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Die Erfindung betrifft einen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Außerdem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.
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Ein solcher Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, ist beispielsweise bereits aus der
DE 10 2014 203 507 A1 bekannt. Der Energiespeicher umfasst ein Gehäuse, welches miteinander verbundene Profilelemente aufweist. In dem Gehäuse ist wenigstens eine Speicherzelle zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom aufgenommen, sodass mittels des Energiespeichers elektrische Energie gespeichert werden kann. Üblicherweise sind in dem auch als Speichergehäuse bezeichneten Gehäuse mehrere Speicherzellen aufgenommen, um beispielsweise hohe elektrische Leistungen zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen zu können. Der Energiespeicher kann dabei als sogenannter Hochvolt- Energiespeicher, insbesondere als Hochvolt-Batterie (HV-Batterie), ausgebildet sein, sodass der Energiespeicher eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Betriebsspannung, aufweist beziehungsweise bereitstellt, welche größer als 50 Volt ist. Üblicherweise beträgt die elektrische Spannung des Energiespeichers mehrere hundert Volt, um dadurch besonders große elektrische Leistungen zum elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs realisieren zu können. Ist der Energiespeicher als Batterie, insbesondere als Hochvolt-Batterie, ausgebildet, so ist die jeweilige Speicherzelle als Batteriezelle ausgebildet.
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Außerdem offenbart die
DE 10 2010 035 114 A1 eine Batterieeinheit, mit einer ersten Zelleneinheit, einer zweiten Zelleneinheit und einer dritten Zelleneinheit, die jeweils benachbart der ersten Zelleneinheit angeordnet sind.
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Außerdem ist aus der
DE 20 2010 004 637 U1 eine Batterie bekannt, welche ein Batteriezellen aufnehmendes Gehäuse aufweist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Energiespeicher der eingangs genannten Art und ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen Energiespeicher zu schaffen, sodass ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten auf besonders bauraumgünstige Weise realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Energiespeicher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen. Der Energiespeicher weist ein Gehäuse auf, welches miteinander verbundene Profilelemente aufweist. In dem Gehäuse ist wenigstens eine Speicherzelle zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom aufgenommen, sodass mittels des Energiespeichers elektrische Energie beziehungsweise elektrischer Strom gespeichert werden kann. Vorzugsweise umfasst der Energiespeicher mehrere Speicherzellen zum Speichern von elektrischer Energie, wobei die Speicherzellen in dem auch als Speichergehäuse bezeichneten Gehäuse aufgenommen sind. Die Speicherzellen sind vorzugsweise elektrisch miteinander verbunden, sodass eine besonders große elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebsspannung, des Energiespeichers realisiert werden kann. Der Energiespeicher kann als Batterie ausgebildet sein, sodass die jeweilige Speicherzelle als Batteriezelle ausgebildet ist. Insbesondere wird der Energiespeicher als Traktions-Energiespeicher genutzt, um wenigstens eine elektrische Maschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs mit in dem Energiespeicher gespeicherter elektrischer Energie zu versorgen. Hierdurch kann die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben werden, mittels welchem wenigstens ein Fahrzeugrad des Kraftfahrzeugs beziehungsweise das Kraftfahrzeug insgesamt elektrisch angetrieben werden kann. Da das Kraftfahrzeug vorzugsweise mittels der elektrischen Maschine elektrisch angetrieben werden kann, wird die elektrische Maschine auch als Traktionsmaschine bezeichnet.
