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Die Erfindung betrifft eine Batterieanordnung sowie ein Fahrzeug aufweisend eine solche Batterieanordnung.
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Niedervoltspeichersysteme können im Crashfall durch einwirkende Kräfte stark beaufschlagt und beschädigt werden. Als Folge können dann durch einen Spannungsverlust wichtige Funktionen wie Türenentriegeln, Warnblinken, Innenlichtanschaltung und Fensteröffnen nicht gewährleistet werden.
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Allgemein bekannt sind metallische Schutzplatten, welche mit einer Batteriekonsole verschraubt sind. In Versuchen konnte jedoch aufgezeigt werden, dass die Batteriekonsole einschließlich der metallischen Schutzplatte im Crashfall abknickt. Die Platte kann somit nicht positionstreu während des Crashs gehalten werden. Solche Positionsabweichungen können zum vollständigen Entfall der Schutzwirkung führen.
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Denkbar wäre es, eine Schlagschutzplatte in eine Manschette, beispielsweise in eine Flies-Manschette, einzuarbeiten. Eine solche Manschette führt allerdings als zusätzliches Bauteil zu höheren Kosten. Zudem wäre die Wärmeschutzmanschette nicht fest verankert, wobei eine versehentliche Nicht-Montage möglicherweise nicht erkannt werden würde. Ferner könnte die Formstabilität einer Manschette durch deren Trägheit im Crash negativ beeinträchtigt sein.
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Die
DE 100 61 643 A1 beschreibt eine Batterieanordnung aufweisend eine Batterie sowie ein die Batterie allumseitig umschließendes Behältnis. Dieses Behältnis dient als Spritzschutz gegen Säureaustritt. Bevorzugt werden allerdings solche Lösungen, bei denen es gar nicht erst zum Säureaustritt kommt.
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Die
DE 197 26 192 A1 beschreibt eine Batterie in einem Fahrzeug, welche von einem Gehäuse umgeben ist, welches bei einem Fahrzeugcrash verlagert wird. Das Gehäuse befindet sich in Einbaulage am Randbereich einer Wanne, in die sie bei einem Fahrzeugcrash hineingeschoben werden kann. Diese Lösung ist nicht gewichts- und packageoptimiert, da aufwändig ein separater Bauraum geschaffen werden muss.
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Die
DE 103 91 977 B4 beschreibt eine Batterieanordnung, wobei die Anordnung ein flexibles äußeres Behältnis umfasst und Falten aufweist, welche in Ebenen senkrecht zur zu erwartenden Crashbeanspruchungsrichtung angeordnet sind. Diese Lösung dient als Austrittsschutz. Bevorzugt werden allerdings solche Lösungen, bei denen die Batterie oder andere Niedervoltspeichersysteme vor Beschädigung geschützt werden dahingehend, dass es gar nicht erst zum Säureaustritt kommt.
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DE 199 61 853 C1 beschreibt eine Wanne aus faserverstärktem Kunststoff zur Aufnahme einer Fahrzeugbatterie. Der Rohbau des Fahrzeugs muss aufwändig auf diese Wanne ausgelegt sein.
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Insgesamt sind die aus dem Stand der Technik bekannten Schutzsysteme noch nicht zufriedenstellend. Der Erfindung liegt daher nun die Aufgabe zugrunde, eine Batterie für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welche besser gegen Schäden beim Crashfall geschützt sowie gewichts- und packageoptimiert ist.
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Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung eine Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug aufweisend eine Batterie; und eine elektrisch-nichtleitende Schutzplatte, wobei die Schutzplatte parallel zu einer Batterieaußenseite angeordnet und die Schutzplatte an der Batterie befestigt ist.
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Die erfindungsgemäße Batterieanordnung bietet wirksamen Schutz für die Batterie im Falle eines Zusammenstoßes. Insbesondere werden dadurch, dass die Schutzplatte eine elektrisch-nichtleitende Schutzplatte ist, Kurzschlüsse beim Zusammenstoß vermieden.
