EP4463333A1 - Fahrgestell eines fahrzeugs - Google Patents

Fahrgestell eines fahrzeugs

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Publication number
EP4463333A1
EP4463333A1 EP22840203.8A EP22840203A EP4463333A1 EP 4463333 A1 EP4463333 A1 EP 4463333A1 EP 22840203 A EP22840203 A EP 22840203A EP 4463333 A1 EP4463333 A1 EP 4463333A1
Authority
EP
European Patent Office
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battery
chassis
arrangement
battery arrangement
chassis according
Prior art date
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Pending
Application number
EP22840203.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heiko Kaiser
Erik Goerres
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4463333A1 publication Critical patent/EP4463333A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B60K1/04—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane

Definitions

  • the present invention relates to a chassis of a vehicle and a vehicle.
  • Chassis usually form the supporting element of a vehicle, such as a passenger car. In the field of passenger cars, self-supporting bodies are also known as supporting elements of the vehicle.
  • the chassis has the function of carrying a drive, one or more motors, add-on parts, and a payload of the vehicle.
  • a battery is usually provided as an electrical energy store, which supplies the motor or the motors with electrical energy.
  • the battery is often designed as a flat box and bolted to the chassis from below or connected in some other way.
  • the chassis according to the invention with the features of claim 1 is characterized in that a particularly lightweight construction can be provided.
  • optimal utilization of installation space for the largest possible battery can be made possible, as a result of which the highest possible battery capacities and thus ranges can be made possible depending on the available installation space.
  • a chassis comprising a battery arrangement, a front axle and a rear axle.
  • the front axle and rear axle are preferably set up to be connected to wheels of the vehicle.
  • the battery assembly is in a space between the two axles, as well as in the longitudinal direction of the chassis partially outside of the intermediate space.
  • the battery arrangement is designed as a supporting element of the chassis.
  • the battery arrangement is preferably set up to provide electrical energy to a drive system of the vehicle, for example to an electric motor, which is provided in particular as a drive motor for moving the vehicle.
  • a chassis in which the battery arrangement is provided as a supporting element in order to carry, for example, payloads and/or components and/or add-on parts of the vehicle.
  • the battery arrangement is also designed in such a way that it is located between the two axles and also within a front end and/or rear end, in particular with the front end and rear end each adjoining the space between the two axles in the longitudinal direction of the chassis, and with the respective Axis is within the front end or rear end.
  • At least a partial area of the battery arrangement thus preferably extends from the intermediate area beyond at least one of the two axes. It can thereby be made possible that as much space as possible of the chassis is available for the battery arrangement.
  • the battery can be expanded into previously unused areas of the vehicle.
  • chassis with battery arrangements can be provided with the largest possible volume, which allows high battery capacities.
  • the mechanical integration of the battery arrangement as a supporting element of the chassis also offers the advantage that a particularly lightweight construction of the chassis can be made possible, since, for example, a proportion of frame or support elements or the like, which only contribute to the mechanical stability of the chassis, can be significantly reduced. In this way, partial areas or elements of the chassis that only fulfill a load-bearing function can be reduced, as a result of which a particularly simple, lightweight and cost-effective construction of the chassis can be made possible.
  • the battery arrangement preferably has a plurality of battery cells and a battery housing.
  • the battery cells are arranged within the battery housing.
  • the battery cells are preferably provided for storing electrical energy.
  • the battery housing forms the supporting element of the chassis.
  • the battery housing can also be used as a load-bearing element of the chassis. This means that mechanical forces are at least partially absorbed by the battery housing during operation or use of the chassis.
  • the battery arrangement is particularly preferably designed as a one-piece battery module. This means that the battery arrangement forms a defined component designed as a single mechanically integrated unit. This allows for a particularly low weight of the chassis and an optimal use of space, for example for the battery cells.
  • the battery arrangement is preferably designed in several parts and comprises at least two battery modules connected to one another.
  • the battery modules are preferably connected to one another at least electrically and mechanically.
  • the mechanical connection is preferably designed in such a way that an outer shell, in particular a common one, of the battery modules connected to one another closes the connection interface to the outside, in particular to protect it from environmental influences.
  • Additional lines for a cooling medium for a cooling circuit are particularly preferably provided in the area of the connection of the battery modules.
  • Preferably, only exactly one of the battery modules forms a supporting element of the chassis.
  • a modular structure of the battery arrangement can be provided. This means that only one of the battery modules can be used, depending on the intended use of the chassis.
  • the battery arrangement can be expanded by one or more additional battery modules in order to provide a higher battery capacity.
  • a chassis that can be flexibly adapted to different purposes can thus be provided in a particularly simple and cost-effective manner.
  • the battery arrangement particularly preferably has a first battery module and at least one second battery module.
  • the first battery module is in Space between front axle and rear axle arranged.
  • the second battery module extends from the first battery module beyond the respective axle, ie beyond the front axle or the rear axle.
  • a plurality of second battery modules can preferably be provided, for example a total of two second battery modules, one of the second battery modules each extending over the front axle or over the rear axle.
  • a modular structure of the chassis can be provided in a particularly simple and cost-effective manner.
  • one of the second battery modules can be replaced by a second electric motor or other components.