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Um nun auf besonders bauraumgünstige Weise ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das jeweilige Profilelement wenigstens eine Hohlkammer aufweist, in welcher zumindest ein separat von dem jeweiligen Profilelement ausgebildetes Dämpfungselement aufgenommen ist, mittels welchem bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung Unfallenergie absorbierbar ist. Insbesondere ist das Dämpfungselement bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung, bei welcher unfallbedingte Lasten und somit Unfallenergie auf den Energiespeicher wirken, verformbar, insbesondere elastisch und/oder plastisch verformbar, wodurch mittels des Dämpfungselements zumindest ein Teil der Unfallenergie in Verformungsenergie umgewandelt und dadurch absorbiert wird. Alternativ oder zusätzlich ist das Dämpfungselement dazu ausgebildet, bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung auf den Energiespeicher wirkende Unfallenergie zumindest teilweise in Wärme umzuwandeln, indem beispielsweise das Dämpfungselement bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung verformt wird beziehungsweise verformbar ist und/oder indem das Dämpfungselement beispielsweise wenigstens zwei relativ zueinander bewegbare Dämpfungsteile aufweist, die bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung relativ zueinander bewegbar sind beziehungsweise bewegt werden und dadurch aneinander reiben, wodurch zumindest ein Teil der Unfallenergie in Wärme umgewandelt und dadurch mittels des Dämpfungselements absorbiert wird.
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Wieder mit anderen Worten ausgedrückt hat das Dämpfungselement dämpfende Eigenschaften, mittels welchen bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung Unfallenergie, die auf den Energiespeicher wirkt, absorbiert werden kann, insbesondere dadurch, dass zumindest ein Teil der Unfallenergie mittels des Dämpfungselements in Wärme umgewandelt wird. Das Dämpfungselement wird somit als Dämpfungsmaßnahme genutzt, um mittels des Dämpfungselements unfallbedingte Lasten, die bei einem Unfall auf den Energiespeicher wirken, zu dämpfen, indem zumindest ein Teil der zuvor beschriebenen Unfallenergie absorbiert wird. Hierdurch kann der Energiespeicher, insbesondere die wenigstens eine Speicherzelle, geschützt werden, sodass ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten realisiert werden kann. Da hierzu das jeweilige Dämpfungselement verwendet wird, welches in der jeweiligen Hohlkammer angeordnet ist, kann der zuvor beschriebene Schutz des Energiespeichers, insbesondere seiner Speicherzellen, auf besonders bauraumgünstige Weise realisiert werden, sodass der Bauraumbedarf des Energiespeichers besonders gering gehalten werden kann. In der Folge kann beispielsweise bei einem gegebenen Bauraum eine besonders hohe Speicherkapazität des Energiespeichers realisiert werden, sodass eine besonders hohe Menge an elektrischer Energie mittels des Energiespeichers gespeichert werden kann. Mit anderen Worten ist es mittels des erfindungsgemäßen Energiespeichers möglich, zur Verfügung stehenden Bauraum des Kraftfahrzeugs besonders effizient zu nutzen, um hierdurch einerseits ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten und andererseits eine besonders große Speicherkapazität des Energiespeichers zu realisieren.
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Die Hohlkammer ist durch einen Hohlquerschnitt, insbesondere durch einen offenen oder vorzugsweise geschlossenen Hohlquerschnitt, des jeweiligen Profilelements gebildet, sodass das Dämpfungselement besonders bauraumgünstig in dem jeweiligen Profilelement angeordnet werden kann. Das Profilelement wird auch einfach als Profil oder Profilbauteil bezeichnet und weist zumindest in einem Teil- beziehungsweise Längenbereich oder aber über seine zumindest überwiegende oder vollständige Erstreckung, insbesondere Längserstreckung, die wenigstens eine Hohlkammer auf.
