DE102019212423A1

DE102019212423A1 - Body of a battery electric vehicle

Info

Publication number: DE102019212423A1
Application number: DE102019212423.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas Breidenbach; Clemens Latuske; Stephan Drewes
Original assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date: 2019-08-20
Filing date: 2019-08-20
Publication date: 2021-02-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Karosserie (10) eines batterieelektrischen Fahrzeugs mit einer Bodenstruktur (11), wobei die Bodenstruktur (11) mindestens zwei Längsträger (13), welche in Fahrzeuglängsrichtung (X) parallel zueinander verlaufend ausgeführt sind, und mindestens zwei Querträger (12), welche in Fahrzeugquerrichtung (Y) parallel zueinander verlaufend ausgeführt sind, umfasst, wobei die Längsträger (13) und die Querträger (12, 12.1) derart in der Bodenstruktur (11) angeordnet sind, dass sie einen Aufnahmeraum (15) zur Aufnahme eines Batteriegehäuses (20), in welchem eine oder mehrere Batteriezellen (21) angeordnet sind, definieren, wobei der in Fahrtrichtung (F) in Fahrzeuglängsrichtung (X) erste angeordnete Querträger (12) der Bodenstruktur (11) aus einem Profil (12.1) mit mindestens drei Abschnitten (12.11, 12.12, 12.13, 12.14, 12.15, 12.16, 12.17) gebildet ist, welches eine Längserstreckung in Fahrzeugquerrichtung (Y), eine Quererstreckung in Fahrzeuglängsrichtung (X) und eine Hocherstreckung in Fahrzeughochrichtung (Z) aufweist, wobei ein Abschnitt (12.11) des Profils (12.1), welcher in Fahrtrichtung (F) weisend angeordnet ist, in einem spitzen Winkel (α) zur Fahrzeughochrichtung (Z) verläuft.The invention relates to a body (10) of a battery-electric vehicle with a floor structure (11), wherein the floor structure (11) has at least two longitudinal members (13), which run parallel to one another in the longitudinal direction (X) of the vehicle, and at least two cross members (12) , which are designed to run parallel to one another in the transverse direction of the vehicle (Y), the longitudinal members (13) and the cross members (12, 12.1) being arranged in the floor structure (11) in such a way that they have a receiving space (15) for receiving a battery housing (20), in which one or more battery cells (21) are arranged, define the first cross member (12) of the floor structure (11), which is arranged in the direction of travel (F) in the vehicle longitudinal direction (X), and consists of a profile (12.1) with at least three Sections (12.11, 12.12, 12.13, 12.14, 12.15, 12.16, 12.17) is formed, which has a longitudinal extent in the vehicle transverse direction (Y), a transverse extent in the vehicle longitudinal direction (X) and a e has vertical extension in the vertical direction of the vehicle (Z), a section (12.11) of the profile (12.1), which is arranged pointing in the direction of travel (F), extends at an acute angle (α) to the vertical direction of the vehicle (Z).

Description

Die Erfindung betrifft eine Karosserie eines batterieelektrischen Fahrzeugs mit einer Bodenstruktur, wobei die Bodenstruktur mindestens zwei Längsträger, welche in Fahrzeuglängsrichtung parallel zueinander verlaufend ausgeführt sind, und mindestens zwei Querträger, welche in Fahrzeugquerrichtung parallel zueinander verlaufend ausgeführt sind, umfasst, wobei die Längsträger und die Querträger derart in der Bodenstruktur angeordnet sind, dass sie einen Aufnahmeraum zur Aufnahme eines Batteriegehäuses, in welchem eine oder mehrere Batteriezellen angeordnet sind, definieren.The invention relates to a body of a battery-electric vehicle with a floor structure, the floor structure comprising at least two side members, which are designed to run parallel to one another in the vehicle longitudinal direction, and at least two cross members, which are made to run parallel to one another in the vehicle transverse direction, wherein the side members and the cross members are arranged in the floor structure in such a way that they define a receiving space for receiving a battery housing in which one or more battery cells are arranged.

Die Karosserien von batterieelektrischen Fahrzeugen, auch „BEV“ bezeichnet (Battery Electric Vehicle), unterscheiden sich in der Bauweise von Fahrzeugkarosserien mit Verbrennungsmotor, auch „ICE“ bezeichnet (Internal Combustion Engine). Die Änderungen sind bedingt durch den Austausch des Verbrennungsmotors, der Abgasanlage und des Tanks gegen u. a. einen elektrischen Antrieb, ein Batterie- und ein Ladesystem.The bodies of battery electric vehicles, also known as “BEV” (Battery Electric Vehicle), differ in their construction from vehicle bodies with internal combustion engines, also known as “ICE” (Internal Combustion Engine). The changes are due to the replacement of the combustion engine, the exhaust system and the tank against, among other things. an electric drive, a battery and a charging system.

Die Anforderungen an die Karosserie erhöhen sich deutlich, insbesondere durch das Batteriegehäuse und den darin angeordneten Batteriezellen, welches zum größten Teil bei Fahrzeugen an der Bodenstruktur, insbesondere unter dem Fahrzeugboden vorgesehen ist, wobei die Karossiere zusätzlich zum Schutz des Batteriegehäuses beitragen soll. Eine Beschädigung des Batteriegehäuses respektive der darin angeordneten Batteriezellen kann im schlimmsten Fall zu einem Brand des Fahrzeugs führen, welcher sich sehr schnell ausbreiten und zu einer Gefährdung der Fahrzeuginsassen und der Umwelt führen kann.The demands on the body increase significantly, in particular due to the battery housing and the battery cells arranged in it, which are for the most part provided on the floor structure of vehicles, in particular under the vehicle floor, with the body additionally helping to protect the battery housing. In the worst case, damage to the battery housing or the battery cells arranged therein can lead to a fire in the vehicle, which can spread very quickly and endanger the vehicle occupants and the environment.