  • connection interface establishes a mechanical and electrical connection between the two battery modules.
  • connection interface establishes a mechanical and coolant connection.
  • the connection interface is preferably formed in a contact area of the two connected battery modules.
  • the chassis also includes an accommodation space that is set up to accommodate components of the vehicle, such as an engine and/or a steering device.
  • the receiving space is at least partially surrounded by the battery arrangement.
  • an optimal positioning of the receiving space can be made possible, which, for example, allows a weight saving due to the possibility of reducing the length of shafts or carriers or the like.
  • the components that can be arranged in the receiving space can be protected by the battery arrangement that at least partially surrounds them.
  • the receiving space is particularly preferably completely enclosed by the battery arrangement in at least one plane.
  • the plane is preferably parallel to each of the two axes. That is, in a circumferential direction lying in the plane, the accommodation space is completely surrounded by the battery arrangement.
  • the receiving space as a recess which the Battery array completely penetrates in a direction perpendicular to the plane, be formed.
  • the chassis further includes a cooling system.
  • the cooling system has a common cooling circuit for the battery arrangement and for at least one component accommodated in the receiving space.
  • a cooling device for cooling the component is particularly advantageously designed as part of a cooling device for the battery arrangement, that is to say it is integrated into the cooling system of the battery arrangement.
  • a particularly efficient cooling system can be provided, since, for example, a flow path that a cooling liquid has to cover to cool the battery module and/or component can be reduced in order to provide a low pressure drop, for example.
  • the chassis preferably also includes an electric motor which is arranged, in particular at least partially, in the receiving space.
  • an electric motor which is arranged, in particular at least partially, in the receiving space.
  • the electric motor is particularly preferably integrated into the common cooling circuit of the battery arrangement. Cooling of the electric motor is preferably in the form of jacket cooling, with a cooling liquid flowing through the stator housing. In this case, for example, part of the battery arrangement can form a housing around the stator and form a channel wall for the coolant flow.
  • the chassis preferably also includes power electronics which are integrated into the battery arrangement.
  • the power electronics are arranged inside the battery housing. This allows an entire integration of the chassis can be further increased.
  • the electrical integration in particular can be optimized by using fewer, short lines that are also protected mechanically and from environmental influences.
  • the power electronics are particularly preferably integrated into the common cooling circuit of the battery arrangement. A particularly simple and efficient cooling of the components of the chassis can thus be provided.
  • Electrical lines are particularly preferably arranged, preferably exclusively, within the battery arrangement.
  • the electrical lines are set up for the electrical connection of the battery arrangement and the electric motor.
  • the electrical lines are preferably set up for the electrical connection of the battery arrangement and power electronics.
  • Rigid lines, for example made of copper, or printed conductor tracks can preferably be provided as electrical lines. Because the electrical lines are arranged within the battery arrangement, which is preferably designed as a single, in particular rigid, component, flexibility and/or complex insulation of the lines can be dispensed with, as a result of which a particularly simple, cost-effective and lightweight construction is provided can.
  • the chassis preferably also includes a number of connection elements on the battery arrangement, which are set up for connection to a body and/or to chassis components and/or to add-on parts.
  • the connecting elements can be formed integrally, ie preferably in one piece, with the battery housing and form attachment points for other elements of a vehicle. A particularly advantageous mechanical integration of the battery arrangement into the chassis of the vehicle can thereby be achieved.
  • the chassis also includes at least one or more of the following components: drive train, chassis components, steering, wheels.
  • drive train chassis components
  • steering wheels
  • several of the components mentioned can be provided so that the chassis forms a ready-to-drive or self-propelled chassis, in particular a so-called “rolling chassis”.
  • the invention relates to a vehicle that includes the chassis described.
  • the vehicle is an electric vehicle. More preferably, the vehicle is a passenger car.
  • Figure 1 is a simplified schematic view of a vehicle with a chassis according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a simplified schematic view of the chassis of
  • FIG. 1 is an alternative detailed view of the chassis of Figure 1
  • FIG 4 is another alternative view of the chassis of Figure 1, and
  • FIG. 5 shows a simplified schematic view of a chassis according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a simplified schematic perspective view of a vehicle 10 with a chassis 1 according to a first embodiment of the invention.
  • the chassis 1 is also shown in more detail in FIG. Further detailed views of the chassis 1 of the first exemplary embodiment are shown in FIGS. 3 and 4.
  • the vehicle 10 is a passenger car which is designed as an electric car.
  • the vehicle 10 can thus only be driven with an electric drive.
  • the drive of the vehicle 10 is integrated into the chassis 1 .
  • the chassis 1 includes two electric motors 6 (see FIG. 2), which are provided as drive motors of the vehicle 10 .
  • one of the two electric motors 6 is arranged on a front axle 3 and on a rear axle 4 of the chassis 1 .
  • Each motor 6 drives wheels 29 of the respective axle 3,4.
  • the chassis 1 includes a battery arrangement 2 for the power supply of the electric motors 6 .
  • the battery arrangement 2 has a plurality of battery cells 21 and a battery housing 22 .
  • the battery arrangement 2 is preferably located on an underbody of the vehicle 10.
  • An underside of the battery housing 22 particularly preferably forms at least part of the underbody of the vehicle 10.
  • the battery cells 21 are designed to store electrical energy. Electric motors 6 are therefore supplied with power by means of battery cells 21. Electrical energy obtained by electric motors 6 can preferably also be stored, for example in the form of recuperation.
  • the battery arrangement 2 is designed as a supporting element of the chassis 1 . That is, the battery assembly 2 is an integral part of the supporting structure of the vehicle 10. This supporting structure is particularly intended to support vehicle components and payloads.
  • the battery housing 22 which can be embodied as a sintered component or as a cast component, for example, is embodied as a supporting element of the chassis 1 .
  • an advantageous functional integration of the battery housing 22 can take place, namely on the one hand a protective and holding function of the battery cells 21, and on the other hand a contribution to the mechanical stability and load-bearing function of the chassis 1.
  • chassis 1 fulfills the function, the number and/or volume of other load-bearing elements, such as struts or frames, can be reduced or entirely be omitted.
  • the chassis 1 thus offers the further advantage of a particularly low weight.
  • the integrity of the battery arrangement 2 enables optimal use of space. This means that the largest possible proportion of the space available in vehicle 10 can be used for battery cells 21 in order, for example, to be able to provide batteries with high capacity even in small vehicles with a small wheelbase, and thus to enable vehicles 10 to have a long range .
  • the battery arrangement 2, ie battery housing 22 and battery cells 21, are arranged within a space 20 between the two axles 3, 4 and also extend beyond each of the two axles 3, 4 in the longitudinal direction 15 of the chassis. This means that partial areas of the battery arrangement 2 are also arranged outside of the intermediate space 20 which is defined between the two axes 3, 4. As a result, additional space in the front end and in the rear end, among other things between the wheels 29, can be used for additional battery cells 21.
  • the entire battery arrangement 2 is designed as a single, one-piece battery module 23.
  • the battery arrangement 2 has a plurality of connecting elements 27 on the battery housing 22 .
  • the connecting elements 27 are set up for connection to a body, to chassis components and to add-on parts of the vehicle 10.
  • frame elements can be dispensed with, and short and lightweight links can be used for wheel suspension.
  • the chassis 2 comprises a receiving space 5 for each electric motor 6, in which the respective electric motor 6 is accommodated.
  • the receiving space 5 is indicated schematically in FIGS. 2 to 4 in a simplified manner.
  • the receiving space 5 is integrated into the battery arrangement 2 in such a way that it completely surrounds the receiving space 5 in a plane 50 .
  • the plane 50 is a virtual plane in which the two axes 3, 4 lie.
  • an output shaft of the respective electric motor 6 lies in the plane 50, i.e. within the battery arrangement 2.
  • the chassis 1 includes power electronics 8, which is provided in particular for controlling the supply of energy from the battery cells 21 to the electric motors 6.
  • the power electronics 8 are integrated into the battery arrangement 2, namely inside the battery housing 22.
  • electrical lines (not shown) can be arranged essentially completely within the battery housing 22 .
  • electrical lines that can be produced easily and inexpensively, such as rigid copper lines, can be used, which do not have to be flexible and do not have to be protected and insulated against environmental influences in a complex manner.
  • the path of the electrical energy transmission can thus be designed in a particularly simple and cost-effective and lightweight manner.
  • the chassis 1 also includes a cooling system 7, which is set up to cool the battery cells 21, the electric motors 6 and the power electronics 8 by means of a common cooling circuit (not shown).
  • a cooling system 7 which is set up to cool the battery cells 21, the electric motors 6 and the power electronics 8 by means of a common cooling circuit (not shown).
  • a particularly high level of system integration can be achieved as a result.
  • flow paths of the cooling system 7 can be optimally designed, for example in order to achieve short flow paths and low flow resistances.
  • FIG 5 shows a simplified schematic view of a chassis 1 according to a second embodiment of the invention.
  • the second exemplary embodiment essentially corresponds to the first exemplary embodiment in FIGS. 1 to 4, with the difference that the battery arrangement 2 is designed in several parts.
  • the battery arrangement 2 comprises a plurality of battery modules 23, 24, 25 which are connected to one another.
  • a first battery module 23 is arranged in the intermediate space 20 .
  • the first battery module 23 is arranged within a partial intermediate space 20a, which is located in the longitudinal direction 15 of the chassis between the wheels 29 or wheel housings in which the wheels 29 are arranged.
  • the battery arrangement 2 in the second exemplary embodiment comprises two second battery modules 24, 25.
  • the two second battery modules 24, 25 are arranged directly adjacent to the first battery module 23 on both sides in the longitudinal direction 15 of the chassis. This means that one of the two axes 3, 4 runs through one of the two second battery modules 24, 25.
  • the battery modules 23, 24, 25 are each connected to one another by means of a connection interface 26.
  • the connection interface 26 is located in particular in a contact area between the respective battery modules 23, 24, 25.
  • the connection interface 26 is designed in such a way to jointly establish a mechanical connection and an electrical connection and a coolant connection of the battery modules 23, 24, 25.
  • the mechanical connection can be made by screwing and/or welding the battery modules 23, 24, 25.
  • a modular structure of the battery arrangement 2 can be provided.
