DE202017007039U1

DE202017007039U1 - Batterieträger für ein Elektrokraftfahrzeug

Info

Publication number: DE202017007039U1
Application number: DE202017007039.1U
Authority: DE
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2017-01-26
Filing date: 2017-01-26
Publication date: 2019-04-03
Anticipated expiration: 2027-01-27
Also published as: CN108357341A; DE102017101572A1

Abstract

Batterieträger (1) zur Anordnung an einem Elektrokraftfahrzeug, wobei der Batterieträger (1) zur Aufnahme mindestens einer Batterie geeignet ist und eine Wanne (2) mit einem umlaufenden Rand (5) und einem Boden (6) und einen außen zumindest teilweise um die Wanne (2) umlaufenden Rahmen (3) aufweist sowie optional einen die Wanne (2) verschließenden Deckel, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rand (5), der Wanne (2) und dem Rahmen (3) lokal mindestens ein Adapter (10) eingegliedert ist und dass ein von der Wanne (2) seitlich abstehender Flansch (4) auf dem Rahmen aufliegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Batterieträger zur Anordnung an einem Elektrokraftfahrzeug gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus dem Stand der Technik sind zunehmend mehr Elektrokraftfahrzeuge bekannt. Hierbei wird die zum Antrieb benötigte Energie in Batterien, auch Akkumulatoren genannt, gespeichert. Diese Batterien haben ein recht hohes Eigengewicht sowie eine flächenmäßig große Erstreckung von bis zu mehreren Quadratmetern, um eine angemessene Reichweite des Elektrokraftfahrzeuges von bis zu mehreren 100 km zu erreichen.
Die Batterien werden somit zumeist in einem Batterieträger, auch Battery Tray genannt, untergebracht. Ein solcher Batterieträger ist insbesondere in einem Unterflurbereich eines Elektrokraftfahrzeuges angeordnet.
Batterieträger sind insbesondere wannenartige Behältnisse, wobei in einem Innenraum der Wanne die Batterien angeordnet sind. Die Wanne ist dann von einem Deckel verschlossen. Der Deckel selbst kann eine flache Struktur haben, jedoch auch wannenförmig ausgebildet sein. Der Deckel kann auch ein Teil des Unterbodens der Fahrzeugkarosserie sein.
Aus dem Stand der Technik ist es ferner bekannt, die Wanne des Batterieträgers durch Tiefziehen herzustellen. Hierzu werden insbesondere metallische Werkstoffe eingesetzt. Bevorzugt kommt hierzu ein Stahlblech oder auch ein Leichtmetallblech zum Einsatz.
Aus der DE 10 2014 203 507 A1 ist eine Gehäusestruktur für einen Batterieträger bekannt. Der Batterieträger wird auf einem Querträger positioniert und dann mittels des Querträgers von unten an Kraftfahrzeuglängsträger geschraubt.
Ferner ist aus US 2011/0143179 A1 ein Batterieträger bekannt, bei welchem eine Wanne mit einem Flansch auf einem Rahmen aufliegt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den aus dem Stand der Technik bekannten Batterieträger weiterzubilden, so dass er die Karosserie mit aussteifen kann und gleichzeitig im Falle eines Fahrzeugcrashes einen Lastpfad zur Kraftleitung bereitstellt, wobei der Batterieträger jedoch besonders einfach und kostengünstig produziert werden kann.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Batterieträger mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Der Batterieträger ist zur Anordnung an einem Elektrokraftfahrzeug geeignet und wird hier insbesondere im Unterflurbereich montiert. In dem Batterieträger ist mindestens eine, bevorzugt eine Mehrzahl von Batterien angeordnet. Hierzu weist der Batterieträger eine insbesondere tiefgezogene Wanne mit einem umlaufenden Rand und einem Boden auf. Gegenüber dem umlaufenden Rand kann bevorzugt weiterhin ein Flansch nach außen abstehend ausgebildet sein. Die Wanne ist insbesondere von einem Deckel verschlossen. Der Deckel selbst kann flach ausgebildet sein. Der Deckel kann jedoch auch wannenförmig ausgebildet sein. Ferner ist, zumindest teilweise, umlaufend außen an der Wanne ein Rahmen angeordnet. Die Wanne liegt mit einem seitlich abstehenden Flansch auf dem Rahmen auf.