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Der Erfindung liegt insbesondere folgende Erkenntnis zugrunde: Grundsätzlich ist es denkbar, Speichergehäuse für Energiespeicher aus Profilen zusammenzubauen und an dem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Unterbodenbereich des Kraftfahrzeugs, zu montieren. Die Idee dahinter ist, im Unterbodenbereich zur Verfügung stehenden Bauraum, welcher üblicherweise nicht genutzt wird, zu nutzen, um dort den Energiespeicher bauraumgünstig verstauen zu können, ohne anderweitige Bereiche wie beispielsweise einen Stau- beziehungsweise Kofferraum in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs durch Verbauen des Energiespeichers zu beeinträchtigen. Hierbei wird versucht, den für die Anordnung des Energiespeichers zur Verfügung stehenden und genutzten Bauraum möglichst vorteilhaft auszunutzen, um einerseits eine große Speicherkapazität des Energiespeichers zu realisieren. Hierdurch können große Reichweiten realisiert werden, über welche das Kraftfahrzeug mittels der mittels des Energiespeichers gespeicherten elektrischen Energie elektrisch angetrieben werden kann. Außerdem kann dadurch eine besonders große elektrische Leistungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs realisiert werden. Hierzu wird das Speichergehäuse beispielsweise bis an einen Schwellerbereich des Kraftfahrzeugs, insbesondere des Unterbodenbereichs, heran konstruiert, insbesondere in Fahrzeugquerrichtung. Andererseits ist es auch wünschenswert, den Energiespeicher bei einem Unfall, insbesondere bei einem auch als Seitencrash bezeichneten Seitenaufprall, zu schützen und hierbei unfallbedingte Kräfte von den Speicherzellen des Energiespeichers zumindest im Wesentlichen fern zu halten. Um dies zu realisieren, ist es denkbar, die Profile des Speichergehäuses, insbesondere in Fahrzeugquerrichtung, zu verbreitern und/oder jeweils mit einer Mehrzahl von Hohlkammern zu versehen. Dies wirkt sich jedoch negativ auf einen innerhalb des Speichergehäuses für die Speicherzellen zur Verfügung stehenden Bauraum aus, wodurch die Speicherkapazität und somit die Reichweite herabgesetzt werden. Mithin besteht ein Zielkonflikt zwischen der Realisierung einer großen Speicherkapazität und der Realisierung eines vorteilhaften Unfallverhaltens.
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Dieser Zielkonflikt kann nun mittels des erfindungsgemäßen Energiespeichers zumindest teilweise gelöst werden, da die jeweilige Hohlkammer des jeweiligen Profilelements als Bauraum, welcher üblicherweise nicht genutzt wird, zu nutzen, um in der Hohlkammer das jeweilige Dämpfungselement anzuordnen. Hierdurch kann beispielsweise eine Verbreiterung der Profilelemente vermieden werden, wobei gleichzeitig ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten realisiert werden kann. In der Folge ist es möglich, am Kraftfahrzeug zur Verfügung stehenden Bauraum effizient für den Energiespeicher zu nutzen, sodass eine besonders große Speicherkapazität des Energiespeichers realisiert werden kann.
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Mittels des jeweiligen Dämpfungselements ist es insbesondere möglich, bei einem Unfall auf den Energiespeicher wirkende Unfallenergie in Wärme umzuwandeln und hierdurch eine Intrusion beziehungsweise Penetration in das Gehäuse zumindest gering zu halten, wodurch die wenigstens eine Speicherzelle besonders gut geschützt werden kann. Hierzu ist vorzugsweise das Dämpfungselement aus wenigstens einem Material oder mehrere Materialien gebildet, das beziehungsweise die dämpfende Eigenschaften hat beziehungsweise haben. Mit anderen Worten kann das Dämpfungselement wenigstens ein oder mehrere Materialien umfassen, welches dämpfende Eigenschaften aufweist, um Unfallenergie zumindest teilweise in Wärme umzuwandeln.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das jeweilige Profilelement aus einem ersten Werkstoff und das Dämpfungselement aus wenigstens einem von dem ersten Werkstoff unterschiedlichen zweiten Werkstoff gebildet ist. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Profilelement und das Dämpfungselement, welches in dem Profilelement angeordnet ist, aus voneinander unterschiedlichen Materialien beziehungsweise Werkstoffen gebildet sind. Hierdurch kann beispielsweise mittels des Profilelements eine hinreichende, gewünschte Steifigkeit des Gehäuses realisiert werden, wobei mittels des Dämpfungselements eine besonders vorteilhafte Energieabsorption realisierbar ist.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Dämpfungselement aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist. Hierdurch kann ein besonders großes Energieabsorptionsvermögen des Dämpfungselements realisiert werden, sodass die wenigstens eine Speicherzelle besonders vorteilhaft geschützt werden kann. Andererseits kann eine hinreichende Steifigkeit des Gehäuses insgesamt realisiert werden.
