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Die Erfindung betrifft eine Energiespeicher-Bodengruppe für einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine derartige Energiespeicher-Bodengruppe ist bereits aus der
EP 2 468 609 A2 bekannt, bei welcher ein Fahrzeugboden der Bodengruppe seitlich durch jeweiligen Seitenschweller begrenzt und durch Längs-und/oder Querträger ausgesteift ist. Eine Mehrzahl von Batteriemodulen einer elektrischen Energiespeichereinrichtung, welche zur Versorgung eines elektrischen Antriebs des Kraftwagens mit elektrischer Energie dient, ist dabei in einem mehrteiligen Speichergehäuse aufgenommen. Das Speichergehäuse weist dabei eine rahmenartige Konstruktion von außenumfangsseitig umlaufenden Profilelementen sowie eine Mehrzahl von Querträgern auf, sodass das Speichergehäuse in sich steif ausgebildet ist und über eine Mehrzahl jeweiliger Schraubverbindungen im Bereich der Seitenschweller und der Querträger unterseitig des Fahrzeugbodens befestigt ist. Demzufolge werden die hohen Massenkräfte der schweren Batteriemodule nur indirekt über die außen am Speichergehäuse angeordneten Schraubverbindungen auf der Rohbau des Kraftwagens übertragen.
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Problematisch ist hierbei, dass es aufgrund des sehr hohen Gewichts der Energiespeichereinrichtung in deren Mittenbereich beispielsweise im Fahrbetrieb zu erheblichen Schwingungen kommen kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Energiespeicher-Bodengruppe für einen Kraftwagen zu schaffen, bei welcher die Energiespeichereinrichtung auf verbesserte Weise mit dem Kraftwagenrohbau verbunden ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Energiespeicher-Bodengruppe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit günstigen Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die erfindungsgemäße Energiespeicher-Bodengruppe weist eine aus einer Mehrzahl von Batteriemodulen gebildete Energiespeichereinrichtung auf, die in einem mehrteiligen Speichergehäuse aufgenommen und unterseitig eines Fahrzeugbodens angeordnet ist. Um dabei eine Energiespeicher-Bodengruppe für einen Kraftwagen zu schaffen, bei welcher die Energiespeichereinrichtung auf verbesserte Weise mit dem Kraftwagenrohbau verbunden ist, sind die Batteriemodule der Energiespeichereinrichtung in einem mittleren Bereich des Speichergehäuses über eine Mehrzahl von mechanischen Verbindungselementen mit dem Fahrzeugboden verbunden sind. Durch diese direkte Anbindung beziehungsweise Aufhängung der Batteriemodule der Energiespeichereinrichtung an dem Fahrzeugboden sind dabei die wirkenden Massenkräfte der sehr schweren Batteriemodule äußerst gleichmäßig auch im Mittenbereich der Energiespeichereinrichtung auf den Rohbau, insbesondere den Fahrzeugboden übertragbar, was nicht zuletzt die dynamischen Eigenschaften verbessert beziehungsweise aus der Energiespeichereinrichtung rührende Schwingungen deutlich reduziert.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht dabei vor, dass ein unterseitiges Gehäuseteil des Speichergehäuses an dem Fahrzeugboden über wenigstens eines der Verbindungselemente befestigt ist, welches das Speichergehäuse durchsetzt und sowohl gegen das unterseitige Gehäuseteil als auch den Fahrzeugboden gasdicht abgedichtet ist. Die jeweiligen Verbindungselemente durchsetzen somit vorzugsweise einen Innenraum des Speichergehäuses, um die günstige Befestigung des weiteren Gehäuseteils unterseitig des Fahrzeugbodens auch in einem mittleren Bereich des Speichergehäuses zu gewährleisten. Somit können beispielsweise Schwingungen aufgrund des Gewichts der Energiespeichereinrichtung reduziert und eine besonders günstige Fixierung des weiteren Gehäuseteils und der Energiespeichereinrichtung unterseitig des Fahrzeugbodens beziehungsweise an der Kraftwagenkarosserie realisiert werden.
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Bei einer weiter vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das jeweilige Verbindungselement ein Stützelement auf, welches als Bauelement, insbesondere als Druckplatte, eines jeweiligen Batteriepacks ausgebildet ist. Somit ist der jeweilige Batteriepack besonders stabil am Fahrzeugboden beziehungsweise am Fahrzeugrohbau festgelegt.
