. Es ergibt sich ein Fachwerkverbund, der als solcher geeignet ist, hohe Kräfte bei erheblicher Steifigkeit zu übertragen.There are internal struts above the floor. They can extend in the vehicle longitudinal direction and / or additionally in the vehicle transverse direction. They serve for the transverse and / or longitudinal stiffening of the interior of the battery box. In addition, they serve to limit individual battery modules to be accommodated. The inner struts therefore have several functions. With regard to the load-bearing functions, the inner struts support the V-shaped struts or the cross struts. Since the inner struts and the other struts are located on both sides of the floor, the floor as a whole is relatively narrow-meshed and strongly stiffened. The result is a truss network which, as such, is suitable for transmitting high forces with considerable rigidity.
Die Steifigkeit der Rahmenwände wird auch dadurch erreicht, dass diese im Querschnitt im Wesentlichen L-förmig sind. Sie besitzen einen nach außen gerichteten Horizontalschenkel. Das bedeutet, dass der Schenkel von der Fahrzeuglängsachse weg gerichtet ist. Der weitere Schenkel ist ein nach oben gerichteter Vertikalschenkel. Auf dem Horizontalschenkel kann ein Schweller befestigt werden. Über den Schweller wird der Horizontalschenkel und damit die Rahmenwand in Fahrzeuglängsrichtung erheblich verstärkt, wobei die bei einem Frontalcrash wirkenden Kräfte zu einem wesentlichen Teil über den Batteriekasten übertragen werden sollen. Die Biegesteifigkeit des Horizontalschenkels kann über aussteifende Einprägungen erhöht sein. Diese Einprägungen können in Gruppen oder durchgehend über den gesamten Außenumfang des Batteriekastens bzw. des Vertikalschenkels angeordnet sein. Sie sollten sich zumindest dort befinden, wo keine Innenverstrebungen angeordnet sind. Bereiche, in denen keine Innenverstrebungen mit der Rahmenwand verbunden sind, sind hinsichtlich der Biegesteifigkeit naturgemäß etwas schwächer, als diejenigen Bereiche, in denen die Rahmenwände zusätzlich an Innenverstrebungen abgestützt sind. Die Einprägungen befinden sich daher vorzugsweise in gleichmäßigen Abständen von zwei benachbarten Innenverstrebungen. Die Einprägungen befinden sich bevorzugt an der Oberseite des Horizontalschenkels und erstrecken sich von der Oberseite über die äußere Randseite bis zur Unterseite des Horizontalschenkels. Es können insbesondere mehrere wellenförmig angeordnete Sicken sein, die aufgrund ihrer Funktion auch als Anti-Eindrück-Sicken bezeichnet werden können.The rigidity of the frame walls is also achieved in that they are essentially L-shaped in cross section. They have an outward horizontal leg. This means that the leg is directed away from the vehicle's longitudinal axis. The other leg is an upward vertical leg. A sill can be attached to the horizontal leg. The horizontal leg and thus the frame wall in the longitudinal direction of the vehicle are considerably strengthened via the sill, the forces acting in the event of a frontal crash being to a large extent to be transmitted via the battery box. The bending stiffness of the horizontal leg can be increased by stiffening impressions. These impressions can be arranged in groups or continuously over the entire outer circumference of the battery box or the vertical leg. They should at least be located where there are no internal struts. Areas in which no inner struts are connected to the frame wall are naturally somewhat weaker in terms of bending stiffness than those areas in which the frame walls are additionally supported on inner struts. The embossments are therefore preferably at regular intervals from two adjacent inner struts. The impressions are preferably located on the top of the horizontal leg and extend from the top over the outer edge side to the bottom of the horizontal leg. In particular, there may be several corrugated beads, which due to their function can also be referred to as anti-indentation beads.
Zusätzliche Versickungen können im Anbindungsbereich der diagonal verlaufenden Streben an den Horizontalschenkeln ausgebildet sein. Wenn sich die diagonal verlaufenden Streben unterhalb des Batteriekastens befinden, sind auch die zusätzlichen Versickungen im Anbindungsbereich der diagonal verlaufenden Streben, vorzugsweise im unteren Bereich des Horizontalschenkels angeordnet.Additional embossments can be formed on the horizontal legs in the connection area of the diagonally extending struts. If the diagonally extending struts are located below the battery box, the additional embossments are also arranged in the connection area of the diagonally running struts, preferably in the lower region of the horizontal leg.