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Beispielsweise kann das Dämpfungselement aus Blech gebildet sein, wodurch ein besonders vorteilhaftes Umform- und somit Energieabsorptionsvermögen dargestellt werden kann.
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Um bei einem Unfall auf den Energiespeicher wirkende Unfallenergie beziehungsweise unfallbedingte Lasten besonders vorteilhaft dämpfen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Dämpfungselement aus einem Kunststoff gebildet ist.
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Das Dämpfungselement weist beispielsweise eine gefaltete Struktur auf, welche beispielsweise schräg beziehungsweise winklig zueinander verlaufende und beispielsweise aufeinander gefaltete Flächen beziehungsweise Wandungsbereiche aufweist, wobei die gefaltete Struktur aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Blech, und/oder aus Kunststoff gebildet sein kann. Mittels einer solchen gefalteten Struktur kann, insbesondere richtungsabhängig, einerseits eine hinreichende Steifigkeit und andererseits ein besonders vorteilhaftes Umformvermögen realisiert werden, sodass unfallbedingte Lasten besonders vorteilhaft aufgenommen und absorbiert werden können.
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Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Dämpfungselement aus einem Schaum, insbesondere aus einem Metall- oder Kunststoffschaum, gebildet ist. Mit anderen Worten kann das Dämpfungselement als ein Schaumelement ausgebildet sein. Hierdurch kann auf bauraum- und gewichtsgünstige Weise ein besonders vorteilhaftes Energieabsorptionsvermögen realisiert werden, sodass mittels des Dämpfungselements bei einem Unfall ein besonders hoher Betrag an Unfallenergie in Verformungsenergie umgewandelt und dadurch absorbiert werden kann.
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In weiterer, besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Dämpfungselement granulare Materie, insbesondere Pulver, aufweist. Das Dämpfungselement weist somit eine Vielzahl von einzelnen, voneinander separaten und somit relativ zueinander bewegbaren Partikeln auf, welche sich beispielsweise in in der Hohlkammer aufgenommenem Zustand gegenseitig berühren. Kommt es nun zu einem Unfall, sodass unfallbedingte Lasten beziehungsweise Unfallenergie auf den Energiespeicher wirken beziehungsweise wirkt, so werden hierdurch die Partikel relativ zueinander bewegt beziehungsweise verschoben, während sie sich gegenseitig berühren. Dadurch reiben die Partikel aneinander, wodurch zumindest ein Teil der Unfallenergie in Reibungsenergie und somit in Wärme umgewandelt und dadurch absorbiert wird. Dadurch kann auf bauraum- und gewichtsgünstige Weise ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten realisiert werden.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Dämpfungselement direkt mit dem jeweiligen Profilelement, insbesondere stoffschlüssig, verbunden ist. Hierdurch können beispielsweise unerwünschte Relativbewegungen zwischen dem Dämpfungselement und dem Profilelement vermieden werden. Mit anderen Worten kann beispielsweise eine gezielte Bewegung beziehungsweise eine gezielte Verformung des Dämpfungselements realisiert werden, sodass ein besonders vorteilhaftes Absorptionsvermögen dargestellt werden kann.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Dämpfungselement als ein extrudiertes beziehungsweise stranggepresstes Profil ausgebildet ist. Hierdurch kann das Dämpfungselement gewichts- und kostengünstig ausgestaltet werden, wobei gleichzeitig ein besonders hohes Umform- und somit Energieabsorptionsvermögen dargestellt werden kann.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Energiespeicher als HochvoltSpeicher, das heißt als Hochvolt-Energiespeicher ausgebildet ist, mittels welchem eine elektrische Spannung von mehr als 50 Volt bereitstellbar ist. Mit anderen Worten weist der Energiespeicher vorzugsweise eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Betriebsspannung, auf, welche größer als 50 Volt ist und vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Der erfindungsgemäße Energiespeicher ist somit vorzugsweise ein Traktionsspeicher, mittels welchem wenigstens eine als Traktionsmaschine ausgebildete elektrische Maschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs mit mittels des Energiespeichers gespeicherter elektrischer Energie versorgt werden kann, um dadurch das Kraftfahrzeug elektrisch anzutreiben. Insbesondere kann der Energiespeicher als Hochvolt-Batterie (HV-Batterie) ausgebildet sein, sodass dann die Speicherzelle als eine Batteriezelle ausgebildet ist.