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Des Weiteren hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Verbindungselement ein Schraubelement oder dergleichen Spannelement umfasst, mittels welchem das unterseitiges Gehäuseteil des Speichergehäuses unter Vermittlung des Stützelements mit dem Fahrzeugboden verspannt ist. Hierdurch ist auch das unterseitige Gehäuseteil sehr stabil mit dem Fahrzeugboden verbunden.
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In diesem Zusammenhang hat es sich als weiter vorteilhaft gezeigt, wenn das Schraubelement oder dergleichen Spannelement das unterseitige Gehäuseteil und den Fahrzeugboden über eine jeweilige Öffnung durchsetzt und dass das Schraubelement oder dergleichen Spannelement über eine gasdichte Dichtung gegen das unterseitige Gehäuseteil und den Fahrzeugboden abgedichtet ist. Hierdurch ergibt sich eine zuverlässige, gasdichte Verbindung zwischen dem Verbindungselement und den Bauteilen des Speichergehäuses, dem Fahrzeugboden und dem unterseitigen Gehäuseteil.
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In vorteilhaft Ausgestaltung der Erfindung ist zudem der Fahrzeugboden als Gehäuseteil des Speichergehäuses ausgebildet und über wenigstens eine gasdichte Verbindung mit wenigstens einem weiteren Gehäuseteil des Speichergehäuses verbunden. Somit ist das erfindungsgemäße Speichergehäuse einerseits durch einen karosserie- beziehungsweise rohbauseitigen Fahrzeugboden und andererseits wenigstens ein weiteres, nicht zu Karosserien beziehungsweise zum Rohbau zählendes Gehäuseteil gebildet, welche miteinander im Bereich der gasdichten Verbindung verbunden sind. Der Gebrauch des Fahrzeugbodens einerseits als Teil der Kraftwagenkarosserie beziehungsweise des Rohbaus und andererseits als Gehäuseteil des Speichergehäuses hat dabei den Vorteilen einer Doppelnutzung, welcher zu einer erheblichen Einsparung an Bauraum, Gewicht und Fertigungsaufwand führt. Darüber hinaus ist die Energiespeichereinrichtung somit in einem karosserie- beziehungsweise rohbauintegrierten Speichergehäuse aufgenommen, sodass diese beispielsweise hinsichtlich der Crash Anforderungen besonders günstig karosserie- beziehungsweise rohbauseitig integriert ist. Um dabei beispielsweise bei einem entsprechend schweren Unfall oder einem sonstigen Notfall einen Gasaustritt eines Gases, wie beispielsweise infolge des Unfalls oder eines Notfalls innerhalb der Energiespeichereinrichtung entsteht, aus dem Speichergehäuse heraus zu vermeiden, ist zwischen dem rohbauseitigen beziehungsweise karosserieseitigen Fahrzeugboden und dem korrespondierenden, nicht zum Rohbau beziehungsweise zur Karosserien gehörenden Gehäuseteil die erfindungsgemäße gasdichte Verbindung vorgesehen. Über diese gasdichte Verbindung zwischen dem Fahrzeugboden und dem weiteren Gehäuseteil wird somit auch im Notfall die geforderte Dichtheit des Speichergehäuses gewährleistet.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das weitere Gehäuseteil im Bereich des mechanischen Verbindungselements eine Sicke oder dergleichen Abstandselement aufweist, wodurch das Gehäuseteil seitlich der Sicke oder dergleichen Abstandselement einem Abstand zu dem jeweiligen Batteriemodul aufweist. Dies hat den Vorteil, dass kleine oder mittlere Deformationen des Bodenelements nicht zu einem Kontakt mit der Energiespeichereinrichtung beziehungsweise den Batteriepacks mit den Batteriemodulen führen, um hierdurch entsprechende Beschädigungen zu vermeiden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Fahrzeugboden als Teil des lackierten Kraftwagenrohbaus ausgebildet ist. Demzufolge hat sich eine Energiespeicher-Bodengruppe als besonders vorteilhaft gezeigt, bei welcher der Fahrzeugboden in üblicher Weise im Rohbau montiert und anschließend im Rahmen einer kathodischen Tauchlackierung und gegebenenfalls im Rahmen einer weiteren Lackierung mit entsprechenden Lackschichten versehen werden kann, wonach das Zusammensetzen des Speichergehäuses unter Ausbildung der gasdichten Verbindung erfolgen kann. Im Ergebnis kann hierdurch ein fertigungstechnisch besonders einfaches und schnelles Verfahren erzielt werden.
