-
Die Erfindung betrifft eine Energiespeicher-Bodengruppe für einen elektrisch antreibbaren Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Eine derartige Energiespeicher-Bodengruppe ist bereits aus der
EP 2 468 609 A1 bekannt, bei welcher unterseitig eines Fahrzeugbodens ein Speichergehäuse angeordnet ist, in welchem eine elektrische Energiespeichereinrichtung aufgenommen ist. Das Speichergehäuse selbst ist dabei innerhalb einer wannenartigen Aufnahme angeordnet, welche seitlich durch jeweilige Seitenschweller und nach vorne und hinten hin durch jeweilige Querträger begrenzt ist. Um dabei eine hinreichende Steifigkeit der Karosseriestruktur im Bereich der Sicherheitsfahrgastzelle zu schaffen, müssen entweder die Seitenschweller und/oder jeweilige Längsträger, welche oberhalb des Fahrzeugbodens demzufolge innerhalb der Sicherheitsfahrgastzelle verlaufen müssen, einen entsprechend großen Querschnitt aufweisen. Dies führt nicht nur zu einem erheblichen Mehrgewicht der Kraftwagenkarosserie, sondern auch zu Bauraumeinschränkungen im Innenraum der Sicherheitsfahrgastzelle. Hierdurch wird insbesondere die Ergonomie innerhalb der Sicherheitsfahrgastzelle beeinträchtigt.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Energiespeicher-Bodengruppe der eingangs genannten Art zu schaffen, welche einfacher und gewichtsgünstiger aufgebaut werden kann.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäße durch eine Energiespeicher-Bodengruppe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Die erfindungsgemäße Energiespeicher-Bodengruppe zeichnet sich durch ein Speichergehäuse aus, in welchem einerseits jeweilige Batteriemodule und elektrische Komponenten der Energiespeichereinrichtung untergebracht sind und welches unterseitig des Fahrzeugbodens angeordnet ist, und welches andererseits erfindungsgemäß einen Längsträger aufnimmt, welcher innerhalb des Speichergehäuses verläuft und an wenigstens einem Ende mit einem Trägerbauteil des Kraftwagens verbunden ist.
-
Erfindungsgemäß ist es demzufolge vorgesehen, wenigstens einen Längsträger innerhalb des Speichergehäuses verlaufend anzuordnen und zumindest mittelbar an einem entsprechend korrespondierenden, im Bereich der Vorbaustruktur des Kraftwagens verlaufenden Trägerbauteil des Kraftwagens abzustützen, sodass über den Längsträger entsprechende Kräfte im Bereich unterhalb des Fahrzeugbodens beziehungsweise der Sicherheitsfahrgastzelle übertragen werden können. Hierdurch können andere Längsbauteile wie entweder die Seitenschweller und/oder Längsträger innerhalb des Innenraums des Kraftwagens geringer dimensioniert werden beziehungsweise entfallen, wodurch sich eine vereinfachte Konstruktion der Energiespeicher-Bodengruppe beziehungsweise der gesamten Kraftwagenkarosserie ergibt. Außerdem können durch die geringe Dimensionierung jeweiliger Längsträger und/oder den Wegfall jeweiliger Längsträger im Bereich des Innenraums der Sicherheitsfahrgastzelle entsprechende Bauraumgewinne erzielt werden, welche der Ergonomie des Innenraums der Kraftwagens zugutekommen. Durch die Integration des wenigstens einen Längsträgers in das Speichergehäuse der Energiespeichereinrichtung unterhalb des Fahrzeugbodens können zudem Kraft- beziehungsweise Lastpfade erzeugt werden, welche sich vorzugsweise zumindest im Wesentlichen linear und auf einer Ebene erstrecken, sodass Kräfte optimal übertragen werden können.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als günstig gezeigt, wenn der Fahrzeugboden als Gehäuseteil des Speichergehäuses ausgebildet und mit wenigstens einem weiteren Gehäuseteil des Speichergehäuses über wenigstens eine gasdichte Verbindung verbunden ist. Hierdurch kann der Längsträger in einfacher Weise als Rohbauteil der Bodengruppe der Kraftwagenkarosserie ausgebildet werden, wodurch sich eine besonders günstige Verbindung zu anderen Trägerbauteilen der Kraftwagenkarosserie oder anderer Trägerbauteile realisieren lässt.