Das an einer Bodenstruktur, insbesondere unter einem Fahrzeugboden, montierte Batteriegehäuse kann durch verschiedene Einwirkungen gefährdet sein. Aus dem Stand der Technik sind bereits Konzepte zur Auslegung von Karosserien bekannt, welche das Batteriegehäuse und die darin angeordneten Batteriezellen durch Front-, Heck- oder Seitenimpact im Crashfall im Wesentlichen schützen, s. beispielsweise DE 10 2011 051 698 A1 . Auch ist bekannt, das Batteriegehäuse an sich durch Einwirkungen von unten durch das Vorsehen eines zweiten Bodens (Unterfahrschutz) zusätzlich zu schützen, s. beispielsweise DE 10 2017 217 275 B3 .The battery housing mounted on a floor structure, in particular under a vehicle floor, can be endangered by various influences. Concepts for the design of car bodies are already known from the prior art, which essentially protect the battery housing and the battery cells arranged therein by front, rear or side impact in the event of a crash, see for example DE 10 2011 051 698 A1 . It is also known to additionally protect the battery housing per se from effects from below by providing a second floor (underrun protection), see for example DE 10 2017 217 275 B3 .

Hinsichtlich des Überfahrens von Objekten, wie zum Beispiel Steinen oder sonstigen Gegenständen, die auf einer Fahrbahn liegen können, besteht Optimierungsbedarf, um das Batteriegehäuse und die darin angeordneten Batteriezellen vor einer Beschädigung zu schützen.With regard to driving over objects, such as stones or other objects that may lie on a roadway, there is a need for optimization in order to protect the battery housing and the battery cells arranged therein from damage.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Karosserie eines batterieelektrischen Fahrzeugs mit einer Bodenstruktur derart zu konzipieren, dass es beim Überfahren von auf einer Fahrbahn liegenden Gegenständen im Falle einer Kollision bei einem an einer Bodenstruktur, insbesondere unter einem Fahrzeugboden der Karosserie, montierten Batteriegehäuse und der darin angeordneten Batteriezellen im Wesentlichen nicht zu Beschädigungen kommt.The object of the invention is to design a body of a battery-electric vehicle with a floor structure in such a way that when driving over objects lying on a roadway in the event of a collision with a battery housing and the body mounted on a floor structure, in particular under a vehicle floor The battery cells arranged therein are essentially not damaged.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.The object is achieved with the features of claim 1.

Die Erfinder haben festgestellt, dass eine Beschädigung eines an einer Bodenstruktur eines batterieelektrischen Fahrzeugs (BEV) montierten Batteriegehäuses und der darin angeordneten Batteriezellen durch ein Objekt, welches überfahren wird und es im Bodenbereich zu einer Kollision kommen kann, im Wesentlichen vermieden werden kann, wenn der in Fahrtrichtung in Fahrzeuglängsrichtung erste angeordnete Querträger der Bodenstruktur aus einem Profil mit mindestens drei Abschnitten gebildet ist, welches eine Längserstreckung in Fahrzeugquerrichtung, eine Quererstreckung in Fahrzeuglängsrichtung und eine Hocherstreckung in Fahrzeughochrichtung aufweist, wobei ein Abschnitt des Profils, welcher in Fahrtrichtung weisend angeordnet ist, in einem spitzen Winkel zur Fahrzeughochrichtung verläuft. Das an der Bodenstruktur montierte Batteriegehäuse wird während einer Fahrt und im Falle einer Kollision durch Überfahren eines Objektes auf einer Fahrbahn durch einen Querträger in Form eines Profils geschützt, der Bestandteil der Bodenstruktur und somit der Karosserie des batterieelektrischen Fahrzeugs ist. Der winklige Verlauf des in Fahrrichtung weisenden Abschnitts des Profils bildet eine „Schräge“ zur Fahrzeughochrichtung aus und definiert dadurch eine Abgleitebene, die es ermöglicht, dass Objekte, welche überfahren und in Kontakt mit dem Querträger respektive Profil gelangen bzw. mit diesem kollidieren, über die Schräge bzw. Abgleitebene gezielt umgelenkt werden können, insbesondere entgegen der Fahrzeughochrichtung, so dass die Objekte unterhalb des Batteriegehäuses vorbeigeführt werden können.The inventors have found that damage to a battery housing mounted on a floor structure of a battery electric vehicle (BEV) and the battery cells arranged therein by an object that is run over and a collision can occur in the floor area can essentially be avoided if the In the direction of travel in the vehicle longitudinal direction, the first cross member of the floor structure is formed from a profile with at least three sections, which has a longitudinal extension in the vehicle transverse direction, a transverse extension in the vehicle longitudinal direction and a vertical extension in the vehicle vertical direction, a section of the profile which is arranged pointing in the direction of travel in runs at an acute angle to the vertical direction of the vehicle. The battery housing mounted on the floor structure is protected by a cross member in the form of a profile, which is part of the floor structure and thus the body of the battery-electric vehicle, while driving and in the event of a collision by driving over an object on a roadway. The angular course of the section of the profile pointing in the direction of travel forms a "slope" to the vertical direction of the vehicle and thereby defines a sliding plane that enables objects that are driven over and come into contact with the cross member or profile or collide with it via the Inclined or sliding plane can be deflected in a targeted manner, in particular against the vertical direction of the vehicle, so that the objects can be guided past below the battery housing.

Der Aufnahmeraum zur Aufnahme eines Batteriegehäuses, in welchem eine oder mehrere Batteriezellen angeordnet sind, ist durch die Anordnung der Längs- und Querträger in bzw. an der Bodenstruktur definiert, wobei die Bodenstruktur mindestens zwei Längsträger, welche in Fahrzeuglängsrichtung parallel zueinander verlaufend ausgeführt sind, und mindestens zwei Querträger, welche in Fahrzeugquerrichtung parallel zueinander verlaufend ausgeführt sind, umfasst. Die Bodenstruktur und somit auch der Aufnahmeraum kann je nach Ausführung des BEV's auch unterschiedlich dimensioniert sein.The receiving space for receiving a battery housing, in which one or more battery cells are arranged, is defined by the arrangement of the longitudinal and cross members in or on the floor structure, the floor structure at least two longitudinal members running parallel to one another in the longitudinal direction of the vehicle, and comprises at least two cross members which are designed to run parallel to one another in the transverse direction of the vehicle. The floor structure and thus the receiving space can also be dimensioned differently depending on the design of the BEV.