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Das weitere Gehäuseteil ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als rohbauexternes Bodenelement ausgebildet. Ein derartiges, rohbauexternes Bodenelement kann besonders günstig hergestellt werden und beispielsweise entsprechende Funktion hinsichtlich eines Schutzes der oberhalb des Bodenelements angeordneten Energiespeichereinrichtung übernehmen. So kann das Bodenelement beispielsweise aus einem entsprechenden Material beziehungsweise in einer entsprechenden Bauweise geschaffen werden, sodass es als sogenannter Pollerschutz beim Aufsitzen des Unterbodens beziehungsweise des Bodenelements auf einem Stein, einen Poller, einem Bordstein oder dergleichen eine hinreichende Steifigkeit und Stabilität gegen ein Eindrücken oder dergleichen aufweist, um hierdurch eine Beschädigung der Energiespeichereinrichtung zu vermeiden.
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Schließlich zeichnet sich eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dadurch aus, dass das unterseitige Gehäuseteil und der Fahrzeugboden als Gehäuseteil des Speichergehäuses über eine gasdichte Verbindung verbunden sind, welche außenumfangsseitig um das Speichergehäuse umläuft. Hierdurch ist das gesamte Speichergehäuse ebenfalls besonders günstig gegen einen Gasaustritt gesichert.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Explosionsdarstellung einer Energiespeicher-Bodengruppe für einen Kraftwagen gemäß einer Ausführungsform, bei welcher ein Fahrzeugboden einer Kraftwagenkarosserie einen Gehäuseteil eines Speichergehäuses ausbildet, an welchem als weiteres Gehäuseteil des Speichergehäuses ein Bodenelement gemäß dem dargestellten Pfeil ansetzbar ist, wodurch ein gasdichtes Speichergehäuse zur Aufnahme einer mehrere Batteriemodule umfassenden elektrischen Energiespeichereinrichtung geschaffen ist,
- 2 eine perspektivische Unteransicht auf die Energiespeicher-Bodengruppe mit dem Speichergehäuses gemäß der Ausführungsform in 1,
- 3 jeweilige Perspektivansichten auf den hier zweiteiligen, separat von der Kraftwagenkarosserie dargestellten Fahrzeugboden sowie auf das als weiteres Gehäuseteil des Speichergehäuses ausgebildete, rohbauexterne Bodenelement, welche vorliegend außenumfangsseitig über eine gasdichtes Verbindung miteinander verbunden sind,
- 4 eine Perspektivansicht auf das Bodenelement gemäß der ersten Ausführungsform, auf welcher oberseitig eine Mehrzahl von Batteriemodulen der Energiespeichereinrichtung erkennbar sind,
- 5 eine ausschnittsweise und perspektivische Schnittansicht auf die gasdichte Verbindung des Fahrzeugbodens als das eine Gehäuseteil und des Bodenelements als das weitere Gehäuseteil des Speichergehäuses,
- 6 eine ausschnittsweise Schnittansicht durch das Speichergehäuse im Bereich eines mechanischen Verbindungselements zwischen dem Fahrzeugboden und dem Bodenelement, wobei das mechanische Verbindungselement ein Stützelement in Form einer Druckplatte eines jeweiligen Batteriepacks der Energiespeichereinrichtung aufweist,
- 7 eine Perspektivansicht auf eines der Batteriepacks der Energiespeichereinrichtung mit jeweiligen Druckplatten, welche entsprechende Stützelement zur Verbindung des Fahrzeugbodens mit dem Bodenelement aufweisen,
- 8 eine ausschnittsweise und perspektivische Schnittansicht auf zwei weitere mechanische Verbindungselemente zur Verbindung des Fahrzeugbodens mit dem Bodenelement analog zu demjenigen gemäß 6,
- 9 eine perspektivische Schnittansicht durch die Kraftwagenkarosserie mit dem anhand der 1 bis 8 beschriebenen Energiespeicher-Bodengruppe,
- 10 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Kraftwagenkarosserie mit der Energiespeicher-Bodengruppe gemäß 9, und
- 11 eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf eine Mehrzahl jeweiliger Leitungs- und Verbindungselemente der Energiespeichereinrichtung mit außerhalb des Speichergehäuses positionierten Bauelementen des Kraftwagen, welche das Speichergehäuses im Bereich des Bodenelements durchsetzen.
