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Die Erfindung betrifft eine Unterfahrschutzplatte und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Unterfahrschutzplatte.
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Bei elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen mit einer elektrischen Antriebseinheit und einem elektrischen Energiespeicher mit Batteriezellen sind im Bereich des elektrischen Energiespeichers Entgasungseinrichtungen bekannt, um Gase aus dem elektrischen Energiespeicher gezielt abführen zu können, die sich bei einem thermischen Ereignis bilden können, beispielsweise bei einem internen Fehler oder bei einer Beschädigung einer Batteriezelle des elektrischen Energiespeichers. Das Abführen von heißen Gasen aus dem elektrischen Energiespeicher soll verhindern, dass die heißen Gase in dem elektrischen Energiespeicher nicht noch größeren Schaden anrichten, wie beispielsweise weitere Batteriezellen beschädigt, so dass so eine Kettenreaktion einer Beschädigung von weiteren Batteriezellen verhindert werden soll.
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Eine Entgasungseinrichtung von einem elektrischen Energiespeicher ist beispielsweise durch die
DE 10 2020 001 540 A1 bekannt geworden. Dabei wird das entweichende Gas an den Seiten des Batteriegehäuses des elektrischen Energiespeichers aus dem Batteriegehäuse aus Öffnungen ausgeleitet und in Öffnungen einer tragenden Struktur der Karosserie eingeleitet und durch die Struktur abgeleitet.
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Diese Art der Ableitung heißer Gase ist jedoch nicht bevorzugt, weil damit die heißen Gase aus dem elektrischen Energiespeicher nahe dem Fahrzeuginnenraum geführt werden, wo gegebenenfalls Passagiere gefährdet sein könnten und/oder Kunststoffteile des Innenraums schmelzen oder brennen könnten.
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Bei Kraftfahrzeugen mit einer elektrischen Antriebseinheit, einem elektrischen Energiespeicher und einer solchen Entgasungseinrichtung besteht weiterhin das Problem, dass sich die austretenden heißen Gase mit Luft vermischen könnten und die heißen Gase sich aufgrund einer Vermischung der heißen Gase mit dem Sauerstoff der Luft entzünden können, so dass dadurch auch andere Gegenstände in Brand geraten könnten. Dies gilt es zu vermeiden.
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Auch ist es bekannt, dass unterhalb des elektrischen Energiespeichers eine Unterfahrschutzplatte vorgesehen ist, welche einen mechanischen Schutz des elektrischen Energiespeichers darstellt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Unterfahrschutzplatte und ein Kraftfahrzeug mit einer Unterfahrschutzplatte zu schaffen, welche eine sichere Abführung der heißen Gase aus einem elektrischen Energiespeicher auf kostengünstige Weise erlaubt.
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Die Aufgabe zur Unterfahrschutzplatte wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Unterfahrschutzplatte für ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Antriebseinheit und einem elektrischen Energiespeicher, wobei die Unterfahrschutzplatte einen zumindest dreischichtigen Aufbau mit einer ersten äußeren Platte, einer zweiten äußeren Platte und einer zwischen den beiden äußeren Platten angeordneten Zwischenplatte, wobei die erste äußere Platte, die Zwischenplatte und die zweite äußere Platte zwischen den beiden äußeren Platten eine Kanalanordnung mit zumindest einem Strömungskanal ausbilden, wobei die erste äußere Platte eine erste Abdeckung der Kanalanordnung mit dem zumindest einen Strömungskanal, die zweite äußere Platte eine zweite Abdeckung der Kanalanordnung mit dem zumindest einen Strömungskanal und die Zwischenplatte die seitliche Begrenzung des zumindest einen Strömungskanals der Kanalanordnung ausbilden, wobei die erste äußere Platte zumindest eine Einströmöffnung für ein Fluid zur Einströmung des Fluids in den zumindest einen Strömungskanal und die erste äußere Platte und/oder die zweite äußere Platte zumindest eine Ausströmöffnung für ein Fluid zur Ausströmung des Fluids aus dem zumindest einen Strömungskanal. Damit wird eine sichere und dennoch kostengünstige Lösung gefunden, mittels welcher heiße Abgase aus einem elektrischen Energiespeicher sicher abgeführt werden kann.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Zwischenplatte aus einem gewellten flächigen Material besteht, welches Seitenwände zur seitlichen Begrenzung des zumindest einen Strömungskanals ausbildet. Vorteilhaft besteht die Zwischenplatte aus einem strukturierten Blechmaterial oder Kunststoffmaterial, in welchem aufgrund der Strukturierung der zumindest eine Strömungskanal eingebracht ist.