DE102018214109A1 - Body structure for an electrically powered vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug mit einem Montageraum (29) für eine Traktionsbatterie (9; 35), wobei in einer ersten Fahrzeugvariante (I) eine erste Traktionsbatterie (9) mit großem Batteriegehäuse (17) im Montageraum (29) angeordnet ist und karosserieseitig angebunden ist, wobei das große Batteriegehäuse (17) als ein Versteifungselement wirkt, das die Karosseriestruktur im normalen Fahrbetrieb und/oder im Crashfall aussteift. Erfindungsgemäß ist in einer zweiten Fahrzeugvariante (II) eine zweite Traktionsbatterie (35) mit im Vergleich zur ersten Traktionsbatterie (9) kleinem Batteriegehäuse (37) im Montageraum (29) angeordnet und karosserieseitig angebunden, und zwar unter Bildung eines nicht vom kleinen Batteriegehäuse (37) eingenommenen Leerraums (39). Im Leerraum (39) ist ein Zusatz-Versteifungselement (43) verbaut, mittels dem die Karosseriesteifigkeit im normalen Fahrbetrieb und/oder im Crashfall erhöht ist.The invention relates to a body structure for an electrically operated vehicle with an assembly space (29) for a traction battery (9; 35), wherein in a first vehicle variant (I) a first traction battery (9) with a large battery housing (17) in the assembly space (29) is arranged and is connected on the body side, the large battery housing (17) acting as a stiffening element which stiffens the body structure during normal driving and / or in the event of a crash. According to the invention, in a second vehicle variant (II), a second traction battery (35) with a battery housing (37) that is small compared to the first traction battery (9) is arranged in the assembly space (29) and connected on the body side, to be precise not forming a small battery housing (37 ) occupied space (39). An additional stiffening element (43) is installed in the empty space (39), by means of which the body rigidity is increased during normal driving and / or in the event of a crash.
Description
Die Erfindung betrifft eine Karosseriestruktur für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung von Fahrzeugvarianten unterschiedlicher Reichweite.The invention relates to a body structure for an electrically operated vehicle according to the preamble of
Bei einem elektrisch betriebenen, zweispurigen Fahrzeug kann eine Traktionsbatterie im Fahrzeugboden verbaut sein und sich in der Fahrzeugquerrichtung zwischen den seitlichen Schwellern des Fahrzeugs erstrecken, die bodenseitig die Seitentüröffnungen der Fahrzeugkarosserie begrenzen.In an electrically operated, two-lane vehicle, a traction battery can be installed in the vehicle floor and extend in the transverse direction of the vehicle between the side sills of the vehicle, which limit the side door openings of the vehicle body on the floor side.
Eine gattungsgemäße Karosseriestruktur weist einen Montageraum auf, in dem die Traktionsbatterie angeordnet ist und karosserieseitig angebunden ist. In diesem Fall wirkt das Batteriegehäuse als ein Versteifungselement, das die Karosseriestruktur im normalen Fahrbetrieb und/oder im Crashfall aussteift.A generic body structure has an assembly space in which the traction battery is arranged and connected on the body side. In this case, the battery housing acts as a stiffening element that stiffens the body structure during normal driving and / or in the event of a crash.