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In den 1 und 2 ist in einer perspektivischen Explosionsansicht beziehungsweise einer perspektivischen Unteransicht eine Kraftwagenkarosserie 1 für einen elektrisch betreibbaren Kraftwagen dargestellt. Bei diesem Kraftwagen kann es sich beispielsweise um einen solchen mit einem vollelektrischen Antrieb (BEV) oder um ein Hybridfahrzeug (PHEV), welches neben einem rein elektrischen Antrieb auch einen Verbrennungsmotor aufweist, handeln. Die Kraftwagenkarosserie 1 umfasst im vorliegenden Fall in üblicher Weise eine vordere Stirnwand 2 einer Fahrgastzelle, an welche sich nach vorn hin eine Vorbaustruktur 3 anschließt, welche beispielsweise jeweilige Längsträger/Motorträger 4 einer mittleren Längsträgerebene umfasst. Nach hinten hin geht die Stirnwand 2 in einen Übergangsbereich 5, welcher beispielsweise einen schräg verlaufenen Pedalboden oder dergleichen umfasst, in einen Fahrzeugboden 6 über, welcher die Fahrgastzelle nach unten hin begrenzt und bis zu - außenseitig in Fahrzeuglängsrichtung und waagerecht verlaufenden - Seitenschwellern 7 reicht. Nach hinten hin erstreckt sich der Fahrzeugboden 6 bis zu einem Übergangsbereich 8, in welchem der Fahrzeugboden 6 in eine Hinterwagenstruktur 9 übergeht.
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Der Fahrzeugboden 6 ist in 3 in einer perspektivischen Darstellung separat von der Kraftwagenkarosserie 1 dargestellt. Hierbei ist zunächst erkennbar, dass der Fahrzeugboden 6 einen einteiligen Hauptboden 10 umfasst, der sich in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne hin zumindest bis zum Übergangsbereich 5 zur vorderen Stirnwand 2 und nach hinten hin zumindest bis zu einem Bodenbereich 11 unterhalb und hinter einer vorderen Fahrzeugsitzreihe erstreckt. Die Position dieser vorderen Fahrzeugsitzreihe wird dabei durch jeweilige Sitzquerträger 12 in 1 erkennbar, auf welchen die jeweiligen Fahrzeugsitzreihe der vorderen Fahrzeugsitzreihe ruhen.
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Der Hauptboden 10 des Fahrzeugbodens 6 ist dabei einteilige ausgebildet und über eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Verbindung, gasdichte 13 mit einem hinteren Bodenelement 14 verbunden, welches sich beispielsweise unterhalb einer hinteren Fahrzeugsitzreihe erstreckt und eine sogenannte Fersenwand beziehungsweise ein Fersenelement 15 umfasst, welches unterhalb der hinteren Fahrzeugsitzreihe angeordnet ist. Die gasdichte Verbindung 13 zwischen dem Hauptboden 10 um dem hinteren Bodenelement 14 kann dabei beispielsweise durch eine Fügeverbindung und/oder eine mechanische Verbindung und zusätzlich über wenigstens einen Dichtelement gebildet sein. Sowohl der Hauptboden 10 als auch das hintere Bodenelement 14 erstrecken sich über die zumindest im Wesentlichen gesamte Fahrzeugbreite, sodass der Fahrzeugboden 6 insgesamt lediglich zwei Bauelemente, nämlich den Hauptboden 10 und das hintere Bodenelement 14, umfasst. Eine einteilige Ausgestaltung des Fahrzeugbodens 6 wäre ebenfalls denkbar, genauso wie eine mehrteilige Ausgestaltung. Allerdings erhöht eine mehrteilige Ausgestaltung die Abdichtmaßnahmen erheblich.
