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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Kraftfahrzeugkarosserie, die eine Bodenbaugruppe mit einem Seitenschweller aufweist, und einer Speicherzellenbaugruppe, die von unten an der Bodenbaugruppe befestigt ist.
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Elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge, beispielsweise Kraftfahrzeuge mit einem reinen Elektroantrieb oder sogenannte Hybridfahrzeuge, die sowohl einen Elektroantrieb als auch einen Verbrennungsmotorantrieb aufweisen, sind bereits bekannt. Diese Kraftfahrzeuge weisen im Antriebsstrang üblicherweise einen Elektromotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs sowie eine Traktionsbatterie, die auch Antriebsbatterie genannt werden kann, auf, die elektrische Energie für den Elektromotor bereitstellt. Eine derartige Traktionsbatterie wird häufig auch als Hochvoltenergiespeicher bezeichnet. Es ist bekannt, dass in der Traktionsbatterie Batteriezellen zu Batteriemodulen zusammengefasst sein können. Die Batteriezellen bzw. Batteriemodule sind in einem Gehäuse der Traktionsbatterie untergebracht, das zum Schutz der Batteriezellen dient und weitere Vorrichtungen, beispielsweise zur Klimatisierung und Steuerung der Batteriezellen, enthält. Eine derartige Traktionsbatterie kann beispielsweise im Bereich eines Bodens des Kraftfahrzeugs zwischen der Vorderachse und der Hinterachse des Kraftfahrzeugs angeordnet sein.
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Beispielsweise zeigt die
DE 102013204765 A1 eine Speicherzellenbaueinheit, d.h. eine Traktionsbatterie, zum Speichern von elektrischer Energie für den Antrieb eines Elektromotors eines Kraftfahrzeugs. Ein Gehäuse der Traktionsbatterie ist an einer Unterseite des Kraftfahrzeugs angebracht und weist zudem einen Energieabsorptionsbereich auf, der an äußeren Randbereichen des Gehäuses ausgebildet ist und im Falle einer Kollision zu einem Abbau von Kollisionsenergie beiträgt, ohne dass die in dem Gehäuse untergebrachten Speicherzellen selbst beschädigt werden. Das Gehäuse ist zwischen den Seitenschwellern des Kraftfahrzeugs angeordnet und mit diesen verbunden. Im Falle einer seitlichen Kollision des Kraftfahrzeugs wird bei dieser Anordnung eine Last in den Seitenschweller eingeleitet, der sich wiederum an dem Gehäuse der Traktionsbatterie und einem Boden sowie möglicherweise einem nichtgezeigten Bodenquerträger abstützt.
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Ferner gibt es Bestrebungen eine Traktionsbatterie derart breit zu gestalten, dass sie genauso breit wie eine Kraftfahrzeugkarosserie ist. In diesem Fall überlappt die Traktionsbatterie bzw. das Traktionsbatteriegehäuse vollständig mit dem Fahrzeugunterboden einschließlich der Seitenschweller. Dies hat den Vorteil, dass der Bauraum unterhalb des Fahrzeugunterbodens optimal für die Unterbringung von Batteriezellen genutzt werden kann, so dass eine möglichst große Leistung bzw. Reichweite für das Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt werden kann. In diesem Fall ist es ebenfalls vorteilhaft, dass die Traktionsbatterie bzw. das Traktionsbatteriegehäuse Energieabsorptionsbereiche zum Abbau von Kollisionsenergie bei einer seitlichen Kollision des Kraftfahrzeugs aufweist.
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Eine vollständige Überlappung des Traktionsbatteriegehäuses mit den Seitenschwellern hat zur Folge, dass eine Zugänglichkeit zu den Seitenschwellern für Reparatur- und/oder Wartungsarbeiten von unten lediglich durch vollständige Demontage der Traktionsbatterie möglich ist.
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Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Kraftfahrzeugkarosserie und einer Speicherzellenbaugruppe, die von unten an der Bodenbaugruppe befestigt ist, zu schaffen, wobei die Kraftfahrzeugkarosserie hinreichend Energieabsorptionsfähigkeit bei einer seitlichen Kollision aufweist, die Speicherzellenbaugruppe hinreichend viel Speicherzellen aufnehmen kann und gleichzeitig eine Wartungs- und Reparaturfreundlichkeit erhöht ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug gelöst, das die Kombination der Merkmale von Patentanspruch 1 aufweist. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführt.
