DE102018132849B4

DE102018132849B4 - Aufprallschutzvorrichtung

Info

Publication number: DE102018132849B4
Application number: DE102018132849.4A
Authority: DE
Inventors: Jonathan Häde; Marwin Lüke
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2023-06-22
Anticipated expiration: 2038-12-20
Also published as: CN111416072A; DE102018132849A1

Abstract

Aufprallschutzvorrichtung (2) zum Schutz eines Batteriesystems (1) für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, umfassend- ein Außenprofil (4),- eine innerhalb des Außenprofils (4) angeordnete Dämpfungsschicht (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Aufprallschutzvorrichtung (2) ein Verbindungselement (8) zur Herstellung einer festen Verbindung zwischen der Aufprallschutzvorrichtung (2) und einem Batteriemodul (12) und einer weiteren Aufprallschutzvorrichtung (2b) und/oder einem weiteren Batteriemodul (12b) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufprallschutzvorrichtung zum Schutz eines Batteriesystems, ein Batteriesystem sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriesystems.
Vorrichtungen und Systeme zum Schutz von Batteriesystemen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die DE 10 2011 002 650 A1 betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, mit einer Batterie, die zwischen zwei Radkästen angeordnet ist, wobei die Batterie insbesondere bei einem seitlichen Aufprall geschützt wird, indem zwischen den Radkästen im Bereich der Batterie ein längliches, bei gewaltsam aufgebrachter Drucklast nicht knickendes Schutzelement vorgesehen ist.
Die DE 10 2016 203 553 A1 betrifft eine Batteriebaugruppe, mit einem Batteriegehäuse, das einen wannenförmigen Batterieträger sowie einen den Batterieträger abdeckenden Batteriedeckel aufweist, wobei innerhalb des Batteriegehäuses zumindest ein Batteriemodul angeordnet und befestigt ist. Hierbei ist der Batterieträger aus einem Kunststoff oder einem faserverstärkten Kunststoff mit einem Trägerboden und einer Trägerwand ausgebildet.
Die DE 10 2017 000 266 A1 betrifft einen Batteriemodulträger zum Aufnehmen einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, mit einer Gehäusewanne und einem Gehäusedeckel, die jeweils als Sandwichkonstruktion ausgebildet sind und jeweils eine Ober- und eine Unterseite aus einem Organo- oder einem Aluminiumblech aufweisen und zwischen denen ein thermoplastischer Kunststoffschaum angeordnet ist.
Die DE 76 06 362 U1 betrifft ferner ein Verbindungselement für mehrere Hohlprofilteile, Halbprofilteile oder dergleichen, mit welchem Profilteile zu Metallkonstruktionen zusammengesteckt werden können.
Vorrichtungen zum Schutz von Batteriesystemen sind ferner aus den Dokumenten DE 10 2009 053 138 A1 und DE 10 2010 056 261 A1 bekannt.
Nachteilig an dem genannten Stand der Technik ist insbesondere, dass die genannten Batteriegehäuse entweder keinen ausreichenden Schutz in Aufprallsituationen bieten oder so massiv konstruiert sind, dass sie ein zu hohes Gewicht aufweisen. Ferner stehen die bekannten Batteriesysteme in der Regel einem modularen Aufbau entgegen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben, insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Schutz eines Batteriesystems zur Verfügung zu stellen, das auf möglichst einfache und kostengünstige Weise eine leichte und gleichzeitig stabile Vorrichtung für einen Aufprallschutz zur Verfügung stellt, das zudem einen modularen Aufbau eines Batteriesystems unterstützt.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein System gemäß Anspruch 8 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 10. Weitere Merkmale und Details ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Technische Merkmale, die zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung offenbart werden gelten dabei auch in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen System sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren und umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
Die erfindungsgemäße Aufprallschutzvorrichtung zum Schutz eines Batteriesystems für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug umfasst ein Außenprofil sowie eine innerhalb des Außenprofils angeordnete Dämpfungsschicht. Hierbei zeichnet sich die gegenständliche Aufprallschutzvorrichtung dadurch aus, dass die Aufprallschutzvorrichtung ein Verbindungselement zur Herstellung einer festen Verbindung zwischen der Aufprallschutzvorrichtung und einem Batteriemodul und einer weiteren Aufprallschutzvorrichtung und/oder einem weiteren Batteriemodul aufweist.