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Neben dem Fahrzeugboden 6 umfasst die Energiespeicher-Bodengruppe ein weiteres Gehäuselement in Form einer Bodenplatte beziehungsweise eines Bodenelements 16, welches - wie dies insbesondere aus den 1 bis 4 erkennbar ist - einteilig und im hier gezeigten Ausführungsbeispiel bis auf einen Randbereich zumindest im Wesentlichen eben ausgestaltet ist. Insbesondere in Zusammenschau der 1 bis 3 ist dabei erkennbar, dass das Bodenelement 16 und der Fahrzeugboden 6 jeweilige Gehäuseteile eines Speichergehäuses 17 bilden, welches zur Aufnahme einer in den 4 bis 10 erkennbaren, eine Mehrzahl jeweiliger Batteriemodule 18 umfassenden elektrischen Energiespeichereinrichtung 19 ausgebildet ist. Diese Batteriemodule 18 sind zu einem jeweiligen, in 7 dargestellten Batteriepack 20 zusammengefasst, wobei jeweilige Stützelemente in Form von Druckplatten 21 vorgesehen sind, welche über entsprechende Spannelemente 22 miteinander verbunden sind und die einzelnen Batteriemodule 18 miteinander verspannen.
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In 4 sind in einer Perspektivansicht auf das Bodenelement 16 zwei dieser Batteriepacks 20 in ihrer oberseitig des Bodenelements 16 vorgesehenen Anordnung dargestellt.
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Insgesamt wird somit deutlich, dass der zweiteilige Fahrzeugboden 6 und das Bodenelement 16 die Gehäuseteile darstellen, welche das Speichergehäuse 17 für die Energiespeichereinrichtung 19 bilden. Somit ist es unter anderem erforderlich, dass diese beiden Gehäuseteile - der rohbauseitige Fahrzeugboden 6 und das rohbauexterne Bodenelement 16 - über eine außenumfangsseitig umlaufende gasdichte Verbindung 26, welche in 5 in einer ausschnittsweisen und perspektivischen Schnittansicht der Energiespeicher-Bodengruppe erkennbar ist, miteinander verbunden werden müssen.
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Der Fahrzeugboden 6 weist in einem überwiegenden vorderen Längenbereich des Hauptbodens 10 eine in 5 gut erkennbare Sicke 23 auf, die im Querschnitt im Wesentlichen U-förmig ist und durch welche ein jeweiliges Trägerelement gebildet ist, welches den Fahrzeugboden 6 insbesondere in Fahrzeuglängsrichtung aussteift und überdies einen Verbindungsbereich beziehungsweise Flansch 24 des Fahrzeugbodens 6 bereitstellt, welcher mit einem Flansch 25 auf Seiten des Bodenelements 16 die gasdichte Verbindung 26 bewerkstelligt. Das Trägerelement beziehungsweise die Sicke 23 ist dabei zur Aussteifung oberseitig durch ein Schließelement, beispielsweise ein Schließblech 27, verschlossen. In Fahrzeugquerrichtung beziehungsweise seitlich über das Trägerelement 23 hinaus erstreckt sich der Fahrzeugboden 5 im Bereich des Hauptbodens 10 bis zu einem Flansch 28, mit welchem der Fahrzeugboden 6 mit dem seitlich zugeordneten Seitenschweller 7 verbunden ist. Es ist demzufolge ersichtlich, dass das jeweilige Trägerelement 23, welches auch den Flansch 24 für die gasdichte Verbindung 26 mit dem Bodenelement 16 bildet, in einem seitlichen Abstand beziehungsweise in Fahrzeugquerrichtung mit Abstand zu dem jeweiligen Seitenschweller 7 angeordnet ist. Mithin endet das Speichergehäuse 17 demzufolge in einem seitlichen Abstand innenseitig des jeweiligen Seitenschwellers 7. Dies hat beispielsweise beim Seitenaufprall besonders günstige Vorteile.
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Der Fahrzeugboden 6 ist des Weiteren oberseitig nicht nur durch die Sitzquerträger 12 ausgesteift, sondern es sind zusätzliche, spezielle Querträger vorgesehen, um die Steifigkeit der Energiespeicher-Bodengruppe zu erhöhen. Hierdurch ist es möglich, dass das Speichergehäuse 17 ohne wesentliche Versteifungselemente auskommt beziehungsweise der gesamte Energiespeicher mit dem Speichergehäuse 17 und der Energiespeichereinrichtung 19 als integraler Bestandteil der Kraftwagenkarosserie 1 beziehungsweise des Rohbaus ausgebildet ist.