-
In diesem Zusammenhang hat es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der wenigstens eine Längsträger unterseitig an dem Fahrzeugboden befestigt ist. Somit kann der Längsträger in optimaler Weise zur Aussteifung des Fahrzeugbodens und der Bodengruppe herangezogen werden, und gleichzeitig in optimaler Weise einen Kraft- beziehungsweise Lastpfad unterhalb der Sicherheitsfahrgastzelle ausbilden.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der wenigstens eine Längsträger unmittelbar mit dem Trägerbauteil verbunden ist. Hierdurch lassen sich Kräfte beispielsweise aus dem Vorderbaubereich des Kraftwagens in optimaler Weise in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten hin abstützen und übertragen.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der wenigstens eine Längsträger mit einem unterhalb von diesem angeordneten weiteren Längsträger verbunden ist, welcher mit einem unteren Gehäuseteil des Speichergehäuses verbunden ist. Unter Vermittlung der beiden Längsträger ergibt sich somit ein besonders günstiger Verbund des unteren Gehäuseteils des Speichergehäuses mit dem oberen Gehäuseteil des Speichergehäuses, welches vorzugsweise der Fahrzeugboden ist.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der wenigstens eine Längsträger über die gesamte Höhe des Speichergehäuses verläuft und mit einem unteren Gehäuseteil des Speichergehäuses verbunden ist. Der Längsträger ist somit geeignet, das untere Gehäuseteil mit dem oberen Gehäuseteil des Speichergehäuses, welches vorzugsweise der Fahrzeugboden ist, unmittelbar zu verbinden.
-
Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Fahrzeugboden mit dem wenigstens einen Längsträger als Teil des lackierten Kraftwagenrohbaus ausgebildet ist. Somit ergibt sich eine besonders günstig herstellbare Bodengruppe, bei welcher der wenigstens eine Längsträger in optimaler Weise als Teil der lackierten Kraftwagenkarosserie ausgebildet ist.
-
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 gemäß einer Ausführungsform, bei welcher ein Fahrzeugboden der Kraftwagenkarosserie einen Gehäuseteil eines Speichergehäuses ausbildet, an welchem als weiteres Gehäuseteil ein Bodenelement gemäß dem dargestellten Pfeil ansetzbar ist, wodurch ein gasdichtes Speichergehäuse zur Aufnahme einer Energiespeichereinrichtung geschaffen ist,
- 2 eine perspektivische Unteransicht auf die Energiespeicher-Bodengruppe mit dem Speichergehäuse gemäß der Ausführungsform in 1,
- 3 eine Perspektivansicht auf das Bodenelement mit einer Mehrzahl jeweiliger Längsträger gemäß einer ersten Ausführungsform, welche mit weiteren, unterhalb von diesen angeordneten Längsträgern zusammengesetzt sind, welche wiederum mit dem Bodenelement verbunden sind, wobei die jeweiligen oberen Längsträger im zusammengebauten Zustand unterseitig des Fahrzeugbodens befestigt sind,
- 4 eine ausschnittsweise und perspektivische Schnittansicht der Energiespeicher-Bodengruppe gemäß der in 3 gezeigten Ausführungsform, bei welcher das Bodenelement unter Vermittlung der jeweiligen Längsträger unterseitig des Fahrzeugbodens des Kraftwagens ist;
- 5 eine ausschnittsweise und perspektivische Draufsicht auf den Fahrzeugboden, an welchem unterseitig die jeweiligen Längsträger befestigt sind, welche über dies mit jeweiligen, oberseitig des Fahrzeugbodens angeordneten Querträgern direkt verbunden sind;
- 6 eine weitere, ausschnittsweise perspektivische Schnittansicht auf die Energiespeicher-Bodengruppe gemäß einer weiteren Ausführungsform, bei welcher jeweilige Längsträger vorgesehen sind, welche sich über die gesamte Höhe des Speichergehäuses erstrecken und das untere Bodenelement mit dem Fahrzeugboden verbinden; und in
- 7 eine ausschnittsweise und perspektivische Schnittansicht der Energiespeicher-Bodengruppe gemäß der in 6 gezeigten Ausführungsform, wobei insbesondere erkennbar ist, dass ein im Bereich einer Vorbaustruktur verlaufender Träger in Form eines
-
Achsträgers oder dergleichen Hilfsrahmens unmittelbar an dem zugeordneten, innerhalb des Speichergehäuses verlaufenden Längsträger abgestützt ist.
