DE102021133695A1

DE102021133695A1 - Batteriepack-sicherungsstruktur für fahrzeug

Info

Publication number: DE102021133695A1
Application number: DE102021133695.3A
Authority: DE
Inventors: Yuma Sano
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2022-06-23
Also published as: JP2022097814A

Abstract

[Zu lösendes Problem] Eine Batteriekapazität zu erhalten und ein Batteriepack vor einer Stoßbelastung aufgrund einer Seitenkollision oder dergleichen zu schützen.[Lösung] Ein Untergehäuse (11) eines Batteriegehäuses eines Batteriepacks ist an einem Seitenschweller (50) über ein Batterieseitenteil (30) gesichert. Das Batterieseitenteil (30) enthält ein erstes Seitenteil (31) und ein zweites Seitenteil (40), die in Fahrzeuglängsrichtung verlaufen und zusammengefügt sind, wobei das erste Seitenteil (31) mit dem Seitenschweller (50) und das zweite Seitenteil (40) mit dem Untergehäuse (11) des Batteriegehäuses zusammengefügt ist.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriepack-Sicherungsstruktur für ein Fahrzeug.
[Technischer Hintergrund]
Elektrisch betriebene Fahrzeuge enthalten ein Batteriepack, wie dies zum Beispiel in der Patentschrift 1 offenbart ist. Das Batteriepack enthält ein Batteriegehäuse zum Aufnehmen eines Batteriemoduls, und am Bodenbereich einer Fahrzeugkarosserie ist an der Unterseite das Batteriegehäuse angebracht. Um die Reichweite eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs zu vergrößern, muss die Kapazität des Batteriepacks erhöht werden. Damit ist es wünschenswert, die Baugröße des Batteriepacks zu steigern.
Andererseits muss das Batteriepack gegen eine Stoßbelastung bei einer Seitenkollision oder dergleichen geschützt werden, also dann, wenn ein Objekt oder dergleichen mit einem Seitenbereich der Fahrzeugkarosserie von außerhalb in Fahrzeugbreitenrichtung kollidiert. Die in der Patentschrift 1 beschriebene Struktur sieht vor, dass in Außenbereichen in Fahrzeugbreitenrichtung des Batteriepacks Seitenschweller angeordnet sind, die eine stoßabsorbierende Struktur aufweisen, um eine Stoßbelastung aufgrund einer seitlichen Kollision zu absorbieren. Als stoßabsorbierende Struktur besitzt der Seitenschweller eine im wesentlichen rechteckige Querschnittsform, die sich in Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt, und die Querschnittsform ist durch vertikale Wände segmentiert. Diese Struktur absorbiert eine Aufprallbelastung, die durch eine seitliche Kollision verursacht ist, um eine Verformung des Batteriegehäuses zu unterbinden.
[Druckschriftenliste]
[Patentliteratur]
[Patentschrift 1] JP 2020-029150 A
[Offenbarung der Erfindung]
[Durch die Erfindung zu lösendes Problem]
In Strukturen der oben beschriebenen Art spielen Seitenschweller eine Hauptrolle beim Absorbieren einer Aufpralllast aufgrund einer seitlichen Kollision. Bei dem genannten Beispiel tragen die Seitenschweller hauptsächlich zu der stoßabsorbierenden Struktur bei. Damit weisen die Seitenschweller vergrößerte Querschnittsformen auf. Bei diesem Beispiel besitzen die Seitenschweller vergrößerte Abmessungen in Fahrzeugbreitenrichtung.
Die vergrößerten Abmessungen der Seitenschweller in Fahrzeugbreitenrichtung beschränken die Bemessung des Batteriepacks in Fahrzeugbreitenrichtung, sie stellen einen Faktor einer Verhinderung der Größenzunahme des Batteriepacks dar. Damit bietet die oben beschriebene beispielhafte Struktur Raum für Verbesserungen beim Absorbieren einer Aufpralllast aufgrund einer Seitenkollision oder dergleichen, während die Kapazität des Batteriepacks aufrecht erhalten bleibt.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um eine Lösung des oben angegebenen Problems zu schaffen, und es ist ein Ziel, eine Batteriepack-Sicherungsstruktur für ein Fahrzeug anzugeben, die in der Lage ist, ein Batteriepack gegenüber einer Aufpralllast bei einer seitlichen Kollision oder dergleichen zu schützen und gleichzeitig die Kapazität des Batteriepacks aufrecht zu erhalten.
[Mittel zum Lösen des Problems]
Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, enthält eine Batteriepack-Sicherungsstruktur für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung: ein an einem Bodenabschnitt einer Fahrzeugkarosserie auf einer Fahrzeugunterseite angebrachtes Batteriegehäuse, ein an einem Außenbereich in Fahrzeugbreitenrichtung des Bodenteils vorgesehenen Seitenschweller, der sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt, und ein Batterieseitenteil, das an einem Außenbereich in Fahrzeugbreitenrichtung des Batteriegehäuses angeordnet ist und sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt, wobei das Batteriegehäuse an dem Seitenschweller über das Batterieseitenteil befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Batterieseitenteil ein erstes Seitenteil und ein zweites Seitenteil enthält, die in Fahrzeuglängsrichtung verlaufen, das erste Seitenteil und das zweite Seitenteil zusammengefügt sind, und das erste Seitenteil mit dem Seitenschweller und das zweite Seitenteil mit dem Batteriegehäuse verbunden ist.
[Vorteilhafte Wirkungsweise der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung kann ein Batteriepack vor einer Stoßbelastung aufgrund einer seitlichen Kollision oder dergleichen schützen und gleichzeitig die Kapazität des Batteriepacks aufrecht erhalten.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Batteriepacks für ein Fahrzeug gemäß der Erfindung bei Betrachtung von oberhalb eines Fahrzeugs.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem ein Obergehäuse und Batteriezellen aus dem in 1 gezeigten Batteriegehäuse entfernt sind.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Zustands, in welchem ein Untergehäuse nach 2 an einer Fahrzeugkarosserie angebracht ist, betrachtet von oberhalb des Fahrzeugs.
