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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugbatterie für ein elektrisch angetriebenes oder antreibbares Kraftfahrzeug, aufweisend ein Batteriegehäuse mit einer Anzahl von Batteriefächern, welcher jeweils mit einem Batteriemodul bestückbar sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein elektrisch angetriebenes oder antreibbares Kraftfahrzeug, insbesondere ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, mit einer solchen Fahrzeugbatterie.
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Elektrisch beziehungsweise elektromotorisch angetriebene oder antreibbare Kraftfahrzeuge, wie beispielsweise Elektro- oder Hybridfahrzeuge, umfassen in der Regel einen Elektromotor, mit dem eine oder beide Fahrzeugachsen antreibbar sind. Zur Versorgung mit elektrischer Energie ist der Elektromotor üblicherweise an eine fahrzeuginterne (Hochvolt-)Batterie als elektrischen Energiespeicher angeschlossen.
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Unter einer insbesondere elektrochemischen Batterie ist hier und im Folgenden insbesondere eine sogenannte sekundäre Batterie (Sekundärbatterie) des Kraftfahrzeugs zu verstehen. Bei einer solchen (sekundären) Fahrzeugbatterie ist eine verbrauchte chemische Energie mittels eines elektrischen (Auf-)Ladevorgangs wiederherstellbar. Derartige Fahrzeugbatterien sind beispielsweise als elektrochemische Akkumulatoren, insbesondere als Lithium-Ionen-Akkumulatoren, ausgeführt. Zur Erzeugung oder Bereitstellung einer ausreichend hohen Betriebsspannung weisen solche Fahrzeugbatterien typischerweise mindestens ein Batteriemodul auf, bei welchem mehrere einzelne Batteriezellen modular verschaltet sind.
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Bei der Herstellung elektrisch angetriebener oder antreibbarer Kraftfahrzeuge ist es beispielsweise möglich, modulare Baukastensysteme für das elektrische Antriebssystem und/oder die Fahrzeugbatterie, wie beispielsweise den sogenannten modularen E-Antriebs-Baukasten (MEB) zu verwenden, um somit die Flexibilität und Effizienz beim Fahrzeugbau zu verbessern.
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Ein derartiges Baukastensystem für die Fahrzeugbatterie weist beispielsweise mehrere Batteriebaugruppen für die verschiedenen (Batterie-)Leistungsstufen auf. Die Leistungsstufe der Fahrzeugbatterie oder der Batteriebaugruppe ist hierbei im Wesentlichen von der Anzahl der gekoppelten Batteriemodule abhängig. Mit anderen Worten weist eine Fahrzeugbatterie mit hoher Leistungsstufe eine vergleichsweise hohe Anzahl von Batteriemodulen, beispielsweise neun Batteriemodule, auf. Entsprechend weist eine Fahrzeugbatterie mit niedrigerer Leistungsstufe eine reduzierte Anzahl von Batteriemodulen, beispielsweise sieben oder acht Batteriemodule, auf.
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Für den Einsatz solcher Baukastensysteme ist es daher notwendig, dass die Fahrzeugbatterien mit unterschiedlicher Anzahl von Batteriemodulen möglichst in einen gleichen Batteriebauraum eines Kraftfahrzeugs einbaubar sind. Die Fahrzeugbatterien sollten daher möglichst alle die gleiche Batteriegröße, also den gleichen Bauraumbedarf aufweisen. Unter einer Batteriegröße sind hierbei insbesondere die räumlichen Abmessungen und Dimensionierungen eines die Batteriemodule aufnehmenden Batteriegehäuses zu verstehen.
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Das Batteriegehäuse weist hierbei beispielsweise eine Anzahl von Batteriefächern als Aufnahmen für die Batteriemodule auf. Insbesondere soll hierbei ein Batteriegehäuse einer bestimmten Batteriegröße für mehrere unterschiedliche Batterieleistungsstufen geeignet sein. Dies bedeutet, dass je nach gewünschter Batterieleistungsstufe eine unterschiedliche Anzahl von Batteriemodulen in das Batteriegehäuse bzw. in dessen Batteriefächer eingesetzt werden kann. Im Falle einer niedrigen Batterieleistungsstufe ist das Batteriegehäuse somit nicht vollständig gefüllt, dies bedeutet, dass mindestens ein Batteriefach leer oder nicht mit einem Batteriemodul bestückt ist.