Die gegenständliche Aufprallschutzvorrichtung kann vorzugsweise in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Elektro- oder Hybridfahrzeugen eingesetzt werden und dort vorzugsweise in den Seitenbereichen am Unterboden eines Fahrzeugs angeordnet sein.
Das gegenständliche Außenprofil der erfindungsgemäßen Aufprallschutzvorrichtung kann hierbei zumindest teilweise aus einem Metallwerkstoff, vorzugsweise zumindest teilweise aus einem Eisenwerkstoff, zumindest teilweise aus einem Titanwerkstoff oder im Rahmen einer leichten und gleichzeitig stabilen Anordnung insbesondere zumindest teilweise aus einem Aluminiumwerkstoff gebildet sein. Die gegenständliche Dämpfungsschicht kann ferner insbesondere in Form eines Hartschaum oder dergleichen, beispielsweise aus Polyvinylchlorid, Polystyrol oder Polyurethan oder dergleichen gebildet sein. Alternativ kann als Hartschaum auch an Metallschaum, vorzugsweise ein Aluminiumschaum verwendet werden. Metallschäume besitzen eine durch Poren und Hohlräume bedingte geringe Dichte, weisen aber eine hohe spezifische Steifigkeit und Festigkeit auf. Zusätzlich ermöglichen Metallschäume eine gesteigerte Absorption kinetischer Energie, wodurch sie im Besonderen zum Abfangen von Stößen geeignet sind. Die gegenständliche Dämpfungsschicht kann in Form einer Hartschaumplatte oder auch in Form einer Hartschaumfüllung ausgestaltet sein. Eine Hartschaumplatte kann hierbei bereits in einem fertigen Zustand geliefert werden und beispielsweise innerhalb des Außenprofils der gegenständlichen Aufprallschutzvorrichtung verklebt werden. Auf diese Weise wird insbesondere ein besonders einfacher Einbau ohne die bei einem Schäumprozess einhergehende Schmutzentstehung gewährleistet. Eine Hartschaumfüllung bietet hingegen den Vorteil einer flexibel anpassbaren Form und eignet sich daher vorzugsweise für einen Einsatz in oberflächenreichen inneren Strukturen, insbesondere wenn eine weitgehend vollständige Füllung vorgesehen ist. Im Rahmen einer weitgehend vollständigen Füllung mittels einer Hartschaumfüllung können hierbei ferner auch Ausnehmungen innerhalb der Dämpfungsschicht, beispielsweise für die Einführung von Verbindungselementen oder dergleichen vorgesehen sein.
Gegenständlich ist erkannt worden, dass über die erfindungsgemäße Kombination eines Außenprofils, einer Dämpfungsschicht sowie eines Verbindungselementes nicht nur eine leichte und zugleich stabile Vorrichtung zum Schutz eines Batteriesystems geschaffen werden kann, sondern auch eine modularer Aufbau von Batteriesystemen unterstützt wird, indem einzelne Batteriemodule eines Batteriesystems durch die gegenständlichen Aufprallschutzvorrichtungen nicht nur geschützt, sondern auch fest miteinander verbunden werden können. Durch die erfindungsgemäße Verbindung verschiedener Batteriemodule über die Aufprallschutzvorrichungen wird eine Verschiebung und Zerstörung der Module bei einem Aufprall unterbunden. Dies ermöglicht eine gefahrfreie Nutzung modularer Aufbauten von Batteriesystemen und ermöglicht somit die gefahrfreie Verwendung skalierbarer und wirtschaftlicher elektrischer Antriebssysteme.
Im Rahmen einer besonders hohen Stoßaufnahmefähigkeit der gegenständlichen Aufprallschutzvorrichtung kann hierbei erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Außenprofil einen L-förmigen Querschnitt aufweist. Ein L-förmiges Profil ermöglicht hierbei insbesondere eine breite Knautschzone zum Schutz eines Batteriemoduls. Das Außenprofil weist hierbei vorzugsweise eine zumindest im Wesentlichen vollständig geschlossene Struktur auf, die vorzugsweise nur an zwei gegenüberliegend voneinander angeordneten Seitenteilen sowie im Rahmen von Ausnehmungen zur Anordnung von Befestigungselementen teilweise offen gebildet ist.
