DE102019123846A1

DE102019123846A1 - Energiespeicher-Bodengruppe für einen Kraftwagen

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Publication number: DE102019123846A1
Application number: DE102019123846.3A
Authority: DE
Inventors: Jan Danneberg; Juergen Leschhorn; Ronny Grosse; Andreas Wolf
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-09-05
Filing date: 2019-09-05
Publication date: 2021-03-11
Also published as: CN114269580B; CN114269580A; US20220297523A1; WO2021043984A1; US12059951B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energiespeicher-Bodengruppe für einen Kraftwagen, mit einer eine Mehrzahl von Batteriemodulen (18) umfassenden elektrischen Energiespeichereinrichtung (19), welche in einem mehrteiligen Speichergehäuse (17) aufgenommen und unterseitig eines Fahrzeugbodens (6) des Kraftwagens angeordnet ist. Damit das Speichergehäuse (17) auf verbesserte Weise an die Form der Kraftwagenkarosserie (1) und/ oder an Komponenten der Energiespeichereinrichtung (19) angepasst werden kann, sind jeweilige Gehäuseteile (6, 16) des Speichergehäuses (17) über wenigstens eine gasdichte Verbindung (13) miteinander verbunden, welche in wenigstens einem Längenbereich (Lh, Lv) bezogen auf die Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) einen unebenen Verlauf aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Energiespeicher-Bodengruppe für einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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 eine Oberschale und eine Unterschale aufweisenden Speichergehäuse aufgenommen. Die beiden Schalen sind dabei über eine Flanschverbindung miteinander verbunden, welche sich umlaufend in einer Ebene erstreckt. Im Bereich dieser Flanschverbindung ist das Speichergehäuse über eine Mehrzahl jeweiliger Schraubenverbindungen im Bereich der Seitenschweller und der Querträger unterseitig des Fahrzeugbodens befestigt. Das Speichergehäuse ist somit als separate Einheit von dem Kraftwagenrohbau ausgebildet und muss zwingendermaßen einen zumindest im Wesentlichen ebenen Verlauf der Flanschverbindung aufweisen, da auch die Seitenschweller und die Querträger, an welchen das Speichergehäuse rohbauseitig angebunden ist, einen ebenen Verlauf aufweist. Zudem muss das Speichergehäuse durch die separate Ausgestaltung und anschließende Anbindung an den Kraftwagenrohbau geringere Erfordernisse hinsichtlich der statischen und dynamischen Eigenschaften sowie der Crash-Eigenschaften zu erfüllen. Der Fahrzeugboden hat somit gemäß dem Stand der Technik auch keine weitergehende Funktion.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Energiespeicher-Bodengruppe eines Kraftwagens zu schaffen, welcher mittels welcher das Speichergehäuse auf verbesserte Weise an die Form der Kraftwagenkarosserie und/ oder an Komponenten der Energiespeichereinrichtung angepasst werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Energiespeicher-Bodengruppe für einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit günstigen Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Energiespeicher-Bodengruppe umfasst ein Speichergehäuse, in welchem eine - eine Mehrzahl von Batteriemodulen umfassende - elektrische Energiespeichereinrichtung aufgenommen ist. Damit das Speichergehäuse auf verbesserte Weise an die Form der Kraftwagenkarosserie und/ oder an Komponenten der Energiespeichereinrichtung angepasst werden kann, sind erfindungsgemäß jeweilige Gehäuseteile des Speichergehäuses über wenigstens eine gasdichte Verbindung miteinander verbunden, welche in wenigstens einem Längenbereich bezogen auf die Fahrzeughochrichtung einen unebenen Verlauf aufweist. Im Unterschied zu bisher bekannten Speichergehäusen, bei welchen die Gehäuseteile über eine ebene beziehungsweise in einer Ebene liegende Flanschverbindung verbunden sind, ist somit ein dreidimensionaler Flanschverlauf vorgesehen, bei welchem die gasdichte Verbindung zumindest in einem Längenbereich außerhalb einer Hauptverbindungsebene zwischen den beiden Gehäuseteilen liegt.
