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Die Erfindung bezieht sich auf ein Elektrofahrzeug, das in einem vorderen Bereich des Elektrofahrzeugs einen Elektromotor und hinter diesem eine Traktionsbatterie aufweist.
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Bei derartigen Elektrofahrzeugen besteht die Gefahr, dass im Falle eines Frontalcrashs die Traktionsbatterie, infolge Verlagerung des Elektromotors entgegen der Vorwärtsfahrtrichtung des Elektrofahrzeugs, beschädigt wird.
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DE 10 2004 023 754 A1 offenbart ein Befestigungssystem zur Befestigung einer Traktionsbatterie in einem Front- oder Heckbereich eines Elektrofahrzeugs, wobei die Traktionsbatterie in einem Crashfall und bei einer Deformation des Heck- oder Frontbereichs eines Fahrzeugbodens an einer im Fahrzeugboden gelagerten Rampe in Fahrzeughochrichtung abgleitet.
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In
DE 10 2012 004 103 A1 ist ein Kraftfahrzeug beschrieben, mit einer Fahrgastzelle und einer im Frontbereich angeordneten, rampenartigen Führungseinheit, wobei durch die Führungseinheit eine Motor-/Getriebeeinheit im Crashfall unter die Fahrgastzelle geleitet wird.
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In
DE 100 10 398 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebssystem und einer Fahrgastzelle beschrieben. Das Antriebssystem weist einen elektrischen Antrieb und ein Brennstoffzellensystem auf. Das Antriebssystem ist in einer Rahmenkonstruktion angeordnet, wobei die Rahmenkonstruktion und damit das Antriebssystem im Crashfall unter die Fahrgastzelle abgleiten.
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DE 10 2014 212 050 A1 offenbart eine Anordnung zum Absorbieren von frontal auf ein Kraftfahrzeug einwirkender Aufprallenergie, wobei hierzu an einem Motorblock des Kraftfahrzeugs eine Rampe vorgesehen ist.
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In
DE 199 11 663 A1 ist eine Befestigungsvorrichtung für eine Antriebseinheit in einem Motorraum beschrieben. Im Crashfall löst sich die Befestigungsvorrichtung und es wird die Antriebseinheit in Kraftrichtung verschoben.
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In
US 2017/096172 A1 ist ein Brennstoffzellenfahrzeug mit einer im Frontbereich angeordneten Antriebseinheit beschrieben. Im Crashfall verkippt die Antriebseinheit und gleitet unter einen Wasserstofftank.
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DE 10 2018 222 457 A1 offenbart ein Elektrofahrzeug mit einem Elektromotor, einer Traktionsbatterie sowie einer an der Traktionsbatterie gelagerten Rampe zum Leiten des Elektromotors über die Traktionsbatterie bei einem Frontalcrash, wobei der Elektromotor in einem vorderen Bereich des Elektrofahrzeugs angeordnet ist, die Traktionsbatterie hinter dem Elektromotor angeordnet ist, sowie die Rampe sich in einer Vorwärtsfahrtrichtung an einer Vorderseite der Traktionsbatterie abstützt, und die Rampe eine gegenüber einer Aufstandsfläche des Elektrofahrzeugs einer Fahrbahn geneigte, in Vorwärtsfahrtrichtung abfallende Abgleitfläche für den Elektromotor aufweist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem Elektrofahrzeug, das in einem vorderen Bereich des Elektrofahrzeugs einen Elektromotor und hinter diesem eine Traktionsbatterie aufweist, im Falle eines Frontalcrashs die Gefahr der Beschädigung der Traktionsbatterie, infolge Verlagerung des Elektromotors entgegen der Vorwärtsfahrtrichtung, signifikant zu reduzieren.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Elektrofahrzeug, das gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist, durch ein Elektrofahrzeug, das gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 13 ausgebildet ist, und durch ein Elektrofahrzeug, das gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 14 ausgebildet ist.
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Das erfindungsgemäße Elektrofahrzeug weist den Elektromotor, die Traktionsbatterie sowie eine an der Traktionsbatterie gelagerte Rampe zum Leiten des Elektromotors über die Traktionsbatterie bei einem Frontal-Crash auf. Der Elektromotor ist in einem vorderen Bereich des Elektrofahrzeugs angeordnet. Die Traktionsbatterie ist hinter dem Elektromotor angeordnet. Die Rampe stützt sich in einer Vorwärtsfahrtrichtung an einer Vorderseite der Traktionsbatterie, ferner in einer Fahrzeughochrichtung an einer Oberseite der Traktionsbatterie ab. Die Rampe weist eine gegenüber einer Aufstandsfläche des Elektrofahrzeugs auf einer Fahrbahn geneigte, in Vorwärtsfahrtrichtung abfallende Abgleitfläche für den Elektromotor auf.