4 ist eine perspektivische Schnittansicht eines Schnitts entlang der Pfeillinie A-A in 3, betrachtet von außerhalb des Fahrzeugs.
5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 3.

[Weg zum Ausführen der Erfindung]
Eine Ausführungsform einer Batteriepack-Sicherungsstruktur für ein Fahrzeug gemäß der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen (1 bis 5) beschrieben. In den Zeichnungen bedeutet eine Pfeilrichtung Fr die Vorwärtsrichtung in Fahrzeuglängsrichtung. In der Beschreibung der Ausführungsform entspricht „ein Frontabschnitt (ein vorderes Ende) und ein Rückabschnitt (ein hinteres Ende)“ oder dergleichen einen vorderen Bereich bzw. einen hinteren Bereich in Fahrzeuglängsrichtung. Eine Pfeilrichtung L und eine Pfeilrichtung R bedeuten die linke bzw. die rechte Seite in Fahrzeugbreitenrichtung. In der Beschreibung der Ausführungsform entspricht „rechts und links“ den entsprechenden Begriffen rechts und links eines Fahrzeuginsassen, wenn dieser aus dem Fahrzeuginneren nach vorne schaut.
Wie in den 1 bis 5 gezeigt ist, ist eine Batteriepack-Sicherungsstruktur für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Struktur zum Sichern eines Batteriepacks 1 an einem Bodenteil einer Fahrzeugkarosserie auf der Fahrzeugunterseite. Ein Bodenblech 71 befindet sich an dem Bodenteil der Fahrzeugkarosserie. In Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Seitenschweller 50 sind in Außenbereichen in Fahrzeugbreitenrichtung des Bodenblechs 71 angeordnet. Ein Bodenquerteil, das in Fahrzeugbreitenrichtung verläuft, ist mit einer Oberseite des Bodenblechs 71 zur Verstärkung verbunden.
Das Batteriepack 1 enthält ein Batteriegehäuse 10 zum Aufnehmen von (nicht gezeigten) Batteriezellen, Batterieseitenteile 30, die an Außenbereichen in Fahrzeugbreitenrichtung des Batteriegehäuses 10 vorgesehen sind, Innenquerteile 20 im Inneren des Batteriegehäuses 10 und Außenquerteile 25 außerhalb eines Untergehäuses 11.
Das Batteriegehäuse 10 des Batteriepacks 1 soll als erstes beschrieben werden. Das Batteriegehäuse 10 befindet sich an dem Bodenblech 71 des Bodenteils der Fahrzeugkarosserie auf der Fahrzeugunterseite und ist an den Seitenschwellern 50 mittels der Batterieseitenteile 30 gefestigt. Das Batteriegehäuse 10 enthält das Untergehäuse 11 und ein Obergehäuse 17.
Wie in den 2 und 3 zu sehen ist, enthält das Untergehäuse 11 einen Bodenseitenabschnitt 12, Seitenwände 13, eine Frontwand 14 und eine Rückwand 15. Der Bodenseitenabschnitt 12 ist ein Bereich, in welchem die Batteriezellen angeordnet sind, er besitzt im wesentlichen rechteckige Form, die sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt. Die Seitenwände 13 befinden sich an einander abgewandten äußeren Seiten in dem Bodenseitenabschnitt 12 in Fahrzeugbreitenrichtung, sie stehen in Fahrzeughöhenrichtung von äußeren Enden in Fahrzeugbreitenrichtung des Bodenseitenabschnitts 12 nach oben ab und verlaufen in Fahrzeuglängsrichtung. Untere Außenflansche 13a ragen in Fahrzeugbreitenrichtung nach außen, sie befinden sich an oberen Enden der Seitenwände 13.
Die Frontwand 14 steht in Fahrzeughöhenrichtung von einem vorderen Ende des Bodenseitenabschnitts 12 nach oben und verläuft in Fahrzeugbreitenrichtung. In Fahrzeugbreitenrichtung gesehene Außenbereiche der Frontwand 14 sind mit vorderen Bereichen der Seitenwände 13 verbunden. Bauteile wie beispielsweise Träger 75 zur Verbindung mit Frontseitenteilen oder anderen tragenden Bauteilen sind mit einer Vorderfläche der Frontwand 14 verbunden. Die Rückwand 15 steht in Fahrzeughöhenrichtung von einem hinteren Ende des Bodenseitenabschnitts 12 hoch und verläuft in Fahrzeugbreitenrichtung. Die in Fahrzeugbreitenrichtung äußeren Bereiche der Rückwand 15 sind mit hinteren Bereichen der Seitenwände 13 verbunden. Ein Vorderflansch 14a, der in Fahrzeugvorwärtsrichtung absteht und sich in Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt, befindet sich an einem oberen Ende der Frontwand 14 des Untergehäuses 11, und ein Hinterflansch 15a, der in Fahrzeugrückwärtsrichtung absteht und sich in Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt, befindet sich an einem oberen Ende der Rückwand 15.
Wie in 1 gezeigt ist, handelt es sich bei dem Obergehäuse 17 um ein deckelähnliches Bauteil, welches das Untergehäuse 11 von der Oberseite des Fahrzeugs her abdeckt. Das Obergehäuse 17 diese Beispiels enthält einen Oberseitenabschnitt 18, Seitenwände 19, eine Frontwand 19a und ein Rückwand 19b. Der Oberseitenabschnitt 18 ist ein Abschnitt, der sich auf der Fahrzeugoberseite befindet und einen Abstand von dem Bodenseitenabschnitt 12 des Untergehäuses 11 hat, er ist mit einem geringen Abstand von einer unteren Oberfläche des Bodenblechs 71 angeordnet und besitzt eine im wesentlichen rechteckige Form, die sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt. Die Seitenwände 19 des Obergehäuses 17 sind an einander abgewandten Außenseitenbereichen in dem Oberseitenabschnitt 18 in Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet, sie stehen in Fahrzeugabwärtsrichtung von äußeren Enden in Fahrzeugbreitenrichtung des Oberseitenabschnitts 18 ab und verlaufen in Fahrzeuglängsrichtung. Obere Außenflansche 18a, die in Fahrzeugbreitenrichtung nach außen ragen, befinden sich an unteren Enden der Seitenwände 19 des Obergehäuses 17. Die oberen Außenflansche 18a sind mit den unteren Außenflanschen 13a durch Bolzen oder dergleichen befestigt.