Der Vorteil eines solchen, dreidimensionalen Verlaufs der gasdichten Verbindung zwischen den Gehäuseteilen liegt darin, dass das Speichergehäuse einerseits besser an die Gegebenheiten wie beispielsweise Form/Kontur des Kraftwagenrohbaus angepasst werden kann und/oder andererseits das Speichergehäuse so gestaltet werden kann, dass Komponenten der Energiespeichereinrichtung besonders günstig in dem Speichergehäuse untergebracht werden können. So können beispielsweise Anschlussfelder zur Verbindung der Energiespeichereinrichtung mit außerhalb des Speichergehäuses liegenden Komponenten des elektrischen Antriebsstrangs oder anderen Einrichtung besonders günstig beispielsweise im vorderen oder hinteren Bereich des Speichergehäuses untergebracht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist es dabei vorgesehen, dass der Fahrzeugboden als Gehäuseteil des Speichergehäuses ausgebildet und mit wenigstens einem rohbauexternen Gehäuseteil des Speichergehäuses verbunden ist. Der Gebrauch des Fahrzeugbodens einerseits als Teil der Kraftwagenkarosserie beziehungsweise des Rohbaus und andererseits als Gehäuseteil des Speichergehäuses hat dabei den Vorteil 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.
Damit der Fahrzeugboden einerseits seine Funktion für des Rohbau erfüllen kann und andererseits als gehäuseteil des Speichergehäuses ausgebildet sein kann, ist es umso wichtiger, dass die gasdichte Verbindung zwischen dem Fahrzeugboden und dem weiteren Gehäuseteil zumindest in einem Längenbereich außerhalb der Hauptverbindungsebene zwischen den beiden Gehäuseteilen liegt. Hierdurch kann nämlich der Fahrzeugboden einerseits besonders steif gestaltet sein und andererseits kann das Speichergehäuse besonders günstig zur Aufnahme jeweiliger Komponenten der Energiespeichereinrichtung ausgebildet sein.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die gasdichte Verbindung zwischen dem Fahrzeugboden und dem wenigstens einen weiteren Gehäuseteil in einem Mittenbereich der Energiespeicher-Bodengruppe in einer Hauptverbindungsebene verläuft und der wenigstens eine, außerhalb der Hauptverbindungsebene liegende Längenbereich der gasdichten Verbindung in einem hinteren und/oder einem vorderen Endbereich der Energiespeicher-Bodengruppe verläuft. Gerade im hinteren und/oder vorderen Endbereich der Energiespeicher-Bodengruppe ergeben sich entsprechende Gestaltungen des Fahrzeugbodens, da dieser beispielsweise hinten in den Hinterwagenbereich und vorne in die vordere Stirnwand übergeht. Zudem werden im hinteren und/oder vorderen Endbereich der Energiespeicher-Bodengruppe üblicher Weise auch die Anschlussfelder der Energiespeichereinrichtung vorgesehen, so dass in diesem Bereich ein größerer Platzbedarf innerhalb des Speichergehäuses gegeben ist.
Eine weiter vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sich die Hauptverbindungsebene zumindest im Wesentlichen waagerecht erstreckt. Hierdurch kann ein geometrisch dennoch sehr einfach gestaltetes Speichergehäuse hergestellt werden.
Zudem hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der außerhalb der Hauptverbindungsebene liegende Längenbereich der gasdichten Verbindung im hinteren und/oder im vorderen Endbereich der Energiespeicher-Bodengruppe sich ausgehend von der Hauptverbindungsebene zumindest im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung nach oben hin erstreckt. Hierdurch ergibt sich eine besonders günstige Ausgestaltung des Fahrzeugbodens und des Speichergehäuses.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der bezogen auf die Fahrzeughochrichtung einen unebenen Verlauf aufweisende Längenbereich der gasdichten Verbindung einen Aufnahmeraumbereich des Speichergehäuses begrenzt, welcher gegenüber einem weiteren Aufnahmeraumbereich des Speichergehäuses einen vergrößerten Querschnitt aufweist. Durch den dreidimensionalen Verlauf der gasdichten Verbindung ist es somit auf einfache Weise möglich, das Speichergehäuse bereichsweise größer zu gestalten, und Komponenten der Energiespeichereinrichtung besonders günstig unterbringen zu können.
