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Die Erfindung betrifft eine Antriebsbatterie für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug. Außerdem betrifft die Erfindung ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug.
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Das Dokument
DE 10 2010 050 826 A1 betrifft eine Anordnung zumindest einer Traktionsbatterie in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug, wobei die Batterie zwischen den Achsen des Kraftfahrzeuges und zwischen längs verlaufenden, seitlichen Schwellern am Unterboden des Fahrzeugaufbaus und mit einem definierten Abstand zu den Schwellern in einem Batteriekasten gelagert ist. Um Beschädigungen der Traktionsbatterie insbesondere bei einem Seitencrash zu vermeiden, wird mit dem Dokument
DE 10 2010 050 826 A1 vorgeschlagen, die zumindest eine Batterie durch in einem Seitencrashfall wirksame Mittel zusätzlich vor Beschädigung zu schützen.
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Das Dokument
DE 10 2018 126 572 A1 betrifft eine Hochvoltbatterie für ein elektrisch antreibbares Kraftahrzeug, aufweisend zumindest ein Batteriemodul mit einer Vielzahl von Batteriezellen, ein Batteriegehäuse mit Gehäusewänden, welche einen Aufnahmeraum für das zumindest eine Batteriemodul umschließen, und zumindest ein Federelement, welches dazu ausgelegt ist, das Batteriemodul gegenüber dem Batteriegehäuse elastisch zu lagern und eine stoßbedingte, in die Hochvoltbatterie eingeleitete Kraft aufzunehmen. Um einfach ausgestaltete elastische Lagerung von Batteriezellen einer Hochvoltbatterie für ein Kraftfahrzeug bereit zu stellen, die mit einem geringen Platzbedarf in einem Batteriegehäuse der Hochvoltbatterie anordenbar ist, wird mit dem Dokument
DE 10 2018 126 572 A1 vorgeschlagen, das zumindest eine Federelement als ein elastisches Fluidpolster auszubilden, welches zwischen zumindest einer Gehäusewand und einer der zumindest einen Gehäusewand zugewandten Seite des zumindest einen Batteriemoduls angeordnet ist. Gemäß einer Ausführung soll die Drucksteuerungseinrichtung zur schlagartigen Erhöhung des Innendrucks des zumindest einen Fluidpolsters einen Fluid bereitstellenden Gasgenerator aufweisen.
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Das Dokument
DE 10 2018 130 881 A1 betrifft eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, mit einem Batteriegehäuse, welches eine Bodenwand, eine Dachwand oder Deckelwand, Seitenwände und sich zwischen den Seitenwänden erstreckende Streben aufweist, die Aufnahmeräume für Batteriemodule definieren. Um die Traktionsbatterie bei Überfahren eines Hindernisses vor einer Beschädigung zu schützen, wird mit dem Dokument
DE 10 2018 130 881 A1 vorgeschlagen, in das Batteriegehäuse benachbart zur Bodenwand eine gewellte oder gefaltete Metallstruktur, einen Sensor und eine Verformungseinrichtung zu integrieren. Wenn der Sensor eine auf die Bodenwand einwirkende Kraft oder einen der Kraft entsprechenden einen Grenzwert überschreitenden Parameter detektiert, ist die gewellte oder gefaltete Metallstruktur in Richtung auf die Bodenwand durch die Verformungseinrichtung verformbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Antriebsbatterie strukturell und/oder funktionell zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Kraftfahrzeug strukturell und/oder funktionell zu verbessern.