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Erfindungsgemäß hat ein Kraftfahrzeug eine Kraftfahrzeugkarosserie, die eine Bodenbaugruppe mit einem Seitenschweller aufweist, und eine Speicherzellenbaugruppe, die von unten an der Bodenbaugruppe befestigt bzw. montiert ist. Seitlich an der Speicherzellenbaugruppe ist ein Energieabsorptionsträger, insbesondere in Fahrzeuglängsrichtung, lösbar befestigt bzw. montiert.
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Durch die lösbare Montage kann der Energieabsorptionsträger, der an der Speicherzellenbaugruppe montiert ist, leicht ausgetauscht werden, falls dieser beschädigt ist. Es ist somit nicht erforderlich, dass die gesamte Speicherzellenbaugruppe ausgetauscht werden muss, falls lediglich eine seitliche Beschädigung erfolgt, die nur den Energieabsorptionsträger betrifft. Eine derartige Beschädigung kann bei einer seitlichen Kollision mit einem anderen Verkehrsteilnehmer oder einem festen Gegenstand erfolgen.
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Bevorzugt ist der Energieabsorptionsträger nur an der Speicherzellenbaugruppe lösbar befestigt bzw. montiert. D.h. die Speicherzellenbaugruppe ist nicht unmittelbar an der Bodenbaugruppe, insbesondere nicht unmittelbar an dem Seitenschweller, lösbar befestigt bzw. montiert.
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Dies erleichtert den Austausch des Energieabsorptionsträgers und vereinfacht auch eine Montage der Speicherzellenbaugruppe an der Bodenbaugruppe.
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Der Energieabsorptionsträger ist ein Längsträger, der beispielsweise als Holprofil ausgebildet ist. Der Energieabsorptionsträger ist ein Strukturträger, also ein strukturell wirksamer Träger, der zu Steifigkeit und Festigkeit der Speicherzellenbaugruppe beiträgt.
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Das Kraftfahrzeug hat zumindest einen Elektroantrieb und kann einen sogenannten Hybridantrieb aufweisen, der sowohl einen Elektroantrieb als auch einen Antrieb mit einem Verbrennungsmotor umfasst. Dabei bildet die Speicherzellenbaugruppe eine Antriebsbatterie, die beispielweise extern wiederaufladbar ist. Eine derartige Antriebsbatterie wird häufig auch als Hochvoltspeicher oder als Traktionsbatterie bezeichnet.
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Die Speicherzellenbaugruppe besteht beispielsweise aus einem Gehäuse, in dem Speicherzellen und gegebenenfalls Kühlvorrichtungen, Strom- und Steuerleitungen angeordnet sind.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der Energieabsorptionsträger derart lösbar an der Speicherzellenbaugruppe montiert, dass der Energieabsorptionsträger bei an der Bodenbaugruppe montierter Speicherzellenbaugruppe demontierbar ist.
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Hierdurch kann der Energieabsorptionsträger, falls er beispielsweise beschädigt ist, ausgetauscht werden, ohne dass die gesamte Speicherzellenbaugruppe demontiert werden muss. Ferner ist es hierdurch möglich, den Seitenschweller und gegebenenfalls weiterer Abschnitte der Bodenbaugruppe der Kraftfahrzeugkarosserie von unten für Reparatur- und/oder Wartungsarbeiten zugänglich zu machen, ohne dass hierfür die gesamte Speicherzellenbaugruppe demontiert werden muss.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Energieabsorptionsträger - bei montierter Speicherzellenbaugruppe - im Wesentlichen unterhalb des Seitenschwellers angeordnet. Vorteilhaft ragt der Energieabsorptionsträger im Wesentlichen bis zu einem seitlichen, äußeren Rand des Kraftfahrzeugs bzw. der Kraftfahrzeugkarosserie vor.