Außerdem hat sich eine Variante der Erfindung als vorteilhaft gezeigt, bei der die gasdichte Verbindung des weiteren Gehäuseteils und des Fahrzeugbodens eine Mehrzahl von mechanischen Verbindungselementen umfasst, welche außerseitig einer im Bereich der gasdichten Verbindung verlaufenden Dichtung angeordnet sind. Durch derartige mechanische Verbindungselemente wie Schraubelemente oder dergleichen lassen sich die wenigstens zwei Gehäuseteile - der Fahrzeugboden und das Bodenelement - besonders günstig gegeneinander zusammen pressen, so dass eine Dichtung zur Herstellung der gasdichten Verbindung besondere sicher mit den jeweiligen Gehäuseteilen verbunden ist.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das weitere Gehäuseteil als rohbauexternes Bodenelement ausgebildet ist. Ein derartiges, rohbauexternes Bodenelement kann besonders günstig hergestellt werden und beispielsweise entsprechende Funktionen 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.
Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Fahrzeugboden ein- oder zweiteilig und das weitere Gehäuseteil einteilig ausgebildet ist. Generell ist es von Vorteil, wenn möglichst wenige Gehäuseteile das Speichergehäuse bilden, da somit eine zuverlässige, einfache und kostengünstige Abdichtung des Speichergehäuses geschaffen werden kann. Durch Reduzierung dieser Teilezahl ist somit der Aufwand zur Abdichtung des Fahrzeugbodens an sich wie auch gegenüber dem wenigstens einen weiteren Gehäuseteil des Speichergehäuses zu minimieren. Oder mit anderen Worten gesagt: durch die Vermeidung von Trennstellen zwischen den Gehäuseteilen des Speichergehäuses werden potentiell undichte Stellen vermieden.
Im Ergebnis wir somit durch den Gebrauch des Fahrzeugbodens einerseits als Teil der Kraftwagenkarosserie beziehungsweise des Rohbaus und andererseits als Gehäuseteil des Speichergehäuses eine gewichts- und kostengünstige Doppelnutzung erzielt und durch die einteilige Gestaltung des Hauptbodens eine vereinfachte Verbindung und Abdichtung des Speichergehäuses erreicht.
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.
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 mit einem erfindungsgemäßen, rohbauseitigen Fahrzeugboden einer Kraftwagenkarosserie, welcher 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 durch den rohbauseitigen Fahrzeugboden und das rohbauexternen Bodenelement gebildeten Speichergehäuse gemäß der Ausführungsform in 1, welche über wenigstens eine gasdichte Verbindung verbunden sind, welche in wenigstens einem Längenbereich bezogen auf die Fahrzeughochrichtung einen unebenen Verlauf aufweist.
3 jeweilige Perspektivansichten auf den hier zweiteiligen, separat von der Kraftwagenkarosserie dargestellten Fahrzeugboden mit Hauptboden und Heckboden sowie auf das als rohbauexternes Bodenelement ausgebildete weitere Gehäuseteil, welches mit dem Hauptboden und dem Heckboden das Speichergehäuses bildet, wobei der Fahrzeugboden mit Haupt- und Heckboden einerseits und das Bodenelement andererseits außenumfangsseitig über eine gasdichte Verbindung miteinander verbunden sind,
4 eine Perspektivansicht auf das Bodenelement, auf welcher oberseitig eine Mehrzahl von Batteriemodulen der Energiespeichereinrichtung angeordnet 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,
7 eine perspektivische Schnittansicht durch die Kraftwagenkarosserie mit dem anhand der 1 bis 6 beschriebenen Energiespeicher-Bodengruppe,
8 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Kraftwagenkarosserie mit der Energiespeicher-Bodengruppe gemäß 7, und
9 eine perspektivische und ausschnittsweise Unteransicht auf den hinteren Endbereich der Energiespeicher-Bodengruppe gemäß 7.

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.
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.