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die Zwischenplatte aus einem Vollmaterial besteht, beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial oder Schaummaterial, in welche Seitenwände und/oder Strömungskanäle eingebracht sind. Dadurch kann der Zwischenschicht eine gut herstellbare Gestalt verliehen werden.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es auch vorteilhaft, wenn die beiden äußeren Platten eine dünnere Wandstärke aufweisen als die Zwischenplatte. Damit kann eine bauraumsparende Gestaltung erreicht werden, wobei dennoch die nötige Stabilität der Unterfahrschutzplatte durch die vorgenommene Materialwahl der beiden äußeren Platten erreicht werden kann.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die beiden äußeren Platten aus einem steiferen und/oder festeren Material besteht als die Zwischenplatte. Damit kann die nötige Stabilität der Unterfahrschutzplatte erreicht werden.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die beiden äußeren Platten eine höhere Dichte aufweisen als die Zwischenplatte. Damit kann die nötige Stabilität der Unterfahrschutzplatte erreicht werden. Im Aufprallfall kann die Zwischenplatte auch eher nachgeben, was eine Energieaufnahme fördert. Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung der Zwischenplatte als Schaummaterialplatte, was die Energieaufnahme fördert.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die erste äußere Platte und/oder die zweite äußere Platte auf ihrer Seite hin zur Zwischenplatte eine hitzebeständige Schicht aufweist oder aufweisen, insbesondere eine Schicht aus Metall, beispielsweise Stahl und/oder Keramik. Dadurch kann die Unterfahrschutzplatte besser gegen das heiße Gas abgeschirmt werden, so dass die Unterfahrschutzplatte nicht wegen der heißen Gase schmilzt oder beginnt zu brennen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste äußere Platte, die zweite äußere Platte und/oder die Zwischenplatte aus einem Blechmaterial und/oder einem Kunststoffmaterial, wie einem faserverstärkten Material, wie beispielsweise einem GFK-Material oder CFK-Material, besteht oder bestehen. Dadurch lässt sich eine gut zu fertigende Unterfahrschutzplatte zusammensetzen, wobei die Verbindung der einzelnen Platten beispielsweise durch Kleben oder Schweißen erfolgen kann.
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Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn zumindest eine Dichtung vorgesehen ist, welche auf der ersten äußeren Platte um die zumindest eine Einströmöffnung angeordnet ist.
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Die Aufgabe zu dem Kraftfahrzeug wird mit den Merkmalen von Anspruch 10 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher mit einem Batteriegehäuse mit zumindest einer Fluidausströmöffnung, wobei eine Unterfahrschutzplatte unterhalb des elektrischen Energiespeichers angeordnet ist, wobei die zumindest eine Fluidausströmöffnung des Batteriegehäuses fluidisch mit der zumindest einen Einströmöffnung der Unterfahrschutzplatte verbunden ist. So kann eine geeignete Abführung von heißen Gasen aus dem elektrischen Energiespeicher vorgenommen werden, ohne dass dazu Kanäle durch die Karosserie geführt werden müssen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
- 2 eine Schnittdarstellung eines Gehäuses eines elektrischen Energiespeichers mit einer Unterfahrschutzplatte mit einem Strömungskanal gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 3 eine Schnittdarstellung eines Gehäuses eines elektrischen Energiespeichers mit einer Unterfahrschutzplatte mit einem Strömungskanal gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
- 4 eine Darstellung einer Zwischenplatte einer Unterfahrschutzplatte zur Darstellung der Struktur des zumindest einen Strömungskanals.
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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Unterfahrschutzplatte 2 und eine solche Unterfahrschutzplatte 2.
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Die 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 1 mit zumindest einer elektrischen Antriebseinheit 3, hier mit zwei elektrischen Antriebseinheiten 3, und mit einem elektrischen Energiespeicher 4. Die Steuerung der elektrischen Antriebseinheit 3 oder der elektrischen Antriebseinheiten 3 und/oder des elektrischen Energiespeichers 4 erfolgt mittels der Steuereinheit 5.
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Da der elektrische Energiespeicher 4 nach Art einer Unterflurbatterie im Bodenbereich des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet ist, ist zum Schutz des elektrischen Energiespeichers 4 unterhalb des elektrischen Energiespeichers 4 eine Unterfahrschutzplatte 2 angeordnet. Diese Unterfahrschutzplatte 2 nimmt Stöße von unten auf, beispielsweise, wenn das Kraftfahrzeug 1 am Boden aufsetzt, gegen ein Hindernis fährt etc.