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Hierdurch kann der Energieabsorptionsträger im Falle einer seitlichen Kollision des Kraftfahrzeugs ab Beginn der Kollision zusammen mit dem Seitenschweller zur Energieabsorption beitragen.
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Vorteilhaft ist die Speicherzellenbaugruppe an dem Seitenschweller befestigt bzw. montiert.
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Hierdurch kann die Speicherzellenbaugruppe zusammen mit dem Seitenschweller besonderes gut zu einer Steifigkeit der Fahrzeugkarosseriestruktur beitragen. Ferner ist aufgrund der verhältnismäßig hohen Masse der Speicherzellenbaugruppe eine Anbindung an dem Seitenschweller am stabilsten.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist eine Seitenschwellerabdeckung, insbesondere lösbar, befestigt bzw. montiert, die den Seitenschweller abdeckt und überdeckt.
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Gegebenenfalls kann die Seitenschwellerabdeckung zusätzlich den Energieabsorptionsträger abdecken.
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Diese hat den Vorteil, dass lediglich eine Abdeckung für den seitlichen, unteren Bereich der Kraftfahrzeugkarosserie zwischen den Achsen erforderlich ist.
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Die Seitenschwellerabdeckung ist bevorzugt Bestandteil einer Kraftfahrzeugaußenhaut.
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Ferner kann die Seitenschwellerabdeckung an einer Unterseite des Seitenschwellers befestigt sein.
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Bevorzugt kann die Seitenschwellerabdeckung in einen Zwischenraum zwischen dem Seitenschweller und dem Energieabsorptionsträger hineinragen und dort beispielsweise an der Unterseite des Seitenschwellers, insbesondere lösbar, befestigt sein.
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In dem Fall, in dem die Seitenschwellerabdeckung lediglich den Seitenschweller jedoch nicht den Energieabsorptionsträger abdeckt, kann zusätzlich eine Energieabsorptionsträgerabdeckung vorgesehen sein, die an dem Energieabsorptionsträger, insbesondere lösbar, befestigt ist.
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Eine separate Seitenschwellerabdeckung und Energieabsorptionsträgerabdeckung ist insofern vorteilhaft, wenn von dem gleichen Kraftfahrzeugmodell verschiedene Antriebsvarianten, mit und ohne Elektroantrieb, angeboten werden. In dem Fall des Kraftfahrzeugs ohne Elektroantrieb, das keine Speicherzellenbaugruppe aufweist, kann dann die gleiche Seitenschwellerabdeckung wie für das Kraftfahrzeug mit Elektronantrieb verwendet werden. Damit kann die Seitenschwellerabdeckung in größerer Stückzahl hergestellt werden, was wiederum kostensparend ist.
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Die Energieabsorptionsträgerabdeckung kann vorteilhaft zusätzlich an der Seitenschwellerabdeckung, insbesondere lösbar, befestigt sein.
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Als lösbare Befestigung kann eine Verrastung vorgesehen sein. Zumindest eine Rastnase bzw. Rastlasche kann an der Seitenschwellerabdeckung und das entsprechende Gegenstück an der Energieabsorptionsträgerabdeckung ausgebildet sein.
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Die Seitenschwellerabdeckung wiederum könnte stoffschlüssig oder kraftschlüssig an dem Seitenschweller befestigt sein.
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Die Seitenschwellerabdeckung und/oder die Energieabsorptionsträgerabdeckung können/kann ein Kunststoffspritzgussteil sein.
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Zwischen der Seitenschwellerabdeckung und dem Seitenschweller kann ein Hohlraum ausgebildet sein, in dem ein Umfeldsensor angeordnet ist. Der Umfeldsensor kann insbesondere für hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren ausgebildet sein. Der Umfeldsensor kann ein Ultraschallsensor oder ein Radarsensor oder ein Lidarsensor sein.
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Bevorzugt weist die Speicherzellenbaugruppe einen linken Energieabsorptionsträger und einen rechten Energieabsorptionsträger auf. Dabei erstreckt sie die Speicherzellenbaugruppe vorteilhaft über eine gesamte Breite der Bodenbaugruppe.