Die Frontwand 19a des Obergehäuses 17 steht in Fahrzeugabwärtsrichtung von einem vorderen Ende des Oberseitenabschnitts 18 nach unten ab und verläuft in Fahrzeugbreitenrichtung. In Fahrzeugbreitenrichtung äußere Bereiche der Frontwand 19a sind mit vorderen Bereichen der Seitenwände 19 verbunden. Die Rückwand 19b des Obergehäuses 17 ragt in Fahrzeugabwärtsrichtung von einem hinteren Ende des Oberseitenabschnitts 18 nach unten und verläuft in Fahrzeugbreitenrichtung. Außenbereiche in Fahrzeugbreitenrichtung der Rückwand 19b sind mit hinteren Bereichen der Seitenwände 19 verbunden. Wie bei der Vorderwand 14 und der Rückwand 15 des Untergehäuses 11, enthält jede Vorderwand 19a und Rückwand 19b des Obergehäuses 17 einen Flansch 19c. Jeder der Flansche 19c des Obergehäuses 17 ist mit einem von dem Vorderflansch 14a und dem Rückflansch 15a des Untergehäuses 11 durch einen Bolzen oder dergleichen verbunden und diesen zugeordnet.
Wie in den 2 und 3 dargestellt ist, handelt es sich bei dem Innenquerteil 20 um ein Bauteil, welches sich in Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt und mit dem Bodenseitenabschnitt 12 des Untergehäuses 11 verbunden ist. Bei diesem Beispiel befinden sich mehrere Innenquerteile 20 mit Abstand voneinander in Fahrzeuglängsrichtung. Obschon nicht dargestellt, befinden sich zwischen den Innenquerteilen 20 die Batteriezellen, die in Fahrzeuglängsrichtung angeordnet sind. Die Innenquerteile 20 besitzen eine vordefinierte Breite in Fahrzeuglängsrichtung und eine Höhe in Fahrzeughöhenrichtung, wobei die Höhe größer ist als die Breite.
Das Innenquerteil 20 dieser Ausführungsform enthält einen Zwischenteil 21 sowie linke und rechte Außenteile 22. Der Zwischenteil 21 enthält seine unteren Flansche, die in Fahrzeugvorwärtsrichtung und Fahrzeugrückwärtsrichtung abstehen, und die Flansche sind mit dem Bodenseitenabschnitt 12 des Untergehäuses 11 beispielsweise durch Punktschweißung verbunden.
Die Außenteile 22 sind mit Außenbereichen in Fahrzeugbreitenrichtung des Zwischenteils 21 verbunden, und äußere Enden der Außenteile 22 sind mit den Seitenwänden 13 des Untergehäuses 11 verbunden.
Wie in den 2 bis 5 gezeigt ist, handelt es sich bei dem Außenquerteil 25 um ein Bauelement, das mit dem Bodenseitenteil 12 des Untergehäuses 11 auf einer Unterflächenseite des Bodenseitenteils 12 verbunden ist, das heißt mit der Außenseite des Untergehäuses 11 verbunden ist, und es verläuft in Fahrzeugbreitenrichtung. Bei diesem Beispiel befindet sich eine Mehrzahl der Außenquerteile 25 mit Abstand voneinander in Fahrzeuglängsrichtung. Bei diesem Beispiel verlaufen die Außenquerteile 25 in Fahrzeugbreitenrichtung zu den Seitenschwellern 50.
Das Außenquerteil 25 hat eine Plattenform mit vordefinierter Breite in Fahrzeuglängsrichtung. Äußere Enden in Fahrzeugbreitenrichtung des Außenquerteils 25 befinden sich in Fahrzeugbreitenrichtung außerhalb der Seitenwände 13 des Untergehäuses 11. Bei diesem Beispiel liegen die äußeren Enden des Außenquerteils 25 in Fahrzeugbreitenrichtung innerhalb der äußeren Enden in Fahrzeugbreitenrichtung der Seitenschweller 50 und geringfügig innen bezüglich äußerer Enden der Batterieseitenteile 30. Das Außenquerteil 25 ist so angeordnet, dass es sich in der Draufsicht mit dem Innenquerteil 20 überlappt. Das heißt, die Außenquerteile 25 und die Innenquerteile 20 sind miteinander verbunden, wobei der Bodenseitenabschnitt 12 sich zwischen den Außenquerteilen 25 und den Innenquerteilen 20 befindet.
Die Batterieseitenteile 30 sind Bauteile, die mit dem Batteriegehäuse 10 verbunden sind und in Fahrzeuglängsrichtung verlaufen. Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, enthält das Batterieseitenteil 30 dieses Beispiel ein erstes Seitenteil 31, das sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt, und ein zweites Seitenteil 40, das sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt. Das erste Seitenteil 31 und das zweite Seitenteil 40 sind miteinander verbunden. Das erste Seitenteil 31 ist mit dem Seitenschweller 50 verbunden, und das zweite Seitenteil 40 ist mit einer äußeren Oberfläche der Seitenwand 13 des Untergehäuses 11 des Batteriegehäuses 10 verbunden.
Durch Ausbilden des ersten Seitenteils 31 und des zweiten Seitenteils 40 können die unterschiedlichen Strukturkörper eine Aufpralllast bei einer Seitenkollision oder dergleichen aufnehmen und die Aufpralllast weiter verteilen. Das heißt, die durch eine Seitenkollision zustande kommende Energie der Aufpralllast lässt sich absorbieren, während Verformungshübe reduziert werden. Eine Reduzierung der Verformungshübe kann die Längen der Batterieseitenteile 30 in Fahrzeugbreitenrichtung verringern. Damit wird eine Länge in Fahrzeugbreitenrichtung für das Batteriegehäuse 10 vergrößert. Im Ergebnis lässt sich die Batteriekapazität steigern.