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Insbesondere aus 2 ist nochmals erkennbar, dass das Bodenelement 16 und somit das gesamte Speichergehäuse 17 in einem seitlichen Abstand zum jeweiligen Seitenschweller 7 hin endet. Nach vorne hin erstreckt sich das Bodenelement bis zum Übergangsbereich 5 zwischen dem Fahrzeugboden 6 und der Stirnwand 2. In diesem Bereich verläuft umlaufend auch die gasdichte Verbindung 26 zwischen dem Bodenelement 16 und dem Fahrzeugboden 6. Nach hinten hin erstreckt sich das Bodenelement 16 beziehungsweise das hintere Bodenelement 14 des Fahrzeugbodens 6 bis in den Übergangsbereich 8 zur Hinterwagenstruktur 9 hin. Auch in diesem Bereich ist die gasdichte Verbindung 26 vorgesehen, welche demzufolge im Wesentlichen rechteckförmig umlaufend um die beiden Gehäuseteile - den Fahrzeugboden 6 und das Bodenelement 16 umläuft - ausgebildet ist.
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Aus 5 ist dabei insbesondere erkennbar, dass die gasdichte Verbindung 6 beziehungsweise die Flanschverbindung eine Mehrzahl von mechanischen Verbindungselementen, im vorliegenden Fall in Form jeweiliger Schraubverbindungselemente 29 umfasst, welche - bezogen auf die Dichtrichtung - außenseitig einer im Bereich der Flanschverbindung zwischen den Flanschen 24 und 25 verlaufenden Dichtung 30 angeordnet sind. Mit anderen Worten erfolgt die Dichtung des Speichergehäuses 17 mittels der Dichtung 30 vorzugsweise innenseitig der jeweiligen mechanischen Verbindungselemente 29, sodass diese selbst nicht abgedichtet sein müssen, sondern lediglich die beiden Flansche 24, 25 gegeneinander. Die Schraubverbindungselemente 29 sorgen dabei für eine Verpressung nicht nur der jeweiligen Flansche 24, 25, sondern gegebenenfalls auch der Dichtung 30. Bei dieser Dichtung 30 kann es sich beispielsweise um eine Einlegedichtung (insbesondere eine Flachdichtung oder eine Profildichtung), eine Dispersdichtung (einseitig haftend oder beidseitig haftend) oder eine aufgeklebte Dichtung handeln. Dem Fachmann sind hier gängige Lösungen bekannt.
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Im vorliegenden Fall ist der Fahrzeugboden 6 als Teil des lackierten Kraftwagenrohbaus ausgebildet und wird demzufolge gemeinsam mit der Kraftwagenkarosserie 1 in einer Rohbaumontage gefertigt. Im Anschluss daran wird die Kraftwagenkarosserie 1 und somit auch der Fahrzeugboden 6 beispielsweise im Rahmen einer kathodischen Tauchlakierung und gegebenenfalls auch einem weiteren Lackierungsschritt mit entsprechenden Lackschichten versehen. Die Montage der Energiespeichereinrichtung 19 und des Bodenelements 16 beziehungsweise die Schaffung des gesamten Energiespeichers und des Speichergehäuses 17 erfolgt demzufolge in einem nachfolgenden Montageschritt außerhalb des Rohbaus.
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Die Befestigung der jeweiligen Batteriepacks 20 beziehungsweise Batteriemodule 18 ist dabei insbesondere aus den 6 bis 10 gut erkennbar. Hierzu sind eine Mehrzahl jeweiliger mechanischer Verbindungselemente 31 vorgesehen, mittels welchen das weitere Gehäuseteil in Form des Bodenelements 16 und der Fahrzeugboden 6 in einem mittleren Bereich des Speichergehäuses 17 miteinander verbunden sind. Die mechanischen Verbindungselemente 31 haben dabei im Wesentlichen zwei Funktionen und Vorteile: zum einen werden die jeweiligen Batteriemodule 18 beziehungsweise Batteriepacks 20 unmittelbar mit dem Fahrzeugboden 6 in einer quasi hängenden Anordnung beziehungsweise zwischen dem Fahrzeugboden 6 und dem Bodenelement 16 angeordnet, und zum anderen wird über die mechanischen Verbindungselemente 31 das Bodenelement 16 selbst auch in einem mittleren Bereich steif und stabil mit dem Fahrzeugboden 6 verbunden. Im Ergebnis in dem äußerst stabilen Energiespeicher, welcher nicht nur randseitig im Bereich der gasdichten Verbindung 26 mit dem Fahrzeugboden 6 direkt verbunden ist, sondern auch im mittleren Bereich.