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Sofern im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung die Rede von einer Schutzplatte ist, so ist eine elektrisch nichtleidende, also eine elektrisch-nichtleitfähige, Schutzplatte gemeint.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die elektrisch-nichtleitende Schutzplatte eine Kunststoffplatte. Die Ausgestaltung als Kunststoffplatte ermöglicht eine einfache und kosteneffiziente Fertigung der Schutzplatte.
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Die Schutzplatte ist dabei insbesondere direkt an der Batterie befestigt, beispielsweise mittels Clipverbindungen und/oder über Arme.
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Insbesondere ist die Schutzplatte nicht mittels einer die Batterie umhüllenden Manschette oder mittels eines die Batterie umgebenden Gitterrahmens oder Gitterkastens mit der Batterie verbunden.
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Bevorzugt weist die erfindungsgemäße Batterieanordnung keine umhüllende Manschette und keinen umhüllenden Gitterkasten auf. Hierdurch werden durch einheitliche Konstruktion und Montage Kosten bei der Produktion der Batterieanordnung gespart.
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Ferner wird die Schutzplatte bevorzugt nur mit der Batterie verbunden. Eine Verbindung beispielsweise mit der Batteriekonsole oder anderen Teilen des Fahrzeugs findet nicht statt. Die Batterie und die Schutzplatte bilden damit vorteilhaft eine package-optimierte Einheit.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist der Ausdruck „Batterie“ allgemein als ein Niedervoltspeichersystem zu verstehen, welches zur Verwendung in einem Fahrzeug geeignet ist.
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Die Batterieaußenseiten können gemäß bevorzugten Ausführungsformen insbesondere auch im Sinne ihrer jeweiligen Orientierung bei üblicher Verwendung im Fahrzeug verstanden werden. Die Batterievorderseite ist beispielsweise die Fläche der Batterie, welche mit ihrer Normalen in Fahrtrichtung zeigt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schutzplatte (20) parallel zu der Batterievorderseite angeordnet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Batterieanordnung beschrieben, wobei zwischen der Batterieaußenseite und der Schutzplatte ein Pufferbereich gegeben ist. Insbesondere liegt daher die Schutzplatte nicht vollflächig auf der Batterieaußenseite auf.
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Durch das Vorliegen eines Pufferbereichs kann die Schutzplatte trotz konstruktiver Varianzen der Batterien einheitlich verwendet werden. Hierdurch werden durch einheitliche Konstruktion und Montage Kosten bei der Produktion der Batterieanordnung gespart.
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Zudem bewirkt der Pufferbereich im Falle eines Zusammenstoßes, dass die Stoßenergie nicht unmittelbar auf die an der Batterieaußenseite angeordneten Batterieelemente abgegeben wird, sondern abgefedert werden kann. Somit hat der Pufferbereich auch eine schützende Wirkung in Bezug auf die an der Batterieaußenseite angeordneten wesentlichen Batterieelemente.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Batterieanordnung beschrieben, wobei die Schutzplatte wenigstens ein Pufferelement aufweist, mit welchem die Schutzplatte auf der Batterieaußenseite aufliegt.
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Durch das Vorliegen eines Pufferbereichs kann die Schutzplatte zwar trotz konstruktiver Varianzen der Batterie einheitlich verwendet werden. Allerdings können sich durch Bewegung der Schutzplatte im Fahrbetrieb unerwünschte Geräusche ergeben. Dadurch, dass die Schutzplatte wenigstens ein Pufferelement aufweist, mit welchem die Schutzplatte auf der Batterieaußenseite aufliegt, kann in den Bereichen der Schutzplatte, in welchen kein Pufferelement vorliegt, der Pufferbereich gebildet werden. Anders ausgedrückt dient das Pufferelement als Abstandshalter und Stütze zwischen der Schutzplatte und der Batterieaußenseite. Hierdurch werden Bewegungen der Schutzplatte im Fahrbetrieb und damit auch eine unerwünschte Geräuschbildung vermieden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Batterieanordnung beschrieben, wobei das Pufferelement eine Einbuchtung aufweist. Die Einbuchtung weist dabei bevorzugt in Richtung der Batterieaußenseite. Anders ausgedrückt ist die Einbuchtung im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche der Schutzplatte ausgebildet.