Die mindestens drei Abschnitte des Profils definieren jeweils eine Abschnittsfläche respektive jeweils eine Abschnittsebene, welche unterschiedlich zueinander ausgebildet sind respektive in unterschiedlichen Ebenen liegen. Mindestens zwei der mindestens drei Abschnitte können jeweils in Ebenen liegen, die im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen können.The at least three sections of the profile each define a section surface or a section plane, which are designed differently from one another or lie in different planes. At least two of the at least three sections can each lie in planes that can run essentially parallel to one another.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. Ein oder mehrere Merkmale aus den Ansprüchen, der Beschreibung wie auch der Zeichnung können mit einem oder mehreren anderen Merkmalen daraus zu weiteren Ausgestaltungen der Erfindung verknüpft werden. Es können auch ein oder mehrere Merkmale aus den unabhängigen Ansprüchen durch ein oder mehrere andere Merkmale verknüpft werden.Further advantageous embodiments and developments emerge from the following description. One or more features from the claims, the description and also the drawing can be combined with one or more other features from them to form further embodiments of the invention. One or more features from the independent claims can also be linked by one or more other features.

Um bevorzugt einen Effekt des Abgleitens bzw. Umlenkens von kontaktierten bzw. kollidierenden Objekten erzielen zu können, beträgt gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung der Winkel des in Fahrtrichtung weisenden Abschnitts des Profils mindestens 5° zur Fahrzeughochrichtung, bzw. dieser Abschnitt ist um mindestens 5° im Vergleich zur Fahrzeughochrichtung (Vertikale) in Fahrtrichtung geneigt. Je nach Dimensionierung können auch Winkel insbesondere von mindestens 10°, vorzugsweise von mindestens 15°, bevorzugt von mindestens 20° von Vorteil sein. Um bevorzugt einen gewissen Abstand des Vorbeiführens der Objekte unterhalb des Batteriegehäuses sicherstellen zu können, beträgt der Winkel des in Fahrtrichtung weisenden Abschnitts des Profils bis maximal 50° zur Fahrzeughochrichtung, bzw. dieser Abschnitt ist bis maximal 50° im Vergleich zur Fahrzeughochrichtung (Vertikale) in Fahrtrichtung geneigt. Je nach Dimensionierung und/oder der zur Verfügung stehende Bauraum können auch Winkel insbesondere bis maximal 45°, vorzugsweise bis maximal 40°, bevorzugt bis maximal 35° vorgesehen sein.In order to preferably achieve an effect of sliding or deflecting contacted or colliding objects, according to one embodiment of the invention, the angle of the section of the profile pointing in the direction of travel is at least 5 ° to the vertical direction of the vehicle, or this section is at least 5 ° in Compared to the vertical direction of the vehicle, inclined in the direction of travel. Depending on the dimensioning, angles of at least 10 °, preferably of at least 15 °, preferably of at least 20 ° can also be advantageous. In order to be able to preferably ensure a certain distance between the passing of the objects below the battery housing, the angle of the section of the profile pointing in the direction of travel is up to a maximum of 50 ° to the vehicle vertical direction, or this section is up to a maximum of 50 ° compared to the vehicle vertical direction (vertical) Direction of travel inclined. Depending on the dimensions and / or the available installation space, angles can also be provided, in particular up to a maximum of 45 °, preferably up to a maximum of 40 °, preferably up to a maximum of 35 °.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Profil mindestens fünf Abschnitte auf, wobei ein Abschnitt entgegen der Fahrtrichtung angeordnet ist und ein weiterer Abschnitt sich einstückig an den entgegen der Fahrtrichtung angeordneten Abschnitt anschließt und ein weiterer Abschnitt die beiden Abschnitte einstückig verbindet. Die mindestens fünf Abschnitte definieren wiederrum jeweils eine Abschnittsfläche respektive jeweils eine Abschnittsebene, die sich voneinander unterscheiden, wodurch gezielt das Profil respektive der Querträger nicht nur die Funktion des Schutzes des Batteriegehäuses erfüllen kann, sondern auch für zusätzliche Funktionen ausgelegt werden kann.According to one embodiment of the invention, the profile has at least five sections, one section being arranged against the direction of travel and another section integrally adjoining the section arranged against the direction of travel and another section integrally connecting the two sections. The at least five sections in turn each define a section surface or a section plane that differ from one another, so that the profile or the cross member can not only fulfill the function of protecting the battery housing, but can also be designed for additional functions.

So kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sich ein an den in Fahrtrichtung weisenden Abschnitt weiterer Abschnitt einstückig anschließen, welcher eine Quererstreckung in Fahrzeuglängsrichtung von mindestens 20 mm aufweisen kann. Durch den Kontakt beim Überfahren des Objektes bzw. bei Kollision kann zumindest ein gewisser Deformationsraum bzw. Deformationsbereich bereitgestellt werden. Der weitere Abschnitt kann sich somit plastisch verformen, dadurch insbesondere genügend Abstand zum Batteriegehäuse bereitgestellt werden kann, ohne dass eine Beschädigung des Batteriegehäuses erfolgen kann. Insbesondere kann die Quererstreckung dieses Abschnitts mindestens 25 mm, vorzugsweise mindestens 30 mm betragen.According to an advantageous embodiment, a further section can be connected in one piece to the section pointing in the direction of travel, which section can have a transverse extent in the vehicle longitudinal direction of at least 20 mm. The contact when driving over the object or in the event of a collision can provide at least a certain deformation space or deformation area. The further section can thus be plastically deformed, as a result of which, in particular, sufficient distance from the battery housing can be provided without the battery housing being damaged. In particular, the transverse extension of this section can be at least 25 mm, preferably at least 30 mm.