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Die Aufgabe wird gelöst mit einer Antriebsbatterie mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einem Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte Ausführungen und/oder Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Antriebsbatterie kann auch als Hochvoltspeicher, Traktionsbatterie oder Zyklenbatterie bezeichnet werden. Die Antriebsbatterie kann als elektrischer Energiespeicher dazu ausgelegt sein, einen Antrieb eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs mit Energie zu versorgen. Das wenigstens eine Zellmodul kann wenigstens eine Akkumulatorzelle oder wenigstens einen Akkumulatorzellenblock aufweisen. Die Zellmodulunterseite kann in einer Einbaulage der Antriebsbatterie in einem Kraftfahrzeug nach unten gerichtet sein. In diesem Zusammenhang bezeichnet „unten“ eine zu einer Fahrbahn hinweisende Richtung. Das Batteriegehäuse kann dazu ausgelegt sein, das wenigstens eine Zellmodul zu schützen, zu halten und/oder an dem Kraftfahrzeug zu befestigen. Das Batteriegehäuse kann als Strukturteil ausgelegt sein. Die untere Gehäusewand kann in einer Einbaulage der Antriebsbatterie in einem Kraftfahrzeug nach unten gerichtet sein. Die untere Gehäusewand kann in einer Einbaulage der Antriebsbatterie in einem Kraftfahrzeug unterhalb der Zellmodulunterseite angeordnet sein. Das Batteriegehäuse kann eine obere Gehäusewand, seitliche Gehäusewände, wenigstens eine Zwischenwand, wenigstens eine Längsstrebe und/oder wenigstens eine Querstrebe aufweisen. Die wenigstens eine Zwischenwand kann in einer Fahrzeuglängsrichtung oder in einer Fahrzeugquerrichtung verlaufen. Die wenigstens eine Längsstrebe kann in einer Fahrzeuglängsrichtung verlaufen. Die wenigstens eine Querstrebe kann in einer Fahrzeugquerrichtung verlaufen. Der Zwischenraum kann eine sich zwischen der Zellmodulunterseite und der unteren Gehäusewand erstreckende Zwischenraumhöhe von ca. 15mm bis ca. 30mm, insbesondere von ca. 20mm bis ca. 25mm, aufweisen. Der Zwischenraum kann eine sich in einer Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Zwischenraumlänge von ca. 250mm bis ca. 750mm, insbesondere von ca. 500mm, aufweisen. Der Zwischenraum kann eine sich in einer Fahrzeugquerrichtung erstreckende Zwischenraum breite von ca. 75mm bis ca. 125mm, insbesondere von ca. 100mm, aufweisen. Das wenigstens eine Schutzkissen kann in einem Ausgangszustand zusammengefaltet sein. Das wenigstens eine Schutzkissen kann in Bezug auf das Expansionsmittel zumindest temporär zumindest annähernd dicht sein, um einen Druckaufbau zum Entfalten des Schutzkissens zu ermöglichen. Das wenigstens eine Schutzkissen kann in Bezug auf das Expansionsmittel zumindest annähernd dicht sein, um ein Aufrechterhalten eines vorbestimmten Mindestdrucks zum Schützen des wenigstens einen Zellmoduls zu ermöglichen. Das Expansionsmittel kann in einem nichtexpandierten Zustand unter Hochdruck gasförmig, flüssig und/oder fest sein. Das Expansionsmittel kann in einem expandierten Zustand gasförmig, flüssig und/oder fest sein. Das Expansionsmittel kann ein Festtreibstoff und/oder ein komprimierbares und/oder expandierbares Gas sein. Das wenigstens eine Schutzkissen kann aus technischen Textilien hergestellt sein. Das wenigstens eine Schutzkissen kann eine vorgegebene Gasdurchlässigkeit, Hitzebeständigkeit, mechanische Belastbarkeit und/oder Elastizität aufweisen. Das wenigstens eine Schutzkissen kann zunächst eingefaltet sein. Das wenigstens eine Schutzkissen kann innenseitig mit dem expandierenden und/oder expandierten Expansionsmittel beaufschlagbar sein. Das wenigstens eine Schutzkissen kann unter Wirkung des expandierenden und/oder expandierten Expansionsmittels entfaltbar sein. Das wenigstens eine Schutzkissen kann unter Wirkung des expandierenden und/oder expandierten Expansionsmittels druckbeaufschlagbar sein. Das wenigstens eine Schutzkissen kann dazu ausgelegt sein, einen mechanische Einwirkungslast auf eine größere Fläche zu verteilen und/oder eine Intrusion zu reduzieren oder zu verhindern. Das wenigstens eine Schutzkissen kann dazu ausgelegt sein, einem mechanischen Schutz zu bewirken. Das wenigstens eine Expansionsmodul kann das Expansionsmittel in einem nichtexpandierten Zustand aufweisen. Das wenigstens eine Expansionsmodul kann wenigstens einen Gasgenerator aufweisen. Das wenigstens eine Expansionsmodul kann wenigstens einen Druckgasspeicher aufweisen. Das wenigstens eine Expansionsmodul kann einen Zünder aufweisen. Das Kontrollmodul kann zum Aktivieren des Expansionsmoduls ausgelegt sein. Dem Kontrollmodul können Signale von Sensoren, wie Crashsensoren, Beschleunigungssensoren, Drucksensoren, Sitzbelegungssensoren und/oder Gurtschlosssensoren, zur Verfügung stehen.