Die Streben und/oder die Innenverstrebungen sind im Querschnitt U- oder hutförmig. Es handelt sich bei den Streben und den Innenverstrebungen um Bauteile, die mit dem Boden oder mit einem Deckel gefügt sind. Die jeweiligen Streben bzw. Innenverstrebungen begrenzen dadurch Hohlräume zusammen mit dem Boden bzw. Deckel.The struts and / or the inner struts are U-shaped or hat-shaped in cross section. The struts and the inner struts are components that are joined to the floor or with a lid. The respective struts or inner struts thereby delimit cavities together with the base or cover.
Durch diese Hohlstrukturen entstehen biegesteife Querschnitte, die hohe Biegemomente aufnehmen können. Auch dadurch wird der Batteriekasten verstärkt. Es wird ein zusätzlicher Lastpfad durch den Batteriekasten hindurch geschaffen, wobei umso höhere Lasten übertragen werden können, je intensiver die Aussteifungen des Batteriekastens mit Streben bzw. Innenverstrebungen ist.These hollow structures result in rigid cross sections that can absorb high bending moments. This also reinforces the battery box. An additional load path is created through the battery box, the higher the loads that can be transmitted, the more intensive the bracing of the battery box with struts or inner struts is.
Es wird als besonders effektiv angesehen, wenn die Hohlräume in den Streben und/oder den Innenverstrebungen Bestandteil eines Kühlsystems sind. Kühlsysteme sind bei Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen zum Teil erforderlich, da die Batterien vorzeitig altern würden, wenn bestimmte Betriebstemperaturen überschritten werden. Die Hohlräume können zur Durchleitung eines Kühlmittels ausgebildet sein. Bei dem Kühlmittel kann es sich um ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmittel oder auch um Luft handeln. Es können in den Hohlräumen geeignete Kühlelemente angeordnet sein. Die Hohlräume selbst können die Wandung eines Kühlmittelkanals sein. Es ist auch möglich in den Hohlräumen Leitungen unterzubringen, durch welche ein Kühlmittel geführt wird. Auf diese Weise tragen die Innenverstrebungen und gegebenenfalls auch die Streben dazu bei, den Raumbedarf eines Kühlsystems zu minimieren. Dadurch können größere oder mehr Batteriemodule untergebracht werden. Dies führt zu einer erhöhten Reichweite des Kraftfahrzeuges.It is considered particularly effective if the cavities in the struts and / or the inner struts are part of a cooling system. Cooling systems are partly required for electric vehicles or hybrid vehicles because the batteries would age prematurely if certain operating temperatures are exceeded. The cavities can be designed for the passage of a coolant. The coolant can be a liquid or gaseous coolant or also air. Suitable cooling elements can be arranged in the cavities. The cavities themselves can be the wall of a coolant channel. It is also possible to accommodate lines in the cavities through which a coolant is passed. In this way, the inner struts and possibly also the struts help to minimize the space requirement of a cooling system. This allows larger or more battery modules to be accommodated. This leads to an increased range of the motor vehicle.
In einer ersten Ausführungsform bilden die Außenwände und der Boden eine Wanne. Die Wanne soll dicht sein. Dazu ist sie mit einem Deckel gefügt. Es kann sich bei dem Deckel um eine flache, leicht profilierte Platte handeln.In a first embodiment, the outer walls and the bottom form a trough. The tub should be tight. For this, it is joined with a lid. The lid can be a flat, slightly profiled plate.