-
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
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 üblicherweise eine vordere Stirnwand 2 einer Fahrgastzelle, an welche sich nach vorne hin einen Vorderbau beziehungsweise 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 verlaufenden Pedalboden oder dergleichen umfasst, und von dort in einen Fahrzeugboden 6 über, welcher die Fahrgastzelle nach unten hin als Hauptboden 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.
-
Wie des Weiteren aus 1 erkennbar ist, sind oberseitig des Fahrzeugbodens 6 mehrere Querträger 10 angeordnet und beispielsweise über zugeordnete Fügeverbindungen, insbesondere durch Schweißen, befestigt, welche sich in Fahrzeugquerrichtung erstrecken und an die jeweiligen Seitenschweller 7 anschließen. Neben dem Fahrzeugboden 6 umfasst die Energiespeicher-Bodengruppe ein weiteres Gehäuseelement in Form einer Bodenplatte beziehungsweise eines Bodenelements 11, welches - wie dies insbesondere aus den 1 bis 3 hervorgeht - einteilig und im hier gezeigten Ausführungsbeispiel bis auf einen Randbereich zumindest im Wesentlichen eben ausgestaltet ist. Dieses Bodenelement 11 bildet gemeinsam mit dem Fahrzeugboden 6 jeweilige Gehäuseteile eines mehrteiligen Speichergehäuses 12, welches zur Aufnahme einer unter anderem in der 3 in einer Perspektivansicht erkennbaren, eine Mehrzahl jeweiliger Batteriemodule 13 umfassenden elektrischen Energiespeichereinrichtung 14 ausgebildet ist. Die Batteriemodule 13 sind dabei - wie dies aus 3 erkennbar ist - zu jeweiligen Batteriepacks 15 zusammengefasst, wobei jeweilige Stützelemente in Form von Druckplatten 16 vorgesehen sind, welche über entsprechende Spannelemente 17 miteinander verbunden sind und die einzelnen Batteriemodule 13 miteinander verspannen.
-
Der Fahrzeugboden 6 und das Bodenelement 11 werden gemäß dem in 1 erkennbaren Pfeil miteinander verbunden, wobei eine außenumfangsseitig umlaufende gasdichte Verbindung 18 vorgesehen ist. Diese gasdichte Verbindung 18 kann entweder unmittelbar zwischen dem Bodenelement 11 und dem Fahrzeugboden 6 oder auch zwischen dem Bodenelement 11 und anderen Rohbauteilen der Kraftwagenkarosserie 1 vorgesehen sein, um einen entsprechenden gasdichten Aufnahmeraum des Speichergehäuses 12 zu bilden.