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Das wenigstens eine Schutzkissen kann im entfalteten Zustand und/oder unter Druckbeaufschlagung durch das Expansionsmittel den Zwischenraum in einer Fahrzeughochrichtung vollständig ausfüllen. Das wenigstens eine Schutzkissen kann im entfalteten Zustand und/oder unter Druckbeaufschlagung durch das Expansionsmittel an der Zellmodulunterseite und an der unteren Gehäusewand vorgespannt anliegen. Das wenigstens eine Schutzkissen kann im entfalteten Zustand und/oder unter Druckbeaufschlagung durch das Expansionsmittel den Zwischenraum in Fahrzeuglängsrichtung und/oder in Fahrzeuglängsrichtung vollständig oder teilweise ausfüllen.
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Das wenigstens eine Schutzkissen kann in einer zur Zellmodulunterseite und zur unteren Gehäusewand parallelen Richtung in den Zwischenraum entfaltbar sein. Das wenigstens eine Schutzkissen kann in einer Fahrzeuglängsrichtung und/oder in einer Fahrzeugquerrichtung in den Zwischenraum entfaltbar sein. Die Antriebsbatterie kann mehrere mithilfe eines Expansionsmittels entfaltbare Schutzkissen aufweisen.
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Die Schutzkissen können in unterschiedlichen Richtungen in den Zwischenraum entfaltbar sind. Die Schutzkissen können von einander gegenüberliegenden Seiten in den Zwischenraum entfaltbar sein.
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Das wenigstens eine Schutzkissen kann in einem eingefalteten Zustand außerhalb des Zwischenraums angeordnet sein. Das wenigstens eine Schutzkissen kann in einem eingefalteten Zustand in einer Fahrzeuglängsrichtung und/oder in einer Fahrzeugquerrichtung außerhalb des Zwischenraums angeordnet sein. Das wenigstens eine Expansionsmodul kann außerhalb des Zwischenraums angeordnet sein. Das wenigstens eine Expansionsmodul kann in einer Fahrzeuglängsrichtung und/oder in einer Fahrzeugquerrichtung außerhalb des Zwischenraums angeordnet sein. Das Batteriegehäuse kann wenigstens eine Hohlkammer aufweisen. Das wenigstens eine Expansionsmodul kann in der wenigstens einen Hohlkammer angeordnet ist sein. Die wenigstens eine Hohlkammer kann in der unteren Gehäusewand, in der oberen Gehäusewand, in einer seitlichen Gehäusewand, in der wenigstens einen Zwischenwand, in der wenigstens einen Längsstrebe und/oder in der wenigstens einen Querstrebe angeordnet sein. Die untere Gehäusewand, die obere Gehäusewand, die seitlichen Gehäusewände die wenigstens eine Zwischenwand, die wenigstens eine Längsstrebe und/oder die wenigstens eine Querstrebe können/kann mithilfe eines Hohlkammerprofils gebildet sein. Die wenigstens eine Hohlkammer kann wenigstens eine Hohlkammeröffnung aufweisen. Die wenigstens eine Hohlkammeröffnung kann dazu ausgelegt sein, das wenigstens eine Expansionsmodul in die wenigstens eine Hohlkammer einzuführen und/oder eine funktionelle Verbindung mit dem wenigstens einen Kontrollmodul und dem wenigstens einen Schutzkissen zu ermöglichen.