Das erste Seitenteil 31 wird im folgenden detailliert beschrieben. Wie in den 4 und 5 zu sehen ist, besteht das erste Seitenteil 31 aus einem Werkstoff, der Aluminium enthält, es ist ein Bauteil mit einer hohlen rechtwinkligen ParallelepipedForm, die sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt. Ein Querschnitt (ein Schnitt bei Betrachtung in Fahrzeuglängsrichtung) des ersten Seitenteils 31 besitzt eine Rechteckform, die in Fahrzeugbreitenrichtung verläuft, das heißt eine Rechteckform mit Langseiten in Fahrzeugbreitenrichtung. Bei diesem Beispiel ist das erste Seitenteil 31 durch Strangziehen einer Aluminiumlegierung gebildet.
Das erste Seitenteil 31 enthält einen Oberflansch 32 und einen Unterflansch 33. Der Unterflansch 33 befindet sich an einem unteren Bereich des ersten Seitenteils 31 auf einer Innenseite desselben in Fahrzeugbreitenrichtung, er steht in Fahrzeugbreitenrichtung von dem unteren Bereich nach innen vor, und er verläuft in Fahrzeuglängsrichtung. Der Unterflansch 33 ist mit dem zweiten Seitenteil 40 verbunden. Bei diesem Beispiel ist der Unterflansch 33 mit einem Bodenseitenabschnitt 44 des zweiten Seitenteils 40 durch einen Bolzen oder dergleichen verbunden.
Der Oberflansch 32 ist an einem oberen Bereich des ersten Seitenteils 31 auf der Innenseite des ersten Seitenteils 31 in Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet, er steht in Fahrzeugaufwärtsrichtung von dem oberen Bereich ab und verläuft in Fahrzeuglängsrichtung. Wie der Unterflansch 33 ist der Oberflansch 32 mit dem zweiten Seitenteil 40 verbunden. Bei diesem Beispiel ist der Oberflansch 32 mit einer Außenwand 42 des zweiten Seitenteils 40 mit einem Bolzen oder dergleichen verbunden.
Durch Ausgestaltung des ersten Seitenteils 31 in der oben beschriebenen Weise kann dieses dazu gebracht werden, das zweite Seitenteil 40 in Fahrzeugbreitenrichtung nach innen zu drücken, ohne signifikante Verformungen in dem Oberflansch 32 und dem Unterflansch 33 hervorzurufen, wenn bei einer Seitenkollision eine Aufpralllast aufgenommen wird. Im Ergebnis schreitet die Verteilung der Belastung hauptsächlich in dem zweiten Seitenteil voran, und damit lässt sich die durch die seitliche Kollision hervorgerufene Energie des Aufpralls effizient absorbieren.
Im folgenden soll das zweite Seitenteil 40 im einzelnen beschrieben werden. Wie in den 4 und 5 zu sehen ist, enthält das zweite Seitenteil 40 eine Außenplatte 41 aus Metallblech und verläuft in Fahrzeuglängsrichtung, und eine Innenplatte 45 aus Metallblech, die in Fahrzeuglängsrichtung verläuft.
Die Außenwand 41 ist hergestellt durch Biegen einer aus metallischem Werkstoff bestehenden Platte. Die Außenplatte 41 dieses Beispiels enthält eine Außenwand 42, die in Fahrzeugbreitenrichtung nach außen weist, und eine Bodenseite 44, die in Fahrzeugbreitenrichtung nach innen verläuft, ausgehend von einem unteren Ende der Außenwand 42. Ein oberer Flansch 43a, der in Fahrzeugbreitenrichtung nach außen ragt, befindet sich an einem oberen Ende der Außenwand 42, und ein in Fahrzeugabwärtsrichtung ragender Unterflansch 44a befindet sich in Fahrzeugbreitenrichtung am inneren Ende der Bodenseite 44.
Wie die Außenplatte 41 ist auch die Innenplatte 45 durch Biegen einer aus metallischem Werkstoff bestehenden Platte hergestellt. Die Innenplatte 45 dieses Beispiels enthält eine Innenwand 46, die in Fahrzeugbreitenrichtung nach innen weist, und eine Oberseite 47, die in Fahrzeugbreitenrichtung ausgehend von einem oberen Ende der Innenwand 46 nach außen verläuft. Der Oberflansch 43a der Außenplatte 41 ist mit einem Außenbereich in Fahrzeugbreitenrichtung der Oberseite 47 durch Punktschweißen oder dergleichen verbunden. Der Unterflansch 44a der Außenplatte 41 ist mit einem unteren Bereich der Innenwand 46 durch Punktschweißen oder dergleichen verbunden.
Das Verbinden der Außenplatte 41 und der Innenplatte 45 in der oben beschriebenen Weise, und wie dies in den 4 und 5 dargestellt ist, bildet eine erste geschlossene Querschnittstruktur S1 rechteckiger Form, die sich in Fahrzeughöhenrichtung erstreckt bei Betrachtung in Fahrzeuglängsrichtung, das heißt, es ist eine Rechteckform mit Langseiten in Fahrzeughöhenrichtung. Die Oberseite 47 der Innenplatte 45 befindet sich an einem oberen Bereich der ersten geschlossenen Querschnittstruktur S1 und ist so angeordnet, dass sie mit dem Seitenschweller 50 zusammenfällt.