Zur Realisierung von elektrisch betriebenen Fahrzeugvarianten mit unterschiedlichen Reichweiten kann entweder eine leistungsstärkere Traktionsbatterie (mit größerer Batteriezellen-Packungsdichte) oder eine leistungsschwächere Traktionsbatterie (mit reduzierter Batteriezellen-Packungsdichte) in der Karosseriestruktur verbaut werden. Im Stand der Technik weisen sowohl die leistungsstärkere Traktionsbatterie als auch die leistungsschwächere Traktionsbatterie jeweils baugleiche Batteriegehäuse auf. Auf diese Weise können Traktionsbatterien unterschiedlicher Leistungsstärke in jeweils identischen Karosseriestrukturen verbaut werden. Von daher kann im Stand der Technik fertigungstechnisch einfach eine gemeinsame Karosseriestruktur für sowohl die leistungsstärkere Traktionsbatterie als auch die leistungsschwächere Traktionsbatterie vorgehalten werden.To implement electrically operated vehicle variants with different ranges, either a more powerful traction battery (with a larger battery cell packing density) or a less powerful traction battery (with a reduced battery cell packing density) can be installed in the body structure. In the prior art, both the more powerful traction battery and the less powerful traction battery each have identical battery housings. In this way, traction batteries of different power levels can be installed in identical body structures. Therefore, in the state of the art, a common body structure for both the more powerful traction battery and the less powerful traction battery can easily be provided in terms of production technology.
Bei der obigen Vorgehensweise weist daher die leistungsschwächere Traktionsbatterie ein eigentlich für die leistungsstärkere Traktionsbatterie ausgelegtes (und daher überdimensioniertes) Batteriegehäuse auf. Ein solches überdimensioniertes Batteriegehäuse ist mit einem erhöhten Bauteilgewicht sowie erhöhten Herstellungskosten verbunden.In the above procedure, the less powerful traction battery therefore has a battery housing that is actually designed (and therefore oversized) for the more powerful traction battery. Such an oversized battery housing is associated with an increased component weight and increased manufacturing costs.
Aus der
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Karosseriestruktur für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug bereitzustellen, in der für eine erste Fahrzeugvariante eine leistungsstärkere Batterie und für eine zweite Fahrzeugvariante eine leistungsschwächere Traktionsbatterie verbaubar ist, und zwar mit im Vergleich zum Stand der Technik reduziertem Bauteilgewicht sowie reduzierten Herstellungskosten.The object of the invention is to provide a body structure for an electrically operated vehicle, in which a more powerful battery can be installed for a first vehicle variant and a less powerful traction battery for a second vehicle variant, with a reduced component weight compared to the prior art as well as reduced manufacturing costs ,
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is solved by the features of
In der erfindungsgemäßen Karosseriestruktur kann in einer ersten Fahrzeugvariante, eine erste, leistungsstärkere Traktionsbatterie mit großem Batteriegehäuse im Montageraum angeordnet und karosserieseitig angebunden werden. Alternativ dazu kann für eine zweite Fahrzeugvariante eine zweite, leistungsschwächere Traktionsbatterie im Montageraum angeordnet werden und karosserieseitig angebunden werden. Die zweite, leistungsschwächere Traktionsbatterie weist ein im Vergleich zur ersten Traktionsbatterie kleines Batteriegehäuse auf. Dadurch bleibt im Zusammenbauzustand der zweiten Fahrzeugvariante im karosserieseitigen Montageraum ein nicht vom kleinen Batteriegehäuse eingenommener Leerraum frei. Erfindungsgemäß wird in den, in der zweiten Fahrzeugvariante freibleibenden Leerraum ein Zusatz-Versteifungselement verbaut. Das Zusatz-Versteifungselement erhöht die Karosseriesteifigkeit der zweiten Fahrzeugvariante im normalen Fahrbetrieb und/oder im Crashfall.In the body structure according to the invention, in a first vehicle variant, a first, more powerful traction battery with a large battery housing can be arranged in the assembly space and connected on the body side. Alternatively, for a second vehicle variant, a second, less powerful traction battery can be arranged in the assembly room and connected on the body side. The second, less powerful traction battery has a small battery housing compared to the first traction battery. In the assembled state of the second vehicle variant, this leaves an empty space not occupied by the small battery housing in the body-side assembly space. According to the invention, an additional stiffening element is installed in the empty space that remains free in the second vehicle variant. The additional stiffening element increases the body rigidity of the second vehicle variant in normal driving and / or in the event of a crash.