Der Rahmen ist erfindungsgemäß bevorzugt aus einem oder mehreren Hohlkammerprofilen, insbesondere strukturierten Hohlkammerprofilen ausgebildet. Bevorzugt kommen hierzu Leichtmetallprofile zum Einsatz. Der Rahmen versteift somit den Batterieträger gegen Biegung in Kraftfahrzeugvertikalrichtung sowie gegen Torsion und bietet Schutz vor unzulässiger Wannenverformung oder Eindringen bei Unfällen. Innerhalb der Wanne sind weiterhin besonders bevorzugt Streben angeordnet, an denen die Batterien befestigt werden können. Die Streben können jedoch auch gleichsam Lastpfade zur Einleitung von in Kraftfahrzeuglängsrichtung und/oder in Kraftfahrzeugquerrichtung gerichteten Kräften genutzt werden. Die Strebe und der Adapter sind an die Form und Winkellage des Randes der Wanne bevorzugt angepasst, so dass ein lückenloser Lastpfad gebildet wird.
Da die tiefgezogene Wanne jedoch aufgrund des Tiefziehvorganges insbesondere mit ihrem umlaufenden Rand in einem Winkel zu dem Rahmen angeordnet ist, ergibt sich hier ein Hohlraum. In dem Hohlraum ist erfindungsgemäß ein Adapter eingesetzt. Somit kann eine an dem Rahmen eingeleitete Kraft über den Adapter direkt an die Verstärkungsstrebe weitergegeben werden. Im Falle von sich durch den Batterieträger quer erstreckenden Verstärkungsstreben werden diese als Querstrebe bezeichnet. Im Falle von sich längs erstreckenden Verstärkungsstreben werden diese Längsstrebe genannt. Der Adapter ist somit insbesondere als Füllstück ausgebildet.
Der Adapter ist weiterhin besonders bevorzugt nur lokal im Bereich des Übergangs der jeweiligen Querstrebe oder Längsstrebe zum Rahmen angeordnet. Somit liegt die Querstrebe bzw. Längsstrebe an einer Innenseite des Randes der Wanne an. Auf der Außenseite des Randes der Wanne liegt dann der Adapter an. Der Adapter liegt ebenfalls an einer Innenseite des Rahmens an. Eine in den Rahmen eingeleitete Kraft wird somit über den Adapter an die jeweilige Strebe weitergeleitet.
Insbesondere kann somit der erfindungsgemäße Batterieträger zur Aussteifung der Karosserie des Elektrokraftfahrzeuges genutzt werden, jedoch gleichsam als zusätzliche Verstärkung im Falle eines Fahrzeugfront- oder Seitencrashes. Der Adapter ist insbesondere aus einem steifen Material ausgebildet. Bevorzugt werden metallische Werkstoffe eingesetzt, ebenfalls hier insbesondere Leichtmetall. Aber auch ein hochdichter Kunststoff, bevorzugt zwischen Rahmen und Wanne vorgespannt, kann Anwendung finden. Dieser ist insbesondere an die Wannen und Rahmenform angepasst ausgebildet.
Der Adapter selbst kann im Querschnitt massiv ausgebildet sein. Der Adapter kann jedoch auch als Hohlbauteil ausgebildet sein. Ist der Adapter als Hohlbauteil ausgebildet, sind bevorzugt Verstärkungsrippen innerhalb des Adapters angeordnet. Der Adapter kann hierzu insbesondere im Querschnitt als Dreiecksprofil ausgebildet sein. Weiterhin bevorzugt wird der Adapter stoffschlüssig durch Kleben oder Schweißen eingesetzt. Somit kann erfindungsgemäß ein Batterieträger hergestellt werden durch effizient und kostengünstig zu produzierende Einzelteile in Form einer Tiefziehwanne oder auch eine Spritzgusswanne sowie eines umlaufenden Rahmens insbesondere aus Strangpressprofilen. Aufwendige Fertigungsverfahren, insbesondere während des Tiefziehens oder nach dem Tiefziehen, können erfindungsgemäß vermieden werden durch Einsatz des Adapters.
Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten werden in schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfacheren Verständnis der Erfindung. Es zeigen:

1 eine Seitenansicht auf einen Batterieträger, bekannt aus dem Stand der Technik,
2 eine Seitenansicht auf einen Batterieträger ohne Adapter,
3 die Ansicht aus 2 mit Adapter,
4 eine Ansicht auf einen Batterieträger von unten und
5a bis 5c verschiedene Ausführungen von Adaptern.

In den Figuren werden für gleiche und ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
1 zeigt einen aus dem Stand der Technik bekannten Batterieträger 1. Dieser weist eine tiefgezogene Wanne 2, vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff auf. Ferner ist seitlich an der Wanne 2 zumindest teilweise umlaufend ein Rahmen 3 aus einem im Querschnitt konturierten Profil ausgebildet. Ein seitlich abstehender Flansch 4 der Wanne 2 liegt dabei auf dem Rahmen 3 auf. Ein umlaufender Rand 5 der Wanne 2 steht gegenüber einem Boden 6 der Wanne 2 über. Der Rand 5 liegt mit einer Außenmantelfläche 7 im Wesentlichen parallel an einer Innenseite 8 des Rahmens 3 an, bzw. verläuft im Wesentlichen parallel dazu.
Bei einer durch den Tiefziehprozess hergestellten Wanne 2 verläuft jedoch insbesondere die Außenmantelfläche 7 des Randes 5 in einem Winkel α zur Innenseite 8 des Rahmens 3, so dass ein Spalt 9 bzw. eine Lücke dazwischen entsteht. Im Falle einer Krafteinleitung F, beispielsweise gerichtet in Kraftfahrzeugquerrichtung Y würde sich somit der Rahmen 3 zunächst deformieren, bis er an der Außenmantelfläche 7 der Wanne 2 anliegt.
Erfindungsgemäß ist nunmehr gemäß 3 ein Adapter 10, bevorzugt in Form eines Füllstückes, lokal in den Spalt 9 eingegliedert. Bei einer jeweiligen Krafteinleitung F in Kraftfahrzeugquerrichtung Y erfolgt eine direkte Kraftleitung von der Innenseite 8 des Rahmens 3 zu der Außenmantelfläche 7 des Randes 5 und weiter in eine in der Wanne 2 angeordnete Querstrebe 12.
Gemäß 4 ist der Batterieträger 1 in Ansicht von unten dargestellt. In der Wanne 2 des Batterieträgers 1 sind eine Längsstrebe 11 sowie Querstreben 12 angeordnet. Eine Längsstrebe 11 erstreckt sich in Kraftfahrzeuglängsrichtung X und die Querstreben 12 erstrecken sich in Kraftfahrzeugquerrichtung Y. Dazwischen können nicht näher dargestellte Batterien angeordnet sein. Der außenseitige Rahmen 3 ist hier dargestellt, vollständig umlaufend ausgebildet. Zwischen der Innenseite 8 des Rahmens 3 und der Außenmantelfläche 7 der Wanne 2 ist jeweils lokal ein Adapter 10 eingesetzt, so dass bei einer Krafteinleitung F ein Lastpfad 13 durch den sich von Rahmen 3 über den Adapter 10 auf die beispielsweise dargestellte Querstrebe 12 ergibt. Gleiches gilt für die Längsstrebe 11.
5a, 5b und 5c zeigen verschiedene Ausgestaltungsvarianten des Adapters 10 in perspektivischer Ansicht. Gemäß 5a weist der Adapter 10 eine im Querschnitt dreieckförmige Struktur auf. Er kann in diesem Fall insbesondere massiv ausgebildet sein.
Gemäß 5b ist der Adapter 10 im Querschnitt L-förmig ausgebildet. Beispielsweise kann der Adapter 10 durch Strangpressen oder auch durch Abkanten eines Bleches ausgebildet sein. Ferner ist bevorzugt die Höhe H10 des Adapters 10 gleich oder geringer als die Höhe H5 des Randes 5.
Gemäß 5c weist der Adapter 10 einen zusätzlichen Quersteg in Form einer Verstärkungsrippe 14 auf, wobei der zusätzliche Quersteg kürzer ist als der in der Bildebene untenliegende L-Schenkel 15, so dass sich im Wesentlichen auch eine dreiecksförmige Abstützfunktion von eingesetztem Adapter 10 ergibt.
Bezugszeichenliste