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Hierbei tritt das Problem auf, dass ein leeres Batteriefach im Batteriegehäuse als ein Freiraum wirkt, welcher im Falle eines Fahrzeugunfalls oder eines Fahrzeugaufpralls (Fahrzeugcrashs) die mechanische Strukturintegrität der Fahrzeugbatterie, und somit der Kraftfahrzeugkarosserie, nachteilig reduziert. Insbesondere knicken durch das mindestens eine leere Batteriefach einwirkende Querlastpfade bei einem Seitenaufprall (Seitencrash) in das Batteriegehäuse aus, wodurch eine nachteilig erhöhte Zellmodulintrusion, insbesondere der Seitenaufprallfestigkeit, des Kraftfahrzeugs auftritt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Fahrzeugbatterie für ein elektrisch angetriebenes oder antreibbares Kraftfahrzeug anzugeben. Insbesondere soll eine Fahrzeugbatterie angegeben werden, welche einen möglichst flexiblen Einsatz im Rahmen eines Baukastensystems ermöglicht, und dabei im Einbauzustand eine möglichst hohe mechanische Strukturintegrität und Torsionssteifigkeit der Kraftfahrzeugkarosserie gewährleistet. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes elektrisch angetriebenes oder antreibbares Kraftfahrzeug mit einer solchen Fahrzeugbatterie anzugeben.
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Hinsichtlich der Fahrzeugbatterie wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 7 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die im Hinblick auf die Fahrzeugbatterie angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Kraftfahrzeug übertragbar und umgekehrt.
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Die erfindungsgemäße Fahrzeugbatterie ist für ein elektrisch angetriebenes oder antreibbares Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, geeignet und eingerichtet. Die Fahrzeugbatterie weist ein Batteriegehäuse mit einer Anzahl von Batteriefächern auf, welche jeweils mit einem Batteriemodul bestückbar sind. Die Batteriefächer weisen insbesondere eine etwa rechteckige Grund- oder Bodenfläche auf. Die Batteriemodule sind beispielsweise als elektrochemische Energiespeicher, insbesondere als Lithium-Ionen-Akkumulatoren, ausgeführt. Dies bedeutet, dass das Batteriegehäuse und die Batteriefächer im Wesentlichen als Modulträger für die Batteriemodule ausgebildet sind.
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Im bestückten Zustand sitzt das Batteriemodul in dem jeweiligen Batteriefach insbesondere formschlüssig ein. Die Fahrzeugbatterie weist hierbei mindestens ein leeres Batteriefach auf. Dies bedeutet, dass mindestens eines der Batteriefächer nicht mit einem Batteriemodul bestückt ist. Zweckmäßigerweise ist jedoch stets zu mindestens ein Batteriefach mit einem Batteriemodul bestückt.
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In das mindestens eine leere oder nicht-bestückte Batteriefach ist hierbei ein Versteifungselement als flächige Überbrückung und Versteifung eingesetzt. Dies bedeutet, dass das Versteifungselement im Montage- oder Einbauzustand in den freien Raum des nicht-bestückten Batteriefachs eingesetzt ist. Dadurch ist eine besonders geeignete Batteriebaugruppe realisiert.
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Durch das ebene oder gekrümmte Versteifungselement ist eine kostengünstige und gewichtsreduzierte sowie bauraumgeeignete Überbrückung und Versteifung des freien Batteriefachs (Freiraums) realisiert. Unter einer Überbrückung ist hierbei insbesondere eine kraftübertragende Verbindung von einer Seitenwand des Batteriefachs zu einer gegenüberliegenden Seitenwand des Batteriefachs und/oder des Batteriegehäuses zu verstehen. Das Versteifungselement bewirkt somit einen zusätzlichen Kraftpfad im Falle eines Fahrzeugunfalls oder Fahrzeugaufpralls. Dadurch wird im Einbauzustand in einen Batteriebauraum des Kraftfahrzeugs eine hohe mechanische Strukturintegrität der Fahrzeugkarosserie beziehungsweise gewährleistet. Insbesondere wird somit ein Ausknicken der Querlastpfade im Falle eines Seitenaufpralls (Seitencrashs) in das Batteriegehäuse vorteilhaft und einfach verhindert.