In einer zweiten Ausführungsform umschließen die Außenwände eine separate Wanne, insbesondere in Form einer Faltwanne oder auch einer Tiefziehwanne. Sie ist insbesondere auf den Oberseiten des Vertikalschenkels gehalten. Unterseitig wird die Wanne durch die diagonal verlaufenden Streben unterstützt. Diese Wanne ist wiederum mit einem Deckel dicht gefügt. Die Außenwände müssen in diesem Fall weder mit der Wanne noch untereinander dicht zusammengefügt sein.In a second embodiment, the outer walls enclose a separate tub, in particular in the form of a folding tub or a deep-drawing tub. In particular, it is held on the upper sides of the vertical leg. On the underside, the tub is supported by the diagonal struts. This tub is in turn sealed with a lid. The outer walls must be in this The case should not be joined tightly with the tub or with each other.
Die Rahmenwände, die Streben und die Innenverstrebungen sind warmgeformt und pressgehärtet mit einer Zugfestigkeit von wenigstens abschnittsweise zwischen 1300 und 2100 MPa. Sie können alternativ aus ultrahochfestem Stahl kaltgeformt und/oder mit einer Zugfestigkeit von wenigstens abschnittsweise zwischen 1300 und 1500 MPa rollgeformt sein. Diese Stähle erfüllen die Anforderungen an moderne Fahrzeuge bezüglich verbesserten Crashverhaltens und geringem Fahrzeuggewicht. Alternativ zu Stahllegierungen können auch hochfeste oder höchstfeste Aluminiumlegierungen als Rahmenwand, Strebe oder Innenverstrebungen Verwendung finden, insbesondere aus der Gruppe der 6000 oder 7000 (EN573-3:2013-12) Legierungen. Insbesondere für die Außenwände lassen sich somit auch mehrere Kammern ausbilden zur Optimierung von Steifigkeit und Energieaufnahmevermögen.The frame walls, the struts and the inner struts are thermoformed and press-hardened with a tensile strength of at least in sections between 1300 and 2100 MPa. Alternatively, they can be cold-formed from ultra-high-strength steel and / or roll-formed with a tensile strength of at least in sections between 1300 and 1500 MPa. These steels meet the requirements of modern vehicles with regard to improved crash behavior and low vehicle weight. As an alternative to steel alloys, high-strength or high-strength aluminum alloys can also be used as frame walls, struts or inner struts, especially from the group of 6000 or 7000 (EN573-3: 2013-12) alloys. For the outer walls in particular, several chambers can thus be formed to optimize rigidity and energy absorption.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
-
1 einen Batteriekasten in einer Ansicht von unten; -
2 den Batteriekasten der 1 in einer Draufsicht von schräg oben ohne Deckel; -
3 eine Längsschnittansicht durchden Batteriekasten der 1 ; -
4 in vergrößerter perspektivischer Darstellung eine Längsschnittansicht eines Rahmenbereiches des Batterieträgers; -
5 den Batteriekasten der 1 in einer Draufsicht ohne Deckel in Verbindung mit Längsträgern und mit geändertem Verlauf der Frontcrash-Lasteinleitung und vorderen Rahmenwand; -
6 eine Seitenansicht des Batteriekastens gemäß5 ohne Fahrzeugschweller; -
7 eine Seitenansicht des Batteriekastens der5 mit Fahrzeugschweller; -
8 eine Ansicht von unten auf eine weitere Ausführungsform eines Batteriekastens mit bionischer V-Verstrebung und -
9 eine Doppel-V-Verstrebung mit integrierter Querverstrebung als bionisch geformtes Pressteil zur Verbindung mit einem Batteriekasten.
-
1 a battery box in a view from below; -
2 the battery box of the1 in a top view obliquely from above without a lid; -
3 a longitudinal sectional view through the battery box of the1 ; -
4 an enlarged perspective view of a longitudinal sectional view of a frame region of the battery holder; -
5 the battery box of the1 in a plan view without a lid in connection with side members and with a modified course of the front crash load introduction and front frame wall; -
6 a side view of the battery box according to5 without vehicle sills; -
7 a side view of the battery box of the5 with vehicle sill; -
8th a bottom view of another embodiment of a battery case with bionic V-strut and -
9 a double V strut with integrated cross strut as a bionically shaped press part for connection to a battery box.