Alternativ oder zusätzlich kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sich ein an den in Fahrtrichtung weisenden Abschnitt weiterer Abschnitt einstückig anschließen, welcher parallel zur Ebene XY verläuft. Die Ebene XY wird durch die Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeugquerrichtung aufgespannt. Durch den Kontakt beim Überfahren des Objektes bzw. bei Kollision kann zumindest ein gewisser Grad an Widerstand in der Fahrzeuglängs- und - querebene XY entgegengesetzt werden. Der weitere Abschnitt kann sich somit mit ausreichend Abstand zum Batteriegehäuse plastisch verformen, ohne dass eine Beschädigung des Batteriegehäuses erfolgt.Alternatively or additionally, according to an advantageous embodiment, a further section can be connected in one piece to the section pointing in the direction of travel, which section runs parallel to the XY plane. The XY plane is spanned by the vehicle longitudinal direction and the vehicle transverse direction. Through the contact when driving over the object or in the event of a collision, at least a certain degree of resistance can be opposed in the vehicle longitudinal and transverse plane XY. The further section can thus be plastically deformed at a sufficient distance from the battery housing, without the battery housing being damaged.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient ein weiterer Abschnitt des Profils zur Anbindung eines Batteriegehäuses, welcher eine Quererstreckung von mindestens 25 mm aufweisen kann. Insbesondere kann die Quererstreckung dieses Abschnitts mindestens 30 mm, vorzugsweise mindestens 35 mm betragen, um eine ausreichende Fläche zur Anbindung respektive Montage eines Batteriegehäuses bereitstellen zu können.According to an advantageous embodiment of the invention, a further section of the profile is used to connect a battery housing, which can have a transverse extension of at least 25 mm. In particular, the transverse extent of this section can be at least 30 mm, preferably at least 35 mm, in order to be able to provide a sufficient area for the connection or assembly of a battery housing.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist ein weiterer Abschnitt des Profils eine Hocherstreckung von mindestens 20 mm auf. Um den Platzbedarf für die Anbindung des Batteriegehäuses gewährleisten zu können, weist die Hocherstreckung dieses Abschnitts insbesondere mindestens 25 mm, vorzugsweise mindestens 30 mm auf. Alternativ oder zusätzlich kann gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung der weitere Abschnitt des Profils parallel zur Ebene YZ verlaufen.According to one embodiment of the invention, a further section of the profile has an extension of at least 20 mm. In order to be able to guarantee the space requirement for the connection of the battery housing, the high extension of this section is in particular at least 25 mm, preferably at least 30 mm. Alternatively or additionally, according to an embodiment of the invention, the further section of the profile can run parallel to the YZ plane.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung verläuft ein Abschnitt des Profils parallel zur Ebene XY, wobei der Abschnitt um eine Hocherstreckung in Fahrzeughochrichtung höher liegt als ein weiterer Abschnitt des Profils. Vorzugsweise dient der eine Abschnitt zur Anbindung eines Batteriegehäuses, insbesondere zur Anbindung respektive Montage eines an dem Batteriegehäuse korrespondierenden Anbindungsbereichs (Montageflansch, Montageprofil oder dergleichen), so dass durch die Anordnung dieses Abschnitts in Fahrzeughochrichtung oberhalb des weiteren Abschnitts des Profils die Anbindung respektive Montage innerhalb des Aufnahmebereichs der Bodenstruktur erfolgen kann. Durch die vorzugsweise lösbare Anbindung respektive Montage eines Batteriegehäuses an eine Bodenstruktur durch geeignete Mittel, beispielsweise durch Schrauben/Schraubverbindungen, kann die Zugänglichkeit vor Verschmutzung geschützt werden und/oder ein Überragen der Mittel (Schrauben) aus der Ebene entgegen der Fahrzeughochrichtung, welche durch den weiteren Abschnitt des Profils nach unten begrenzt bzw. definiert ist, vermieden werden, so dass dadurch ein Abreißen der Mittel durch ungewollte Kontaktierung/Kollision verhindert werden kann.According to one embodiment of the invention, a section of the profile runs parallel to the XY plane, the section being higher by an elevation in the vertical direction of the vehicle than a further section of the profile. One section is preferably used to connect a battery housing, in particular to connect or assemble a connection area (mounting flange, Mounting profile or the like), so that by arranging this section in the vertical direction of the vehicle above the further section of the profile, the connection or assembly can take place within the receiving area of the floor structure. The preferably detachable connection or assembly of a battery housing to a floor structure by suitable means, for example by screws / screw connections, the accessibility can be protected from contamination and / or the means (screws) protruding from the plane against the vertical direction of the vehicle, which is caused by the further Section of the profile is limited or defined at the bottom, can be avoided, so that the means can be prevented from tearing off as a result of unwanted contact / collision.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung weist das Profil weitere Abschnitte auf, welche zur Überbrückung des Platzbedarfs des Batteriegehäuses in Fahrzeughochrichtung und/oder zum Schließen des Profils mit der Bodenstruktur (Bodenblech) und/oder welche als Flansche zur Anbindung an die Bodenstruktur dienen.According to an advantageous embodiment, the profile has further sections which are used to bridge the space requirement of the battery housing in the vertical direction of the vehicle and / or to close the profile with the floor structure (floor panel) and / or which serve as flanges for connection to the floor structure.