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Ein zusätzlicher oder weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die Fahrzeugbatterie als eine Batteriebaugruppe eines modularen (Fahrzeugbatterie-)Baukastensystems ausgeführt ist. Das Baukastensystem ist somit als Fahrzeugbatterieset zur individuellen Anpassung an unterschiedliche Anwendungen und Anforderungen, insbesondere hinsichtlich unterschiedlicher Batterieleistungen, eines elektrisch angetriebenen oder antreibbaren Kraftfahrzeugs bereitgestellt, so dass das System flexibel an eine gewünschte Anwendung angepasst werden kann.
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Das Baukastensystem umfasst hierbei unterschiedliche Fahrzeugbatterien, welche sich insbesondere hinsichtlich einer jeweiligen Batterieleistungsstufe unterscheiden. Die Fahrzeugbatterien oder Batteriebaugruppen weisen hierbei das Batteriegehäuse zur Aufnahme einer jeweiligen Anzahl von Batteriemodulen auf, wobei die Batteriegehäuse höherer Leistungsstufen mit mehr Batteriemodule bestückt sind. Das Batteriebaugruppensystem ist hierbei für den Einbau in einen Batteriebauraum einer Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs vorgesehen.
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Durch den Einsatz einer erfindungsgemäßen Fahrzeugbatterie oder Batteriebaugruppe ist eine besonders geeignete Ausführung hinsichtlich geringerer Batterieleistungsstufen realisiert, da die nicht gefüllten Batteriefächer des Batteriegehäuses mit jeweils einem Versteifungselement überbrückbar und versteifbar sind. Dadurch ist einerseits eine unproblematische Batteriemodulmontage und -demontage sowie eine flexible Anpassung an unterschiedliche Kunden- oder Anforderungswünsche realisiert, welche gleichzeitig eine hohe mechanische Strukturintegrität im Einbau- oder Montagezustand gewährleistet.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Versteifungselement an dem Batteriegehäuse und/oder dem Batteriefach schraubbefestigt oder schraubbefestigbar. Dies bedeutet, dass das Versteifungselement kraftschlüssig an dem Batteriegehäuse und/oder dem Batteriefach fixiert ist.
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Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können.
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Unter einem „Kraftschluss“ oder einer „kraftschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass die miteinander verbundenen Teile aufgrund einer zwischen ihnen wirkenden Reibkraft gegen ein Abgleiten aneinander gehindert sind. Fehlt eine diese Reibkraft hervorrufende „Verbindungskraft“ (dies bedeutet diejenige Kraft, welche die Teile gegeneinander drückt, beispielsweise eine Schraubenkraft oder die Gewichtskraft selbst), kann die kraftschlüssige Verbindung nicht aufrecht erhalten und somit gelöst werden.
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Durch die Schraubbefestigung ist eine einfache, zuverlässige und betriebssichere Befestigung des Versteifungselements realisiert. Insbesondere ist hierdurch eine zuverlässige krafttechnische Anbindung an das Batteriegehäuse und/oder die Kraftfahrzeugkarosserie realisiert, so dass eine zuverlässige Überbrückung und Versteifung des freien oder leeren Batteriefachs gewährleistet ist.
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Vorzugsweise wird das Versteifungselement hierbei an den gleichen Befestigungs- oder Verschraubungspunkten wie ein Batteriemodul befestigt. Mit anderen Worten sind die Befestigungspunkte des Versteifungselements an ein Rastermaß oder eine Verteilung der Befestigungspunkte der Batteriemodule beziehungsweise der Batteriefächer angepasst. Die Batteriefächer sind also mit einer Anzahl von Befestigungspunkten versehen, an welche entweder ein Batteriemodul oder ein Versteifungselement befestigbar ist. Dadurch werden keine zusätzlichen Befestigungspunkte in den Batteriefächern benötigt.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist das Versteifungselement als ein Schubfeld, beispielsweise in Form eines Schubblechs, ausgeführt. Das Schubfeld beziehungsweise das Schubblech ist hierbei beispielsweise als ein Stanz-Biege-Teil ausgeführt. Dadurch ist eine besonders gleichmäßige und großflächige Versteifung und Überbrückung des leeren Batteriefachs realisiert, wodurch eine besonders stabile und betriebssichere Fahrzeugbatterie bereitgestellt ist.