Die
Es handelt sich um Traktionsbatterien zum Vortrieb des Elektrofahrzeuges oder Hybridfahrzeuges. Der Batteriekasten
Bei dem erfindungsgemäßen Batteriekasten dienen die Streben
Die quer verlaufende Strebe
Durch die Doppel-V-förmige Verstrebung, ergibt sich in Kombination mit dem im Wesentlichen rechteckigen Rahmen
In der Darstellung gemäß
Aus der Darstellung der
Die Schnittdarstellung der
Die perspektivische Darstellung der
Der Rahmen
In einer Weiterbildung der Erfindung ist in
Es fällt ferner auf, dass die zentrale, quer verlaufende Strebe
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 -1 -
- Batteriekastenbattery box
- 2 -2 -
- Unterseitebottom
- 3 -3 -
- Strebestrut
- 4 -4 -
- Strebestrut
- 5 -5 -
- Strebestrut
- 6 -6 -
- Strebestrut
- 7 -7 -
- Eckecorner
- 8 -8th -
- Eckecorner
- 9 -9 -
- Rahmenframe
- 10 -10 -
- Vordere RahmenwandFront frame wall
- 11 -11 -
- Hintere RahmenwandRear frame wall
- 12 -12 -
- Linke RahmenwandLeft frame wall
- 13 -13 -
- Rechte RahmenwandRight frame wall
- 14 -14 -
-
Mittenbereich von
10 Middle range of10 - 15 -15 -
- Quer verlaufende StrebeCross strut
- 16 -16 -
-
Mittenbereich von
12 Middle range of12 - 17 -17 -
-
Mittenbereich von
13 Middle range of13 - 18 -18 -
- Einprägungimpressing
- 19 -19 -
- VersickungVersickung
- 20 -20 -
- Bodenground
- 21 -21 -
-
Verstärkungssicke in
20 Reinforcing bead in20 - 22 -22 -
-
Mittenbereich von
11 Middle range of11 - 23 -23 -
- Innenverstrebunginternal brace
- 24 -24 -
- Innenverstrebunginternal brace
- 25 -25 -
- Horizontalschenkelhorizontal leg
- 26 -26 -
- Vertikalschenkelvertical leg
- 27 -27 -
-
Oberseite von
25 Top of25 - 28 -28 -
-
Randseite von
25 Edge of25 - 29 -29 -
-
Versickung von
14 Infiltration of14 - 30 -30 -
- Schraublochscrew
- 31 -31 -
- Wannetub
- 32 -32 -
- Schraublöcherscrew
- 33 -33 -
- Schwellersill
- 34 -34 -
- Längsträgerlongitudinal beams
- 35 -35 -
- Längsträgerlongitudinal beams
- 36 -36 -
-
Übergangsbereich von
34 Transition area of34 - 37 -37 -
-
Übergangsbereich von
35 Transition area of35 - 38 -38 -
- Diagonalstrebediagonal strut
- 39 -39 -
- Diagonalstrebediagonal strut
- 40 -40 -
- Stützstrebesupport strut
- 41 -41 -
- Querstrebecrossmember
- 42 -42 -
- Knotenbereich node region
- KF -KF -
- Kraft bei FrontalcrashForce in frontal crash
- F1 -F1 -
- Kraft bei SeitencrashForce in side crash
- FR -FR -
- Fahrtrichtungdirection of travel
- LA -LA -
- Fahrzeuglängsachsevehicle longitudinal axis
- B1 -B1 -
- Kraftrichtungdirection of force
- P2 -P2 -
- Kraftrichtungdirection of force
- P3 -P3 -
- Kraftrichtungdirection of force
- P4 -P4 -
- Kraftrichtungdirection of force
- QA -QA -
- FahrzeugquerachseVehicle transverse axis
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-
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- 2018-05-02 DE DE102018110519.3A patent/DE102018110519B4/en active Active
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Title |
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Norm DIN EN 573-3 2013-12-00. Aluminium und Aluminiumlegierungen - Chemische Zusammensetzung und Form von Halbzeug - Teil 3: Chemische Zusammensetzung und Erzeugnisformen; Deutsche Fassung EN 573-3:2013. S. 1-32. * |
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Also Published As
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DE102018110519A1 (en) | 2019-11-07 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |