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Die Erfindung betrifft eine Heckanordnung eines Fahrzeugs, aufweisend einen Karosserieabschnitt, einen Ladeboden und einen Aufnahmeraum, insbesondere für eine Batterie. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer derartigen Heckanordnung.
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In verschiedenen elektrisch antreibbaren Fahrzeugen, wie Hybridfahrzeugen oder Elektrofahrzeugen, erfolgt die Anordnung des Batteriesystems oder zumindest eines Batteriemoduls des Batteriesystems im Heck des Fahrzeugs. Dabei ist üblicherweise ein Aufnahmeraum unterhalb des regulären Ladebodens vorhanden, um ein oder mehrere Batterien bzw. Batteriemodule anstelle eines Reserverads aufzunehmen. Die Reserveradmulde wird hierfür entfernt, um den Aufnahmeraum freizugeben.
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Der Aufnahmeraum wird von einem Ladeboden bedeckt, welcher aus einem Kunststoff oder einem Faserverbundmaterial besteht. Der Ladeboden bedeckt lose den Aufnahmeraum, wodurch der Aufnahmeraum ebenfalls dem Innenraum des Fahrzeugs entspricht. Der Einbauort der Batterie bzw. des Batteriemoduls befindet sich somit im Innenraum des Fahrzeugs. Elektrisch antreibbare Fahrzeuge müssen gemäß neuen Gesetzesvorgaben spezifische Auflagen erfüllen.
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Unter Anderem ist ein Propagationstest gefordert, der wahlweise mit der Einzelkomponente HV-Batterie oder mit der im Gesamtfahrzeug integrierten HV-Batterie im System durchgeführt werden muss. Im Propagationstest muss über verschiedene Triggermethoden gezielt eine Propagation der Batterie herbeigeführt werden. Insbesondere Hochvolt-Batterien können eine hohe chemische Energie speichern, welche im Falle einer Beschädigung während des Propagationstests in Form von Wärme freigesetzt werden kann. Dabei können Rauch und Flammen entstehen, die die Fahrzeuginsassen im Innenraum des Fahrzeugs gefährden. Ab Detektion der bevorstehenden Propagation im Fahrzeug müssen die Insassen gewarnt und eine Evakuierungszeit von fünf Minuten eingehalten werden, bevor Rauch oder Flammen in den Fahrzeuginnenraum gelangen und die Insassen gefährden könnten.
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Ein erfolgreiches Bestehen des Propagationstests bei einem Einbau der Batterie im Aufnahmeraum unter dem Ladeboden und somit im Fahrzeuginnenraum ist eine technische Herausforderung.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Heckanordnung eines Fahrzeugs bereitzustellen, durch welche die im Aufnahmeraum verbaute Batterie von dem Fahrzeuginnenraum separiert wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Heckanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die erfindungsgemäße Heckanordnung eines Fahrzeugs weist einen Karosserieabschnitt, einen Ladeboden und einen Aufnahmeraum auf. Der Aufnahmeraum ist vorzugsweise in Höhenrichtung des Fahrzeugs unterhalb des Ladebodens angeordnet und ist für die Aufnahme einer Batterie, eines Batteriesystems, mindestens eines Batteriemoduls und/oder von elektronischen Komponenten des Fahrzeugs vorgesehen. Die Batterie kann als ein elektrochemischer Speicher oder als ein Kondensator-Speicher ausgestaltet sein. Dabei kann die Batterie auf einer NiMH-, Li-Ionen- oder einer vergleichbaren Technologie basieren.
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Bevorzugterweise wird der Aufnahmeraum in Höhenrichtung zwischen dem Ladeboden und einer Bodenplatte der Heckanordnung ausgebildet. Seitlich wird gemäß einer Ausgestaltung der Aufnahmeraum durch den Karosserieabschnitt begrenzt.
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Der Ladeboden begrenzt den Aufnahmeraum an einer der Bodenplatte gegenüberliegenden Fläche des Aufnahmeraums.
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Die Bodenplatte kann je nach Ausgestaltung der Heckanordnung als ein Bestandteil des Karosserieabschnitts ausgebildet sein. Nach einer alternativen Ausgestaltung ist die Bodenplatte als eine separate Komponente ausgebildet, welche mit dem Karosserieabschnitt verbunden wird, um den Aufnahmeraum bodenseitig zu begrenzen.
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Erfindungsgemäß ist der Ladeboden aus einem hitzebeständigen und flammenbeständigen Material ausgestaltet und ist den Aufnahmeraum gegenüber einem Innenraum des Fahrzeugs abdichtend mit dem Karosserieabschnitt verbindbar.
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Hierdurch kann ein konventioneller Ladeboden durch einen Ladeboden aus einem hitzebeständigen Metall ausgetauscht werden, der zur Karosserie bzw. zum Karosserieabschnitt abgedichtet ist und somit den ehemalig als Fahrzeuginnenraum definierten Aufnahmeraum im Heck unterhalb des Ladebodens zum Außenraum transformiert. Der Ladeboden stellt somit die neue Schnittstelle zwischen Innenraum und Außenraum des Fahrzeugs dar und trennt den Fahrzeugraum luftdicht vom Außenraum des Fahrzeugs.