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Das Versteifungselement beziehungsweise das Schubfeld ist hierbei beispielsweise aus einem Stahl- oder Aluminiummaterial hergestellt.
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In einer alternativen Ausgestaltungsform ist das Versteifungselement beispielsweise als ein Dummy-Modul (Dummyzelle), also als ein etwa batteriemodulförmiges Einsetzteil, welches insbesondere formschlüssig in das leere Batteriefach einsetzbar ist, ausgeführt. Ebenso denkbar ist beispielsweise, dass das Versteifungselement oder das Schubfeld als eine Streben- oder Rahmenkonstruktion in dem leeren, nicht-bestückten Batteriefach ausgeführt ist. Die Streben- oder Rahmenkonstruktion ist hierbei beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt.
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In einer bevorzugten Ausbildung ist das Versteifungselement dreieckförmig oder trapezförmig. Dadurch ist ein besonders materialsparendes und baugewichtsreduziertes sowie kostengünstiges Versteifungselement realisiert.
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Das Versteifungselement weist hierbei vorzugsweise eine flache Bauform auf, dies bedeutet, dass die Dicke des Versteifungselements wesentlich geringer ist als dessen Länge und Breite. Zur Montage wird das Versteifungselement auf einen Boden des Batteriefachs aufgesetzt, wobei vorzugsweise mehr als die Hälfte der Bodenfläche von dem Versteifungselement bedeckt ist.
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Im Falle einer etwa dreieckigen Ausbildungsform des Versteifungselements, ist dieses insbesondere nach Art eines rechtwinkeligen Dreiecks ausgebildet. Die Kathetenseiten des Versteifungselements liegen hierbei an zwei benachbarten Seitenwänden des Batteriefachs an, wobei sich die Hypothenusenseite etwa als Diagonale über den rechteckförmigen Batteriefachboden erstreckt. Geeigneterweise ist eine der Kathetenseiten, insbesondere diejenige welche entlang einer Langseite des Batteriefachs orientiert ist, hierbei laschenartig aufgebogen, so dass ein flächiger Anlage- oder Abstützbereich an der anliegenden Seitenwand des Batteriefachs realisiert ist.
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Bei einer trapezförmigen Ausbildungsform des Versteifungselements sind die parallelen Grundseiten an den Kurzseiten des rechteckförmigen Batteriefachs angeordnet, wobei sich die Basisseite im Wesentlichen über die komplette Länge der zugeordneten Kurzseite erstreckt. Eine der Schenkelseiten verläuft hierbei entlang einer Längsseite des Batteriefachs und ist vorzugsweise laschenartig aufgebogen, so dass ein flächiger Anlage- oder Abstützbereich an der anliegenden Seitenwand des Batteriefachs realisiert ist. Dadurch wird einem Ausknicken der Lastpfade, insbesondere im Zuge eines Seitenaufpralls, vorteilhaft reduziert oder vollständig verhindert. Die andere Schenkelseite verläuft hierbei etwa als Diagonale über den rechteckförmigen Batteriefachboden.
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In einer vorteilhaften Ausführung weist das Batteriegehäuse ein Controllerfach für einen Batteriecontroller, also für ein (Batterie-)Steuergerät auf. Der Batteriecontroller ist hierbei beispielsweise als ein Batteriemanagementsystem (BMS) ausgeführt, welches zur Überwachung, Regelung und zum Schutz der Batteriemodule dient. Dadurch ist eine besonders sichere und zuverlässige Fahrzeugbatterie realisiert.
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In einer denkbaren Ausgestaltung weist das Batteriegehäuse neun Batteriefächer auf, welche mit weniger als neun Batteriemodulen, beispielsweise mit acht oder sieben Batteriemodulen, bestückt sind.
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In einer bevorzugten Anwendung ist die vorstehend beschriebene Fahrzeugbatterie Teil eines elektrisch angetriebenen oder antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere Teil eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug weist hierbei einen Batterieraum auf, in welchem die Fahrzeugbatterie, eingebaut oder montiert ist. Dadurch ist ein besonders geeignetes Kraftfahrzeug realisiert.