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Aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung des Elektrofahrzeugs ist sichergestellt, dass die Rückverlagerung des Elektromotors bei einem Frontalcrash keine wesentliche Deformation der Traktionsbatterie bewirkt.
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Nach Patentanspruch 1 ist die Rampe mehrteilig ausgebildet. Dies ermöglicht es, auf baulich besonders einfache Art und Weise, die weitere Funktionalitäten im Bereich der Rampe zu verwirklichen. Abgesehen hiervon können, entsprechend den im Fall des Frontalcrashs wirkenden Kräften, die unterschiedlichen Teile der Rampe aus unterschiedlichem Material bestehen bzw. unterschiedliche Arten der Herstellung aufweisen.
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Nach Patentanspruch 13 ist in die Rampe ein Kühlmittelverteiler zum Durchleiten von Kühlmittel zum Kühlen der Traktionsbatterie integriert.
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Nach Patentanspruch 14 in die Rampe eine Halterung für Kabel und/oder Leitungen integriert.
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Die Rampe ist insbesondere als Kunststoffbauteil, Metallbauteil, Verbund- oder Hybridbauteil ausgeführt.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die Rampe ein Rampenunterteil und ein Rampenoberteil aufweist. Diese Gestaltung ermöglicht es, auf besonders einfache Art und Weise, Kabel und/oder Leitungen in die Rampe einzulegen und ggf. aus dieser wieder zu entnehmen.
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Insbesondere weist das Rampenunterteil auf dessen dem Rampenoberteil zugewandten Seite Aufnahmen zum Einlegen der Kabel und/oder Leitungen auf. Ferner weist das Rampenoberteil vorzugsweise auf dessen dem Rampenunterteil zugewandten Seite Aufnahmen für diese Kabel und/oder diese Leitungen auf. Bei dieser Ausgestaltung von Rampenunterteil und Rampenoberteil ergibt sich eine besonders vorteilhafte Aufnahme und Fixierung der Kabel und/oder Leitungen.
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Vorzugsweise ist die Rampe derart ausgestaltet, dass das Rampenoberteil die Abgleitfläche aufweist.
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Vorzugsweise ist die Rampe derart gestaltet, dass das Rampenunterteil eine erste Abstützfläche, über die das Rampenunterteil die Traktionsbatterie an deren Oberseite kontaktiert, aufweist. Vorteilhaft ist es ferner, wenn das Rampenunterteil eine zweite Abstützfläche, über die das Rampenunterteil die Traktionsbatterie an deren Vorderseite kontaktiert, aufweist.
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Insbesondere sind somit die Abstützflächen zwischen der Rampe und Traktionsbatterie im Bereich des Rampenunterteils verwirklicht.
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Vorzugsweise kontaktiert das Rampenoberteil das Rampenunterteil in einer Ebene in Fahrzeuglängs- und Fahrzeugquerrichtung sowie in einer Ebene in Fahrzeughoch- und Fahrzeugquerrichtung. Hierdurch ist die Anordnung von Rampenoberteil und Rampenunterteil besonders gut geeignet, Kräfte, die bei einem Frontalcrash in den Elektromotor eingeleitet werden, vom Rampenoberteil in das Rampenunterteil zur Traktionsbatterie weiterzuleiten.
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Vorzugsweise ist die Rampe über Schraubverbindungen mit der Traktionsbatterie verbunden. Hiermit stellen die Rampe und die Traktionsbatterie eine Baueinheit dar.
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Vorzugsweise sind das Rampenoberteil, das Rampenunterteil und die Traktionsbatterie über diese durchsetzende Schraubverbindungen miteinander verbunden. Die Schraubverbindungen dienen somit auch der Befestigung des Rahmenoberteils am Rahmenunterteil und der Befestigung des Rampenunterteils an der Traktionsbatterie.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die Traktionsbatterie ortsfest in einem Boden des Elektrofahrzeugs gelagert ist. Es ist somit nicht vorgesehen, dass sich die Traktionsbatterie im Falle eines Frontalcrashs bezüglich des Bodens des Elektrofahrzeugs verlagert. Dies wird wegen der Ausbildung der Rampe und des Abgleitens des Elektromotors als nicht erforderlich angesehen.