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Die Einbuchtung ist bevorzugt einstückig in der Schutzplatte gebildet. Dem Fachmann sind entsprechende Bearbeitungsverfahren, z.B. Kunststoffbearbeitungsverfahren, bekannt.
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Die Einbuchtung weist bevorzugt einen im Wesentlichen kreisförmigen und/oder elliptischen Querschnitt auf. Insgesamt weist die Einbuchtung daher die Form eines Zylinders oder Kegelstupfes auf.
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Dadurch, dass die Einbuchtung bevorzugt einen im Wesentlichen kreisförmigen und/oder einen elliptischen Querschnitt aufweist und insgesamt die Form eines Zylinders und/oder Kegelstupfes aufweist, wird eine einstückige Fertigung innerhalb der Schutzplatte vereinfacht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Batterieanordnung beschrieben, wobei das Pufferelement einen elastischen Puffereinsatz aufweist. Der Puffereinsatz besteht bevorzugt aus einem elastischen Material, welches bevorzugt eine elastische Verformbarkeit senkrecht zu der Platte und senkrecht zu der Batterieaußenseite aufweist. Damit ist der elastische Puffereinsatz also bei einem Zusammenstoß in Richtung des Kraftstoßes verformbar und kann diesen abfedern.
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Der Puffereinsatz ist bevorzugt in eine Aussparung, die in der Schutzplatte gebildet ist, eingesetzt und weist weiter bevorzugt die Form eines Zylinders auf.
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Der elastische Puffereinsatz bewirkt im Falle eines Zusammenstoßes, dass die Stoßenergie nicht unmittelbar auf die an der Batterieaußenseite angeordneten Batterieelemente abgegeben wird, sondern teilweise elastisch abgefedert werden kann. Somit hat der elastische Puffereinsatz eine schützende Wirkung in Bezug auf die an der Batterieaußenseite angeordneten wesentlichen Batterieelemente. Die Elastizität des Puffereinsatzes trägt zudem dazu bei, eine unerwünschte Lärmbildung zu verhindern.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird eine Batterieanordnung beschrieben, wobei die Schutzplatte wenigstens ein Pufferelement aufweist, mit welchem die Schutzplatte auf der Batterieaußenseite aufliegt, und wobei das Pufferelement eine Einbuchtung in Richtung der Batterieaußenseite und einen elastischen Puffereinsatz aufweist. Diese Ausführungsform stellt also auf die Kombination von Einbuchtung und elastischem Puffereinsatz ab.
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Die Aussparung der Schutzplatte ist dabei innerhalb der Einbuchtung ausgebildet. So kann die Aussparung beispielsweise in der flachen Fläche einer kegelstupfförmigen oder zylindrischen Einbuchtung gebildet sein. Der elastische Puffereinsatz ist in die Ausbuchtung eingesetzt.
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Gemäß dieser Anordnung dient die Einbuchtung als Abstandshalter und Stütze zwischen der Schutzplatte und der Batterieaußenseite, während das elastische Pufferelement, welches bevorzugt mittig in der Einbuchtung angeordnet ist, als Federelement wirkt. Diese Ausführungsform des Pufferelementes weist durch Kombination von Einbuchtung und elastischem Puffereinsatz eine besonders schützende Wirkung in Bezug auf die an der Batterieaußenseite angeordneten wesentlichen Batterieelemente auf und trägt zudem dazu bei, eine unerwünschte Geräuschbildung und Lärmbildung weitestgehend zu verhindern.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Batterieanordnung beschrieben, wobei die Schutzplatte wenigstens zwei Pufferelemente aufweist.