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Der Batteriebauraum ist beispielsweise untergrundseitig geöffnet und von einem Fahrzeug-Unterboden begrenzt. Mit anderen Worten ist die Batteriebaugruppe von der Fahrzeugunterseite her montierbar oder einbaubar. Das ebene oder gekrümmte Versteifungselement überträgt hierbei insbesondere in einer zum Boden des Batteriefachs parallelen Ebene wirkende Schublasten, und wirkt sich somit positiv auf die Biegedrillknickbeanspruchbarkeit des stabilitätsgefährdeten Batteriefachs aus, wodurch die mechanische Strukturintegrität und die Torsionssteifigkeit der Fahrzeugbatterie, und somit der umgebenden Kraftfahrzeugkarosserie des Kraftfahrzeugs verbessert wird.
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Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 in perspektivischer Darstellung eine Fahrzeugbatterie mit einem Batteriegehäuse und mit neun Batteriemodulen,
- 2 in perspektivischer Darstellung eine Fahrzeugbatterie mit einem Batteriegehäuse und mit acht Batteriemodulen und einem Versteifungselement,
- 3 in perspektivischer Darstellung ein Batteriegehäuse und ein Versteifungselement,
- 4 in perspektivischer Darstellung eine Fahrzeugbatterie mit einem Batteriegehäuse und mit sieben Batteriemodulen und zwei Versteifungselementen,
- 5 in perspektivischer Darstellung ein Batteriegehäuse und zwei Versteifungselemente,
- 6 in Draufsicht eine Prinzipdarstellung eines Kraftfahrzeugs mit der Fahrzeugbatterie bei einem Seitenaufprall,
- 7 in Draufsicht eine Prinzipdarstellung des Batteriegehäuses mit einem leeren Batteriefach bei einem Seitenaufprall,
- 8 in Draufsicht eine Prinzipdarstellung des Batteriegehäuses mit einem in das leere Batteriefach eingesetzten Versteifungselement bei einem Seitenaufprall,
- 9 in perspektivischer Darstellung die Prinzipdarstellung des Batteriegehäuses gem. 8, und
- 10 in perspektivischer Darstellung ein Versteifungselement.
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Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In den 1 bis 5 ist ein nicht näher bezeichnetes modulares (Fahrzeugbatterie-)Baukastensystem für eine Fahrzeugbatterie 2, 2', 2" für den Einbau in einem elektrisch angetriebenen oder antreibbaren Kraftfahrzeug 4 (6) gezeigt.
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Die Fahrzeugbatterie 2, 2', 2" ist in den 1, 2 und 4 mit unterschiedlichen Batterieleistungsstufen ausgeführt. Die Fahrzeugbatterie 2, 2', 2" umfasst jeweils ein Batteriegehäuse 6. Das Batteriegehäuse 6 weist hierbei neun Batteriefächer 8 zur Aufnahme von Batteriemodulen 10, sowie ein Controllerfach 12 zur Aufnahme eines Batteriecontrollers 14 auf (3, 5). Die Batteriefächer 8 und das Controllerfach 12 weisen jeweils eine etwa rechteckförmige Grundform auf. Die Batteriefächer 8 und das Controllerfach 12 bilden zwei Reihen mit jeweils fünf Fächern innerhalb des Batteriegehäuses 6. Je nach Batterieleistungsstufe ist eine unterschiedliche Anzahl von Batteriemodulen 10 vorgesehen. Die Batteriefächer 8 und die Batteriemodule 10 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen.
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Die in 1 gezeigte (erste) Fahrzeugbatterie 2 weist eine hohe Batterieleistungsstufe, beispielsweise 62 kWh (Kilowattstunden), auf. In den Batteriefächern 8 sind neun Batteriemodule 10 eingesetzt, dies bedeutet, dass alle Batteriefächer 8 mit jeweils einem Batteriemodul 10 bestückt sind. Das Batteriegehäuse 6 ist also im Wesentlichen vollständig gefüllt.
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Die in der 2 und in der 3 gezeigte (zweite) Fahrzeugbatterie 2' weist eine im Vergleich zur Fahrzeugbatterie 2 reduzierte Batterieleistungsstufe, beispielsweise 55 kWh, auf. Insbesondere sind in dem Batteriegehäuse 6 hierbei lediglich acht Batteriemodule 10 in die Batteriefächer 8 eingesetzt. Dies bedeutet, dass nicht alle Batteriefächer 8 mit einem Batteriemodul 10 bestückt sind, insbesondere ist hierbei ein Batteriefach 8 leer, also nicht-bestückt. In dem Ausführungsbeispiel der 2 und der 3 ist hierbei das zu dem Controllerfach 12 benachbart angeordnete Batteriefach 8 nicht bestückt. Das Batteriegehäuse 6 ist also nicht vollständig gefüllt.