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Jedes der mechanischen Verbindungselemente 31 umfasst dabei ein Stützelement 32, welches im vorliegenden Fall - wie dies insbesondere aus den 4 und 7 erkennbar ist - als jeweilige Druckplatte 21 des jeweiligen Batteriepacks 20 ausgebildet ist. Dieses jeweilige Stützelement beziehungsweise die jeweilige Druckplatte 32 ist von einer Durchgangsöffnung 33 für ein Schraubelement 34, wie dies beispielsweise anhand von 6 in einer ausschnittsweisen Schnittansicht durch die Energiespeicher-Bodengruppe oder anhand von 8, welche ebenfalls eine ausschnittsweise und perspektivische Schnittansicht durch die Energiespeicher-Bodengruppe zeigt, erkennbar ist, durchsetzt, wobei das Schraubelement 34 nicht nur die jeweilige Druckplatte 21 des entsprechenden Batteriemoduls 18 beziehungsweise Batteriepacks 20, sondern auch die jeweiligen Gehäuseteile des Speichergehäuses 17, nämlich das Bodenelement 16 und den Fahrzeugboden 6, durchsetzt.
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Wie dies in Zusammenschau mit 10 erkennbar ist, werden hierbei jeweilige Schrauben 35 über jeweilige Öffnungen 36 im Bodenelement 16 und über die Durchgangsöffnung 33 in der jeweiligen Druckplatte 21 eingesteckt und durch eine jeweilige Öffnung 37 oberseitig wieder aus dem Fahrzeugboden 6 herausgeführt und mit einer Schraubmutter 38 gekontert. Durch das Anziehen der jeweiligen Schraubelemente 34 einerseits wird das Bodenelement 16 - unter Vermittlung der jeweiligen Druckplatte 21 - gegen den Fahrzeugboden 6 verspannt, und andererseits wird der jeweilige Batteriepack 20 mit der Vielzahl von Batteriemodule 18 unterseitig des Fahrzeugbodens 6 befestigt.
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Zwischen einem Schraubenkopf 39 der jeweiligen Schraube 35 und dem Bodenelement 16 einerseits sowie der jeweiligen Schraubmutter 38 und dem Fahrzeugboden 6 andererseits ist jeweils eine hier nicht weiter erkennbare gasdichte Dichtung vorgesehen, sodass insgesamt jedes der mechanischen Verbindungselemente 31 ebenfalls gasdicht ausgebildet ist, sodass beispielsweise bei einer Notsituation oder einem Unfall durch die Energiespeichereinrichtung erzeugtes Gas nicht hierüber nach außen beziehungsweise in dem Fahrzeuginnenraum gelangen kann.
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Insbesondere aus den 6 und 8 ist des Weiteren erkennbar, dass im Bereich der Öffnungen 36 für die jeweiligen Schrauben 35 das Bodenelement 16 jeweilige Sicken 40 aufweist, an welchen sich innenseitig die jeweiligen Stützelemente in Form der Druckplatten 21 abstützen. Hierdurch wird erreicht, dass das Bodenelement 16 - mit Ausnahme im Bereich der Sicken 40 - in einem Abstand a zur Energiespeichereinrichtung 19 mit den Batteriepacks 20 der Batteriemodule 18 angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass kleine oder mittlere Deformationen des Bodenelements 16 nicht zu einem Kontakt mit der Energiespeichereinrichtung 19 beziehungsweise den Batteriepacks 20 mit den Batteriemodulen 18 führen.
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Wie aus 6 erkennbar ist, kann die jeweilige Druckplatte 21 oder ein andersartiges Stützelement darüber hinaus unterseitig den jeweiligen Batteriepack 20 beziehungsweise das jeweilige Batteriemodul 18 nach unten hin überragen, sodass der Abstand a hierdurch noch größer wird. Hierdurch können auch die Bereiche nahe der Sicken 40 besser geschützt werden.