-
Insbesondere gemäß 3 verlaufen innerhalb des Speichergehäuses 12 vorliegend eine Mehrzahl von Längsträgern 19, welche an wenigstens einem Ende 20, im vorliegenden Fall dem vorderen Ende 20, auf im Folgenden noch näher beschriebene Weise mit einem Trägerbauteil des Kraftwagens verbunden sind. Wie in Zusammenschau mit 4 erkennbar ist, welche die Energiespeicher-Bodengruppe analog zu 3 zeigt, verlaufen die jeweiligen Längsträger 19 jeweils lediglich über eine obere Teilhöhe des durch den Fahrzeugboden 6 und das Bodenelement 11 gebildete Speichergehäuse 12. Jeweils von unten her an den entsprechenden Längsträger 19 angesetzt ist jeweils ein weiterer Längsträger 21, welcher seinerseits, wie dies aus den 3 und 4 erkennbar ist, mit dem unteren Gehäuseteil beziehungsweise Bodenelement 11 verbunden ist. Die beiden Längsträger 19, 21 bilden somit einen Zusammenbau, welcher sich über die gesamte Höhe des Speichergehäuses 12, also über den kompletten Abstand zwischen dem Bodenelement 11 und dem Fahrzeugboden 6, erstreckt. Die beiden Längsträger 19, 21 sind dabei beispielsweise über eine Mehrzahl von Schraubverbindungen miteinander verbunden. Hierdurch ist auch das Bodenelement 11 unterseitig des Fahrzeugbodens 6 aufgehängt. Die jeweiligen Batteriemodule 15 der Energiespeichereinrichtung 14 können entweder auf dem Bodenelement 11 abgestützt sein oder selbst in einer hängenden Anordnung unterseitig des Fahrzeugbodens 6 befestigt sein.
-
In Zusammenschau mit 5, welche in einer ausschnittsweisen Perspektivansicht den Fahrzeugboden 6 von oben her zeigt, wird erkennbar, dass die jeweiligen Längsträger 19 über ihre Flansche 22 unterseitig des Fahrzeugbodens befestigt sind, beispielsweise über jeweilige Schweißverbindungen oder dergleichen Fügeverbindungen. Natürlich werden auch andere, insbesondere mechanische Verbindungen, denkbar. Wie des Weiteren aus 4 erkennbar ist, weist der untere Längsträger 21 jeweilige Durchgangsöffnungen 23 und der zugeordneten obere Längsträger 19 ein Sackloch 24 auf, sodass im vorliegenden Fall das Bodenelement 11, welche ebenfalls eine Durchgangsöffnung 25 aufweist, mittels einer entsprechenden Schraube am oberen Längsträger 19 verschraubt werden kann. Im vorliegenden Fall ruhen die jeweiligen Batteriemodule der Energiespeichereinrichtung 14 auf dem Bodenelement 11, welches unterseitig des Fahrzeugbodens 6 befestigt ist. Allerdings wäre hier auch eine hängende Anordnung der Energiespeichereinrichtung 14 unterseitig des Fahrzeugbodens 6 denkbar.
-
5 zeigt in einer ausschnittsweisen Sicht von schräg oben eine Energiespeicher-Bodengruppe mit dem Fahrzeugboden 6, oberseitig welchem sich die jeweiligen Querträger in Fahrzeugquerrichtung erstrecken. Ebenso erkennbar sind die jeweiligen Längsträger 19, welche sich in Längsrichtung und somit in einem Winkel von etwa 90 Grad zu den Querträgern 10 erstrecken. Die Längsträger 19, welche unterseitig des Fahrzeugbodens 6 verlaufen, sind demzufolge hier gestrichelt angedeutet. Im Bereich jeweiliger Laschen 26 sind hierbei die Querträger 10 direkt über jeweilige Schweißverbindungen oder dergleichen Fügeverbindungen und/oder mechanische Verbindungen mit den jeweiligen Flanschen 22 des jeweiligen Längsträgers 19 verbunden. Die Flansche 22 der Längsträger 19 sind demzufolge unter Vermittlung des Fahrzeugbodens 6 mit den jeweiligen Laschen 26 der Querträger 10 verbunden. Durch diese quasi unmittelbare Verbindung der Längsträger 19 mit den Querträgern 10 wird insbesondere erreicht, dass die Querträger 10 gegen ein Ausknicken bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung in Fahrzeugquerrichtung stabilisiert sind.