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Die in der 4 und in der 5 gezeigte (dritte) Fahrzeugbatterie 2" weist eine im Vergleich zur Fahrzeugbatterie 2' reduzierte Batterieleistungsstufe, beispielsweise 48 kWh, auf. Insbesondere sind in dem Batteriegehäuse 6 hierbei lediglich sieben Batteriemodule 10 in die Batteriefächer 8 eingesetzt. Dies bedeutet, dass nicht alle Batteriefächer 8 mit einem Batteriemodul 10 bestückt sind, insbesondere sind hierbei zwei Batteriefach 8 leer, also nicht-bestückt. In dem Ausführungsbeispiel der 4 und der 5 sind hierbei das zu dem Controllerfach 12 benachbart angeordnete Batteriefach 8 sowie das diesem diametral und diagonal gegenüberliegende Batteriefach 8 nicht bestückt. Das Batteriegehäuse 6 ist also nicht vollständig gefüllt.
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Im Falle eines Fahrzeugunfalls oder Fahrzeugaufpralls würden die leerstehenden Batteriefächer 8 der Fahrzeugbatterien 2' und 2'' eine mechanische Strukturintegrität des Kraftfahrzeugs 4 nachteilig beeinflussen. Zur Vermeidung dieser Nachteile weisen die Fahrzeugbatterien 2' und 2'' zusätzliche Versteifungselemente 16 auf, welche für den Einbau oder die Montage in den nicht bestückten Batteriefächern 8 vorgesehen sind.
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Durch die Versteifungselemente 16 ist eine kostengünstige und gewichtsreduzierte sowie bauraumgeeignete Überbrückung und Versteifung der freien Batteriefächer 8 realisiert. Das Versteifungselement 16 überträgt hierbei insbesondere in einer parallel zu dem Boden des Batteriefachs 8 beziehungsweise des Batteriegehäuses 6 orientierten Ebene wirkende Schublasten, und wirkt sich somit positiv auf die Biegedrillknickbeanspruchbarkeit des stabilitätsgefährdeten Batteriefächer 8 aus, wodurch die mechanische Strukturintegrität und die Torsionssteifigkeit der Kraftfahrzeugkarosserie wesentlich verbessert wird. Dies ist beispielhaft anhand der 6 bis 9 gezeigt.
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In der 6 ist die Kraftfahrzeugkarosserie des Kraftfahrzeugs 4 im Falle eines Seitenaufpralls (Seitencrashs) eines Objektes 18 auf eine Seitenfläche des Kraftfahrzeugs 4 gezeigt. Die 7 zeigt hierbei ausschnittsweise eine Gehäuseverformung des Batteriegehäuses 6, wenn eines der Batteriefächer 8 leer ist, also wenn die Fahrzeugbatterie 2', 2" ohne das Versteifungselement 16 verbaut werden würde. Wie in der 7 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, reduziert das leerstehende Batteriefach 8 eine Reduzierung der mechanische Strukturintegrität und Torsionssteifigkeit des Batteriegehäuses 6 und somit der Fahrzeugkarosserie, wodurch ein Ausknicken oder ein Kollabieren des Batteriegehäuses 6 im Falle eines Seitenaufpralls (Seitencrashs) auftritt.
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Wie in den 8 und 9 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, wirkt das Versteifungselement 16 als ein zusätzlicher Kraftpfad im Falle eines Fahrzeugunfalls oder Fahrzeugaufpralls. Dadurch wird das freie Batteriefach 8 mechanisch versteift und überbrückt, so dass die Torsionssteifigkeit bei einem seitlichen Aufprall des Objekts 18 nicht nachteilig beeinträchtigt ist. Insbesondere wird somit einem Ausknicken oder Kollabieren des Batteriegehäuses 6 beziehungsweise des Lastpfades entgegengewirkt.