  • a battery arrangement 2 with a different number of battery modules can thus be provided, for example.
  • the second battery module 25 on the rear axle 4 can be omitted and replaced by another component, for example.
  • additional battery modules can preferably be provided and the battery arrangement 2 can be expanded as a result.
  • a particularly flexibly adaptable chassis 1 can thus be provided in a simple and cost-effective manner.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrgestell (1) eines Fahrzeugs (10), umfassend: eine Batterieanordnung (2), eine Vorderachse (3), und eine Hinterachse (4), wobei die Batterieanordnung (2) in einem Zwischenraum (20) zwischen den beiden Achsen (3, 4) und zusätzlich in Fahrgestell-Längsrichtung (15) teilweise außerhalb des Zwischenraums (20) angeordnet ist, und wobei die Batterieanordnung (2) als ein mittragendes Element des Fahrgestells (1) ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
Titel
Fahrgestell eines Fahrzeugs
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrgestell eines Fahrzeugs, sowie ein Fahrzeug.
Fahrgestelle bilden üblicherweise das tragende Element eines Fahrzeugs, wie beispielsweise eines Personenkraftwagens. Im Bereich der Personenkraftwagen bilden sind auch selbsttragende Karosserien als tragende Elemente des Fahrzeugs bekannt. Das Fahrgestell hat dabei die Funktion, einen Antrieb, einen oder mehrere Motoren, Anbauteile, und eine Nutzlast des Fahrzeugs zu tragen. Handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Elektrofahrzeug ist üblicherweise eine Batterie als elektrischer Energiespeicher vorgesehen, der den Motor oder die Motoren mit elektrischer Energie versorgt. Häufig ist die Batterie dabei als flacher Kasten ausgebildet und von unten mit dem Fahrgestell verschraubt oder anderweitig verbunden.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Fahrgestell mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zeichnet sich demgegenüber dadurch aus, dass eine besonders leichtgewichtige Konstruktion bereitgestellt werden kann. Zudem kann eine optimale Ausnutzung eines Bauraums für eine möglichst große Batterie ermöglicht werden, wodurch in Abhängigkeit des zur Verfügung stehenden Bauraums möglichst hohe Batteriekapazitäten und damit Reichweiten ermöglicht werden können. Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch ein Fahrgestell, umfassend eine Batterieanordnung, eine Vorderachse, und eine Hinterachse. Vorderachse und Hinterachse sind vorzugsweise eingerichtet zur Verbindung mit Rädern des Fahrzeugs. Die Batterieanordnung ist dabei in einem Zwischenraum zwischen den beiden Achsen, sowie zusätzlich in Fahrgestell-Längsrichtung teilweise außerhalb des Zwischenraums angeordnet. Zudem ist die Batterieanordnung als ein mittragendes Element des Fahrgestells ausgebildet. Die Batterieanordnung ist bevorzugt eingerichtet zur Bereitstellung von elektrischer Energie an ein Antriebssystem des Fahrzeugs, beispielsweise an einen Elektromotor, der insbesondere als Antriebsmotor zur Fortbewegung des Fahrzeugs vorgesehen ist.
Mit anderen Worten wird ein Fahrgestell bereitgestellt, in dem die Batterieanordnung als mittragendes Element vorgesehen ist, um beispielsweise Nutzlasten und/oder Komponenten und/oder Anbauteile des Fahrzeugs zu tragen. Dabei ist die Batterieanordnung zudem so ausgebildet, dass diese sich zwischen den beiden Achsen befindet, sowie zusätzlich innerhalb eines Vorderwagens und/oder Hinterwagens, insbesondere wobei Vorderwagen und Hinterwagen jeweils an den Zwischenraum zwischen den beiden Achsen in Fahrgestell-Längsrichtung angrenzen, und wobei die jeweilige Achse innerhalb des Vorderwagens bzw. Hinterwagens liegt. Bevorzugt erstreckt sich somit zumindest ein Teilbereich der Batterieanordnung vom Zwischenbereich über mindestens eine der beiden Achsen hinaus. Dadurch kann ermöglicht werden, dass ein möglichst hoher Bauraumanteil des Fahrgestells für die Batterieanordnung zur Verfügung steht. Insbesondere kann hierbei die Batterie in bisher ungenutzte Bereiche des Fahrzeugs erweitert werden. Dadurch können Fahrgestelle mit Batterieanordnungen mit möglichst großem Volumen bereitgestellt werden, was hohe Batteriekapazitäten erlaubt. Die mechanische Integration der Batterieanordnung als mittragendes Element des Fahrgestells bietet zudem den Vorteil, dass eine besonders leichtgewichtige Konstruktion des Fahrgestells ermöglicht werden kann, da beispielsweise ein Anteil an Rahmenoder Trägerelementen oder dergleichen, welche nur zur mechanischen Stabilität des Fahrgestells beitragen, signifikant reduziert werden kann. Somit können Teilbereiche oder Elemente des Fahrgestells, die ausschließlich eine tragende Funktion erfüllen, reduziert werden, wodurch eine besonders einfache, leichtgewichtige und kostengünstige Konstruktion des Fahrgestells ermöglicht werden kann.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Bevorzugt weist die Batterieanordnung mehrere Batteriezellen und ein Batteriegehäuse auf. Insbesondere sind die Batteriezellen innerhalb des Batteriegehäuses angeordnet. Vorzugsweise sind die Batteriezellen vorgesehen zur Speicherung von elektrischer Energie. Das Batteriegehäuse bildet dabei das mittragende Element des Fahrgestells. Das Batteriegehäuse kann somit neben einem Schutz der Batteriezellen vor Umwelteinflüssen und mechanischen Belastungen zusätzlich als mittragendes Element des Fahrgestells verwendet werden. Das heißt, mechanische Kräfte werden beim Betrieb bzw. bei der Verwendung des Fahrgestells zumindest teilweise durch das Batteriegehäuse aufgenommen.