Gemäß einer Ausführung der Erfindung ist das Profil ein Tiefzieh-, Kant- oder Walzprofil. Je nach Ausgestaltung und Dimensionierung und auch abhängig von der Stückzahl, ist das Profil besonders bevorzugt als Walzprofil ausgebildet, insbesondere mit einem im Wesentlichen längskonstanten Querschnitt. Je nach Komplexität kann das Profil auch als Tiefzieh- oder Kantprofil ausgebildet sein.According to one embodiment of the invention, the profile is a deep-drawn, edged or rolled profile. Depending on the design and dimensioning and also depending on the number of pieces, the profile is particularly preferably designed as a rolled profile, in particular with an essentially longitudinally constant cross section. Depending on the complexity, the profile can also be designed as a deep-drawn or edge profile.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung besteht das Profil aus einem Stahlwerkstoff mit konstanter Dicke. Dadurch lassen sich kostengünstig Profile aus einem Material herstellen, welches als Blechware beziehbar und relativ einfach formbar ist.According to a preferred embodiment, the profile consists of a steel material with a constant thickness. In this way, profiles can be produced inexpensively from a material which can be obtained as sheet metal goods and which can be shaped relatively easily.

Alternativ kann gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung das Profil aus einem Stahlwerkstoff mit in Längserstreckung und/oder Quererstreckung unterschiedlicher Dicke bestehen. Die unterschiedlichen Dicken lassen sich technologisch an Blechware mit insbesondere konstanter Dicke durch beispielsweise flexibles Walzen herstellen, so dass ein Tailor Rolled Blank zur Verfügung gestellt werden kann. Profile mit unterschiedlichen Dicken lassen sich auch aus unterschiedlich dicker Blechware durch insbesondere stoffschlüssiges Verbinden herstellen, beispielsweise in Form von Platinen als Tailored Blank oder in Form von Bändern als Tailored Strip. Stahlwerkstoffe mit unterschiedlichen Dicken kommen vorzugsweise dann zum Einsatz, wenn Abschnitte und/oder Bereiche des Profils unterschiedlichen Anforderungen erfüllen sollen und/oder aus Gewichtsgründen in Abschnitten und/oder Bereichen des Profils durch Reduktion der Dicke.Alternatively, according to one embodiment of the invention, the profile can consist of a steel material with a different thickness in the longitudinal and / or transverse directions. The different thicknesses can be technologically produced on sheet metal goods with, in particular, constant thickness, for example by flexible rolling, so that a tailored rolled blank can be made available. Profiles with different thicknesses can also be produced from sheet metal goods of different thicknesses, in particular by means of material connection, for example in the form of blanks as tailored blanks or in the form of strips as tailored strips. Steel materials with different thicknesses are preferably used when sections and / or areas of the profile are to meet different requirements and / or for weight reasons in sections and / or areas of the profile by reducing the thickness.

Gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung besteht das Profil aus unterschiedlichen Stahlwerkstoffen, wobei ein Mehrlagenstahlwerkstoff oder ein Tailored Blank zum Einsatz kommen kann. In Mehrlagenstahlwerkstoffen, die mindestens zwei unterschiedliche Stahlwerkstofflagen aufweisen können, können Eigenschaften durch entsprechende Stahlwerkstoffe vereint werden, die einzeln für sich genommen konträr sind, so dass ein Profil hergestellt werden kann, welches global im Wesentlichen die Vorteile der einzelnen Stahlwerkstofflagen kombiniert. Beim Tailored Blank respektive Tailored Strip hingegen kann gezielt lokal Einfluss auf die Eigenschaften genommen werden, so dass Abschnitte und/oder Bereiche des Profils, die hohen Belastungen ausgesetzt sein sollen, mit einem Stahlwerkstoff mit höheren Festigkeiten versehen werden können.According to a further alternative embodiment, the profile consists of different steel materials, it being possible to use a multi-layer steel material or a tailored blank. In multi-layer steel materials, which can have at least two different steel material layers, properties can be combined by corresponding steel materials that are individually contrary, so that a profile can be produced that essentially combines the advantages of the individual steel material layers globally. In the case of tailored blanks or tailored strips, on the other hand, the properties can be influenced locally in a targeted manner, so that sections and / or areas of the profile that are to be exposed to high loads can be provided with a steel material with higher strengths.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht das Profil aus einem Stahlwerkstoff, welcher eine Zugfestigkeit R_m von mindestens 700 MPa und eine Bruchdehnung A₈₀ von mindestens 5 % aufweist. Um höhere Zugfestigkeiten bereitstellen zu können, können auch härtbare Stahlwerkstoffe, beispielsweise Mangan-Bor-Stähle, zum Einsatz kommen.According to a preferred embodiment of the invention, the profile consists of a steel material which has a tensile strength R _m of at least 700 MPa and an elongation at break A ₈₀ of at least 5%. In order to be able to provide higher tensile strengths, hardenable steel materials, for example manganese-boron steels, can also be used.

Für den bevorzugten Einsatz eines Stahlwerkstoffs für das Profil respektive für den oder die Querträger der Bodenstruktur ist es besonders bevorzugt, einen Korrosionsschutzüberzug vorzusehen, insbesondere ein Zink- oder zinkhaltigen Überzug. Alternativ, insbesondere bei härtbaren oder für eine Warmumformung und/oder eine Härtung vorgesehene Stahlwerkstücke kann auch ein Aluminium- oder aluminiumhaltiger Überzug berücksichtigt werden. Denkbar ist es auch, das Profil respektive den oder die Querträger der Bodenstruktur aus einem Aluminiumwerkstoff zu fertigen, insbesondere als Aluminium-Strangpressprofil.For the preferred use of a steel material for the profile or for the cross member (s) of the floor structure, it is particularly preferred to provide a corrosion protection coating, in particular a zinc or zinc-containing coating. Alternatively, in particular in the case of hardenable steel workpieces or those intended for hot forming and / or hardening, an aluminum or aluminum-containing coating can also be taken into account. It is also conceivable to manufacture the profile or the cross member (s) of the floor structure from an aluminum material, in particular as an aluminum extruded profile.