Im Hinblick auf ein effektives Abfangen von Stößen kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass ein innerhalb des Außenprofils angeordnetes Innenprofil vorgesehen ist. Das Innenprofil dient hierbei dem zusätzlichen Abfangen, insbesondere dem zusätzlichen Dämpfen von Stößen. Daher ist das Innenprofil vorzugsweise zumindest teilweise elastisch ausgebildet. Insbesondere weist das Innenprofil hierbei zumindest eine, vorzugweise mehr als eine Dämpfungsrichtung zur Dämpfung von Stößen auf. Die Materialstärke des Innenprofils kann hierbei im Wesentlichen gleichmäßig sein, allerdings ist es ebenfalls denkbar, dass Sollbiegestellen innerhalb des Innenprofils vorgesehen sind, die im Rahmen einer einfachen konstruktiven Lösung vorzugsweise in Form von Materialaussparungen oder dergleichen gebildet sein können. Im Hinblick auf eine stabile Ausgestaltung der gegenständlichen Aufprallschutzvorrichtung kann das Innenprofil vorzugsweise aus einem Metallwerkstoff, im Rahmen einer gewichtsoptimierten Ausgestaltung insbesondere zumindest teilweise aus einem Aluminiumwerkstoff gebildet sein. Hinsichtlich eines Korrosionsschutzes ist es hierbei sinnvoll, dass das Innenprofil aus demselben Werkstoff gebildet ist, wie das Außenprofil. Im Hinblick auf eine Dämpfung intensiver Stöße, wie beispielsweise der Stöße bei einem Seitenaufprall oder dergleichen kann das Innenprofil hierbei insbesondere eine zumindest teilweise dickere Schichtdicke aufweisen, als das Außenprofil. Im Rahmen einer effektiven Dämpfung von Stößen ist es ferner von Vorteil, wenn das Innenprofil unmittelbar an einem Großteil der inneren Oberfläche des Außenprofils anliegt. So kann das Innenprofil in einem intakten Zustand derart gebildet sein, dass es an zumindest 30 % der inneren Oberfläche, vorzugsweise an zumindest 50 % der inneren Oberfläche, insbesondere an mehr als 50 % der inneren Oberfläche des Außenprofils anliegt. Im Rahmen einer Ausführung mit einem innerhalb des Außenprofils angeordneten Innenprofil ist es ferner von Vorteil, wenn das Innenprofil zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig zwischen dem Dämpfungselement und dem Außenprofil angeordnet ist. Hierbei liegt die Dämpfungsschicht im Rahmen eines effektiven Schutzes eines Batteriemoduls vorzugsweise unmittelbar, d.h. kontaktiert an dem Innenprofil an.
Im Rahmen einer besonders effektiven Dämpfung kann zudem erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Innenprofil eine zumindest teilweise geöffnete Struktur aufweist. Eine zumindest teilweise geöffnete Struktur verspricht hierbei zusätzlich eine besonders gewichts- und materialsparende Ausführung. Im Rahmen einer solchen Ausführung kann das Innenprofil hierbei insbesondere derart innerhalb des Außenprofils angeordnet sein, dass es flächig an zumindest drei, vorzugsweise an zumindest vier Flächen des Außenprofils anliegt.
Hinsichtlich der Anordnung des Verbindungselementes ist es ebenfalls denkbar, dass das Verbindungselement unmittelbar an das Außenprofil angeordnet ist. Unter einer unmittelbaren Anordnung wird hierbei eine direkt angrenzende, kontaktierende Anordnung verstanden. Erfindungsgemäß kann das Verbindungselement fest, beispielsweise kraftschlüssig mittels Schrauben oder Nieten oder dergleichen mit dem Außenprofil verbunden sein. Alternativ können das Verbindungselement und das Außenprofil auch formschlüssig oder stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Im Rahmen einer flexiblen Verbindung der einzelnen Komponenten der gegenständlichen Aufprallschutzvorrichtung untereinander sowie hinsichtlich einer flexiblen Verbindung der gegenständlichen Aufprallschutzvorrichtung mit weiteren Aufprallschutzvorrichtungen und/oder Batteriemodulen können hierbei eine Mehrzahl vorzugsweise eine Vielzahl von Ausnehmungen zur Aufnahme von Befestigungselementen innerhalb der Aufprallschutzvorrichtung, insbesondere innerhalb des Verbindungselementes vorgesehen sein. Im Hinblick auf eine leichte und stabile Anordnung der erfindungsgemäßen Aufprallschutzvorrichtung kann das gegenständliche Verbindungselement ebenso wie auch das Außenprofil vorteilhafterweise aus einem Metallwerkstoff, insbesondere zumindest teilweise aus einem Aluminiumwerkstoff gebildet sein.