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Ferner kann sich die Speicherzellenbaugruppe in Längsrichtung zumindest über im Wesentlichen eine gesamte Länge des linken und rechten Seitenschwellers erstrecken. Demnach erstrecken sich auch die entsprechenden Energieabsorptionsträger im Wesentlichen über eine gesamte Länge der zugehörigen Seitenschweller.
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Der erfindungsgemäße Energieabsorptionsträger ist vorteilhaft angrenzend zu einer seitlichen Stirnseite der Speicherzellenbaugruppe an der seitlichen Stirnseite der Speicherzellenbaugruppe lösbar befestigt bzw. montiert.
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Vorstehend genannte ergänzende Merkmale der Erfindung können soweit möglich und sinnvoll beliebig miteinander kombiniert werden.
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Es folgt eine Kurzbeschreibung der Figur.
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1 ist eine schematische Schnittansicht durch eine Kraftfahrzeugkarosserie mit einer Speicherzellenbaugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Es folgt eine detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figur.
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Die Figur zeigt einen Schnitt entlang einer Fahrzeughochrichtung und einer Fahrzeugquerrichtung, d.h. einen Schnitt in eine y-Richtung und eine z-Richtung im Fahrzeugkoordinatensystem, durch eine linke Seite einer Bodenbaugruppe 1 einer Kraftfahrzeugkarosserie mit einer Speicherzellenbaugruppe 5 gemäß dem Ausführungsbeispiel. Die Bodenbaugruppe 1 hat einen linken Seitenschweller 3 und einen nicht gezeigten rechten Seitenschweller zwischen denen ein Karosserieboden 23 verläuft. Im Folgenden wird jeweils nur auf die linke Seite der Bodenbaugruppe bzw. den linken Energieabsorptionsträger 7 Bezug genommen. Der Aufbau ist jedoch links und rechts gleich.
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An der Unterseite der Kraftfahrzeugkarosserie bzw. der Bodenbaugruppe 1 ist die Speicherzellenbaugruppe 5 über eine Schraubverbindung 15 von unten an dem Seitenschweller 3 montiert. Die Speicherzellenbaugruppe 5 ist ein sogenannter Hochvoltspeicher zur Speicherung von elektrischer Energie für einen elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs. Die Speicherzellenbaugruppe 5 besteht aus einem insbesondere mediendichten, selbsttragenden Gehäuse in dem neben den eigentlichen Speicherzellen unter anderem auch Steuerkomponenten sowie eine Kühlvorrichtung untergebracht sind. Das Gehäuse der Speicherzellenbaugruppe ist derart ausgebildet, dass es Kollisionslasten aufnehmen kann.
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An einer linken Stirnseite der Speicherzellenbaugruppe 5, d.h. an dem Gehäuse der Speicherzellenbaugruppe 5, ist ein Energieabsorptionsträger 7 über mehrere Schraubverbindungen 13 lösbar montiert. Der Energieabsorptionsträger 7 ist nur an der Speicherzellenbaugruppe 5 lösbar montiert, d.h. der Energieabsorptionsträger 7 ist nicht unmittelbar an dem Seitenschweller 3 montiert. Die Energieabsorptionsträger 7 ist ein Längsträger, der beispielsweise als Hohlprofil ausgebildet ist. Der Energieabsorptionsträger 7 ist ein Strukturträger, also ein strukturell wirksamer Träger, der zu Steifigkeit und Festigkeit der Speicherzellenbaugruppe 5 beiträgt. Der Energieabsorptionsträger 7 ist im Wesentlichen unterhalb des Seitenschwellers 3 angeordnet und fluchtet nach außen hin mit dem Seitenschweller 3.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Seitenschwellerabdeckung 9 lösbar zumindest von unten an dem Seitenschweller 3 über eine Verbindung 17 montiert. Die Verbindung 17 kann eine Schraubverbindung oder auch ein Rastverbindung sein. Die Seitenschwellerabdeckung 9 ist beispielsweise aus Kunststoff gefertigt und ist Bestandteil einer Kraftfahrzeugaußenhaut. Somit ist die Seitenschwellerabdeckung 9 eine Blende zur Abdeckung des eigentlichen Seitenschwellers 3 und deckt den Seitenschweller 3 im Wesentlichen über seine gesamte Länge nach außen ab. Die Seitenschwellerabdeckung 9 ragt in einen Zwischenraum zwischen dem Seitenschweller 3 und dem Energieabsorptionsträger 7 hinein.