Der einteilige Hauptboden 10 des Fahrzeugbodens 6 ist über eine in Fahrzeugquerrichtung verlaufende, gasdichte Flansch-Verbindung 13 mit einem Heckboden14 verbunden, welches sich beispielsweise unterhalb einer hinteren Fahrzeugsitzreihe erstreckt und eine sogenannte Fersenwand beziehungsweise ein Fersenelement 15 umfasst, welches unterhalb einer hinteren Fahrzeugsitzreihe angeordnet ist. Die gasdichte Verbindung 13 zwischen dem Hauptboden 10 und dem Heckboden 14 kann dabei beispielsweise auf im Weiteren noch näher beschriebene Weise durch eine Fügeverbindung und/oder eine mechanische Verbindung und zusätzlich über wenigstens ein Dichtelement gebildet sein. Sowohl der Hauptboden 10 als auch der Heckboden 14 erstrecken sich über die zumindest im Wesentlichen gesamte Fahrzeugbreite, sodass der Fahrzeugboden 6 insgesamt lediglich zwei Bauelemente, nämlich den Hauptboden 10 und den Heckboden 14, umfasst. Die gasdichte Flansch-Verbindung 13 erstreckt sich vorliegend zumindest im Wesentlichen eben und waagerecht in Fahrzeugquerrichtung.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Haupt- und Heckboden 10, 14 jeweils aus einem Karosserieblech gebildet. Gleichwohl wären auch Bauteile insbesondere aus faserverstärktem Kunststoff denkbar. Eine einteilige Ausgestaltung des Fahrzeugbodens 6 wäre ebenfalls denkbar.
Unterhalb des Fahrzeugbodens 6 umfasst die Energiespeicher-Bodengruppe ein weiteres Gehäuseteil in Form einer Bodenplatte beziehungsweise eines Bodenelements 16, welches - wie dies insbesondere aus den 1 bis 4 erkennbar ist - einteilig 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 4 erkennbaren, eine Mehrzahl jeweiliger Batteriemodule 18 umfassenden elektrischen Energiespeichereinrichtung 19 ausgebildet ist. Diese Batteriemodule 18 sind zu einem jeweiligen 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. In 4 sind in einer Perspektivansicht auf das Bodenelement 16 zwei dieser Batteriepacks 20 in ihrer oberseitig des Bodenelements 16 vorgesehenen Anordnung dargestellt.
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.
Wie insbesondere aus 3 und auch aus den 7 und 8, welche jeweils eine perspektivische Schnittansicht durch die Kraftwagenkarosserie mit der anhand der 1 bis 4 beschriebenen Energiespeicher-Bodengruppe zeigen, deutlich wird, weist die gasdichte Verbindung 13 zwischen dem Fahrzeugboden 6 und dem Bodenelement 16 wenigstens einem Längenbereich L_v und L_h bezogen auf die Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) einen unebenen Verlauf auf. Genauer gesagt verläuft die gasdichte Verbindung 13 in einem Mittenbereich M der Energiespeicher-Bodengruppe in einer Hauptverbindungsebene H des Fahrzeugbodens 6 mit dem Bodenelement 16, welche sich hier außerdem zumindest im Wesentlichen waagerecht erstreckt. Darüber hinaus verläuft die gasdichte Verbindung 13 in wenigstens einem - und vorliegend in den zwei Längenbereichen L_v und L_h - außerhalb der Hauptverbindungsebene H des Fahrzeugbodens 6 mit dem Bodenelement 16. Der vordere Längenbereich L_v der gasdichten Verbindung 13 erstreckt sich dabei in einem vorderen Endbereich E_v und der hintere Längenbereich L_h der gasdichten Verbindung 13 in einem hinteren Endbereich E_h der Energiespeicher-Bodengruppe beziehungsweise des Speichergehäuses 17, welches durch den Fahrzeugboden 6 und das Bodenelement 16 gebildet ist. Der vordere Längenbereich L_v der gasdichten Verbindung 13 steigt dabei - wie insbesondere aus 4 ersichtlich - ausgehende von jeweiligen seitlichen Stellen S_vder gasdichten Verbindung 13 nach oben hin an, von wo aus sich die gasdichte Verbindung 13 im vorderen Bereich des Speichergehäuses 17 in Fahrzeugquerrichtung horizontal erstreckt. Der hintere Längenbereich L_v der gasdichten Verbindung 13 steigt - wie insbesondere aus 3 ersichtlich - ausgehende von jeweiligen seitlichen Stellen S_h im Bereich des Heckbodens 14 der gasdichten Verbindung 13 nach oben hin an, wobei sich die gasdichte Verbindung 13 hinten ebenfalls in Fahrzeugquerrichtung horizontal erstreckt.