Besonders bevorzugt ist die Batterieanordnung als ein einteiliges Batteriemodul ausgebildet. Das heißt, die Batterieanordnung bildet ein definiertes, als eine einzelne mechanisch integrierte Einheit ausgebildetes Bauteil. Dadurch können ein besonders niedriges Gewicht des Fahrgestells sowie eine optimale Raumausnutzung, beispielsweise für die Batteriezellen, ermöglicht werden.
Vorzugsweise ist die Batterieanordnung mehrteilig ausgebildet und umfasst mindestens zwei miteinander verbundene Batteriemodule. Bevorzugt sind die Batteriemodule zumindest elektrisch und mechanisch miteinander verbunden. Bevorzugt ist die mechanische Verbindung derartig ausgebildet, dass eine, insbesondere gemeinsame, Außenhülle der miteinander verbundenen Batteriemodule die Verbindungsschnittstelle nach außen, insbesondere vor Umwelteinflüssen geschützt, verschließt. Besonders bevorzugt sind im Bereich der Verbindung der Batteriemodule zusätzlich Leitungen für ein Kühlmedium für einen Kühlkreislauf vorgesehen. Vorzugsweise bildet nur genau eines der Batteriemodule ein mittragendes Element des Fahrgestells. Dadurch kann ein modularer Aufbau der Batterieanordnung bereitgestellt werden. Das heißt, es kann je nach vorgesehenem Einsatzzweck des Fahrgestells nur eines der Batteriemodule verwendet werden. In einem anderen Einsatzzweck kann die Batterieanordnung um ein weiteres oder um mehrere weitere Batteriemodule erweitert werden, um eine höhere Batteriekapazität bereitzustellen. Somit kann besonders einfach und kostengünstig ein flexibel an unterschiedliche Einsatzzwecke anpassbares Fahrgestell bereitgestellt werden.
Besonders bevorzugt weist die Batterieanordnung ein erstes Batteriemodul und mindestens ein zweites Batteriemodul auf. Das erste Batteriemodul ist im Zwischenraum zwischen Vorderachse und Hinterachse angeordnet. Das zweite Batteriemodul erstreckt sich vom ersten Batteriemodul aus über die jeweilige Achse hinaus, also über die Vorderachse oder die Hinterachse. Bevorzugt können mehrere zweite Batteriemodule vorgesehen sein, beispielsweise insgesamt zwei zweite Batteriemodule, wobei jeweils eines der zweiten Batteriemodule sich über die Vorderachse bzw. über die Hinterachse erstreckt. Dadurch kann besonders einfach und kostengünstig ein modularer Aufbau des Fahrgestells bereitgestellt werden. Beispielsweise kann dabei eines der zweiten Batteriemodule durch einen zweiten Elektromotor oder andere Komponenten ersetzt werden.
Weiter bevorzugt sind jeweils zwei Batteriemodule mittels einer Verbindungschnittstelle miteinander verbunden. Die Verbindungschnittstelle stellt dabei eine mechanische und elektrische Verbindung der beiden Batteriemodule her. Alternativ oder zusätzlich bevorzugt stellt die Verbindungschnittstelle eine mechanische und Kühlflüssigkeits-Verbindung her. Bevorzugt ist die Verbindungschnittstelle in einer Kontaktfläche der beiden verbundenen Batteriemodule ausgebildet. Dadurch kann eine besonders kompakte, materialsparende und gut geschützte Verbindungschnittstelle bereitgestellt werden.
Bevorzugt umfasst das Fahrgestell ferner einen Aufnahmeraum, der eingerichtet ist zur Unterbringung von Komponenten des Fahrzeugs, wie beispielsweise einem Motor und/oder einer Lenkvorrichtung. Der Aufnahmeraum ist dabei zumindest teilweise von der Batterieanordnung umschlossen. Dadurch kann eine optimale Positionierung des Aufnahmeraums ermöglicht werden, was beispielsweise eine Gewichtseinsparung aufgrund der Möglichkeit einer Längenreduktion von Wellen oder Trägern oder dergleichen erlaubt. Zudem können die im Aufnahmeraum anordenbaren Komponenten durch die diese zumindest teilweise umgebende Batterieanordnung geschützt werden.
Besonders bevorzugt ist der Aufnahmeraum in mindestens einer Ebene vollständig von der Batterieanordnung umschlossen. Bevorzugt ist die Ebene parallel zu jeder der beiden Achsen. Das heißt, in einer in der Ebene liegenden Umfangsrichtung ist der Aufnahmeraum vollständig von der Batterieanordnung umgeben. Beispielsweise kann der Aufnahmeraum als Aussparung, welche die Batterieanordnung in einer Richtung senkrecht zur Ebene vollständig durchdringt, ausgebildet sein.