Im Rahmen einer leichten, kostengünstigen und bauteilsparenden Variante der erfindungsgemäßen Aufprallschutzvorrichtung kann des Weiteren vorgesehen sein, dass das Verbindungselement der Aufprallschutzvorrichtung in das Außen- und/oder Innenprofil der Aufprallschutzvorrichtung und/oder einer weiteren Aufprallschutzvorrichtung zumindest teilweise einschiebbar ist. Ein Einschub des Verbindungselementes ermöglicht hierbei insbesondere einen Verzicht auf zusätzliche Befestigungselemente oder dergleichen. Hinsichtlich einer einschiebbaren Ausführung des gegenständlichen Verbindungselement in das Außen und/oder Innenprofil einer ersten und/oder zweiten Aufprallschutzvorrichtung, kann das Verbindungselement vorzugsweise an die innere Struktur des Außen- und/oder Innenprofils angepasst sein, insbesondere zumindest teilweise eine zu einem Außen- und/oder Innenprofil komplementäre Struktur aufweisen.
Im Hinblick auf eine stabile und variabel verwendbare Aufprallschutzvorrichtung kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass eine Verbindungsschiene zur Verbindung des Verbindungselementes mit dem Außenprofil vorgesehen ist. Die Verbindungsschiene kann hierbei vorzugsweise eine Mehrzahl, insbesondere eine Vielzahl von Ausnehmungen zur Aufnahme von Befestigungselementen, wie Schrauben, Nieten oder dergleichen umfassen, mittels denen eine Befestigung des Verbindungselementes mit dem Außenprofil und einem weiteren Verbindungselement erfolgen kann.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Batteriesystem für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug. Hierbei umfasst das System eine voranstehend beschriebene Aufprallschutzvorrichtung sowie ein Batteriemodul und zeichnet sich dadurch aus, dass die Aufprallschutzvorrichtung an einer Außenseite des Batteriemoduls angeordnet und über das Verbindungselement der Aufprallschutzvorrichtung fest mit dem Batteriemodul und/oder einer weiteren Aufprallschutzvorrichtung und/oder einem weiteren Batteriemodul verbunden ist. damit bringt das erfindungsgemäße Batteriesystem die gleichen Vorteile mit sich wie bereits ausführlich in Bezug auf die erfindungsgemäße Aufprallschutzvorrichtung beschrieben worden sind. Hierbei kann die Aufprallschutzvorrichtung lösbar, vorzugsweise kraftschlüssig mittels Schrauben, Nieten oder dergleichen über das Verbindungselement mit dem Batteriemodul verbunden sein. Alternativ ist auch eine unlösbare stoffschlüssige Verbindung mittels Schweißen, Löten oder Kleben denkbar. Im Rahmen einer Anordnung einer Aufprallschutzvorrichtung an einer Außenseite des Batteriemoduls kann entweder das Außenprofil an der Außenseite und das Verbindungselement zwischen dem Außenprofil und dem Batteriemodul angeordnet sein oder das Verbindungselement an der Außenseite angeordnet und das Außenprofil zwischen dem Verbindungselement und dem Batteriemodul angeordnet sein. Im Rahmen einer letzteren Ausführung des gegenständlichen Systems ist es hierbei insbesondere denkbar, dass das Außenprofil quaderförmig gebildet und das Verbindungselement dann beispielsweise L-förmig ausgestaltet ist.