In einer technischen Umsetzung kann das kleine Batteriegehäuse mit dem Zusatz-Versteifungselement verlängert sein, und zwar unter Überbrückung des Leerraums zwischen dem kleinen Batteriegehäuse und einem karosserieseitigen Anbindungspunkt. Das Zusatz-Versteifungselement kann entweder materialeinheitlich und/oder einstückig am kleinen Batteriegehäuse ausgebildet sein. Alternativ dazu kann das Zusatz-Versteifungselement auch als ein separates Bauteil am kleinen Batteriegehäuse montierbar sein.In a technical implementation, the small battery housing with the additional stiffening element can be extended, by bridging the empty space between the small battery housing and a connection point on the body side. The additional stiffening element can either be made of the same material and / or be formed in one piece on the small battery housing. Alternatively, the additional stiffening element can also be mounted as a separate component on the small battery housing.
Im Hinblick auf eine gesteigerte Karosseriesteifigkeit sowohl im normalen Fahrbetrieb als auch im Crashfall ist es bevorzugt, wenn das Zusatz-Versteifungselement ein flächiges Schubblechteil ist. Das Zusatz-Versteifungselement kann aus einer Anzahl von fachwerkartig ausgebildeten Streben aufgebaut sein. Alternativ dazu kann das Zusatz-Versteifungselement auch genau ein flächiges Schubblechteil sein, das in einer horizontalen Ebene den Leerraum geschlossenflächig überdeckt.In view of an increased body rigidity both in normal driving and in the event of a crash, it is preferred if the additional stiffening element is a flat thrust plate part. The additional stiffening element can be constructed from a number of truss-like struts. As an alternative to this, the additional stiffening element can also be exactly a flat thrust plate part which covers the empty space in a horizontal plane in a closed area.
Zur Bereitstellung eines möglichst großen Montageraums ist es bevorzugt, wenn dieser im Fahrzeugboden ausgebildet ist. In diesem Fall kann der bodenseitige Montageraum in der Fahrzeuglängsrichtung nach vorne und nach hinten durch einen vorderen Querträger und durch einen hinteren Querträger begrenzt sein. In der Fahrzeugquerrichtung kann der bodenseitige Montageraum durch seitliche Schweller begrenzt sein, die jeweils bodenseitig die Seitentüröffnungen begrenzen. In der Fahrzeughochrichtung nach oben kann der Montageraum durch ein großflächiges Bodenblechteil begrenzt sein. In diesem Fall wird die Traktionsbatterie in einer Zusammenbaufolge von fahrzeugunten in den bodenseitigen Montageraum eingesetzt, der nach fahrzeugunten offen ist. Anschließend wird die Traktionsbatterie, bevorzugt über Schraubverbindungen, an der Karosseriestruktur befestigt.To provide the largest possible assembly space, it is preferred if it is formed in the vehicle floor. In this case, the mounting space on the floor side can be limited in the vehicle longitudinal direction to the front and to the rear by a front cross member and by a rear cross member. In the In the transverse direction of the vehicle, the floor-side assembly space can be delimited by side sills, which each limit the side door openings on the floor side. In the vehicle vertical direction upwards, the assembly space can be delimited by a large floor panel part. In this case, the traction battery is inserted in a sequence of assembly from the bottom of the vehicle into the floor-side assembly space, which is open to the bottom of the vehicle. The traction battery is then attached to the body structure, preferably via screw connections.