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Diese Ausführungsform bewirkt durch das Vorliegen von wenigstens zwei Pufferelementen, dass die Vorteile der Pufferelemente im Wesentlichen gleichmäßig in Bezug auf die Fläche der Schutzplatte verwirklicht werden. Zum einen tritt eine gleichmäßigere schützende Wirkung in Bezug auf die an der Batterieaußenseite angeordneten wesentlichen Batterieelemente auf. Auch trägt das Vorliegen von wenigstens zwei Pufferelementen dazu bei, eine unerwünschte Geräuschbildung und Lärmbildung weitestgehend gleichmäßig in Bezug auf die Fläche der Schutzplatte zu verhindern.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Batterieanordnung beschrieben, wobei die Schutzplatte mittels mindestens eines Arms an der Batterie befestigt ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Batterieanordnung beschrieben, wobei der Arm als Seitenarm im Wesentlichen parallel zu einer der weiteren Batterieaußenseiten angeordnet ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Batterieanordnung beschrieben, wobei die Schutzplatte mittels einer Clipverbindung an der Batterie befestigt ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug umfassend die erfindungsgemäße Batterieanordnung beschrieben.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Batterie mit elektrisch leitfähiger Metallplatte gemäß dem Stand der Technik;
- 2 eine erfindungsgemäße Batterieanordnung;
- 3 eine Platte der erfindungsgemäßen Batterieanordnung.
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1 zeigt eine Batterie 1 und eine elektrisch leitfähige Metallplatte 5 gemäß dem Stand der Technik. Die Metallplatte 5 ist nicht mit der Batterie 1, sondern mit der Batteriekonsole 7 über eine Schraubverbindung 9 verbunden.
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Solche Batterien können insbesondere im Falle eines Frontalcrashs durch einwirkende Kräfte stark beaufschlagt und beschädigt werden. Als Folge können dann durch einen Spannungsverlust wichtige Funktionen wie Türenentriegeln, Warnblinken, Innenlichtanschaltung und Fensteröffnen nicht gewährleistet werden.
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In Versuchen wurde gezeigt, dass die Batteriekonsole 7 einschließlich der elektrisch leitfähigen metallischen Schutzplatte 5 im Crashfall abknickt, wobei es im Crashfall zu einem Kurzschluss kommen kann. Die Metallplatte 5 kann somit nicht positionstreu während des Crashs gehalten werden. Solche Positionsabweichungen können zum vollständigen Entfall der Schutzwirkung führen.
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Batterieanordnung 10. Die Batterieanordnung 10 weist eine Batterie 1 und eine elektrisch-nichtleitende Schutzplatte 20 auf. Die Batterie 1 weist die Batterieaußenseiten 11-16 auf. Die Benennung entspricht der Flächenorientierung im Fahrzeug.
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Die Schutzplatte 20 ist parallel zu der Batterieaußenseite 16 angeordnet. Die Schutzplatte 20 ist ferner an der Batterie 1 befestigt. Die erfindungsgemäße Anordnung unterscheidet sich daher von Anordnungen aus dem Stand der Technik, bei denen eine Metallplatte nicht mit der Batterie 1, sondern mit einer Batteriekonsole verbunden ist, so wie dies in 1 gezeigt ist.
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Die Batterieanordnung 10 weist zwischen der Batterieaußenseite 16 und der Schutzplatte 20 einen Pufferbereich 24 auf. Die Schutzplatte 20 liegt also nicht vollflächig auf der Batterieaußenseite 16 auf, wobei im Crashfall ein Kurzschluss vermieden wird. Durch das Vorliegen des Pufferbereichs 24 kann die Schutzplatte 20 trotz konstruktiver Varianzen der Batterie 1 einheitlich verwendet werden. Zudem bewirkt der Pufferbereich 24 im Falle eines Zusammenstoßes, dass die Stoßenergie abgefedert werden kann.