Hierbei ist es im Rahmen eines erfindungsgemäßen Systems ferner denkbar, dass eine weitere Aufprallschutzvorrichtung und ein weiteres Batteriemodul vorgesehen sind, wobei die Aufprallschutzvorrichtung über das Verbindungselement der Aufprallschutzvorrichtung fest mit dem Batteriemodul und/oder dem weiteren Batteriemodul und/oder der weiteren Aufprallschutzvorrichtung verbunden ist und die weitere Aufprallschutzvorrichtung über das Verbindungselement der weiteren Aufprallschutzvorrichtung fest mit dem Batteriemodul und/oder der Aufprallschutzvorrichtung und/oder dem weiteren Batteriemodul verbunden ist. Hierbei können die gegenständlichen Verbindungselemente vorzugsweise eine größere Fläche, insbesondere eine größere Seitenlänge, als die entsprechend anliegenden bzw. korrespondierenden Seitenflächen der zu schützenden Batteriemodule aufweisen, sodass ein Verbindungselement dazu geeignet sein kann, die Seitenbereiche des Batteriemoduls vollständig und zugleich noch einen Teil der Seitenfläche eines weiteren Batteriemoduls abzudecken. Auf diese Weise kann eine besonders stabile Verbindung zwischen einem ersten Verbindungselement sowie einem ersten und einem zweiten Batteriemodul geschaffen werden, indem auf einander gegenüberliegenden Seiten des Verbindungselementes beispielsweise Ausnehmungen zur Einführung von Befestigungsmitteln, wie Schrauben, Nieten oder dergleichen vorgesehen sind und das Verbindungselement über die einander gegenüberliegenden Seiten des Verbindungselementes mit einem ersten und einem zweiten Batteriemodul kraftschlüssig verbunden werden kann. Im Rahmen einer homogenen Befestigung zweier benachbarter Batteriemodule mittels eines Verbindungselementes kann hierbei insbesondere vorgesehen sein, dass zumindest zwei Befestigungselemente in demselben Abstand zu einer Trennlinie der Batteriemodule innerhalb des gegenständlichen Systems angeordnet sind. Im Rahmen einer einfachen und zugleich stabilen Befestigung kann ferner vorgesehen sein, dass die erste und weitere Aufprallschutzvorrichtung zusätzlich mittels einer Verbindungsschiene miteinander verbunden sind. Es versteht sich, dass neben einer Anordnung eines ersten und eines weiteren Batteriemoduls, die jeweils geschützt über Aufprallschutzvorrichtungen fest miteinander verbunden sind, auch weitere über Aufprallschutzvorrichtungen geschützte Batteriemodule in einem festen Verbund mit den beiden ersten Batteriemodulen angeordnet sein können.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, umfassend eine voranstehend beschriebene Aufprallschutzvorrichtung, insbesondere umfassend ein voranstehend beschriebenes Batteriesystem.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist zudem ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriesystems für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug. Hierbei umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte eines Verbindens eines Aufprallschutzes mit einem Batteriemodul mittels eines Verbindungselementes des Aufprallschutzes, eines Verbindens des Aufprallschutzes mit einem weiteren Batteriemodul mittels des Verbindungselementes des Aufprallschutzes sowie eines Verbindens des weiteren Aufprallschutzes mit dem Batteriemodul und/oder dem Aufprallschutz und/oder dem weiteren Batteriemodul mittels des Verbindungselementes des weiteren Aufprallschutzes. Damit bringt das gegenständliche Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie bereits ausführlich in Bezug auf die erfindungsgemäße Aufprallschutzvorrichtung sowie das erfindungsgemäße Batteriesystem beschrieben worden sind. Im Rahmen des gegenständlichen Verfahrens zur Herstellung eines Batteriesystems können die einzelnen Schritte verständlicherweise auch in anderer Reihenfolge ausgeführt werden, sodass beispielsweise vor einem Verbinden eines ersten Aufprallschutzes mit einem ersten Batteriemodul ein Verbinden eines ersten Aufprallschutzes mit einem weiteren Aufprallschutz erfolgen kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Aufprallschutzvorrichtung zum Schutz eines Batteriesystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Aufprallschutzvorrichtung zum Schutz eines Batteriesystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht entlang der Schnittlinie I-I gemäß 1,
3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Aufprallschutzvorrichtung zum Schutz eines Batteriesystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Aufprallschutzvorrichtung zum Schutz eines Batteriesystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht entlang der Schnittlinie II-II gemäß 3,
5 eine schematische Darstellung eine erfindungsgemäßen Aufprallschutzvorrichtung zum Schutz eines Batteriesystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
6 eine schematische Darstellung der Verbindung zweier erfindungsgemäßer Aufprallschutzvorrichtungen zum Schutz eines Batteriesystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
7 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriesystems für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, umfassend eine erfindungsgemäße Aufprallschutzvorrichtung zum Schutz eines Batteriesystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
8 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriesystems für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, umfassend eine erfindungsgemäße Aufprallschutzvorrichtung zum Schutz eines Batteriesystems gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.

In den Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale identische Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Aufprallschutzvorrichtung 2 zum Schutz eines Batteriesystems 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die erfindungsgemäße Aufprallschutzvorrichtung 2 umfasst hierbei ein Außenprofil 4 sowie eine innerhalb des Außenprofils 4 angeordnete Dämpfungsschicht 6, die vorliegend über die Befestigungsmittel 14 an dem Außenprofil 4 befestigt ist. Zudem weist die Aufprallschutzvorrichtung 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein innerhalb des Außenprofils 4 angeordnetes Innenprofil 10 sowie ein Verbindungselement 8 zur Herstellung einer festen Verbindung zwischen der Aufprallschutzvorrichtung 2 und einem Batteriemodul 12 und einer weiteren Aufprallschutzvorrichtung 2b und/oder einem weiteren Batteriemodul 12b auf.