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Die 2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Unterfahrschutzplatte 2. Die Unterfahrschutzplatte 2 ist unter einem elektrischen Energiespeicher 4 angeordnet. Der elektrische Energiespeicher 4 weist ein Batteriegehäuse 7 mit darin angeordneten Batteriezellen 6 auf. In einer unteren Wand 8 ist zumindest eine Fluidausströmöffnung 9 vorgesehen, durch welche ein heißes Gas aus dem Batteriegehäuse 7 austreten kann, wenn dieses beispielsweise bei einem Defekt entsteht.
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Die Unterfahrschutzplatte 2 weist einen zumindest dreischichtigen Aufbau mit einer ersten äußeren Platte 10, einer zweiten äußeren Platte 11 und einer zwischen den beiden äußeren Platten 10, 11 angeordneten Zwischenplatte 12 auf.
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Dabei bilden die erste äußere Platte 10, die Zwischenplatte 12 und die zweite äußere Platte 11 zwischen den beiden äußeren Platten 10, 11 ein Kanalanordnung 13 mit zumindest einem Strömungskanal 14 aus.
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Dabei bildet die erste äußere Platte 10 eine erste Abdeckung der Kanalanordnung 13 mit dem zumindest einen Strömungskanal 14 aus.
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Die zweite äußere Platte 11 bildet eine zweite Abdeckung der Kanalanordnung 13 mit dem zumindest einen Strömungskanal 14, wobei die Zwischenplatte 12 die seitliche Begrenzung 15 des zumindest einen Strömungskanals 14 der Kanalanordnung 13 ausbildet.
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Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 bildet die erste äußere Platte 10 zumindest eine Einströmöffnung 16 für ein Fluid zur Einströmung des Fluids in den zumindest einen Strömungskanal 14 aus.
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Dadurch stehen sich die Fluidausströmöffnung 9 des Batteriegehäuses 7 und die Einströmöffnung 16 der Unterfahrschutzplatte 2 fluchtend gegenüber und es kann ein Fluidstrom aus dem Batteriegehäuse 7 in die Unterfahrschutzplatte 2 eingeleitet werden.
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Zur Ausströmung des Fluids aus der Unterfahrschutzplatte 2 weist die erste äußere Platte 10 und/oder die zweite äußere Platte 11 zumindest eine Ausströmöffnung 17, siehe 1, für ein Fluid zur Ausströmung des Fluids aus dem zumindest einen Strömungskanal 14 auf.
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Gemäß dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die Zwischenplatte 12 aus einem Vollmaterial, beispielsweise aus einem Schaummaterial, in welche Seitenwände als seitliche Begrenzungen 15 und/oder Strömungskanäle 14 eingebracht sind.
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Aus 1 ist auch zu erkennen, dass die beiden äußeren Platten 10, 11 eine dünnere Wandstärke aufweisen als die Zwischenplatte 12. Dies liegt auch daran, dass die beiden äußeren Platten 10, 11 eine Stabilitäts- und Schutzaufgabe haben und daher keine Strömungskanäle 14 aufweisen müssen.
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Entsprechend ist es zweckmäßig, wenn die beiden äußeren Platten 10, 11 aus einem steiferen und/oder festeren Material bestehen als die Zwischenplatte 12. Auch können die beiden äußeren Platten 10, 11 eine höhere Dichte aufweisen als die Zwischenplatte 12.
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Da die aus dem Batteriegehäuse ausströmenden Fluide heiße Gase sein können, ist es optional vorteilhaft, wenn die erste äußere Platte 10 und/oder die zweite äußere Platte 11 auf ihrer Seite 18 hin zur Zwischenplatte 12 eine hitzebeständige Schicht 19 aufweist oder aufweisen, insbesondere eine Schicht aus Metall, beispielsweise Stahl und/oder Keramik. Dadurch kann bzw. können die erste Platte und/oder die zweite Platte thermisch geschützt werden.
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Auch kann die erste äußere Platte 10, die zweite äußere Platte 11 und/oder die Zwischenplatte 12 aus einem Blechmaterial und/oder einem Kunststoffmaterial, wie einem faserverstärkten Material, wie beispielsweise einem GFK-Material, bestehen. Dies erleichtert die Herstellung und erhöht die Stabilität.
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Weiterhin ist aus 2 auch zu erkennen, dass zumindest eine Dichtung 20 vorgesehen ist, welche auf der ersten äußeren Platte 10 um die zumindest eine Einströmöffnung 16 angeordnet ist. Diese Dichtung liegt an der ersten Platte 10 und an dem Batteriegehäuse 7 an und dichtet die Fluidverbindung zwischen der Fluidausströmöffnung 9 und der Einströmöffnung 16 nach außen hin ab.