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Nachfolgend ist anhand der 10 ein Ausführungsbeispiel des Versteifungselements 16 näher erläutert. Das Versteifungselement 16 ist in dieser Ausführung als ein Schubfeld ausgeführt. Das Versteifungselement 16 ist hierbei insbesondere als ein Schubblech, beispielsweise in Form eines Stanz-Biege-Teils, hergestellt.
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Das Versteifungselement 16 weist eine flache Bauform auf, dies bedeutet, dass die Dicke des Versteifungselements wesentlich geringer ist als dessen Länge und Breite. Das Versteifungselement 16 weist hierbei eine etwa dreieckförmige, insbesondere trapezförmige, ebene Grundplatte 20 auf. Die Grundplatte 20 weist hierbei zwei parallele Grundseiten 22, 24 und zwei Schenkelseiten 26, 28 auf.
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Die Grundseite 22 ist beispielsweise dreimal oder fünfmal größer dimensioniert als die Grundseite 24. Die Grundseiten 22 und 24 liegen hierbei im Bereich der Kurzseiten des rechteckförmigen Batteriefachs 8 an, wobei sich die Grundseite 22 im Wesentlichen über die gesamte Breite der Kurzseite erstreckt. Die Schenkelseite 26 verläuft im Montagezustand entlang einer Langseite des Batteriefachs 8. Zwischen der Grundseite 22 und der Schenkelseite 26 und zwischen der Schenkelseite 26 und der Grundseite 24 ist jeweils ein rechter Winkel 30, also ein eingeschlossener Winkel von etwa 90°, gebildet.
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Die Schenkelseiten 26 und 28 weisen jeweils eine senkrecht zur Grundplatte 20 gebogene Lasche 32, 34 auf. Die Lasche 32 ist hierbei großflächiger als die Lasche 34 ausgeführt, und liegt im Montagezustand an der langseitigen Seitenwand des Batteriefachs 8 an. Die Schenkelseite 28 beziehungsweise die Lasche 34 verlaufen im Montagezustand etwa diagonal durch das Batteriegehäuse 8.
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Zur Montage wird das Versteifungselement 16 auf einen Boden des Batteriefachs 8 aufgesetzt, wobei vorzugsweise mehr als die Hälfte der Bodenfläche von der Grundplatte 20 des Versteifungselements 16 bedeckt ist. Die Grundplatte 22 weist hierbei drei Befestigungsöffnungen 36 zur kraftschlüssigen Schraubbefestigung im Batteriegehäuse 6 beziehungsweise Batteriefach 8 auf. Die Befestigungsöffnungen 36 sind hierbei in den Eckbereichen zwischen Grundseite 22 und der Schenkelseite 26, und zwischen der Schenkelseite 26 und der Grundseite 24, sowie zwischen der Schenkelseite 28 und der Grundseite 22 angeordnet. Die Befestigungsöffnungen 36 dienen zur Aufnahme jeweils einer Befestigungsschraube 38 (3, 5). Die Befestigungsschrauben 38 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen.
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Vorzugsweise wird das Versteifungselement 16 an den gleichen Befestigungs- oder Verschraubungspunkten des Batteriefachs 8 wie ein Batteriemodul 10 befestigt. Mit anderen Worten sind die Befestigungsöffnungen 36 des Versteifungselements 16 an ein Rastermaß oder eine Verteilung der Befestigungspunkte der Batteriemodule 10 beziehungsweise der Batteriefächer 8 angepasst. Die Batteriefächer 8 sind also mit einer Anzahl von Befestigungspunkten versehen, an welche entweder ein Batteriemodul 10 oder ein Versteifungselement 16 befestigbar ist.
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Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus im Rahmen der offenbarten Ansprüche abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale im Rahmen der offenbarten Ansprüche auch auf andere Weise kombinierbar, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2, 2', 2"
- Fahrzeugbatterie
- 4
- Kraftfahrzeug
- 6
- Batteriegehäuse
- 8
- Batteriefach
- 10
- Batteriemodul
- 12
- Controllerfach
- 14
- Batteriecontroller
- 16
- Versteifungselement
- 18
- Objekt
- 20
- Grundplatte
- 22, 24
- Grundseite
- 26, 28
- Schenkelseite
- 30
- Winkel
- 32, 34
- Lasche
- 36
- Befestigungsöffnung
- 38
- Befestigungsschraube