Vorzugsweise umfasst das Fahrgestell ferner ein Kühlsystem. Das Kühlsystem weist dabei für die Batterieanordnung sowie für mindestens eine in dem Aufnahmeraum untergebrachte Komponente einen gemeinsamen Kühlkreislauf auf. Dadurch kann ein besonders einfacher und effizienter Aufbau des Fahrgestells erreicht werden, der eine effiziente Kühlung der Batterieanordnung und der zusätzlichen Komponente(n) erlaubt. Besonders vorteilhaft ist eine Kühlvorrichtung zur Kühlung der Komponente als ein Teil einer Kühlvorrichtung der Batterieanordnung ausgebildet, das heißt in das Kühlsystem der Batterieanordnung integriert. Zudem kann dabei ein besonders effizientes Kühlsystem bereitgestellt werden, da beispielsweise ein Strömungsweg, den eine Kühlflüssigkeit zum Kühlen von Batteriemodul und/oder Komponente zurücklegen muss, reduziert werden kann, um beispielsweise einen niedrigen Druckverlust bereitzustellen.
Bevorzugt umfasst das Fahrgestell ferner einen Elektromotor, der, insbesondere zumindest teilweise, im Aufnahmeraum angeordnet ist. Durch Integration des Elektromotors in den Aufnahmeraum innerhalb der Batterieanordnung kann eine besonders vorteilhafte Konstruktion des Fahrgestells hinsichtlich leichtem Gewicht und niedrigen Kosten erreicht werden. Beispielsweise können dabei Antriebswellen vom Elektromotor in optimalen Winkeln und in kurzer Länge zu den Rädern des Fahrzeugs geführt werden, beispielsweise im Vergleich zu einer Montage des Elektromotors außerhalb der Batterieanordnung. Zudem kann eine vorteilhafte elektrische Integration bereitgestellt werden, da beispielsweise weniger und/oder kürzere elektrische Leitungen erforderlich sind. Besonders bevorzugt ist der Elektromotor in den gemeinsamen Kühlkreislauf der Batterieanordnung integriert. Vorzugsweise ist eine Kühlung des Elektromotors dabei als Mantelkühlung ausgebildet, wobei das Statorgehäuse von einer Kühlflüssigkeit durchströmt wird. Dabei kann beispielsweise ein Teil der Batterieanordnung ein Gehäuse um den Stator bilden und eine Kanalwandung für die Kühlmittelströmung bilden.
Vorzugsweise umfasst das Fahrgestell ferner eine Leistungselektronik, welche in die Batterieanordnung integriert ist. Insbesondere ist die Leistungselektronik innerhalb des Batteriegehäuses angeordnet. Dadurch kann eine gesamte Integration des Fahrgestells weiter erhöht werden. Zudem kann insbesondere die elektrische Integration durch wenige, kurze und zudem mechanisch und vor Umwelteinflüssen geschützte Leitungen optimiert werden. Besonders bevorzugt ist die Leistungselektronik in den gemeinsamen Kühlkreislauf der Batterieanordnung integriert. Somit kann eine besonders einfache und effiziente Kühlung der Komponenten des Fahrgestells bereitgestellt werden.
Besonders bevorzugt sind elektrischen Leitungen, vorzugsweise ausschließlich, innerhalb der Batterieanordnung angeordnet. Die elektrischen Leitungen sind dabei eingerichtet zur elektrischen Verbindung von Batterieanordnung und Elektromotor. Alternativ oder zusätzlich bevorzugt sind die elektrischen Leitungen eingerichtet zur elektrischen Verbindung von Batterieanordnung und Leistungselektronik. Als elektrische Leitungen können vorzugsweise starre Leitungen, beispielsweise aus Kupfer, oder gedruckte Leiterbahnen vorgesehen sein. Dadurch, dass die elektrischen Leitungen innerhalb der Batterieanordnung angeordnet sind, welche vorzugsweise als ein einziges, insbesondere starres, Bauteil ausgebildet ist, kann auf eine Flexibilität und/oder aufwändige Isolierung der Leitungen verzichtet werden, wodurch eine besonders einfache, kostengünstige und leichtgewichtige Konstruktion bereitgestellt werden kann.
Bevorzugt umfasst das Fahrgestell ferner mehrere Verbindungselemente an der Batterieanordnung, welche eingerichtet sind zur Verbindung mit einer Karosserie und/oder mit Fahrwerkskomponenten und/oder mit Anbauteilen. Beispielsweise können die Verbindungselemente integral, also vorzugsweise einstückig, mit dem Batteriegehäuse ausgebildet sein und Anschlagpunkte für weitere Elemente eines Fahrzeugs bilden. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte mechanische Integration der Batterieanordnung in das Fahrgestell des Fahrzeugs erreicht werden.