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Ein Ausgangszustand, in dem das wenigstens eine Schutzkissen eingefaltet und/oder sich das Expansionsmittel im nichtexpandierten Zustand vorliegt, kann auch als initialer Zustand bezeichnet werden, in dem initiale Struktur vorliegt.
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Das Kraftfahrzeug kann ein PKW sein. Das Kraftfahrzeug kann ein Elektrokraftfahrzeug oder ein Hybridelektrokraftfahrzeug sein. Das Kraftfahrzeug kann wenigstens einen Elektroantriebsmotor aufweisen. Das Kraftfahrzeug kann einen Unterboden aufweisen. Die wenigstens eine Antriebsbatterie kann an dem Unterboden angeordnet sein. Der Unterboden kann die untere Gehäusewand des Batteriegehäuses aufweisen. Die untere Gehäusewand des Batteriegehäuses kann einen Abschnitt des Unterbodens bilden.
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Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein Schutz von spannungsführenden Komponenten im Pollerlastfall durch Nutzung aktiver Elemente. Mittels einer automatischen Detektion eines Pollereignisses, beispielsweise über bereits verbaute Crash-Sensorik, kann ein aktives Element gezündet werden, welches unter den Zellen schlagartig eine Art Airbag entfaltet. Dies führt dazu, dass eine Last verteilt und somit eine Intrusion reduziert oder, je nach Ausprägung des aktiven Elements, gänzlich Unterbunden wird.
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Mit der Erfindung wird das wenigstens eine Zellmodul unterseitig geschützt. Eine Möglichkeit, einen sicheren Zustand der Antriebsbatterie auch bei einer unterbodenseitigen Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis beizubehalten, wird verbessert. Ein Bauraumbedarf einer initialen Struktur ist reduziert. Ein Schutz der initialen Struktur wird verbessert. Eine Verschmutzung und/oder Beschädigungsgefahr wird reduziert.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben, dabei zeigen schematisch und beispielhaft:
- 1 eine Antriebsbatterie mit einem Batteriegehäuse, Zellmodulen, einem Expansionsmodul und einem Schutzkissen in entfaltetem Zustand,
- 2 eine Antriebsbatterie mit einem Batteriegehäuse, Zellmodulen, einem Expansionsmodul und einem Schutzkissen in entfaltetem Zustand nach Auslösung aufgrund einer unterbodenseitigen Kollision mit Intrusion,
- 3 eine Antriebsbatterie mit einem Batteriegehäuse mit Querstreben und Zellmodulen in Draufsicht und
- 4 eine Antriebsbatterie mit einem Batteriegehäuse mit Querstrebe, Zellmodul und einem Expansionsmodul in Schnittansicht entlang der in 3 mit A-A bezeichneten Linie.
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1 zeigt eine Antriebsbatterie 100 für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug. Die Antriebsbatterie 100 weist ein Batteriegehäuse 102 mit einer unteren Gehäusewand 104, einer oberen Gehäusewand 106 und seitlichen Gehäusewänden, wie 108, und Zellmodule, wie 110, auf. Das Batteriegehäuse 102 ist dazu ausgelegt, die Zellmodule 110 zu schützen, zu halten und an dem Kraftfahrzeug zu befestigen. Die Zellmodule 110 weisen eine Zellmodulunterseite 112 auf. Die Zellmodule 110 sind mit ihrer Zellmodulunterseite 112 von der unteren Gehäusewand 104 beanstandet angeordnet, sodass zwischen der Zellmodulunterseite 112 von der unteren Gehäusewand 104 ein Zwischenraum 114 gebildet ist.