Im Folgenden werden konkrete Ausgestaltungen der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnung im Detail näher erläutert. Die Zeichnung und begleitende Beschreibung der resultierenden Merkmale sind nicht beschränkend auf die jeweiligen Ausgestaltungen zu lesen, dienen jedoch der Illustration beispielhafter Ausgestaltung. Weiterhin können die jeweiligen Merkmale untereinander wie auch mit Merkmalen der obigen Beschreibung genutzt werden für mögliche weitere Entwicklungen und Verbesserungen der Erfindung, speziell bei zusätzlichen Ausgestaltungen, welche nicht dargestellt sind. Gleiche Teile sind stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the following, specific embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing. The drawing and accompanying description of the resulting features are not to be read restrictively to the respective configurations, but serve to illustrate exemplary configurations. Furthermore, the respective features can be used with one another as well as with features of the above description for possible further developments and improvements of the invention, especially in the case of additional configurations which are not shown. The same parts are always provided with the same reference symbols.

Die Zeichnung zeigt in

1 eine schematische Darstellung einer Ansicht von unten auf eine Karosserie eines BEV's gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung und in
2 eine schematische Darstellung eines Teilschnitts I-I in 1.

The drawing shows in

1 a schematic representation of a view from below of a body of a BEV according to an embodiment of the invention and in
2 a schematic representation of a partial section II in 1 .

In 1 ist eine schematische Darstellung einer Ansicht von unten auf eine Karosserie (10) eines BEV's gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung gezeigt. Die Karosserie (10) eines batterieelektrischen Fahrzeugs weist eine Bodenstruktur (11) auf, welche mindestens zwei Längsträger (13), welche in Fahrzeuglängsrichtung (X) parallel zueinander verlaufend ausgeführt sind, und mindestens zwei Querträger (12), welche in Fahrzeugquerrichtung (Y) parallel zueinander verlaufend ausgeführt sind, umfasst, wobei die Längsträger (13) und die Querträger (12) derart in bzw. an der Bodenstruktur (11) angeordnet sind, dass sie einen Aufnahmeraum (15) zur Aufnahme eines Batteriegehäuses (20), in welchem eine oder mehrere Batteriezellen (21) angeordnet sind, definieren.In 1 is a schematic representation of a bottom view of a body ( 10 ) of a BEV according to an embodiment of the invention. The body ( 10 ) of a battery electric vehicle has a floor structure ( 11 ), which have at least two longitudinal members ( 13 ), which run parallel to each other in the longitudinal direction (X) of the vehicle, and at least two cross members ( 12 ), which are designed to run parallel to one another in the transverse direction of the vehicle (Y), the longitudinal members ( 13 ) and the cross members ( 12 ) in or on the soil structure ( 11 ) are arranged to have a recording room ( 15th ) to accommodate a battery housing ( 20th ), in which one or more battery cells ( 21st ) are arranged.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilschnitts I-I in 1. Der in Fahrtrichtung (F) in Fahrzeuglängsrichtung (X) erste angeordnete Querträger (12) der Bodenstruktur (11) ist aus einem Profil (12.1) mit mindestens drei Abschnitten (12.11, 12.12, 12.13, 12.14, 12.15, 12.16, 12.17) gebildet, welches eine Längserstreckung in Fahrzeugquerrichtung (Y), eine Quererstreckung in Fahrzeuglängsrichtung (X) und eine Hocherstreckung in Fahrzeughochrichtung (Z) aufweist, wobei der Abschnitt (12.11), welcher in Fahrtrichtung (F) weisend angeordnet ist, in einem spitzen Winkel (α) zur Fahrzeughochrichtung (Z) verläuft. Der Abschnitt (12.11) bildet quasi eine (Abgleit-)Ebene (E1), so dass im Falle eines Kontaktes oder Kollision mit Gegenständen auf der Fahrbahn beim Überfahren eine Umlenkung dieser erfolgt und dadurch das Batteriegehäuse (20) und die darin angeordneten Batteriezellen (21) nicht beschädigt werden. Der Winkel (α) beträgt zwischen 5° und 50°, insbesondere zwischen 10° und 45°, vorzugsweise zwischen 15° und 40°, bevorzugt zwischen 20° und 35°. Der Abschnitt (12.11) respektive die daraus resultierende Ebene (E1) ist um den Winkel (α) von der Ebene (YZ) geneigt. 2 shows a schematic representation of a partial section II in 1 . The first cross member (in the direction of travel (F) in the vehicle longitudinal direction (X)) 12 ) the soil structure ( 11 ) is from a profile ( 12.1 ) with at least three sections ( 11/12 , 12.12 , 12.13 , 12.14 , 12.15 , 12.16 , 12.17 ) formed, which has a longitudinal extension in the transverse direction of the vehicle (Y), a transverse extension in the longitudinal direction of the vehicle (X) and a vertical extension in the vertical direction of the vehicle (Z), the section ( 11/12 ), which is arranged pointing in the direction of travel (F), runs at an acute angle (α) to the vertical direction of the vehicle (Z). The section ( 11/12 ) virtually forms a (sliding) plane (E1), so that in the event of contact or collision with objects on the roadway when driving over them, they are deflected and the battery housing ( 20th ) and the battery cells ( 21st ) are not damaged. The angle (α) is between 5 ° and 50 °, in particular between 10 ° and 45 °, preferably between 15 ° and 40 °, preferably between 20 ° and 35 °. The section ( 11/12 ) or the resulting level ( E1 ) is inclined by the angle (α) from the plane (YZ).