Das gegenständliche Außenprofil 4 kann hierbei zumindest teilweise aus einem Metallwerkstoff, vorzugsweise zumindest teilweise aus einem Aluminiumwerkstoff gebildet sein. Die gegenständliche Dämpfungsschicht 6 kann ferner insbesondere in Form eines Hartschaums oder dergleichen, beispielsweise aus Polyvinylchlorid, Polystyrol oder Polyurethan oder dergleichen gebildet sein und ist vorliegend in Form einer Hartschaumplatte ausgebildet, die beispielsweise innerhalb des Außenprofils 4 verklebt sein kann. Das zur Herstellung einer festen Verbindung zwischen der Aufprallschutzvorrichtung 2 und einer weiteren Aufprallschutzvorrichtung 2b und/oder einem Batteriemodul 12 und/oder einem weiteren Batteriemodul 12b vorgesehene Verbindungselement 8 ist vorliegend in Form eines beweglichen Verbindungselementes gebildet, das in das Außen- und/oder Innenprofil der Aufprallschutzvorrichtung 2 zumindest teilweise einschiebbar ist. Dabei ist das Verbindungselement 8 vorzugsweise an die innere Struktur des Außen- und/oder Innenprofils 4, 10 angepasst und weist insbesondere zumindest teilweise eine zu einem Außen- und/oder Innenprofil 4, 10 komplementäre Struktur auf.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Aufprallschutzvorrichtung 2 zum Schutz eines Batteriesystems 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht entlang der Schnittlinie I-I gemäß 1. Gemäß der Schnittansicht ist insbesondere der L-förmige Querschnitt bzw. das L-förmige Profil des Außenprofils 4 zu erkennen, der bzw. das insbesondere eine besonders hohe Stoßaufnahmefähigkeit gewährleistet. Ferner ist die im Gegensatz zum Außenprofil 4 teilweise geöffnete Struktur des Innenprofils 10 zu erkennen, die dem Innenprofil 10 eine besonders effektive Dämpfung in zumindest einer Dämpfungsrichtung erlaubt. Die vorliegend als Hartschaumplatte ausgebildete Dämpfungsschicht 6 ist hierbei getrennt von dem Außenprofil 4 unmittelbar an das Innenprofil 10 angeordnet.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Aufprallschutzvorrichtung 2 zum Schutz eines Batteriesystems 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weist die Aufprallschutzvorrichtung 2 kein Innenprofil 10 zur zusätzlichen Dämpfung von Stößen auf. Ferner ist im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel die Dämpfungsschicht 6 nicht in Form einer Hartschaumplatte, sondern in Form einer Hartschaumfüllung gebildet. Eine Hartschaumfüllung bietet hierbei den Vorteil einer flexibel anpassbaren Form und eignet sich daher vorzugsweise für einen Einsatz in oberflächenreichen inneren Strukturen, insbesondere wenn wie im vorliegenden Fall eine im Wesentlichen vollständige Füllung vorgesehen ist. Innerhalb der Dämpfungsschicht 6 ist hierbei ferner eine Ausnehmung 18 zur Einführung von Verbindungselementen 8 oder dergleichen vorgesehen.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Aufprallschutzvorrichtung 2 zum Schutz eines Batteriesystems 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Schnittansicht entlang der Schnittlinie II-II gemäß 3. Gemäß der Darstellung aus 4 ist nochmal das L-förmige Profil des Außenprofils 4 sowie die innerhalb des Außenprofils 4 angeordnete - in Form einer Hartschaumfüllung gebildete - Dämpfungsschicht 6 zu erkennen, die lediglich die zentral angeordnete Ausnehmung 18 für die Einführung von Verbindungselementen 8, wie Schienen, Kabeln oder dergleichen aufweist.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Aufprallschutzvorrichtung 2 zum Schutz eines Batteriesystems 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Gemäß diesem dritten Ausführungsbeispiel ist das Verbindungselement 8 vollständig in das Außenprofil 4 eingeführt und über Befestigungsmittel 14 mit einem Batteriemodul 12 und/oder einem weiteren Batteriemodul 12b und/oder einer weiteren Aufprallschutzvorrichtung 2b verbindbar. Die erfindungsgemäß vorgesehene Dämpfungsschicht 6 ist gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel aus Gründen einer übersichtlichen Darstellung vorliegend nicht dargestellt.