Darüber hinaus ist bei dieser Ausführungsform ein hutförmiges Teil 80 im Inneren der ersten geschlossenen Querschnittstruktur S1 ausgebildet, wobei ein oberer Bereich des hutförmigen Teils 80 in Fahrzeugbreitenrichtung orientiert ist. Das hutförmige Teil 80 hat einen hutförmigen Querschnitt bei Betrachtung in Fahrzeuglängsrichtung. Bei diesem Beispiel befinden sich Flansche an dem oberen und dem unteren Teil in Fahrzeugbreitenrichtung auf der Innenseite des hutförmigen Teils 80, wobei die Flansche mit der Innenwand 46 der Innenplatte 45 durch Punktschweißen oder dergleichen verbunden sind. Ein in Fahrzeugbreitenrichtung betrachtetes äußeres Ende des hutförmigen Teils 80 ist beabstandet von einer Innenseite der Außenwand 42 der Außenplatte 41 angeordnet.
Um in wirksamer Weise eine Stoßbelastung zu absorbieren, befindet sich vorzugsweise im Inneren eines geschlossenen Querschnitts des Batterieseitenteils 30 ein Absorber, wobei es sich um einen Zwischenteil zwischen dem Seitenschweller 50 und dem Batteriegehäuse 10 handelt. Bei dieser Ausführungsform ist das hutförmige Teil 80, das als Absorber fungiert, im Inneren der ersten geschlossenen Querschnittstruktur S1 angeordnet, die in dem zweiten Seitenteil 40 ausgebildet ist. Damit absorbiert das zweite Seitenteil 40 in noch effizienterer Weise eine Stoßbelastung. Darüber hinaus befindet sich bei diesem Bespiel das in Fahrzeugbreitenrichtung betrachtet äußere Ende des hutförmigen Teils 80 an einer Stelle, die einer Oberseite des ersten Seitenteils 31 entspricht. Damit kann eine Lastverteilung noch wirksamer erreicht werden, und demzufolge wird der Effekt des Absorbierens von Seitenkollisionsenergie zusätzlich gesteigert.
Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, enthält der Seitenschweller 50 dieser Ausführungsform eine zweite geschlossene Querschnittstruktur S2 bei Betrachtung in Fahrzeuglängsrichtung. Die Seitenschweller 50 werden im folgenden detailliert beschrieben. Die Seitenschweller 50 sind Bauteile, die sich in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken und sich an in Fahrzeugbreitenrichtung betrachtet entgegengesetzten Seiten des Bodenblechs 71 befinden. Der Seitenschweller 50 enthält einen Außenseitenschweller 51, der in Fahrzeuglängsrichtung verläuft, und einen Innenseitenschweller 55, der sich in Fahrzeugbreitenrichtung betrachtet innen bezüglich des Außenseitenschwellers 51 befindet und in Fahrzeuglängsrichtung verläuft.
Wie in den 4 und 5 zu sehen ist, enthält der Außenseitenschweller 51 eine Außenwand 52 und eine äußere Oberseite 53. Die Außenwand 52 weist in Fahrzeugbreitenrichtung nach außen und erstreckt sich in Fahrzeuglängsrichtung. Die äußere Oberseite 53 verläuft in Fahrzeugbreitenrichtung nach innen, ausgehend von einem oberen Ende der Außenwand 52, und erstreckt sich in Fahrzeuglängsrichtung. Außerdem ist die Oberseite 53 geringfügig geneigt in Fahrzeughöhenrichtung, indem sich die äußere Oberseite 53 in Fahrzeugbreitenrichtung nach innen erstreckt. Ein oberer Außenflansch 53a, der in Fahrzeughöhenrichtung ragt, befindet sich an einem inneren Ende der äußeren Oberseite in Fahrzeugbreitenrichtung-
Der Innenseitenschweller 55 enthält eine Innenwand 56, eine innere Oberseite 57 und eine Bodenseite 58. Die Innenwand 56 befindet sich in Fahrzeugbreitenrichtung der Außenwand 52 innen mit einem Abstand von der Außenwand 52, sie weist in Fahrzeugbreitenrichtung nach innen, und sie verläuft in Fahrzeuglängsrichtung. Die innere Oberseite 57 verläuft in Fahrzeugbreitenrichtung ausgehend von einem oberen Ende der Innenwand 56 nach außen und erstreckt sich in Fahrzeuglängsrichtung. Weiterhin ist die innere Oberseite 57 etwas in Fahrzeughöhenrichtung geneigt, während sich die innere Oberseite 57 in Fahrzeugbreitenrichtung nach außen erstreckt. Der äußere Bereich in Fahrzeugbreitenrichtung einer Unterseite des Bodenblechs 71 ist mit der inneren Oberseite 57 verbunden. Ein oberer Innenflansch 58a, der in Fahrzeughöhenrichtung ragt, befindet sich an einem äußeren Ende der inneren Oberseite in Fahrzeugbreitenrichtung. Der obere Innenflansch 58a ist mit dem oberen Außenflansch 53a durch Punktschweißen oder dergleichen verbunden.
Die Bodenseite 58 des Innenseitenschwellers 55 verläuft in Fahrzeugbreitenrichtung ausgehend von einem unteren Ende der Innenwand 56 nach außen. Die Bodenseite 58 befindet sich in Abwärtsrichtung des Fahrzeugs bezüglich der inneren Oberseite und der äußeren Oberseite 53 mit einem Abstand von der inneren Oberseite 57 und der äußeren Oberseite 53. In einem Mittelbereich der Bodenseite 58 in Fahrzeugbreitenrichtung ist eine Stufe ausgebildet. Eine höher gelegene Fläche befindet sich an einer Innenseite der Stufe in Fahrzeugbreitenrichtung, eine tiefer gelegene Fläche befindet sich an der Außenseite der Stufe in Fahrzeugbreitenrichtung. Ein in Fahrzeugabwärtsrichtung ragender Unterflansch 58e befindet sich außen in Fahrzeugbreitenrichtung bezüglich der tieferen Fläche der Bodenseite 58. Der Unterflansch 58e ist mit einem unteren Bereich der Außenwand 52 durch Punktschweißen oder dergleichen verbunden.