Vorzugsweise umfasst das Fahrgestell ferner zumindest eine oder mehrere der folgenden Komponenten: Antriebsstrang, Fahrwerkskomponenten, Lenkung, Räder. Beispielsweise können mehrere der genannten Komponenten vorgesehen sein, sodass das Fahrgestell ein fahrbereites bzw. selbstfahrendes Chassis, insbesondere ein sogenanntes „rolling chassis“, bildet. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, das das beschriebene Fahrgestell umfasst. Vorzugsweise ist das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug. Weiter bevorzugt ist das Fahrzeug ein Personenkraftwagen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einem Fahrgestell gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 2 eine vereinfachte schematische Ansicht des Fahrgestells der
Figur 1 ,
Figur 3 eine alternative Detailansicht des Fahrgestells der Figur 1 ,
Figur 4 eine weitere alternative Ansicht des Fahrgestells der Figur 1 , und
Figur 5 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Fahrgestells gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt eine vereinfachte schematische perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs 10 mit einem Fahrgestell 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Fahrgestell 1 ist zudem in der Figur 2 detaillierter dargestellt. Weitere Detailansichten des Fahrgestells 1 des ersten Ausführungsbeispiels sind in den Figuren 3 und 4 dargestellt.
Bei dem Fahrzeug 10 handelt es sich um einen Personenkraftwagen, welcher als Elektroauto ausgebildet ist. Das Fahrzeug 10 ist somit ausschließlich mit einem elektrischen Antrieb antreibbar. Der Antrieb des Fahrzeugs 10 ist in das Fahrgestell 1 integriert. Im Detail umfasst das Fahrgestell 1 zwei Elektromotoren 6 (vergleiche Figur 2), welche als Antriebsmotoren des Fahrzeugs 10 vorgesehen sind. Jeweils einer der beiden Elektromotoren 6 ist dabei an einer Vorderachse 3 und an einer Hinterachse 4 des Fahrgestells 1 angeordnet. Jeder Motor 6 treibt Räder 29 der jeweiligen Achse 3, 4 an.
Zur Stromversorgung der Elektromotoren 6 umfasst das Fahrgestell 1 eine Batterieanordnung 2. Die Batterieanordnung 2 weist mehrere Batteriezellen 21 und ein Batteriegehäuse 22 auf.
Bevorzugt befindet sich die Batterieanordnung 2 an einem Unterboden des Fahrzeugs 10. Besonders bevorzugt bildet eine Unterseite des Batteriegehäuses 22 zumindest einen Teil des Unterbodens des Fahrzeugs 10.
Die Batteriezellen 21 sind zur Speicherung elektrischer Energie ausgebildet. Eine Stromversorgung der Elektromotoren 6 erfolgt somit mittels der Batteriezellen 21. Bevorzugt kann zusätzlich eine Einspeicherung von durch die Elektromotoren 6 gewonnener elektrischer Energie, beispielsweise in Form einer Rekuperation, erfolgen.
Die Batterieanordnung 2 ist dabei als ein mittragendes Element des Fahrgestells 1 ausgebildet. Das heißt, die Batterieanordnung 2 ist ein integraler Bestandteil der tragenden Struktur des Fahrzeugs 10. Diese tragende Struktur ist insbesondere vorgesehen um Fahrzeugkomponenten und Nutzlasten zu tragen.
Im Detail ist dabei das Batteriegehäuse 22, das beispielsweise als Sinterbauteil oder als Gussbauteil ausgebildet sein kann, als mittragendes Element des Fahrgestells 1 ausgebildet. Dadurch kann eine vorteilhafte Funktionsintegration des Batteriegehäuses 22 erfolgen, nämlich einerseits eine Schutz- und Halterungsfunktion der Batteriezellen 21, und andererseits ein Beitrag zur mechanischen Stabilität und Tragfunktion des Fahrgestells 1.
Dadurch, dass das Batteriegehäuse 22 zumindest einen Teil der tragenden
Funktion des Fahrgestells 1 erfüllt, können Anzahl und/oder Volumen weiterer tragender Elemente, wie Streben oder Rahmen, reduziert oder gänzlich weggelassen werden. Somit bietet das Fahrgestell 1 den weiteren Vorteil eines besonders niedrigen Gewichts.
Gleichzeitig wird eine optimale Raumausnutzung durch die Integrität der Batterieanordnung 2 ermöglicht. Das heißt, es kann ein möglichst großer Anteil des im Fahrzeug 10 zur Verfügung stehenden Raums für Batteriezellen 21 genutzt werden, um beispielsweise auch bei kleinen Fahrzeugen mit kleinem Achsabstand Batterien mit hoher Kapazität bereitstellen zu können, und damit eine hohe Reichweite der Fahrzeuge 10 zu ermöglichen.
Besonders vorteilhaft wird die optimale Ausnutzung von Bauraum durch die spezielle Anordnung und Konstruktion der Batterieanordnung 2 erreicht, wie nachfolgend beschrieben.
Die Batterieanordnung 2, also Batteriegehäuse 22 sowie Batteriezellen 21 , sind innerhalb eines Zwischenraums 20 zwischen den beiden Achsen 3, 4 angeordnet und erstrecken sich zusätzlich über jede der beiden Achsen 3, 4 in Fahrgestell- Längsrichtung 15 hinaus. Das heißt, Teilbereiche der Batterieanordnung 2 sind auch außerhalb des Zwischenraums 20, der zwischen den beiden Achsen 3, 4 definiert ist, angeordnet. Dadurch kann zusätzlicher Bauraum im Vorderwagen sowie im Hinterwagen unter anderem jeweils zwischen den Rädern 29 ausgenutzt werden für weitere Batteriezellen 21. Die gesamte Batterieanordnung 2 ist dabei als ein einziges einteiliges Batteriemodul 23 ausgebildet.