In der zweiten Fahrzeugvariante ist anstelle der leistungsstärkeren Traktionsbatterie mit großem Batteriegehäuse die leistungsschwächere zweite Traktionsbatterie mit kleinem Batteriegehäuse in der Karosseriestruktur verbaut. Bevorzugt ist es, wenn in der zweiten Fahrzeugvariante der Leerraum in der Fahrzeuglängsrichtung zwischen dem kleinen Batteriegehäuse und dem hinteren Querträger sowie in der Fahrzeugquerrichtung zwischen den beiden seitlichen Schwellern begrenzt ist. In diesem Fall verlagert sich der Fahrzeug-Schwerpunkt (im Vergleich zur ersten Fahrzeugvariante) nach fahrzeugvorne. Ein derartiger, nach fahrzeugvorne verlagerter Fahrzeug-Schwerpunkt ist im Hinblick auf die Fahreigenschaften des Fahrzeugs von Vorteil.In the second vehicle variant, instead of the more powerful traction battery with a large battery housing, the less powerful second traction battery with a small battery housing is installed in the body structure. It is preferred if, in the second vehicle variant, the empty space is limited in the vehicle longitudinal direction between the small battery housing and the rear cross member and in the vehicle transverse direction between the two side sills. In this case, the center of gravity (compared to the first vehicle variant) shifts to the front of the vehicle. Such a center of gravity shifted to the front of the vehicle is advantageous with regard to the driving properties of the vehicle.
Zur weiteren Steigerung der Karosseriesteifigkeit der zweiten Fahrzeugvariante ist es bevorzugt, wenn das Zusatz-Versteifungselement in der Fahrzeughochrichtung um einen freien Höhenversatz unterhalb des Bodenblechteils angeordnet ist. Auf diese Weise kann ein geschlossenes, bauteilsteifes Hohlprofil zwischen der Rückseite des kleinen Batteriegehäuses, dem Bodenblechteil, dem hinteren Querträger sowie den beiden Schwellern gebildet werden.To further increase the body rigidity of the second vehicle variant, it is preferred if the additional stiffening element is arranged in the vehicle vertical direction by a free height offset below the floor panel part. In this way, a closed, component-stiff hollow profile can be formed between the rear of the small battery housing, the base plate part, the rear cross member and the two sills.
In der ersten Fahrzeugvariante ist die leistungsstärkere erste Traktionsbatterie mit entsprechend großem Batteriegehäuse in der Karosseriestruktur verbaut. In diesem Fall ist das große Batteriegehäuse an einer Vielzahl von karosserieseitigen Anbindungspunkten angebunden, die jeweils an den vorderen und hinteren Querträgern sowie an den Schwellern ausgebildet sind. In der zweiten Fahrzeugvariante ist dagegen das kleine Batteriegehäuse nicht an sämtlichen karosserieseitigen Anbindungspunkten angebunden, sondern nur an einem ersten Teil davon. Demgegenüber ist das Zusatz-Versteifungselement am verbleibenden zweiten Teil der karosserieseitigen Anbindungspunkte angebunden.In the first vehicle variant, the more powerful first traction battery with a correspondingly large battery housing is installed in the body structure. In this case, the large battery housing is connected to a plurality of body-side connection points, which are each formed on the front and rear cross members and on the sills. In the second vehicle variant, on the other hand, the small battery housing is not connected to all body-side connection points, but only to a first part of it. In contrast, the additional stiffening element is connected to the remaining second part of the body-side connection points.
Bei dem oben erwähnten Verbau der Traktionsbatterie im Fahrzeugboden bilden die Profilböden der vorderen und hinteren Querträger sowie der Schweller jeweils eine Anschraubbasis zur Anbindung des Batteriegehäuses. Das jeweilige Batteriegehäuse kann einen bevorzugt in einer Horizontalebene umlaufenden Gehäuseflansch mit Schraublöchern aufweisen. Diese sind in der Zusammenbaulage jeweils mit einem korrespondierenden Profilboden-Schraubloch in Flucht angeordnet und von einem Schraubbolzen durchsetzt. Mit dem jeweiligen Schraubbolzen wird das Batteriegehäuse an den jeweiligen Profilboden festgespannt.With the above-mentioned installation of the traction battery in the vehicle floor, the profile floors of the front and rear cross members and the sills each form a screw-on base for connecting the battery housing. The respective battery housing can have a housing flange with screw holes that preferably runs in a horizontal plane. In the assembled position, these are each aligned with a corresponding profile base screw hole and penetrated by a screw bolt. The battery housing is clamped to the respective profile base with the respective screw bolt.