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In Zusammenschau der 3 und 4 wird überdies deutlich, dass die Batteriepacks 20 mit den Batteriemodulen 18 in einem vorderen Teilbereich des Speichergehäuses 17 angeordnet sind. Hierzu weist der Hauptboden 10 in seinem vorderen Teilbereich, welcher sich etwa über dreiviertel seiner Länge in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt, eine quaderartige Erhöhung 41 auf. Auch das hintere Bodenelement 14 des Fahrzeugbodens 6 weist eine entsprechende Erhöhung 42 auf, und zwar ausgehend von der Fersenwand 15 nach hinten hin. In diesem Bereich können beispielsweise Anschlüsse oder eine Leistungselektronik sowie zusätzliche Komponenten wie Schutzschalter oder dergleichen vorgesehen sein. In einem Bereich zwischen den beiden Erhöhungen 41, 42, welcher auf Höhe des Bodenbereichs 11 angeordnet ist, verlaufen lediglich in 4 erkennbare Leitung 43, sodass in diesem Bereich das Speichergehäuse 17 einen geringeren Querschnitt aufweist.
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In dem Speichergehäuse 17, und zwar insbesondere im Bodenelement 16, kann auch eine Auslasseinrichtung für ein gasförmiges oder flüssiges Medium vorgesehen sein. Hierdurch ist ein gezieltes Ablassen beispielsweise von Gas möglich, welches beispielsweise in einem Notfall oder bei einer Kollision durch die Energiespeichereinrichtung 19 erzeugt wird. Über eine derartige Auslasseinrichtung kann beispielsweise auch Wasser aus dem Speichergehäuse 17 entlassen werden, welches infolge einer Beschädigung eingetreten ist oder auf sonstige Weise in das Speichergehäuse 17 gelangt ist.
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Schließlich zeigt 11 in einer ausschnittsweisen und unterseitigen Perspektivansicht das Bodenelement 16, in dessen Bereich vorliegend mehrere Leitungs- und Verbindungselemente der Energiespeichereinrichtung 19 nach außen geführt sind. Über diese Leitungs- und Verbindungselemente 44 können beispielsweise innerhalb des Speichergehäuses 17 positionierte Bauelemente mit außerhalb des Speichergehäuses 17 angeordneten Bauteilen des Kraftwagens, insbesondere dessen elektrischen Antriebs, verbunden sein. Auch die Leitungs- und Verbindungselemente 44 sind hierbei im Durchgangsbereich durch die entsprechende Wand des Bodenelements 16 gasdicht abgedichtet.
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Durch das erfindungsgemäße Speichergehäuse 17 ist somit die gasdichte Aufnahme und Anordnung der Energiespeichereinrichtung 19 einerseits gewährleistet und andererseits ist das Speichergehäuse 17 selbst als integraler Bestandteil der Kraftwagenkarosserie beziehungsweise des Rohbaus ausgebildet, da dieses zum einen aus einem karosserieseitigen Gehäuseteil, nämlich dem Fahrzeugboden 6, und andererseits aus einem rohbauexternen Gehäuseteil, nämlich dem Bodenelement 16, gebildet ist. Durch diese Konfiguration ist es möglich, dass die Kraftwagenkarosserie wesentliche Steifigkeits- und Stabilitätsfunktionen des Speichergehäuses 17 übernimmt, sodass dieses zumindest im Wesentlichen ohne Träger auskommt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftwagenkarosserie
- 2
- Stirnwand
- 3
- Vorbaustruktur
- 4
- Längsträger
- 5
- Übergangsbereich
- 6
- Fahrzeugboden
- 7
- Seitenschweller
- 8
- Übergangsbereich
- 9
- Hinterwagenstruktur
- 10
- Hauptboden
- 11
- Bodenbereich
- 12
- Sitzquerträger
- 13
- gasdichte Verbindung
- 14
- Bodenelement
- 15
- Fersenwand
- 16
- Bodenelement
- 17
- Speichergehäuse
- 18
- Batteriemodul
- 19
- Energiespeichereinrichtung
- 20
- Batteriepack
- 21
- Druckplatte
- 22
- Spannelemente
- 23
- Sicke/Trägerelement
- 24
- Flansch
- 25
- Flansch
- 26
- gasdichte Verbindung
- 27
- Schließblech
- 28
- Flansch
- 29
- Verbindungselemente
- 30
- Dichtung
- 31
- Verbindungselemente
- 32
- Druckplatte
- 33
- Durchgangsöffnung
- 34
- Schraubelement
- 35
- Schraube
- 36
- Öffnung
- 37
- Öffnung
- 38
- Schraubmutter
- 39
- Schraubenkopf
- 40
- Sicken
- 41
- Erhöhung
- 42
- Erhöhung
- 43
- Leitung
- 44
- Verbindungselement
- a
- Abstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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