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Bevorzugterweise stellt der Ladeboden eine hitze- und flammenbeständige Barriereschicht dar, die die Einhaltung der geforderten fünf Minuten Evakuierungszeit begünstigt und die Insassen zusätzlich schützt. Dabei kann der Ladeboden in Richtung des Aufnahmeraums eine optionale Beschichtung aufweisen, welche durch Einwirkung von Flammen ein Löschgas, wie CO2, freigibt oder eine Löschflüssigkeit, wie in der Beschichtung eingelagertes Wasser, zum Verdampfen bringt, um die Wärmeenergie der Flammen zu verringern.
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Durch die Heckanordnung können somit Gesetzesanforderungen kosteneffizient und technisch einfach erfüllt werden. Darüber hinaus kann eine aufwändige Neukonstruktion des Hecks des Fahrzeugs mit entsprechenden Zulassungsprüfungen entfallen.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Ladeboden in Höhenrichtung oberhalb des Aufnahmeraums mit dem Karosserieabschnitt verschraubt oder verspannt. Dabei können als Befestigungselemente Schnellspanner, Spannverschlüsse oder Schrauben-Mutter- bzw. Schrauben-Innengewinde-Verbindungen eingesetzt werden, um den Ladeboden hermetisch abdichtend mit dem Karosserieabschnitt zu verbinden.
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Je nach Form des Ladebodens können mehrere gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilte Befestigungselemente vorgesehen sein.
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Durch diese Maßnahme kann der Ladeboden zwecks Reparatur oder Wartung der im Aufnahmeraum positionierten Komponenten reversibel entfernt und anschließend wieder montiert werden. Somit ist beispielsweise die Zugänglichkeit der Batterie weiterhin gewährleistet.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Ladeboden auf einer Auflagefläche des Karosserieabschnitts mit dem Karosserieabschnitt verschraubt oder verspannt. Bevorzugterweise ist auf der Auflagefläche zwischen dem Karosserieabschnitt und dem Ladeboden eine Dichtung oder eine Dichtmasse positioniert. Durch diese Maßnahme kann der Fahrzeuginnenraum besonders effizient gegenüber dem Aufnahmeraum abgedichtet werden. Die Dichtung oder die Dichtmasse können umlaufend ausgestaltet sein, sodass eine hermetische Abdichtung des Aufnahmeraums gegenüber dem Fahrzeuginnenraum realisiert wird.
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Bevorzugterweise kann die Dichtung auf der Auflagefläche bzw. der Schnittstelle zwischen dem Ladeboden und dem Karosserieabschnitt eine hohe Temperaturbeständigkeit von über 300°C oder von über 600°C aufweisen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Ladeboden in Höhenrichtung oberhalb des Aufnahmeraums integral, insbesondere durch Kleben, Schweißen, Bördeln, Stanzen, Stanz-Nieten, Nieten, Clinchen, durch selbstfurchende Schrauben Verschrauben, oder durch eine Kombination der vorgenannten Verfahren, mit dem Karosserieabschnitt verbunden. Durch diese alternative Ausgestaltung kann der Ladeboden fest mit der Karosserie bzw. dem Karosserieabschnitt des Fahrzeugs verankert werden.
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Hierdurch erfolgt eine integrale und stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Ladeboden und dem Karosserieabschnitt. Zum Verbinden des Ladebodens mit dem Karosserieabschnitt kann eine Serienfügetechnik, wie beispielsweise eine Verbindung von Schweißpunkten, Halbhohlstanznieten, FDS-Schrauben und dergleichen, eingesetzt werden. Der Ladeboden kann somit in die Karosserie integriert werden.
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Durch diese Maßnahme kann ein in Höhenrichtung unterhalb des Aufnahmeraums angeordnetes Bodenblech entfallen oder durch Querstreben ersetzt werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Ladeboden als eine verstärkte oder unverstärkte Platte ausgestaltet, wobei der Ladeboden aus einem metallischen Werkstoff hergestellt ist. Ein derartig ausgestalteter Ladeboden kann besonders resistent gegenüber Hitzeeinwirkung und mechanischer Belastung ausgestaltet sein. Somit kann die Brandschutzmaßnahme zur Erfüllung des Propagationstests technisch besonders einfach umgesetzt werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Ladeboden dazu eingerichtet, den Karosserieabschnitt oberhalb des Aufnahmeraums strukturell zu verstärken. Somit können Ladebodenlasten direkt über den Ladeboden abgefangen werden. Eine sogenannte Aufqualifizierung eines Batteriedeckels zur Abstützung der Ladebodenlasten ist nicht mehr notwendig. Die Verkapselung der Batterie kann somit weniger robust und kosteneffizienter ausgestaltet sein.