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Die Schutzplatte 20 weist zwei Pufferelemente 25 auf, mit welchem die Schutzplatte auf der Batterieaußenseite 16 aufliegt. Dadurch, dass die Schutzplatte 20 die Pufferelemente 25 aufweist, mit welchem die Schutzplatte 20 auf der Batterieaußenseite 16 aufliegt, kann der Pufferbereich 24 gebildet werden, wobei das Pufferelement 25 als Abstandshalter und Stütze zwischen der Schutzplatte 20 und der Batterieaußenseite 16 dient. Vorteilhafterweise werden hierdurch Bewegungen der Schutzplatte 20 im Fahrbetrieb und damit auch eine unerwünschte Geräuschbildung vermieden.
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Ein Vorliegen von wenigstens zwei Pufferelementen 25 bewirkt, dass die Vorteile der Pufferelemente im Wesentlichen gleichmäßig in Bezug auf die Fläche der Schutzplatte 20 verwirklicht werden.
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Das Pufferelement 25 umfasst eine Einbuchtung 26, welche in Richtung der Batterieaußenseite 16 ausgebildet ist. Ferner ist die Einbuchtung 26 einstückig aus der Schutzplatte 20 gebildet. Die Einbuchtung 26 weist einen im Wesentlichen kreisförmigen und/oder elliptischen Querschnitt auf. Insgesamt weist die Einbuchtung 26 daher die Form eines Zylinders oder Kegelstumpfes auf.
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Das Pufferelement 25 weist ferner einen elastischen Puffereinsatz 27 auf. Der Puffeinsatz 27 ist in eine Aussparung der Schutzplatte 20 eingesetzt. Der elastische Puffereinsatz 27 bewirkt im Falle eines Zusammenstoßes, dass die Stoßenergie nicht unmittelbar auf die an der Batterieaußenseite 16 angeordneten Batterieelemente abgegeben wird, sondern teilweise elastisch abgefedert werden kann. Somit hat der elastische Puffereinsatz 27 eine schützende Wirkung in Bezug auf die an der Batterieaußenseite angeordneten wesentlichen Batterieelemente. Die Elastizität des Puffereinsatzes 27 trägt zudem dazu bei, eine unerwünschte Geräuschbildung und Lärmbildung zu verhindern.
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Die Schutzplatte 20 ist mittels eines Arms 40 an der Batterie 1 befestigt. Der Arm 40 ist als Seitenarm im Wesentlichen parallel zu der Batterieaußenseiten 13 angeordnet. Die Befestigung mittels Seitenarm ermöglicht eine zusätzliche Abfederung insbesondere bei einem Frontalstoß.
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Die Schutzplatte 20 ist mittels Clipverbindungen 32, 42 an der Batterie 1 befestigt. Dies ermöglicht eine einfache Verbindung der Schutzplatte 20 mit der Batterie 1, ohne Gefahr von Kurzschlüssen. Dabei erfolgt die Verbindung entweder unmittelbar, wie im Fall der Clipverbindung 32 und über einen Seitenarm 40 mittels der Clipverbindung 42.
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Die elektrisch-nichtleitende Schutzplatte 20 kann eine Kunststoffplatte sein. Die Ausgestaltung als Kunststoffplatte ermöglicht eine einfache und kosteneffiziente Fertigung der Schutzplatte.
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3 zeigt die elektrisch-nichtleitende Schutzplatte 20 für die erfindungsgemäße Batterieanordnung zur Verdeutlichung. Die zu 2 gemachen Ausführungen zur Schutzplatte 20 gelten entsprechend.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Batterie
- 5
- Metallplatte
- 7
- Batteriekonsole
- 9
- Schraubverbindung
- 10
- Batterieanordnung
- 11- 16
- Batterieaußenseite
- 20
- Schutzplatte
- 24
- Pufferbereich
- 25
- Pufferelement
- 26
- Einbuchtung
- 27
- Puffereinsatz
- 32
- Clipverbindung
- 40
- Seitenarm
- 42
- Clipverbindung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10061643 A1 [0005]
- DE 19726192 A1 [0006]
- DE 10391977 B4 [0007]
- DE 19961853 C1 [0008]