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Das jeweilige Profilelement ist beispielsweise eine Profilstruktur, insbesondere eine offene Profilstruktur, welche durch Strangpressen hergestellt und somit beispielsweise als Strangpressprofil ausgebildet ist. Dabei ist es denkbar, das Dämpfungselement nach dem Herstellen, insbesondere nach dem Strangpressen, des Profilelements in die Hohlkammer einzubringen, insbesondere einzuführen, sodass dann das Profilelement mit dem in dessen Hohlkammer aufgenommenen Dämpfungselement im Rahmen einer nach dem Herstellen, insbesondere Strangpressen, des Profilelements erfolgenden Bearbeitung und Montage gehandhabt werden kann. Somit wird im Rahmen der genannten Bearbeitung und Montage das bereits in der Hohlkammer aufgenommene Dämpfungselement mit dem Profilelement mitgeführt. Hierdurch kann eine zeit- und kostengünstige Montage des Dämpfungselements gewährleistet werden, da dessen Montage zeitgleich mit einer Montage des Profilelements einhergeht.
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Vorzugsweise hat das Dämpfungselement eine federnde Wirkung und ist somit beispielsweise federn beziehungsweise elastisch verformbar. Hierzu eignen sich als Materialien besonders vorteilhaft gefaltete Bleche und/oder Kunststoffelemente des Dämpfungselements. Ferner ist es denkbar, dass das Dämpfungselement als extrudiertes Profil aus wenigstens einem oder mehreren Kunststoffen und/oder aus wenigstens einen oder mehreren Metallen ausgebildet ist.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Dämpfungselement als Verbundbauteil ausgebildet ist. Hierbei weist das Dämpfungselement wenigstens einen aus einem metallischen Werkstoff gebildeten Grundkörper als eine Metallstruktur auf, wobei der Grundkörper zumindest in einem Teilbereich mit einem Kunststoff versehen und dadurch zu dem Verbundbauteil ergänzt ist. Insbesondere ist der Kunststoff auf dem Grundkörper aufextrudiert. Ferner ist es denkbar, dass der Kunststoff an dem Grundkörper angespritzt beziehungsweise gegen den Grundkörper gespritzt ist. Der Kunststoff ist mit dem Grundkörper beispielsweise formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden, wodurch ein besonders fester Zusammenhalt zwischen dem Kunststoff und dem metallischen Grundkörper gewährleistet werden kann. Da somit das Verbundbauteil aus dem metallischen Grundkörper und dem Kunststoff gebildet ist, ist das Dämpfungselement vorzugsweise als Hybridbauteil ausgebildet.
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Ferner ist es denkbar, dass das Dämpfungselement wenigstens einen Schaum und/oder granulare Materie, insbesondere Pulver, aufweist, um eine besonders vorteilhafte Energieabsorption realisieren zu können.