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Ferner ist eine Energieabsorptionsträgerabdeckung 11 vorgesehen. Die Energieabsorptionsträgerabdeckung 11 ist an der Unterseite des Energieabsorptionsträgers 7 lösbar über eine Verbindung 19, die beispielsweise eine Schraubverbindung oder eine Rast-/Clipsverbindung sein kann, montiert. Ferner ist die Energieabsorptionsträgerabdeckung 11 zusätzlich an der Seitenschwellerabdeckung 9 lösbar montiert. Hierfür ist die Energieabsorptionsträgerabdeckung 11 an der Seitenschwellerabdeckung 9 verrastet.
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Sowohl die Seitenschwellerabdeckung 9 als auch die Energieabsorptionsträgerabdeckung 11 sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels Kunststoffspritzguss gefertigt.
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Zwischen der Seitenschwellerabdeckung 9 und dem Seitenschweller 3 ist ein Hohlraum ausgebildet, in dem ein oder mehrere Umfeldsensoren angeordnet sind. Der Umfeldsensor/ die Umfeldsensoren sind insbesondere für hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren ausgebildet. Als Umfeldsensor kann ein Ultraschallsensor oder ein Radarsensor oder ein Lidarsensor verwendet sein.
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Im Falle einer Wartung und/oder Reparatur des Kraftfahrzeugs im Bereich des Seitenschwellers 3 wird zunächst die Energieabsorptionsträgerabdeckung 11 entfernt. Hierbei wird die zuerst die Verbindung 19 an der Unterseite des Energieabsorptionsträgers 7 gelöst. Danach wird die Verrastung 21 zwischen der Energieabsorptionsträgerabdeckung 11 und der Seitenschwellerabdeckung 9 gelöst und die Energieabsorptionsträgerabdeckung 11 kann abgenommen. Hierdurch ist der Energieabsorptionsträger 7 zugänglich und der Energieabsorptionsträger 7 kann durch Lösen der Schraubverbindungen 13 von der Energiespeicherbaugruppe 5 entfernt werden.
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Beispielsweise kann so ein durch eine Kollision oder dergleichen beschädigter Energieabsorptionsträger 7 durch einen neuen Energieabsorptionsträger ersetzt werden.
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Sollte am Seitenschweller 3 eine Wartung oder Reparatur erforderlich sein oder einer der unter der Seitenschwellerabdeckung 9 angordneten und vorstehend erwähnten Umfeldsensoren repariert oder ausgetauscht werden müssen, so kann nach demontierter Energieabsorptionsträgerabdeckung 11 und entferntem Energieabsorptionsträger 7 die Seitenschwellerabdeckung 9 entfernt werden. Hierfür ist es nicht erforderlich, die Energiespeicherbaugruppe 5 zu demontieren.
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Durch die lösbare Montage kann der Energieabsorptionsträger 7, der an der Speicherzellenbaugruppe 5 montiert ist, leicht ausgetauscht werden, falls dieser beschädigt ist. Es ist somit nicht erforderlich, dass die gesamte Speicherzellenbaugruppe 5 ausgetauscht werden muss, falls lediglich eine seitliche Beschädigung erfolgt, die nur den Energieabsorptionsträger betrifft. Eine derartige Beschädigung kann bei einer seitlichen Kollision mit einem anderen Verkehrsteilnehmer oder einem festen Gegenstand erfolgen.
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Im Falle einer seitlichen Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem anderen Verkehrsteilnehmer oder einem festen Gegenstand werden sowohl der Seitenschweller 3 als auch der darunter liegende Energieabsorptionsträger 7 ab einem bestimmten Kraftniveau verformt, wobei Kollisionsenergie vorteilhaft abgebaut wird. Hierdurch trägt der Energieabsorptionsträger 7 im Falle einer seitlichen Kollision des Kraftfahrzeugs ab Beginn der Kollision zusammen mit dem Seitenschweller 3 zur Energieabsorption bei.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013204765 A1 [0003]