6 zeigt eine schematische Darstellung der Verbindung zweier erfindungsgemäßer Aufprallschutzvorrichtungen 2 zum Schutz eines Batteriesystems 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Hierbei sind die Außenprofile 4 der beiden Aufprallschutzvorrichtungen 2, 2b jeweils an ein Verbindungselement 8, 8b der Aufprallschutzvorrichtungen 2, 2b angeordnet und fest mit diesen jeweils über eine Schraubverbindung verbunden. Ferner stellen die Verbindungselemente 8, 8b eine vorliegend in Form einer kraftschlüssigen Verbindung ausgeführte Verbindung zwischen den beiden Aufprallschutzvorrichtungen 2, 2b her, sodass die Aufprallschutzvorrichtung 2 nicht nur der Stabilität und Lastaufnahme, sondern zusätzlich auch der Verbindung an andere Aufprallschutzvorrichtungen 2b sowie an Batteriemodule 12, 12b dient.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriesystems 1 für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, umfassend eine erfindungsgemäße Aufprallschutzvorrichtung 2 zum Schutz eines Batteriesystems 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Die vorliegende Aufprallschutzvorrichtung 2 des Batteriesystems 1 umfasst hierbei ein Außenprofil 4, ein Verbindungselement 8 und eine vorliegend aufgrund einer übersichtlichen Darstellung nicht dargestellte Dämpfungsschicht 6. Ferner umfasst das Batteriesystem 1 noch ein Batteriemodul 12, an das die Aufprallschutzvorrichtung 2 an einer Außenseite angeordnet und mit dem die Aufprallschutzvorrichtung 2 über das Verbindungselement 8 vorliegend kraftschlüssig verbunden ist. Neben einer festen Verbindung zu dem Batteriemodul 12 weist das Verbindungselement 8 noch eine feste, ebenfalls über ein Befestigungsmittel 14 erfolgende kraftschlüssige Verbindung zu dem Batteriemodul 12b auf, sodass mittels der gegenständlichen Aufprallschutzvorrichtung 2 bzw. mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verbindungselementes 8 nicht nur ein Aufprallschutz sowie eine Lastaufnahme eines Batteriemoduls 12 gewährleistet, sondern zusätzlich auch eine Verbindung verschiedener Batteriemodule 12, 12b ermöglicht wird. Im Rahmen einer homogenen Befestigung der beiden Batteriemodule 12, 12b mittels des Verbindungselementes 8 sind die beiden Befestigungsmittel 14 hierbei vorzugsweise in demselben Abstand zu einer Trennlinie 20 der Batteriemodule 12, 12b angeordnet. Ferner umfasst das Batteriesystem 1 eine Verbindungsschiene 16 zur Verbindung des Verbindungselementes 8 mit dem Außenprofil 4, über die nun ebenfalls eine Verbindung zu einer weiteren Aufprallschutzvorrichtung 2b erfolgen kann.
8 zeigt schließlich eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriesystems 1 für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, umfassend eine erfindungsgemäße Aufprallschutzvorrichtung 2 zum Schutz eines Batteriesystems 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Gemäß diesem vierten Ausführungsbeispiel ist das Außenprofil 4 der Aufprallschutzvorrichtung 2 nicht L-förmig gebildet und vorliegend hinter dem hier L-förmig gebildeten Verbindungselement 8 positioniert, sodass das Außenprofil 4 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der gegenständlichen Aufprallschutzvorrichtung 2 bzw. gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel des gegenständlichen Batteriesystems 1 sandwichartig zwischen dem Batteriemodul 12 und dem Verbindungselement 8 angeordnet ist.
Ebenso wie im ersten Ausführungsbeispiel des gegenständlichen Batteriesystems 1 kann auch im zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 8 eine weitere Aufprallschutzvorrichtung 2b neben der ersten Aufprallschutzvorrichtung 2 angeordnet werden.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Aufprallschutzvorrichtung 2 bzw. des erfindungsgemäßen Batteriesystems 1 und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des gegenständlichen Batteriesystems 1 ist es insbesondere möglich, auf einfache und kostengünstige Art und Weise einen leichten und stabilen Aufprallschutz sowie eine Lastaufnahme für ein Batteriesystem 1 zur Verfügung zu stellen. Darüber hinaus wird über die erfindungsgemäße Aufprallschutzvorrichtung 2 eine zusätzliche Verbindungsmöglichkeit für Gehäuse bereitzustellt, sodass einzelne Batteriemodule fest miteinander verbunden werden können und eine Verschiebung und Zerstörung der Module bei einem Aufprall unterbunden wird. Dies ermöglicht eine gefahrfreie Nutzung modularer Aufbauten von Batteriesystemen 1 und ermöglicht somit die gefahrfreie Verwendung skalierbarer und wirtschaftlicher elektrischer Antriebssysteme.