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Vorzugsweise ist die Hohlkammer zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vorzugsweise vollständig, mit dem Dämpfungselement gefüllt, um dadurch einen besonders hohen Betrag an Unfallenergie absorbieren zu können.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, welches wenigstens einen erfindungsgemäßen Energiespeicher aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:
- 1 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Energiespeichers gemäß einer ersten Ausführungsform für ein Kraftfahrzeug; und
- 2 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Energiespeichers gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen und geschnittenen Perspektivansicht einen Energiespeicher 1 für ein Kraftfahrzeug, welches vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet ist. In seinem vollständig hergestellten Zustand weist das Kraftfahrzeug wenigstens eine elektrische Maschine auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug elektrisch antreibbar ist. Das Kraftfahrzeug ist somit beispielsweise als Hybridfahrzeug oder vorzugsweise als Elektrofahrzeug, insbesondere als batterieelektrisches Fahrzeug (BEV), ausgebildet. Die elektrische Maschine ist eine Traktionsmaschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug elektrisch angetrieben werden kann. Hierzu ist die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betreibbar. Um die elektrische Maschine in dem Motorbetrieb zu betreiben, wird die elektrische Maschine mit elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom versorgt, die beziehungsweise der mittels des Energiespeichers 1 gespeichert ist.
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Um dabei besonders große elektrische Leistungen zum elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, ist der Energiespeicher 1 als Hochvolt-Energiespeicher, insbesondere als Hochvolt-Batterie (HV-Batterie), ausgebildet. Somit weist der Energiespeicher 1 eine elektrische Spannung, insbesondere eine elektrische Betriebsspannung, auf, welche größer als 50 Volt ist und insbesondere mehrere hundert Volt beträgt. Die elektrische Spannung kann mittels des Energiespeichers 1 bereitgestellt werden, sodass die elektrische Maschine mittels der von dem Energiespeicher 1 bereitgestellten elektrischen Spannung mit elektrischer Energie gespeichert werden kann, die in dem Energiespeicher 1 gespeichert ist.
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Der Energiespeicher 1 weist ein auch als Speichergehäuse oder Batteriegehäuse bezeichnetes Gehäuse 2 auf, welches einstückig ausgebildet sein kann, oder das Gehäuse 2 weist mehrere, separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Gehäuseteile auf. Aus 1 ist erkennbar, dass das Gehäuse 2 wenigstens zwei einander gegenüberliegende Seitenwände 3 und einen Boden 4 aufweist, durch welche ein Aufnahmeraum 5 des Gehäuses 2 jeweils teilweise begrenzt ist. In Einbaulage des Energiespeichers 1 ist der Aufnahmeraum 5 in Fahrzeughochrichtung nach unten hin durch den Boden 4 begrenzt, während die Seitenwände 3 den Aufnahmeraum 5 in Fahrzeugquerrichtung begrenzen. Dabei nimmt der Energiespeicher 1 seine Einbaulage in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs ein.
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Der Energiespeicher 1 umfasst darüber hinaus eine Mehrzahl von Speicherzellen 6, welche in dem Aufnahmeraum 5 und somit in dem Gehäuse 2 aufgenommen sind. Die Speicherzellen 6 bilden beispielsweise wenigstens einen Speicherstapel, wobei die Speicherzellen 6 insbesondere dann, wenn der Energiespeicher 1 als Batterie ausgebildet ist, als Batteriezellen ausgebildet sind. Somit ist der Stapel beispielsweise ein Batteriestapel. Die Speicherzellen 6 sind elektrisch miteinander verbunden, wodurch die zuvor genannte elektrische Spannung des Energiespeichers 1 insgesamt realisiert werden kann.
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Wie aus 1 am Beispiel einer der Seitenwände 3 erkennbar ist, weist das Gehäuse 2 mehrere Profilelemente 7 auf, welche auch als Profilstrukturen oder Profile bezeichnet werden. Die Profilelemente 7 sind miteinander verbunden, wobei beispielsweise das Gehäuse 2 aus den Profilelementen 7 zusammengebaut ist. Die Profilelemente 7 an sich sind vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Leichtmetall wie beispielsweise Aluminium, gebildet, sodass das jeweilige Profilelement 7 beispielsweise als ein Aluminiumprofil ausgebildet ist. Insbesondere kann das jeweilige Profilelement 7 durch Strangpressen hergestellt und somit als Strangpressprofil, insbesondere als Aluminium-Strangpressprofil, ausgebildet sein.