Das Profil (12.1) weist mindestens fünf Abschnitte, in dieser Ausführung sind es beispielsweise sieben Abschnitte (12.11, 12.12, 12.13, 12.14, 12.15, 12.16, 12.17), wobei ein Abschnitt (12.13) entgegen der Fahrtrichtung (F) angeordnet ist und ein weiterer Abschnitt (12.14) sich einstückig an den entgegen der Fahrtrichtung angeordneten Abschnitt (12.13) anschließt und ein weiterer Abschnitt (12.15) die beiden Abschnitte (12.12, 12.14) einstückig verbindet. Die Abschnitte (12.11, 12.12, 12.13, 12.14, 12.15) definieren wiederrum jeweils eine Abschnittsfläche respektive jeweils eine Abschnittsebene (E1, E2, E3, E4, E5), die sich voneinander unterscheiden. Die weiteren Abschnitte (12.16, 17.17) des Profils (12.1) dienen als Flansche zur Anbindung an die Bodenstruktur (10). Vorzugsweise erfolgt diese Anbindung stoffschlüssig.The profile ( 12.1 ) has at least five sections, in this version there are, for example, seven sections ( 11/12 , 12.12 , 12.13 , 12.14 , 12.15 , 12.16 , 12.17 ), where a section ( 12.13 ) is arranged against the direction of travel (F) and another section ( 12.14 ) integrally attach to the section opposite to the direction of travel ( 12.13 ) follows and another section ( 12.15 ) the two sections ( 12.12 , 12.14 ) integrally connects. The sections ( 11/12 , 12.12 , 12.13 , 12.14 , 12.15 ) in turn each define a section area or a section level ( E1 , E2 , E3 , E4 , E5 ) that differ from each other. The other sections ( 12.16 , 17.17 ) of the profile ( 12.1 ) serve as flanges for connection to the floor structure ( 10 ). This connection is preferably made in a materially bonded manner.

Der sich an den in Fahrtrichtung (F) weisenden Abschnitt (12.11) einstückig anschließende weitere Abschnitt (12.12) weist eine Quererstreckung (t1) in Fahrzeuglängsrichtung (X) von mindestens 20 mm, insbesondere von mindestens 25 mm, vorzugsweise von mindestens 30 mm auf. Bevorzugt verläuft der weitere Abschnitt (12.12) parallel zur Ebene (XY).The section facing in the direction of travel (F) ( 11/12 ) one-piece subsequent section ( 12.12 ) has a transverse extent (t1) in the vehicle longitudinal direction (X) of at least 20 mm, in particular of at least 25 mm, preferably of at least 30 mm. The further section preferably runs ( 12.12 ) parallel to the plane (XY).

Der weitere Abschnitt (12.14) des Profils (12.1) weist eine Quererstreckung (t2) von mindestens 25 mm, insbesondere von mindestens 30 mm, vorzugsweise von mindestens 35 mm zur Anbindung des Batteriegehäuses (20) auf. Der Abschnitt (12.14) des Profils (12.1) verläuft vorzugsweise parallel zur Ebene (XY), wobei der Abschnitt (12.14) des Profils (12.1) um eine Hocherstreckung (h) in Fahrzeughochrichtung (Z) höher liegt als der Abschnitt (12.12) des Profils (12.1). Die Hocherstreckung (h) ist durch den Abschnitt (12.15) definiert, welcher vorzugsweise parallel zur Ebene (YZ) verläuft und mindestens 20 mm, insbesondere mindestens 25 mm, vorzugsweise mindestens 30 mm beträgt. Die Ebenen (E2, E4) der Abschnitte (12.12, 12.14) des Profils verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander und parallel zur Ebene (XY).The further section ( 12.14 ) of the profile ( 12.1 ) has a transverse extension (t2) of at least 25 mm, in particular of at least 30 mm, preferably of at least 35 mm for connecting the battery housing ( 20th ) on. The section ( 12.14 ) of the profile ( 12.1 ) preferably runs parallel to the plane (XY), the section ( 12.14 ) of the profile ( 12.1 ) is one elevation (h) in the vertical direction of the vehicle (Z) higher than the section ( 12.12 ) of the profile ( 12.1 ). The high extension (h) is through the section ( 12.15 ), which preferably runs parallel to the plane (YZ) and is at least 20 mm, in particular at least 25 mm, preferably at least 30 mm. The levels ( E2 , E4 ) of the sections ( 12.12 , 12.14 ) of the profile run essentially parallel to one another and parallel to the plane (XY).

Das in 2 gezeigte Batteriegehäuse (20) soll nur eine bespielhafte Ausführung darstellen. Es umfasst einen Rahmen (23), einen ersten Boden (25) und einen Deckel (26), welche zusammen einen Aufnahmeraum zur Aufnahme einer oder mehrerer Batteriezellen (21) bilden. An dem Rahmen (23) ist ein Montageprofil (24), in dieser Ausführung ist es das Querprofil des Montageprofils (24) gezeigt, angeordnet, welches zur Anbindung an eine Bodenstruktur (11) dient. Des Weiteren weist das Batteriegehäuse (20) einen unterhalb des ersten Bodens (25) angeordneten zweiten Boden (22) auf, welcher als Unterfahrschutz dient. Das Montageprofil (24) kann aus einem oder mehreren Profilen zusammengesetzt oder - gebaut sein, wobei ein Abschnitt (24.1) des Montageprofils (24), welches im an der Bodenstruktur (11) montierten Zustand in Fahrtrichtung (F) winklig ausgebildet ist, wobei der Winkel dem Winkel (α) des Abschnitts (12.11) des Profils (12.1) respektive dem Winkel (α) der Ebene (E1) entsprechen kann oder aber im Bereich Winkel (α) +/- 15° variieren kann. Die winklige Ausführung des Abschnitts (24.1) des Montageprofils (24) kann zusätzlich eine Umlenkung im Falle eines Kontaktes oder einer Kollision mit einem Gegenstand auf der Fahrbahn unterstützen, um eine Beschädigung der Batteriezellen (21) zu vermeiden. Das Batteriegehäuse (20) wird bevorzugt lösbar an die Bodenstruktur (11) über nicht dargestellte Mittel, vorzugsweise Schraubverbindungen, an diskreten Stellen entlang des Montageprofils und korrespondierend entlang der Querträger (12) und Längsträger (13) der Bodenstruktur (11), hier nicht dargestellt, montiert bzw. befestigt. Die entsprechenden diskreten Stellen zur Anbindung, beispielsweise am Abschnitt (12.14) des Profils (12.1), können mit entsprechenden Verstärkungen, hier nicht dargestellt, von innen des Profils (12.1) verstärkt sein.This in 2 Battery case shown ( 20th ) should only represent an exemplary version. It includes a frame ( 23 ), a first floor ( 25th ) and a lid ( 26th ), which together form a space for one or more battery cells ( 21st ) form. On the frame ( 23 ) is a mounting profile ( 24 ), in this version it is the transverse profile of the mounting profile ( 24 ) shown, arranged, which is used for connection to a floor structure ( 11 ) serves. Furthermore, the battery housing ( 20th ) one below the first floor ( 25th ) arranged second floor ( 22nd ), which serves as underrun protection. The mounting profile ( 24 ) can be composed or constructed from one or more profiles, whereby a section ( 24.1 ) of the mounting profile ( 24 ), which is attached to the soil structure ( 11 ) mounted state is angled in the direction of travel (F), whereby the angle corresponds to the angle (α) of the section ( 11/12 ) of the profile ( 12.1 ) or the angle (α) of the plane ( E1 ) or can vary in the range of angle (α) +/- 15 °. The angular execution of the section ( 24.1 ) of the mounting profile ( 24 ) can also support a diversion in the event of contact or a collision with an object on the roadway to avoid damage to the battery cells ( 21st ) to avoid. The battery case ( 20th ) is preferably detachable to the floor structure ( 11 ) by means not shown, preferably screw connections discrete points along the mounting profile and correspondingly along the cross members ( 12 ) and side members ( 13 ) the soil structure ( 11 ), not shown here, mounted or attached. The corresponding discrete points for connection, for example at the section ( 12.14 ) of the profile ( 12.1 ), can with appropriate reinforcements, not shown here, from the inside of the profile ( 12.1 ) be reinforced.