Wie oben beschrieben und wie in den 4 und 5 gezeigt, ist die zweite geschlossene Querschnittstruktur S2 gebildet durch Verbinden des Außenseitenschwellers 51 mit dem Innenseitenschweller 55. Im Inneren der zweiten geschlossenen Querschnittstruktur S2 sind mehrere Verstärkungsteile 60 befestigt. Die Verstärkungsteile 60 sind in Abstand voneinander in Fahrzeuglängsrichtung im Inneren der zweiten geschlossenen Querschnittstruktur S2 angeordnet.
Wie in 3 gezeigt ist, enthält jedes Verstärkungsteil 60 zwei vertikale Wände, nämlich eine Frontwand (vertikale Wand) 61 und eine Rückwand (vertikale Wand) 62, mit Abstand voneinander in Fahrzeuglängsrichtung angeordnet. Jedes der Verstärkungsteile 60 enthält weiterhin einen Bodenseitenabschnitt 63, der einen unteren Bereich der Frontwand 61 mit einem unteren Bereich der Rückwand 62 verbindet.
Der Bodenseitenabschnitt 63 des Verstärkungsteils 60 ist mit der Bodenseite 58 des Innenseitenschwellers 55 verbunden. Die Frontwand 61 verläuft in Fahrzeugaufwärtsrichtung von einem vorderen Ende des Bodenseitenabschnitts 63, um in Berührung zu gelangen mit der äußeren Oberseite 53 des Außenseitenschwellers 51 und der inneren Oberseite 57 des Innenseitenschwellers 55. Beispielsweise kann an einem Zwischenbereich der Frontwand 61 in Fahrzeughöhenrichtung eine (nicht gezeigte) seitliche Verstärkungsrippe vorgesehen sein, und eine (nicht gezeigte) vertikale Verstärkungsrippe, die in Fahrzeughöhenrichtung verläuft, kann an einem Zwischenbereich der Frontwand 61 in Fahrzeugbreitenrichtung vorgesehen sein. Die Rückwand 62 erstreckt sich in Fahrzeughöhenrichtung von einem hinteren Ende des Bodenseitenabschnitts 63 zwecks Kontakt mit der äußeren Oberseite 53 des Außenseitenschwellers 51 und der inneren Oberseite 57 des Innenseitenschwellers 55, so wie die Frontwand 61. Die Rückwand 62 kann so wie die Frontwand 61 Verstärkungsrippen enthalten.
Wie in 3 zu sehen ist, ist eine sich in Fahrzeugrückwärtsrichtung ausgehend von einer Innenseite der Frontwand 61 erstreckende Innenwand 64 in einigen der mehreren Verstärkungsteile 60 vorgesehen. Ein unteres Ende der Innenwand 64 ist mit dem Bodenseitenabschnitt 63 verbunden.
Bei dieser Ausführungsform ist, wie die 4 und 5 zeigen, das Verstärkungsteil 60 so angeordnet, dass es sich mit dem Außenquerteil 25 in einer Draufsicht überlappt. Weiterhin sind das Verstärkungsteil 60, der Seitenschweller 50, das erste Seitenteil 31 und das Außenquerteil 25 in dieser Reihenfolge von der Oberseite ausgehend in Richtung der Unterseite des Fahrzeugs angeordnet und mit einem Sicherungsbolzen 78 gesichert, der sich in Fahrzeughöhenrichtung erstreckt.
Insbesondere sind der Bodenseitenabschnitt 63 des Verstärkungsteils 60, die tiefere Oberfläche der Bodenseite 58 des Innenseitenschwellers 50, die Oberseite des ersten Seitenteils 61, eine Unterseite des ersten Seitenteils 61 und die Außenquerteile 25 in dieser Reihenfolge platziert. In diese ausgebildete Durchgangslöcher stehen in Fahrzeughöhenrichtung miteinander ausgerichtet. Das Verstärkungsteil 60, der Seitenschweller 50, das erste Seitenteil 31 und das Außenquerteil 25 sind mit dem sich durch die Durchgangslöcher hindurch erstreckenden Sicherungsbolzen 78 befestigt.
Im allgemeinen wird eine auf eine seitliche Kollision zurückzuführende Aufpralllast durch die Struktur eines Seitenschwellers absorbiert. Bei der vorliegenden Ausführungsform, wie sie oben beschrieben wurde, sind in dem Seitenschweller 50 die Verstärkungsteile 60 mit massereichen Strukturen angeordnet, und das Batterieseitenteil 30 und die Außenquerteile 25 sind mit dem Seitenschweller 50 an den Stellen zusammengefügt, an denen die Verstärkungsteile 60 gelegen sind. Damit besitzt der Seitenschweller 50 eine erhöhte Steifigkeit.
Wenn außerdem der Seitenschweller 50 und das erste Seitenteil 31, welches aus einer Aluminiumlegierung besteht, sich in Fahrzeugbreitenrichtung bei einer durch eine Seitenkollision veranlassten Aufpralllast nach innen verformen, sind die Verformung des Seitenschwellers 50 und die Verformung des ersten Seitenteils 31 miteinander verknüpft. Damit können der Seitenschweller 50 und das erste Seitenteil 31 die Last im Verein miteinander absorbieren. Dies kann zu einer höheren Wirksamkeit der Lastabsorption und der Lastverteilung auf mehr Oberflächen führen und dadurch eine effektive Absorption von Seitenkollisionsenergie bei reduzierten Deformationshüben führen.
Weiterhin ist bei der vorliegenden Ausführungsform das Innenquerteil 20 derart angeordnet, dass es bei Betrachtung in Fahrzeugbreitenrichtung mit dem Verstärkungsteil 60 übereinstimmt, wie in 3 gezeigt ist. Bei diesem Beispiel befindet sich eine Bodenfläche des Verstärkungsteils 60 in einem Zwischenbereich des Innenquerteils 20 in Fahrzeughöhenrichtung.