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In vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs ist der Energiespeicher 1 beispielsweise in einem Unterbodenbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet. Hierbei ist der Energiespeicher 1 beispielsweise in Fahrzeughochrichtung unterhalb eines Bodens eines beispielsweise als selbsttragende Karosserie ausgebildeten Aufbaus des Kraftfahrzeugs angeordnet. Durch den Boden ist beispielsweise der Innenraum des Kraftfahrzeugs in Fahrzeughochrichtung nach unten hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, begrenzt, wobei der Boden auch als Unterboden bezeichnet wird. Der Boden kann in Fahrzeugquerrichtung einander gegenüberliegende Seitenschweller aufweisen, wobei der Energiespeicher 1, insbesondere das Gehäuse 2, zumindest teilweise in Fahrzeugquerrichtung zwischen den Seitenschwellern angeordnet ist. Dies bedeutet, dass in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs der Energiespeicher 1, insbesondere das Gehäuse 2, in Fahrzeugquerrichtung nach außen hin beidseitig jeweils zumindest teilweise durch die jeweiligen Seitenschweller überdeckt ist.
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Um beispielsweise eine besonders große Speicherkapazität des Energiespeichers 1 realisieren zu können, ist es wünschenswert, den Energiespeicher 1 sowie das Gehäuse 2 besonders nahe an den jeweiligen Seitenschwellern anzuordnen, sodass eine besonders große, in Fahrzeugquerrichtung zwischen den Seitenschwellern verlaufende Breite des Energiespeichers 1 realisiert werden kann. Dadurch kann der Energiespeicher 1 bauraumgünstig in einem üblicherweise nicht genutzten Bauraum im Unterbodenbereich angeordnet werden, und es kann eine besonders große Speicherkapazität zum Speichern von elektrischer Energie realisiert werden.
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Um nun auf besonders bauraumgünstige Weise ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten realisieren zu können, weist das jeweilige Profilelement 7 wenigstens eine jeweilige Hohlkammer 8 auf. Die jeweilige Hohlkammer 8 ist durch einen jeweiligen Hohlquerschnitt, insbesondere durch einen jeweiligen geschlossenen Hohlquerschnitt, des jeweiligen Profilelements 7 gebildet, wobei sich der Hohlquerschnitt beziehungsweise die Hohlkammer 8 in Längserstreckung des jeweiligen Profilelements 7 zumindest in einem Längenbereich des jeweiligen Profilelements 7 erstreckt. In Einbaulage des Energiespeichers 1 verläuft beispielsweise die jeweilige Längserstreckungsrichtung des jeweiligen Profilelements 7 in Fahrzeuglängsrichtung beziehungsweise fällt mit der Fahrzeuglängsrichtung zusammen.