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Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung weist der Ladeboden mindestens eine intumeszierende Schicht oder Beschichtung auf. Bevorzugterweise ist die intumeszierende Schicht oder Beschichtung auf einer dem Aufnahmeraum zugewandten Fläche angeordnet. Eine derartige Schicht oder Beschichtung weist flammenhemmende Eigenschaften auf und erhöht die Zeit für die Evakuierung von Insassen des Fahrzeugs im Brandfall der Batterie.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, welches eine erfindungsgemäße Heckanordnung aufweist. Ein derartiges Fahrzeug weist einen Innenraum auf, welcher durch einen Ladeboden gegenüber einem Aufnahmeraum für eine Batterie abgedichtet bzw. abgeschlossen ist. Der Ladeboden bildet mit der Karosserie oder einem Karosserieabschnitt eine hermetisch abdichtende Barriere, durch welche der Aufnahmeraum aus dem Fahrzeuginnenraum extrahiert wird. Eine derartige Maßnahme erhöht im Brandfall der Batterie im Aufnahmeraum die Zeit, welche den Insassen des Fahrzeugs zur Verfügung steht, um das Fahrzeug sicher zu verlassen. Dabei verhindert der abdichtende Ladeboden zumindest temporär ein unmittelbares Eindringen von Rauch und Flammen in den Fahrzeuginnenraum.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigt:
- 1 eine Heckansicht eines Fahrzeugs gemäß dem Stand der Technik und
- 2 eine perspektivische Darstellung einer Heckanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert.
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1 zeigt eine Heckansicht eines Fahrzeugs 100 gemäß dem Stand der Technik. Das Fahrzeug 100 weist im Heckbereich eine Bodenplatte 102 auf, welche einen Fahrzeuginnenraum 104 gegenüber einem Außenraum 106 begrenzt. In Höhenrichtung z bzw. z-Richtung des Fahrzeugs 100 ist oberhalb der Bodenplatte 102 ein Aufnahmeraum 108 vorgesehen. In den Aufnahmeraum 108 kann eine nicht dargestellte Batterie montiert werden.
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Durch die Positionierung der Batterie im Aufnahmeraum 108 steht die Batterie unmittelbar in Kontakt zum Fahrzeuginnenraum. Zum Erfüllen von zukünftigen Gesetzesauflagen, durch welche den Fahrzeuginsassen eine ausreichende Zeit zum Verlassen des Fahrzeugs im Brandfall der Batterie eingeräumt wird, sind erhöhte Anforderungen an eine Verkapselung der Batterie zu stellen. Dabei ist eine kostenintensive und aufwändige Neukonstruktion des Heckbereichs des Fahrzeugs 100 notwendig.
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Zum Erfüllen der gesetzlichen Vorgaben, ist in der 2 eine perspektivische Darstellung einer Heckanordnung 1 gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gezeigt.
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Die Heckanordnung 1 weist einen Karosserieabschnitt 2, einen Ladeboden 4 und einen Aufnahmeraum 6 auf. In dem Aufnahmeraum 6 kann eine Batterie, wie beispielsweise ein Batteriemodul, angeordnet werden, welches auf einer Lithium-Ionen Technologie basiert.
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Der Aufnahmeraum 6 ist in Höhenrichtung z zwischen dem Ladeboden 4 und einer Bodenplatte 8 ausgebildet. Die Höhenrichtung z ist hierbei senkrecht zu einer Fahrtrichtung x des Fahrzeugs ausgerichtet.
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Der Ladeboden 4 ist aus einem hitzebeständigen und flammenbeständigen Material ausgestaltet. Optional kann der Ladeboden 4 eine intumeszierende Schicht oder Beschichtung aufweisen, welche auf einer dem Aufnahmeraum 6 zugewandten Fläche des Ladebodens 4 angeordnet ist.
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Da der Ladeboden 4 den Aufnahmeraum 6 gegenüber einem Innenraum 9 des Fahrzeugs bzw. der Heckanordnung 1 des Fahrzeugs abdichtet und mit dem Karosserieabschnitt 2 verbindbar ist, kann der Aufnahmeraum 6 vom Innenraum 9 fluiddicht und idealerweise gasdicht separiert werden. Durch diese Maßnahme kann der Aufnahmeraum 6 einem Außenraum 10 zugeordnet werden.
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Eine im Aufnahmeraum 6 positionierte Batterie weist somit keinen direkten Gasaustausch mit dem Innenraum 9 des Fahrzeugs auf. Der Ladeboden 4 kann mit einer nicht dargestellten Dichtung mit dem Karosserieabschnitt 2 verbunden werden oder integral bzw. stoffschlüssig mit dem Karosserieabschnitt 2 verbunden sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Heckanordnung
- 2
- Karosserieabschnitt
- 4
- Ladeboden
- 6
- Aufnahmeraum
- 8
- Bodenplatte
- 9
- Innenraum / Fahrzeuginnenraum
- 10
- Außenraum
- 100
- Fahrzeug gemäß dem Stand der Technik
- 102
- Bodenplatte gemäß dem Stand der Technik
- 104
- Fahrzeuginnenraum gemäß dem Stand der Technik
- 106
- Außenraum gemäß dem Stand der Technik
- 108
- Aufnahmeraum gemäß dem Stand der Technik
- x
- Fahrtrichtung
- z
- Höhenrichtung