Bei dieser Ausführungsform wird eine von dem Seitenschweller 50 und dem ersten Seitenteil 31 aufgenommene Last transferiert auf das zweite Seitenteil 40 über die verknüpfte Verformung des Seitenschwellers 50 und des ersten Seitenteils 31. Zu dieser Zeit kann das zweite Seitenteil 40 die Aufpralllast wirksam absorbieren, weil das zweite Seitenteil 40 von den Innenquerteilen 20 vom Inneren des Batteriepacks 1 aus gelagert wird. Da das Verstärkungsteil 60 des Seitenschwellers 50 so angeordnet ist, dass es mit dem Innenquerteil 20 in der Seitenansicht übereinstimmt, und das Innenquerteil 20 eine vertikal verlängerte Form hat, die sich in Fahrzeughöhenrichtung ausgehend von dem Untergehäuse 11 bei Betrachtung in Fahrzeugbreitenrichtung erstreckt, kann das Innenquerteil 20 wirksam das zweite Seitenteil 40 lagern.
Eine Struktur des ersten Seitenteils 31 des Batterieseitenteils 30 der vorliegenden Ausführungsform wird im folgenden detailliert erläutert. Wie in den 4 und 5 zu sehen ist, handelt es sich bei dem ersten Seitenteil 31 um ein hohles Bauteil, ein Querschnitt (ein Schnitt bei Betrachtung in Fahrzeuglängsrichtung) des ersten Seitenteils 31 hat Rechteckform mit Langseiten in Fahrzeugbreitenrichtung. Diese Rechteckform ist von drei vertikalen Wänden in vier Zonen segmentiert, demzufolge die vier Zonen in Fahrzeugbreitenrichtung ausgerichtet sind. Bei diesem Beispiel sind eine erste Zone 34a, eine zweite Zone 34b, eine dritte Zone 34c und eine vierte Zone 34d von außen nach innen in Fahrzeugbreitenrichtung vorgesehen. Eine Querschnittform jeder der ersten bis vierten Zone 34a bis 34d ist rechtwinklig (Rahmenform), und die Abmessungen der ersten bis vierten Zone 34a bis 34d in Fahrzeughöhenrichtung sind gleich. Bezüglich der Abmessungen in Fahrzeugbreitenrichtung ist die erste Zone 34a die kleinste, und die zweite Zone 34b, die dritte Zone 34c und die vierte Zone 34d haben allmählich größere Abmessungen in dieser Reihenfolge. Der oben beschriebene Sicherungsbolzen 78 verläuft bei diesem Beispiel durch die zweite Zone 34b.
Die Ausbildung der ersten bis vierten Zone 34a bis 34d gemäß obiger Beschreibung ermöglicht eine wirksame Absorption einer Aufpralllast. Bei der vorliegenden Ausführungsform besitzt, da der Oberflansch 32 und der Unterflansch 33 an der vierten Zone 34d gelegen sind, diese vierte Zone 34d eine etwas höhere Steifigkeit als die erste bis dritte Zone 34a bis 34c. Wenn folglich eine auf eine seitliche Kollision zurückzuführende Aufpralllast aufgenommen wird, erfahren die erste bis dritte Zone 34a bis 34c eine stärkere Verformung. Das heißt, die erste bis dritte Zone 34a bis 34c kollabieren wahrscheinlicher in einem höheren Ausmaß.
Die dritte Zone 34c besitzt einen erhöhten Hub, verformt sich allerdings in einem späteren Stadium einer Zeitspanne ausgehend von einem Verformungsbeginn bei einer Aufpralllast, bis hin zu dem Zeitpunkt, zu dem die Verformung abgeschlossen ist. Das heißt, bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Außenseite des Batteriepacks 1 an einer Verformung unmittelbar im Anschluss an den Beginn der Verformung bei einer Aufpralllast gehindert. Damit wird die Form für eine gewisse Zeitspanne aufrecht erhalten, um sich dann allmählich nach innen zu verformen. Aus diesem Grund lässt sich die Energie aus einer seitlichen Kollision wirksam absorbieren.
Die Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform ist beispielhaft, um die Erfindung zu erläutern, sie soll die Erfindung gemäß dem Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken. Der Aufbau von Elementen der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt, sondern es sind Modifikationen in unterschiedlicher Weise im Rahmen des technischen Umfangs gemäß dem Schutzumfang der Ansprüche möglich.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die ersten Seitenteile 31 der Batterieseitenteile 30 durch Strangziehen einer Aluminiumlegierung gebildet, dies ist jedoch keine Beschränkung. Die erste bis vierte Zone 34a bis 34d können durch mehrere Bauteile gebildet sein. Während als Absorber bei dieser Ausführungsform das hutförmige Teil 80 verwendet wird, soll dies keine Beschränkung darstellen, es kann ein separater Absorber vorgesehen werden.
Bezugszeichenliste

1: Batteriepack
10: Batteriegehäuse
11: Untergehäuse
12: Bodenseitenabschnitt
13: Seitenwand
13a: Unterer Außenflansch
14: Frontwand
14a: Vorderflansch
15: Rückwand
15a: Hinterflansch
17: Obergehäuse
18: Oberseitenabschnitt
18a: Oberer Außenflansch
19: Seitenwand
19a: Frontwand
19b: Rückwand
20: Innenquerteil
21: Zwischenteil
22: Außenteil
25: Außenquerteil
30: Batterieseitenteil
31: Erstes Seitenteil
32: Oberflansch
33: Unterflansch
34a: Erste Zone
34b: Zweite Zone
34c: Dritte Zone
34d: Vierte Zone
40: Zweites Seitenteil
41: Außenplatte
42: Außenwand
43a: Oberflansch
44: Bodenseite
44a: Unterflansch
45: Innenplatte
46: Innenwand
47: Oberseite
50: Seitenschweller
51: Außenseitenschweller
52: Außenwand
53: Äußere Oberseite
53a: Oberer Außenflansch
55: Innenseitenschweller
56: Innenwand
57: Innere Oberseite
58: Bodenseite
58a: Oberer Innenflansch
58e: Unterflansch
60: Verstärkungsteil
61: Frontwand (Vertikale Wand)
62: Rückwand (Vertikale Wand)
63: Bodenseitenabschnitt
64: Innenwand
71: Bodenblech
75: Träger
78: Sicherungsbolzen
80: Hutförmiges Teil
S1: Erste geschlossene Querschnittstruktur
S2: Zweite geschlossene Querschnittstruktur

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2020029150 A [0004]

Claims

Batteriepack-Sicherungsstruktur für ein Fahrzeug, umfassend: ein an einem Bodenabschnitt einer Fahrzeugkarosserie auf einer Fahrzeugunterseite angebrachtes Batteriegehäuse (10), ein an einem Außenbereich in Fahrzeugbreitenrichtung des Bodenteils vorgesehenen Seitenschweller (50), der sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt, und ein Batterieseitenteil (30), das an einem Außenbereich in Fahrzeugbreitenrichtung des Batteriegehäuses (10) angeordnet ist und sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt, wobei das Batteriegehäuse (10) an dem Seitenschweller (50) über das Batterieseitenteil (30) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Batterieseitenteil (30) ein erstes Seitenteil (31) und ein zweites Seitenteil (40) enthält, die in Fahrzeuglängsrichtung verlaufen, das erste Seitenteil (31) und das zweite Seitenteil (40) zusammengefügt sind, und das erste Seitenteil (31) mit dem Seitenschweller (50) und das zweite Seitenteil (40) mit dem Batteriegehäuse verbunden ist.