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In der jeweiligen Hohlkammer 8 ist zumindest ein separat von dem jeweiligen Profilelement 7 ausgebildetes Dämpfungselement 9 aufgenommen, mittels welchem bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung Unfallenergie absorbierbar ist.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform des Energiespeichers 1, wobei das Dämpfungselement 9 bei der ersten Ausführungsform eine gefaltete Struktur 10 aufweist. Bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung, insbesondere bei einem Seitenaufprall, wirken beispielsweise unfallbedingte Lasten und somit Unfallenergie in Fahrzeugquerrichtung nach innen auf den Energiespeicher 1 und somit auf das Gehäuse 2. Durch diese unfallbedingten Lasten wird das jeweilige Dämpfungselement 9 beispielsweise verformt und/oder zumindest zwei Teile des Dämpfungselements 9 werden relativ zueinander bewegt und reiben hierdurch beispielsweise aneinander, wodurch beispielsweise zumindest ein Teil der Unfallenergie in Verformungsenergie beziehungsweise in Reibungsenergie und somit in Wärme umgewandelt und somit absorbiert wird. Insbesondere ist es denkbar, dass das Dämpfungselement 9, insbesondere die gefaltete Struktur 10, aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist, sodass die gefaltete Struktur 10 beispielsweise als ein gefaltetes Blech ausgebildet ist. Ferner ist es denkbar, dass das Dämpfungselement 9, insbesondere die gefaltete Struktur 10, aus einem Kunststoff gebildet ist, sodass die gefaltete Struktur 10 beispielsweise als gefaltete Kunststoffstruktur ausgebildet ist. Das jeweilige, separat von dem jeweiligen Profilelement 7 ausgebildete Dämpfungselement 9 ist vorzugsweise direkt mit dem Profilelement 7 verbunden. Beispielsweise ist das Dämpfungselement 9 mit dem Profilelement 7 stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt und/oder verschweißt.
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2 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Schnittansicht eine zweite Ausführungsform des Energiespeichers 1, insbesondere am Beispiel eines der Profilelemente 7. Bei der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform ist das Dämpfungselement 9 aus einem Schaum gebildet. Mit anderen Worten ist das Dämpfungselement 9 als ein Schaumelement ausgebildet, wobei der Schaum vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem Kunststoff gebildet und somit als Metallschaum oder als Kunststoffschaum ausgebildet ist.
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Bei der zweiten Ausführungsform weist das Dämpfungselement 9 darüber hinaus granulare Materie 11 auf, sodass bei der zweiten Ausführungsform der Schaum mit der granularen Materie 11 kombiniert ist. Die granulare Materie 11 ist beispielsweise ein Pulver und umfasst eine Vielzahl an voneinander separaten Partikeln, welche in der Hohlkammer 8 aufgenommen sind. Insbesondere sind die Partikel in verbleibenden Zwischenräumen zwischen dem Schaum und dem Profilelement 7 und/oder in dem Schaumelement selbst aufgenommen. Durch Verwendung des Schaums und der granularen Materie 11 kann eine besonders vorteilhafte Dämpfungsfunktion des Dämpfungselements 9 realisiert werden, sodass mittels der Dämpfungsfunktion ein besonders hoher Betrag an Unfallenergie beispielsweise in Wärme umgewandelt und somit absorbiert werden kann.
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Die granulare Materie 11 kann aus einem metallischen Werkstoff oder aber aus einem Kunststoff gebildet sein, sodass die Partikel beispielsweise Metallpartikel, insbesondere Metallkügelchen, und/oder Kunststoffpartikel, insbesondere Kunststoffkügelchen, umfassen können.
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Insgesamt ist erkennbar, dass durch das Anordnen des Dämpfungselements 9 in der jeweiligen Hohlkammer 8 zur Verfügung stehender Bauraum, welcher bislang nicht genutzt wurde, genutzt wird, um eine besonders vorteilhafte Energieabsorption realisieren zu können. In der Folge können die Profilelemente 7 in ihren Außenabmessungen klein gehalten werden, sodass eine besonders hohe Speicherkapazität des Energiespeichers 1 realisiert werden kann. Gleichzeitig kann ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten realisiert werden, sodass die Speicherzellen 6 vorteilhaft geschützt werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Energiespeicher
- 2
- Gehäuse
- 3
- Seitenwand
- 4
- Boden
- 5
- Aufnahmeraum
- 6
- Speicherzelle
- 7
- Profilelement
- 8
- Hohlkammer
- 9
- Dämpfungselement
- 10
- gefaltete Struktur
- 11
- granulare Materie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014203507 A1 [0002]
- DE 102010035114 A1 [0003]
- DE 202010004637 U1 [0004]