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Die Traktionsbatterie ist insbesondere in einer Bodenmitte des Elektrofahrzeugs positioniert. Der Elektromotor befindet sich im Wesentlichen im Vorderwagen, die Traktionsbatterie im Mittelbereich des Fahrzeugs.
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Das erfindungsgemäße Elektrofahrzeug nebst der beschriebenen Weiterbildungen trägt im besonderen Maße dem Umstand Rechnung, dass bei einem Frontalcrash der Elektromotor im Frontbereich des Elektrofahrzeugs blockmaßbildend ist und die Gefahr besteht, dass der Elektromotor auf die Traktionsbatterie gedrückt wird. Hieraus resultierend ist das Blockmaß des Elektromotors auslegungsrelevant für die Position der Vorderkante der Traktionsbatterie bzw. insgesamt des Batteriesystems. Da bei einem Frontalcrash der Elektromotor über die Traktionsbatterie gleitet, kann das Elektrofahrzeug so ausgelegt sein, dass die Vorderkante der Traktionsbatterie weiter vorn im Elektrofahrzeug positioniert ist und es kann ein größeres Batterievolumen im Elektrofahrzeug untergebracht werden. Es ergibt sich somit eine Vergrößerung des Bauraums der Traktionsbatterie in Fahrzeuglängsrichtung, ferner eine Gewichts- und Kostenersparnis, weil keine zusätzlichen Komponenten zum Schutz der Traktionsbatterie im Frontalcrash vorzusehen sind.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels, ohne hierauf beschränkt zu sein.
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Es zeigt:
- 1 betreffend ein Elektrofahrzeug eine schematische Darstellung eines Elektromotors, einer Traktionsbatterie sowie einer in der Traktionsbatterie gelagerten Rampe zum Leiten des Elektromotors über die Traktionsbatterie bei einem Frontalcrash, veranschaulicht für den Zustand vor dem Frontalcrash,
- 2 die Anordnung gemäß 1, veranschaulicht nach dem Frontalcrash,
- 3 in einer räumlichen Ansicht eine Anordnung vom Boden des Elektrofahrzeugs, darauf befestigter und mit dem Boden verbundener Traktionsbatterie mit zusätzlichen Komponenten, Elektromotor sowie in der Traktionsbatterie gelagerter Rampe,
- 4 die Rampe mit den zusätzlichen Komponenten, in einer räumlichen Darstellung,
- 5 die Anordnung gemäß 4, in einer Explosionsdarstellung,
- 6 die in den 4 und 5 veranschaulichte Anordnung, schräg von unten gesehen.
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt betreffend das Elektrofahrzeug 1 einen Elektromotor 2, eine Traktionsbatterie 3 sowie eine in der Traktionsbatterie gelagerte Rampe 4 zum Leiten des Elektromotors 2 über die Traktionsbatterie 3 bei einem Frontalcrash. Der Elektromotor 2 ist in einem vorderen Bereich - einem Vorderwagen - des Elektrofahrzeugs 1 angeordnet. Die Traktionsbatterie 3 ist hinter dem Elektromotor 2 benachbart dem Elektromotor 2 angeordnet. Die Rampe 4 stützt sich in einer Vorwärtsfahrtrichtung 5 des Elektrofahrzeugs an einer Vorderseite 6 der Traktionsbatterie 3 ab. Ferner stützt sich die Rampe 4 in einer Fahrzeughochrichtung z an einer Oberseite 7 der Traktionsbatterie 3 ab. Die Rampe 4 weist eine gegenüber einer Aufstandsfläche des Elektrofahrzeugs 1 auf einer Fahrbahn geneigte, in Vorwärtsfahrtrichtung 5 abfallende Abgleitfläche 8 für den Elektromotor 2 auf. Hierbei ist die Aufstandsfläche bzw. die Fahrbahn durch eine Ebene in Fahrzeuglängsrichtung x und Fahrzeugquerrichtung y gebildet.
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1 veranschaulicht, dass sich der Elektromotor 2 im Abstand zur Rampe 4, insbesondere der Abgleitfläche 8, befindet, wobei ein unterer, hinterer Bereich des Elektromotors 2 sich auf Höhe der Abgleitfläche 8 befindet. Bei einem Frontalcrash wird, bei in Position bleibender Traktionsbatterie 3, der Elektromotor 2 entgegen der Vorwärtsfahrtrichtung 5 verlagert und es kontaktiert der Elektromotor 2 in seinem hinteren unteren Bereich die Rampe 4, dort die Abgleitfläche 8. Beim weiteren Verschieben des Elektromotors 2 beim Frontalcrash nach hinten gleitet das untere hintere Ende des Elektromotors 2 entlang der Abgleitfläche 8, womit der Elektromotor 2 insgesamt im Bereich seines hinteren Endes angehoben und an der Traktionsbatterie 3 vorbeigeführt wird. Da sich die Rampe 4 zwischen der Traktionsbatterie 3 und dem Elektromotor 2 befindet, kann die Rampe 4 Crashenergie zwischen dem Elektromotor 2 und der Traktionsbatterie 3 zumindest teilweise aufnehmen, bei entsprechender Verformung der Rampe 4.