Batteriepack-Sicherungsstruktur für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, bei der das erste Seitenteil (31) aus einem Werkstoff gefertigt ist, der Aluminium enthält, eine hohle rechtwinklige Parallelepipedform aufweist, und eine rechteckige Querschnittsform besitzt mit Langseiten in Fahrzeugbreitenrichtung bei Betrachtung in Fahrzeuglängsrichtung, und ein Unterflansch (33) sich an einem unteren Bereich des ersten Seitenteils (31) auf einer Innenseite des ersten Seitenteils (31) in Fahrzeugbreitenrichtung befindet, wobei der Unterflansch (33) in Fahrzeugbreitenrichtung ragt und mit dem zweiten Seitenteil (40) verbunden ist, und ein Oberflansch (32) an einem oberen Bereich des ersten Seitenteils (31) auf der Innenseite des ersten Seitenteils (31) vorhanden ist, wobei der Oberflansch (32) in Fahrzeughöhenrichtung nach oben ragt und mit dem zweiten Seitenteil (40) verbunden ist.
Batteriepack-Sicherungsstruktur für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, bei der das zweite Seitenteil (40) eine aus Metallblech bestehende Außenplatte (41) und eine aus Metallblech bestehende Innenplatte (45) enthält, wobei die Außenplatte (41) und die Innenplatte (45) unter Bildung einer ersten geschlossenen Querschnittstruktur (S1) rechteckiger Form mit Langseiten in Fahrzeughöhenrichtung bei Betrachtung in Fahrzeuglängsrichtung zusammengefügt sind, ein oberer Bereich der ersten geschlossenen Querschnittstruktur (S1) derart gelegen ist, dass er zusammenfällt mit dem Seitenschweller (50) bei Betrachtung in Fahrzeugbreitenrichtung, und ein hutförmiges Teil (80) mit hutförmigem Querschnitt bei Betrachtung in Fahrzeuglängsrichtung im Inneren der ersten geschlossenen Querschnittstruktur (S 1) angebracht ist, wobei ein oberer Bereich des hutförmigen Teils (80) in Fahrzeugbreitenrichtung orientiert ist.
Batteriepack-Sicherungsstruktur für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der in dem Seitenschweller (50) bei Betrachtung in Fahrzeuglängsrichtung eine zweite geschlossene Querschnittstruktur (S2) gebildet ist, im Inneren der zweiten geschlossenen Querschnittstruktur (S2) mehrere Verstärkungsteile (60) angebracht sind, wobei die Verstärkungsteile (60) voneinander in Fahrzeuglängsrichtung beabstandet sind, jedes der Verstärkungsteile (60) zwei vertikale Wände (61, 62) enthält, die voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei ein Bodenseitenabschnitt die vertikalen Wände (61, 62) verbindet, eine Mehrzahl von Außenquerteilen (25), die sich in Fahrzeugbreitenrichtung zu dem Seitenschweller (50) erstrecken, mit einem Bodenseitenabschnitt (12) des Batteriegehäuses (10) an einer Unterseite des Bodenseitenabschnitts (12) verbunden ist, wobei die Außenquerteile (25) voneinander mit Abstand in Fahrzeuglängsrichtung angeordnet sind, die Außenquerteile (25) so gelegen sind, dass sie sich mit den Verstärkungsteilen (60) in einer Draufsicht überlappen, der Bodenseitenabschnitt jedes der Verstärkungsteile (60), ein unterer Bereich des Seitenschwellers (50), das erste Seitenteil (31) und ein zugehöriges der Außenquerteile (25) in dieser Reihenfolge von oben nach unten in dem Fahrzeug angeordnet und von einem Sicherungsbolzen (78), der in Fahrzeughöhenrichtung verläuft, gesichert sind.
Batteriepack-Sicherungsstruktur für ein Fahrzeug nach Anspruch 4, bei der ein sich in Fahrzeugbreitenrichtung erstreckendes Innenquerteil (20) im Inneren des Batteriegehäuses (10) vorgesehen ist, und das Innenquerteil (20) derart gelegen ist, dass es mit einem zugehörigen Verstärkungsteil (60) bei Betrachtung in Fahrzeugbreitenrichtung zusammenfällt.
Batteriepack-Sicherungsstruktur für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, bei der das erste Seitenteil (31) ein hohles Bauteil ist und eine hohle Querschnittsform des hohlen Bauteils durch eine sich in Fahrzeughöhenrichtung erstreckende Wand segmentiert ist, und unter einer Mehrzahl von Rahmenformen, die sich aus der Segmentierung durch die Wand ergeben, eine innere Rahmenform eine größere Länge besitzt als eine äußere Rahmenform in Fahrzeugbreitenrichtung.