Das Profil (12.1) respektive der oder die Querträger (12) besteht aus einem Stahlwerkstoff, insbesondere mit einem Korrosionsschutzüberzug, wobei die Zugfestigkeit R_m mindestens 700 MPa und die Bruchdehnung A₈₀ mindestens 5% betragen kann, und vorzugsweise als Tiefzieh-, Kant- oder Walzprofil ausgebildet sein kann.The profile ( 12.1 ) or the cross member (s) ( 12 ) consists of a steel material, in particular with an anti-corrosion coating, the tensile strength R _{m being} at least 700 MPa and the elongation _{at break A 80 being} at least 5%, and preferably being designed as a deep-drawn, edged or rolled profile.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102011051698 A1 [0004]
DE 102017217275 B3 [0004]

Claims

Body (10) of a battery-electric vehicle with a floor structure (11), the floor structure (11) having at least two longitudinal members (13) which run parallel to one another in the vehicle longitudinal direction (X), and at least two cross members (12) which extend in the vehicle transverse direction (Y) are designed to run parallel to one another, wherein the longitudinal beams (13) and the cross beams (12) are arranged in the floor structure (11) in such a way that they have a receiving space (15) for receiving a battery housing (20) in which one or more battery cells (21) are arranged, characterized in that the first cross member (12) of the floor structure (11) arranged in the direction of travel (F) in the vehicle longitudinal direction (X) consists of a profile (12.1) with at least three sections (12.11 , 12.12, 12.13, 12.14, 12.15, 12.16, 12.17) is formed, which has a longitudinal extension in the vehicle transverse direction (Y), a transverse extension in the vehicle longitudinal direction (X) and a high st stretching in the vertical direction of the vehicle (Z), a section (12.11) of the profile (12.1), which is arranged pointing in the direction of travel (F), extends at an acute angle (a) to the vertical direction of the vehicle (Z).

Body after Claim 1 , where the angle (α) is between 5 ° and 50 °.

Body according to one of the preceding claims, wherein the profile (12.1) has at least five sections (12.11, 12.12, 12.13, 12.14, 12.15, 12.16, 12.17), one section (12.13) being arranged against the direction of travel (F) and another Section (12.14) integrally adjoins the section (12.13) arranged against the direction of travel (F) and a further section (12.15) integrally connects the two sections (12.12, 12.14).

Body according to one of the preceding claims, wherein a further section (12.12) adjoins the section (12.11) pointing in the direction of travel (F) in one piece and can have a transverse extension (t1) in the vehicle longitudinal direction (X) of at least 20 mm.

Body according to one of the preceding claims, wherein a further section (12.12), which extends parallel to the plane (XY), adjoins the section (12.11) pointing in the direction of travel (F) in one piece.

Body according to one of the preceding claims, wherein a further section (12.14) of the profile (12.1) is used to connect a battery housing (20) which can have a transverse extension (t2) of at least 25 mm.

Body according to one of the preceding claims, wherein a further section (12.15) of the profile (12.1) has a vertical extension (h) of at least 20 mm.

Body according to one of the preceding claims, wherein a further section (12.15) of the profile (12.1) runs parallel to the plane (YZ).

Body according to one of the preceding claims, wherein a section (12.14) of the profile (12.1) runs parallel to the plane (XY), the section (12.14) of the profile (12.1) being one vertical extension (h) in the vertical direction (Z) of the vehicle as a further section (12.12) of the profile (12.1).

Body according to one of the preceding claims, wherein the profile (12.1) has further sections (12.16, 17.17) which serve as flanges for connection to the floor structure (10).

Body according to one of the preceding claims, wherein the profile (12.1) is a deep-drawn, edged or rolled profile.

Body according to one of the preceding claims, wherein the profile (12.1) consists of a steel material with a constant thickness.

Body according to one of the Claims 1 to 11 wherein the profile (12.1) consists of a steel material with different thicknesses in the longitudinal and / or transverse directions, a tailored rolled blank or a tailored blank being used.

Body according to one of the Claims 1 to 11 , wherein the profile (12.1) consists of different steel materials, a multi-layer steel material or a tailored blank being used.

Body according to one of the preceding claims, wherein the profile (12.1) consists of a steel material which has a tensile strength R _m of at least 700 MPa and an elongation at break A ₈₀ of at least 5%.