Die zur Anbindung an der Fahrzeugkarosserie verwendeten Schraublöcher des großen Batteriegehäuses sind in einem ersten Lochbild positioniert. Demgegenüber sind die zur Anbindung an die Fahrzeugkarosserie verwendeten Schraublöcher des kleinen Batteriegehäuses sowie des Zusatz-Versteifungselementes in einem zweiten Lochbild positioniert. Für einen vereinfachten Zusammenbau der ersten und zweiten Fahrzeugvarianten ist es bevorzugt, wenn die ersten und zweiten Lochbilder identisch ausgebildet sind.The screw holes of the large battery housing used for connection to the vehicle body are positioned in a first hole pattern. In contrast, the screw holes of the small battery housing and of the additional stiffening element used for connection to the vehicle body are positioned in a second hole pattern. For a simplified assembly of the first and second vehicle variants, it is preferred if the first and second hole patterns are designed identically.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the attached figures.
Es zeigen:
-
1 in einer perspektivischen Teilraumansicht eine Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeugs; -
2 eine Teilschnittdarstellung entlang einer Schnittebene yz aus der1 ; -
3 in einer Ansicht von unten die Karosseriestruktur gemäß einer ersten Fahrzeugvariante, in der eine leistungsstärkere Traktionsbatterie mit großem Batteriegehäuse verbaut ist; -
4 eine perspektivische Teilraumansicht der ersten Fahrzeugvariante entlang einer Schnittebene xz aus der3 ; -
5 und6 jeweils Ansichten entsprechend der3 und4 einer zweiten Fahrzeugvariante.
-
1 in a perspective partial space view of a body structure of a motor vehicle; -
2 a partial sectional view along a section plane yz from the1 ; -
3 in a view from below the body structure according to a first vehicle variant, in which a more powerful traction battery with a large battery housing is installed; -
4 a perspective partial view of the first vehicle variant along a section plane xz from the3 ; -
5 and6 views corresponding to the3 and4 a second vehicle variant.
In der
In der
In der
Demzufolge ist in der
Im Unterschied dazu ist in der
Gemäß der
Das flächige Schubblechteil
Die Schraublöcher
Gemäß der
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Schwellersill
- 33
- A-SäuleA column
- 55
- C-SäuleC-pillar
- 77
- SeitentüröffnungSide door opening
- 99
- leistungsstärkere Traktionsbatteriemore powerful traction battery
- 1010
- BodenblechteilBottom plate part
- 1111
- vorderer Querträgerfront cross member
- 1212
- SchwellerinnenteilRocker inner part
- 1313
- hinterer Querträgerrear cross member
- 1414
- SchwelleraußenteilRocker outer part
- 1515
- ProfilbodenDuct floor
- 1717
- großes Batteriegehäuselarge battery case
- 1919
- Gehäuseflanschhousing flange
- 2121
- Gehäuseflansch-SchraublochMounting Ring Screw Hole
- 2323
- Profilboden-SchraublochProfile base screw hole
- 2424
- Deformationselementdeformation element
- 2525
- Schraubbolzenbolts
- 2727
- Schweißmutterweld nut
- 2929
- Montageraummounting space
- 3131
- Batteriegehäuse-RückseiteBattery case back
- 3333
-
vordere Profilflanke des hinteren Querträgers 13front profile flank of the
rear cross member 13 - 3535
- leistungsschwächere Traktionsbatterieless powerful traction battery
- 3737
- kleineres Batteriegehäusesmaller battery case
- 3939
- Leerraumwhitespace
- 4141
- Batteriegehäuse-RückseiteBattery case back
- 4343
- SchubblechteilThrust sheet metal part
- 4545
- Schraubstellenscrew locations
- AA
- karosserieseitige AnbindungspunkteBody-side connection points
- II
- erste Fahrzeugvariantefirst vehicle variant
- IIII
- zweite Fahrzeugvariantesecond vehicle variant
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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