Durch den dreidimensionalen Verlauf der gasdichten Verbindung 13 im vorderen Längenbereich L_v wird eine sehr günstige, in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) nach vorne oben gezogene Anbindung des Speichergehäuses 17 an die vordere Stirnwand 2 erreicht, wie dies insbesondere aus 2 und den 7 und 8 erkennbar.
Durch den dreidimensionalen Verlauf der gasdichten Verbindung 13 im hinteren Längenbereich L_h wird zum einen ebenfalls eine sehr günstige, in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) nach hinten oben gezogene Anbindung des Speichergehäuses 17 an den Übergangsbereich 8, in welchem der Fahrzeugboden 6 und das Bodenelement 16 in die Hinterwagenstruktur 9 übergehen. Zum anderen wird durch den dreidimensionalen Verlauf der gasdichten Verbindung 13 im hinteren Längenbereich L_h ein Aufnahmeraumbereich beziehungsweise Aufnahmeraum 42 des Speichergehäuses 17 begrenzt, welcher gegenüber einem davor angeordneten weiteren Aufnahmeraumbereich 44 des Speichergehäuses 17 einen in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) vergrößerten Querschnitt beziehungsweise eine größere Erstreckung aufweist. Hierdurch können Komponenten der Energiespeichereinrichtung 19 besonders günstig in dem Speichergehäuse 17 untergebracht werden können. So ist vorliegend im Aufnahmeraum 42 ein hier nicht erkennbares Anschlussfeld zur Verbindung der Energiespeichereinrichtung 19 mit außerhalb des Speichergehäuses 17 liegenden Komponenten des elektrischen Antriebsstrangs oder anderen Einrichtung vorgesehen.
In Zusammenschau der 3 und 4 wird deutlich, dass die Batteriepacks 20 mit den Batteriemodulen 18 im 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. Der Heckboden 14 des Fahrzeugbodens 6 den bereits beschriebenen Aufnahmeraum 42 auf, und zwar ausgehend von der Fersenwand 15 nach hinten hin. In diesem Bereich können beispielsweise auch Anschlüsse oder eine Leistungselektronik sowie zusätzliche Komponenten wie Schutzschalter oder dergleichen vorgesehen sein. Im Aufnahmeraumbereich 44 zwischen den beiden Erhöhungen beziehungsweise Aufnahmeraumbereichen 41, 42, welcher auf Höhe des Bodenbereichs 11 angeordnet ist, verlaufen lediglich in 4 erkennbare Leitungen 43 innerhalb des Speichergehäuses, sodass in diesem Bereich das Speichergehäuse 17 einen geringeren Querschnitt aufweist.
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.
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.
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 16 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 der Heckboden 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.
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.
Im vorliegenden Fall ist der Fahrzeugboden 6 mit dem Hauptboden 10 und dem Heckboden 14 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.
Die Befestigung der jeweiligen Batteriepacks 20 beziehungsweise Batteriemodule 18 ist aus 6 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. Jedes der mechanischen Verbindungselemente 31 umfasst dabei ein Stützelement 32, welches im vorliegenden Fall - wie dies aus 4 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 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. Hierbei werden jeweilige Schrauben 35 über die zugehörigen 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.
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.
9 zeigt schließlich in einer perspektivischen und ausschnittsweisen Unteransicht nochmals den hinteren Endbereich E_h der Energiespeicher-Bodengruppe gemäß 7. Auch hierbei wird nochmals deutlich, dass die gasdichte Verbindung 17 zwischen Fahrzeugboden 6, im vorliegenden Fall dem Hauptboden 10 und dem Bodenelement 16 ausgehende von den jeweiligen seitlichen Stellen S_h der gasdichten Verbindung 13 nach oben hin ansteigt, wobei sich die gasdichte Verbindung 13 hinten ebenfalls in Fahrzeugquerrichtung horizontal erstreckt.