Bezugszeichenliste

2: Aufprallschutzvorrichtung
2b: weitere Aufprallschutzvorrichtung
4: Außenprofil
4b: weiteres Außenprofil
6: Dämpfungsschicht
8: Verbindungselement
8b: weiteres Verbindungselement
10: Innenprofil
12: Batteriemodul
12b: weiteres Batteriemodul
14: Befestigungsmittel
16: Verbindungsschiene
18: Ausnehmung
20: Trennlinie

Claims

Aufprallschutzvorrichtung (2) zum Schutz eines Batteriesystems (1) für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, umfassend - ein Außenprofil (4), - eine innerhalb des Außenprofils (4) angeordnete Dämpfungsschicht (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Aufprallschutzvorrichtung (2) ein Verbindungselement (8) zur Herstellung einer festen Verbindung zwischen der Aufprallschutzvorrichtung (2) und einem Batteriemodul (12) und einer weiteren Aufprallschutzvorrichtung (2b) und/oder einem weiteren Batteriemodul (12b) aufweist.
Aufprallschutzvorrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenprofil (4) einen L-förmigen Querschnitt aufweist.
Aufprallschutzvorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein innerhalb des Außenprofils (4) angeordnetes Innenprofil (10) vorgesehen ist.
Aufprallschutzvorrichtung (2) nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Innenprofil (10) eine zumindest teilweise geöffnete Struktur aufweist.
Aufprallschutzvorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (8) unmittelbar an das Außenprofil (4) angeordnet ist.
Aufprallschutzvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (8) der Aufprallschutzvorrichtung (2) in das Außen- (4) und/oder Innenprofil (10) der Aufprallschutzvorrichtung (2) und/oder einer weiteren Aufprallschutzvorrichtung (2b) zumindest teilweise einschiebbar ist.
Aufprallschutzvorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungsschiene (16) zur Verbindung des Verbindungselementes (8) mit dem Außenprofil (4) vorgesehen ist.
Batteriesystem (1) für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, umfassend - eine Aufprallschutzvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, - ein Batteriemodul (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Aufprallschutzvorrichtung (2) an einer Außenseite des Batteriemoduls (12) angeordnet und über das Verbindungselement (8) der Aufprallschutzvorrichtung (2) fest mit dem Batteriemodul (12) und/oder einer weiteren Aufprallschutzvorrichtung (2b) und/oder einem weiteren Batteriemodul (12b) verbunden ist.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Aufprallschutzvorrichtung (2b) und ein weiteres Batteriemodul (12b) vorgesehen sind, wobei die Aufprallschutzvorrichtung (2) über das Verbindungselement (8) der Aufprallschutzvorrichtung (2) fest mit dem Batteriemodul (12) und/oder dem weiteren Batteriemodul (12b) und/oder der weiteren Aufprallschutzvorrichtung (2b) verbunden ist und die weitere Aufprallschutzvorrichtung (2b) über das Verbindungselement (8b) der weiteren Aufprallschutzvorrichtung (2b) fest mit dem Batteriemodul (12) und/oder der Aufprallschutzvorrichtung (2) und/oder dem weiteren Batteriemodul (12b) verbunden ist.
Verfahren zur Herstellung eines Batteriesystems (1) für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, umfassend die Schritte: - Verbinden eines Aufprallschutzes (2) mit einem Batteriemodul (12) mittels eines Verbindungselementes (8) des Aufprallschutzes (2), - Verbinden des Aufprallschutzes (2) mit einem weiteren Batteriemodul (12b) mittels des Verbindungselementes (8) des Aufprallschutzes (2), - Verbinden des weiteren Aufprallschutzes (2b) mit dem Batteriemodul (12) und/oder dem Aufprallschutz (2) und/oder dem weiteren Batteriemodul (12b) mittels des Verbindungselementes (8b) des weiteren Aufprallschutzes (2b).