-
Die 6 und 7 zeigen in einer perspektivischen Schnittansicht sowie einer perspektivisch vergrößerten Schnittansicht die konkrete Abstützung beziehungsweise Verbindung eines der Längsträger 19 mit einem entsprechenden Trägerbauteil 33, welches im Bereich des Vorbaus 3 des Kraftwagens verläuft. Im Unterschied zur bisher gezeigten Ausführungsform ist hierbei anzumerken, dass der Längsträger 19 vorliegend über die gesamte Höhe der Energiespeichereinrichtung 14 beziehungsweise des Speichergehäuses 12 verläuft, welches oberseitig durch den Fahrzeugboden 6 gebildet und begrenzt ist und unterseitig durch das Bodenelement 11. Da es sich somit beim Speichergehäuse auch hier um ein karosserieintegriertes Gehäuse handelt, welches oberseitig durch Karosseriebauteile, im Wesentlichen durch den Fahrzeugboden 6 gebildet wird, ist ein Bereich des vorderen Endes entweder entsprechend umgeformt mit einem Flansch 27, mit einem schräg verlaufenden Wandbereich 28 und einem s-förmigen Bereich 29, der dann in einen ebenen Bereich 30 des Fahrzeugbodens 6 übergeht. Gegebenenfalls kann der Fahrzeugboden 6 hierbei auch mehrteilig ausgebildet sein. Ebenfalls wäre es denkbar, die Begrenzung nach vorne hin durch ein stirnseitiges, separates Teil auszubilden. Im vorliegenden Fall ist der Flansch 27 des Fahrzeugbodens 6 mit einem korrespondierenden Flansch 31 des Bodenelements 11 verbunden, welches sich nach unten hin ebenfalls stufenartig in einem Bereich 32 nach unten hin erweitert. Im vorliegenden Fall ist somit das vordere Ende 20 des Längsträgers 19 mittelbar - nämlich unter Vermittlung des schrägen Bereichs 28 des Fahrzeugbodens 6 - mit dem Trägerbauteil 33 im Bereich der Vorbaustruktur 3 verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich beispielsweise bei dem Trägerbauteil 33 um ein Bauteil der Vorbaustruktur 3, welches eine Achsträgeranbindung aufweist oder aber um ein Achsträgerteil selbst.
-
Durch die zumindest mittelbare Abstützung des Trägerbauteils 33 - im vorliegenden Fall unter Zwischenlage beziehungsweise Vermittlung des schrägen Bereichs 28 des Fahrzeugbodens 6 - erfolgt somit eine unmittelbare Abstützung dieses Trägerbauteils 33 beziehungsweise Achsträgerteils in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) nach hinten über den jeweiligen Längsträger 19, wodurch bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung im Bereich des Vorderbaus keine übermäßigen Intrusionen in den Energiespeicher, also die Energiespeichereinrichtung 14 oder das zugehörige Speichergehäuse 12, erfolgen können. Mit anderen Worten wird durch die rohbaufest unterseitig des Fahrzeugbodens und den Längsträger 19 und deren Verbindung zu jeweiligen Trägerprofilen, insbesondere Längsprofilen des Vorderwagens, an welchen die Vorderachse befestigt ist, erreicht, dass übermäßige Intrusionen in den Energiespeicher beziehungsweise die zugehörigen Bauteile vermieden werden. Die Längsträger 19 im Unterflurbereich können dabei zudem die Querträger im Vorderbau beziehungsweise der Vorbaustruktur 3 abstützen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kraftwagenkarosserie
- 2
- vordere Stirnwand
- 3
- Vorbaustruktur
- 4
- Längsträger
- 5
- Übergangsbereich
- 6
- Fahrzeugboden
- 7
- Seitenschweller
- 8
- Übergangsbereich
- 9
- Hinterwagenstruktur
- 10
- Querträger
- 11
- Bodenelement
- 12
- Speichergehäuse
- 13
- Batteriemodul
- 14
- Energiespeichereinrichtung
- 15
- Batteriepack
- 16
- Druckplatte
- 17
- Spannelemente
- 18
- gasdichte Verbindung
- 19
- Längsträger
- 20
- Ende
- 21
- Längsträger
- 22
- Flansch
- 23
- Durchgangsöffnung
- 24
- Sacklock
- 25
- Durchgangsöffnungen
- 26
- Lasche
- 27
- Flansch
- 28
- Wandbereich
- 29
- Bereich
- 30
- Bereich
- 31
- Flansch
- 32
- Bereich
- 33
- Trägerbauteil
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