Das vorliegende Speichergehäuse 17 ist hier als integraler Teil des Rohbaus beziehungsweise der Karosserie 1 des Kraftwagens beschrieben, da der Fahrzeugboden 6 sowohl Funktionen des Rohbaus 1 als auch des Speichergehäuses übernimmt. Die vorliegende Erfindung, insbesondere der Verlauf der gasdichten Verbindung, kann jedoch auch bei einem konventionellen Speichergehäuse zum Einsatz kommen, bei welchem dessen Oberteil nicht als rohbauseitiger Fahrzeugboden ausgebildet ist, sondern vielmehr als nicht zum Rohbau gehörendes Bauelement, welches unterhalb eines konventionellen Fahrzeugbodens angeordnet ist, da die Vorteile eines dreidimensionalen Verlauf der gasdichten Verbindung - beispielsweise der Raumgewinn des Speichergehäuses im vorderen und/oder hinteren Endbereich oder dessen Anpassbarkeit an Gegebenheiten des Rohbaus - auch bei einem derart ausgebildeten Speichergehäuse zum Tragen kommen.
Bezugszeichenliste

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: Heckboden
15: Fersenwand
16: Bodenelement/Bodenplatte
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: Leitungen
44: Aufnahmeraumbereich
L_v: Längenbereich vorne
L_h: Längenbereich hinten
M: Mittenbereich
H: Hauptverbindungsebene
E_v: vorderer Endbereich
E_h: hinterer Endbereich
S_v: seitliche Stelle vorne
S_h: seitliche Stelle hinten

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2468609 A2 [0002]

Claims

Energiespeicher-Bodengruppe für einen Kraftwagen, mit einer eine Mehrzahl von Batteriemodulen (18) umfassenden elektrischen Energiespeichereinrichtung (19), welche in einem mehrteiligen Speichergehäuse (17) aufgenommen und unterseitig eines Fahrzeugbodens (6) des Kraftwagens angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeweilige Gehäuseteile (6, 16) des Speichergehäuses (17) über wenigstens eine gasdichte Verbindung (13) verbunden sind, welche in wenigstens einem Längenbereich (L_h, L_v) bezogen auf die Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) einen unebenen Verlauf aufweist.
Energiespeicher-Bodengruppe Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugboden (6) als Gehäuseteil des Speichergehäuses (17) ausgebildet und mit wenigstens einem rohbauexternen Gehäuseteil (16) des Speichergehäuses (17) mittels der gasdichten Verbindung (13) verbunden ist.
Energiespeicher-Bodengruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gasdichte Verbindung (13) zwischen dem Fahrzeugboden (6) und dem wenigstens einen weiteren Gehäuseteil (16) in einem Mittenbereich (M) der Energiespeicher-Bodengruppe in einer Hauptverbindungsebene (H) verläuft und der wenigstens eine, außerhalb der Hauptverbindungsebene (H) liegende Längenbereich (L_h, L_v) der gasdichten Verbindung (13) in einem hinteren und/oder einem vorderen Endbereich (E_h, E_v) der Energiespeicher-Bodengruppe verläuft.
Energiespeicher-Bodengruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hauptverbindungsebene (H) zumindest im Wesentlichen waagerecht erstreckt.
Energiespeicher-Bodengruppe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der außerhalb der Hauptverbindungsebene (H) liegende Längenbereich (L_h, L_v) der gasdichten Verbindung (13) im hinteren und/oder im vorderen Endbereich (E_h, E_v) der Energiespeicher-Bodengruppe sich ausgehend von der Hauptverbindungsebene (H) zumindest im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) nach oben hin erstreckt.
Energiespeicher-Bodengruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bezogen auf die Fahrzeughochrichtung (z-Richtung)einen unebenen Verlauf aufweisende Längenbereich (L_h, L_v) der gasdichten Verbindung (13) einen Aufnahmeraumbereich (42) des Speichergehäuses (17) begrenzt, welcher gegenüber einem weiteren Aufnahmeraumbereich (44) des Speichergehäuses (17) einen vergrößerten Querschnitt aufweist.
Energiespeicher-Bodengruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gasdichte Verbindung (13) des weiteren Gehäuseteils (16) und des Fahrzeugbodens (6) eine Mehrzahl von mechanischen Verbindungselementen (29) umfasst, welche außenseitig einer im Bereich der gasdichten Verbindung (13) verlaufenden Dichtung (30) angeordnet sind.
Energiespeicher-Bodengruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Gehäuseteil als rohbauexternes Bodenelement (16) ausgebildet ist.
Energiespeicher-Bodengruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugboden (6) ein- oder zweiteilig und das weitere Gehäuseteil (16) einteilig ausgebildet ist.