1 -: Batterieträger
2 -: Wanne
3 -: Rahmen
4 -: Flansch
5 -: Rand zu 2
6 -: Boden zu 2
7 -: Außenmantelfläche zu 2
8 -: Innenseite zu 3
9 -: Spalt
10 -: Adapter
11 -: Längsstrebe
12 -: Querstreben
13 -: Lastpfad
14 -: Verstärkungsrippe
15 -: L-Schenkel
F -: Krafteinleitung
H5 -: Höhe zu 5
H10 -: Höhe zu 10
X -: Kraftfahrzeuglängsrichtung
Y -: Kraftfahrzeugquerrichtung
α-: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014203507 A1 [0006]
US 2011/0143179 A1 [0007]

Claims

Batterieträger (1) zur Anordnung an einem Elektrokraftfahrzeug, wobei der Batterieträger (1) zur Aufnahme mindestens einer Batterie geeignet ist und eine Wanne (2) mit einem umlaufenden Rand (5) und einem Boden (6) und einen außen zumindest teilweise um die Wanne (2) umlaufenden Rahmen (3) aufweist sowie optional einen die Wanne (2) verschließenden Deckel, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rand (5), der Wanne (2) und dem Rahmen (3) lokal mindestens ein Adapter (10) eingegliedert ist und dass ein von der Wanne (2) seitlich abstehender Flansch (4) auf dem Rahmen aufliegt.
Batterieträger (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wanne (2) zumindest eine Querstrebe (12) und/oder Längsstrebe (11) angeordnet ist, wobei der Adapter (10) in Verlängerung der Querstrebe (12) und/oder Längsstrebe (11) angeordnet ist.
Batterieträger (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (10) als Füllstück ausgebildet ist.
Batterieträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (10) im Querschnitt massiv oder als Hohlbauteil ausgebildet ist, wobei das Hohlbauteil bevorzugt Verstärkungsrippen (14) aufweist.
Batterieträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (10) aus einem metallischen Werkstoff hergestellt ist, insbesondere aus Leichtmetall.
Batterieträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (5) der Wanne (2) in einem Winkel (a) relativ zu einer zur Wanne (2) gerichteten Innenseite (8) des Rahmens (3) verläuft, bevorzugt beträgt der Winkel (a) 2 bis 45 °, insbesondere 3 bis 30 °.
Batterieträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (10) im Querschnitt als Dreiecksprofil ausgebildet ist, bevorzugt keilförmig.
Batterieträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (10) stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit der Wanne (2) und/oder dem Rahmen (3) gekoppelt wird.
Batterieträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (10) eine Höhe (H10) aufweist, welche von einer Höhe (H5) des Randes (5) der Wanne (2) verschieden ist, insbesondere niedriger.
Batterieträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanne (2) als Tiefziehbauteil hergestellt ist.