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3 zeigt - bezogen auf den Zustand vor dem Frontalcrash - die Traktionsbatterie 3, die auf einem Boden 9 des Elektrofahrzeugs gelagert und mit diesem verbunden ist. Die Traktionsbatterie 3 ist im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet und im Bereich eines Mittelwagens des Elektrofahrzeugs 1 platziert. Im vorderen Bereich der Traktionsbatterie 3 ist in dieser mittig die Rampe 4 gelagert und in Abstand vor dieser der Elektromotor 2 angeordnet.
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Die Rampe 4 ist als Kunststoffbauteil, Metallbauteil, Verbundbauteil oder Hybridbauteil ausgeführt und hierbei zweiteilig ausgebildet. Die Rampe 4 weist insofern ein Rampenunterteil 10 und ein Rampenoberteil 11 auf.
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In die Rampe 4 ist ein Kühlmittelverteiler 12 integriert. Diesbezüglich sind ein zentraler Anschluss 13 und seitliche Abgänge 14 vorgesehen. Kühlmittel wird über den Anschluss 13 zu den Abgängen 14 und von dort über Leitungen 15 zu Batteriemodulen der Traktionsbatterie 3 geleitet.
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In die Rampe 4 ist ferner eine Halterung 16 für elektrische Kabel 17 und Leitungen 18 (Zulauf- und Rücklaufleitungen) für Kühlwasser integriert.
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Im Detail weist das Rampenunterteil 10 auf dessen dem Rampenoberteil 11 zugewandten Seite Aufnahmen zum Einlegen der Kabel 17 und Leitungen 18 auf, sowie das Rampenoberteil 11 auf dessen dem Rampenunterteil 10 zugewandten Seite Aufnahmen 19 für diese Kabel 17 und Leitungen 18 auf.
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Bei dieser zweiteiligen Ausbildung der Rampe 4 weist das Rampenoberteil 11 die Abgleitfläche 8 auf. Das Rampenunterteil weist eine erste Abstützfläche 20 auf, über die das Rampenunterteil 10 die Traktionsbatterie 3 an deren Oberseite 7 kontaktiert. Ferner weist das Rampenunterteil 10 eine zweite Abstützfläche 21 auf, über die das Rampenunterteil 10 die Traktionsbatterie 3 an deren Vorderseite 6 kontaktiert.
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Beide Rampenteile - Rampenunterteil 10 und Rampenoberteil 11 - sind in einer Ebene in x-z-Richtung gesehen abgewinkelt ausgebildet zur Ausbildung der Abstützfläche 20 in x-Richtung und der Abstützfläche 21 in z-Richtung. Das Rampenunterteil 10 weist einen Ansatz 22 auf, der einen entsprechenden Ansatz 23 des Rampenoberteils 11 kontaktiert. Bei einem Frontalcrash mit Einwirkung des Elektromotors 2 auf die Rampe 4 stützt sich die Rampe 4 im Bereich des Ansatzes 23 des Rampenoberteils 11 am Ansatz 22 des Rampenunterteils 10 ab und es stützt sich das Rampenoberteil 11 in seinem der Vorwärtsfahrtrichtung 5 entgegengesetzten Bereich auf dem entsprechenden Bereich, insbesondere der Abstützfläche 20, des Rampenunterteils 10 ab. Zwischen dem Rampenunterteil 10 und dem Rampenoberteil 11 sind die Kabel 17 und Leitungen 18 durchgeführt, in den Bereich auf der Oberseite der Traktionsbatterie 3.
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Das Rampenoberteil 11, das Rampenunterteil 10 und die Traktionsbatterie 3 sind mittels diese durchsetzender Schraubverbindungen miteinander verbunden. Die Durchgänge in der Rampe 4 zur Aufnahme der Schrauben sind mit der Bezugsziffer 24 veranschaulicht. Über nicht näher veranschaulichte Mittel ist die Traktionsbatterie 3 mit dem Boden 9 fest verbunden.