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Die Antriebsbatterie 100 weist ein mithilfe eines Expansionsmittels entfaltbares Schutzkissen 116, ein auslösbares Expansionsmodul 118 zum Freisetzen des Expansionsmittels und ein Kontrollmodul zum Kontrollieren des Expansionsmoduls 118 auf. In einem initialen Zustand sind das eingefaltete Schutzkissen 116 und das Expansionsmodul 118 mit dem nicht expandierten Expansionsmittel innerhalb des Batteriegehäuses 102, jedoch außerhalb des Zwischenraums 114 angeordnet.
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Bei einer unterbodenseitigen Kollision des Kraftfahrzeugs mit einem Hindernis, die ein vorbestimmte Mindestschwere überschreitet, löst das Kontrollmodul das Expansionsmodul 118 aus. Daraufhin wird das Expansionsmittel freigesetzt wird und expandiert innenseitig in das Schutzkissen 116, das sich unter Wirkung des expandierenden Expansionsmittels in einer zur Zellmodulunterseite 112 und zur unteren Gehäusewand 104 parallelen Richtung in den Zwischenraum 114 entfaltet.
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Im entfalteten Zustand und unter Druckbeaufschlagung durch das Expansionsmittel füllt das Schutzkissen 116, wie in 1 gezeigt, den Zwischenraum 114 in einer Fahrzeughochrichtung vollständig aus und liegt an der Zellmodulunterseite 112 und an der unteren Gehäusewand 104 vorgespannt an, sodass die Zellmodule 110 mechanisch geschützt sind.
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2 zeigt die Antriebsbatterie 100 nach Auslösung aufgrund einer unterbodenseitigen Kollision mit Intrusion durch einen Intrusionskörper 120. Der Intrusionskörper 120 konnte in den Zwischenraum 114 eindringen, eine Beschädigung der Zellmodule 110 konnte aber mithilfe des Schutzkissens 116 verhindert werden.
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3 zeigt eine Antriebsbatterie 200 mit einem Batteriegehäuse 202 mit Querstreben, wie 204, und Zellmodulen, wie 206, in Draufsicht. 4 zeigt die Antriebsbatterie mit einer Querstrebe 204 und einem Zellmodul 206 in Schnittansicht entlang der in 3 mit A-A bezeichneten Linie.
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Die Querstrebe 204 ist mithilfe eines Hohlkammerprofil gebildet. Ein Expansionsmodul 210 ist in einer Hohlkammer 208 der Querstrebe 204 angeordnet. Die Hohlkammer 208 weist eine Hohlkammeröffnung 212 auf, die dazu ausgelegt ist, das Expansionsmodul 210 in die Hohlkammer 208 einzuführen und eine funktionelle Verbindung mit einem Kontrollmodul und einem Schutzkissen zu ermöglichen. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
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Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es auch Weiterbildungen und/oder Ausführungsbeispiele der Erfindung, die zusätzlich oder alternativ das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweisen.
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Aus den vorliegend offenbarten Merkmalskombinationen können bedarfsweise auch isolierte Merkmale herausgegriffen und unter Auflösung eines zwischen den Merkmalen gegebenenfalls bestehenden strukturellen und/oder funktionellen Zusammenhangs in Kombination mit anderen Merkmalen zur Abgrenzung des Anspruchsgegenstands verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Antriebsbatterie
- 102
- Batteriegehäuse
- 104
- untere Gehäusewand
- 106
- obere Gehäusewand
- 108
- seitliche Gehäusewand
- 110
- Zellmodul
- 112
- Zellmodulunterseite
- 114
- Zwischenraum
- 116
- Schutzkissen
- 118
- Expansionsmodul
- 120
- Intrusionskörper
- 200
- Antriebsbatterie
- 202
- Batteriegehäuse
- 204
- Querstrebe
- 206
- Zellmodul
- 208
- Hohlkammer
- 210
- Expansionsmodul
- 212
- Hohlkammeröffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010050826 A1 [0002]
- DE 102018126572 A1 [0003]
- DE 102018130881 A1 [0004]