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Die 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Unterfahrschutzplatte 2 unterhalb eines elektrischen Energiespeichers 4, welcher im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der 2 ähnlich ist, wobei die Zwischenplatte 12 aus einem gewellten flächigen Material besteht, welches Seitenwände 21 zur seitlichen Begrenzung des zumindest einen Strömungskanals 14 ausbildet. Ansonsten wird auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der 2 verwiesen.
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Vorteilhaft können die beiden äußeren Platten und die Zwischenplatte aus einem Metallblech oder aus einem anderweitigen Material bestehen, beispielsweise aus Kunststoff, faserverstärktem Kunststoff, wie GFK oder CFK. GFK steht für glasfaserverstärkter Kunststoff und CFK steht für kohlefaserverstärkter Kunststoff.
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Die 4 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Zwischenplatte 12 der Unterfahrschutzplatte 2. Es sind die Bereiche der Einströmöffnung 16 in der benachbart dazu angeordneten ersten äußeren Platte 10 und der Ausströmöffnungen 17 in der benachbart dazu angeordneten ersten äußeren Platte 10 und/oder in der benachbart angeordneten zweiten äußeren Platte 11 angedeutet. Die beiden gezeigten Strömungskanäle 14 verlaufen von einem gemeinsamen Sammelbereich 22 benachbart zu der Einströmöffnung 16 zu jeweils einem Sammelbereich 23, der benachbart zu einer Ausströmöffnung 17 angeordnet ist.
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Der jeweilige Strömungskanal 14 verläuft mit Umlenkungen 24 und mit Taschen 25 im Bereich der Umlenkungen 24. Die Taschen 25 dienen dem Auffangen und Sammeln von Partikeln aus dem ausströmenden Gas. Die Umlenkungen 24 dienen der Verlängerung des Strömungswegs, um das Gas möglichst gut in der Unterfahrschutzplatte 2 abkühlen zu können.
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In den gezeigten Ausführungsbeispielen der 2 und 3 sind jeweils drei Platten 10, 11, 12 gezeigt. Es können alternativ auch mehr als drei Platten 10, 11, 12 vorgesehen sein. So können beispielsweise auch zwei oder mehr Zwischenplatten 12 vorgesehen sein, um die Strömungskanäle 14 zu bilden.
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Die Herstellung der Unterfahrschutzplatte 2 kann beispielsweise derart vorgenommen werden, dass die zumindest eine Zwischenplatte 12 bereitgestellt wird, diese derart ausgebildet wird, dass sie den Strömungskanal 14 oder die Strömungskanäle ausbildet. Anschließend können die beiden äußeren Platten 10, 11 hinzugefügt und mit der zumindest einen Zwischenplatte 12 zu einem Bauteil gefügt werden, beispielsweise verklebt, geschweißt oder anderweitig verbunden werden.
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Die Herstellung der Unterfahrschutzplatte 2 kann alternativ auch beispielsweise derart vorgenommen werden, dass die zumindest eine Zwischenplatte12 mit einer der äußeren Platten 10, 11 bereitgestellt wird, diese gemeinsam derart ausgebildet werden, dass die Zwischenpatte den Strömungskanal 14 oder die Strömungskanäle ausbildet. Anschließend kann die weitere äußere Platte 11, 10 hinzugefügt und mit der zumindest einen Zwischenplatte 12 und der anderen äußeren Platte 10, 11 zu einem Bauteil gefügt werden, beispielsweise verklebt, geschweißt oder anderweitig verbunden werden.
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Die Ausgestaltung der Zwischenschicht 12 kann so erfolgen, dass sie so geprägt oder verformt wird, dass sie den Fluidkanal 14 oder die Fluidkanäle 14 ausbildet. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Zwischenplatte 12 und gegebenenfalls auch die beiden äußeren Platten 10, 11 aus einem Blechmaterial bestehen. Alternativ kann die Zwischenplatte 12 auch in Bereichen des zumindest einen Fluidkanals 14 ausgespart werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Unterfahrschutzplatte
- 3
- Antriebseinheit
- 4
- Energiespeicher
- 5
- Steuereinheit
- 6
- Batteriezellen
- 7
- Batteriegehäuse
- 8
- Wand
- 9
- Fluidausströmöffnung
- 10
- Äußere Platte
- 11
- Äußere Platte
- 12
- Zwischenplatte
- 13
- Kanalanordnung
- 14
- Strömungskanal
- 15
- Begrenzung
- 16
- Einströmöffnung
- 17
- Ausströmöffnung
- 18
- Seite
- 19
- Schicht
- 20
- Dichtung
- 21
- Seitenwände
- 22
- Sammelbereich
- 23
- Sammelbereich
- 24
- Umlenkungen
- 25
- Taschen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102020001540 A1 [0003]