Weiter vorteilhaft ist es für eine optimale Bauraumausnutzung und ein leichtes Gesamtgewicht des Fahrgestells 1 , wenn Komponenten des Fahrzeugs 10 direkt an der Batterieanordnung 10 angeschlagen sind. Dies wird dadurch erreicht, dass die Batterieanordnung 2 am Batteriegehäuse 22 mehrere Verbindungselemente 27 aufweist. Die Verbindungselemente 27 sind eingerichtet zur Verbindung mit einer Karosserie, mit Fahrwerkskomponenten und mit Anbauteilen des Fahrzeugs 10. Insbesondere sind dabei, wie in der Figur 2 zu erkennen, Lenker einer Reifenaufhängung und ähnliche Fahrwerkskomponenten mittels der Verbindungselemente 27 an der Batterieanordnung 2 angeschlagen. Dadurch kann auf Rahmenelemente verzichtet werden, und es können kurze und leichtgewichtige Lenker verwendet werden zur Radaufhängung. Weiterhin umfasst das Fahrgestell 2 pro Elektromotor 6 jeweils einen Aufnahmeraum 5, in dem der jeweilige Elektromotor 6 untergebracht ist. Der Aufnahmeraum 5 ist in den Figuren 2 bis 4 vereinfacht schematisch angedeutet. Innerhalb des Aufnahmeraum 5 sind dabei keine Batteriezellen 21 angeordnet. Der Aufnahmeraum 5 ist derart in die Batterieanordnung 2 integriert, dass diese den Aufnahmeraum 5 in einer Ebene 50 vollständig umgibt. Die Ebene 50 ist eine virtuelle Ebene, in welcher die beiden Achsen 3, 4 liegen. Insbesondere liegt eine Ausgangswelle des jeweiligen Elektromotors 6 in der Ebene 50, also innerhalb der Batterieanordnung 2.
Durch die Integration der Elektromotoren 6 in die Batterieanordnung 2 kann eine vorteilhafte Konstruktion des Kraftübertragungsweges an die Räder 29 erreicht werden. Im Detail können dadurch kurze und in flachen Winkel angeordnete Antriebswellen verwendet werden, wie beispielsweise in den Figuren 3 und 4 zu erkennen. Insbesondere können dadurch ein niedriges Gewicht und eine Kostenreduktion des Fahrgestells 1 erreicht werden.
Weiterhin umfasst das Fahrgestell 1 eine Leistungselektronik 8, welche insbesondere vorgesehen ist zur Steuerung einer Energiebereitstellung der Batteriezellen 21 an die Elektromotoren 6. Die Leistungselektronik 8 ist dabei in die Batterieanordnung 2 integriert, nämlich innerhalb des Batteriegehäuses 22 angeordnet. Dadurch können (nicht dargestellte) elektrische Leitungen im Wesentlichen vollständig innerhalb des Batteriegehäuses 22 angeordnet werden. Dadurch können einfach und kostengünstig herstellbare elektrische Leitungen, wie beispielsweise starre Kupferleitungen verwendet werden, welche nicht flexibel sein müssen und nicht aufwendig gegen Umwelteinflüsse geschützt und isoliert werden müssen. Somit kann der Pfad der elektrischen Energieübertragung besonders einfach und kostengünstig und leichtgewichtig ausgebildet werden.
Das Fahrgestell 1 umfasst zudem ein Kühlsystem 7, welches eingerichtet ist, um die Batteriezellen 21, die Elektromotoren 6 und die Leistungselektronik 8 mittels eines gemeinsamen Kühlkreislaufs (nicht dargestellt) zu kühlen. Dadurch kann eine besonders hohe Systemintegration erreicht werden. Ferner können dadurch Strömungswege des Kühlsystems 7 optimal ausgelegt werden, beispielsweise um kurze Strömungswege und niedrige Strömungswiderstände zu erreichen. Figur 5 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht eines Fahrgestells 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 4, mit dem Unterschied, dass die Batterieanordnung 2 mehrteilig ausgebildet ist. Im zweiten Ausführungsbeispiel umfasst die Batterieanordnung 2 mehrere Batteriemodule 23, 24, 25, welche miteinander verbunden sind.
Ein erstes Batteriemodul 23 ist dabei im Zwischenraum 20 angeordnet. Im Detail ist das erste Batteriemodul 23 innerhalb eines Teil-Zwischenraums 20a angeordnet, der sich in Fahrgestell-Längsrichtung 15 zwischen den Rädern 29 oder Radkästen, in denen die Räder 29 angeordnet sind, befindet.
Ferner umfasst die Batterieanordnung 2 im zweiten Ausführungsbeispiel zwei zweite Batteriemodul 24, 25. Die beiden zweiten Batteriemodule 24, 25 sind in Fahrgestell-Längsrichtung 15 beidseitig jeweils unmittelbar an das erste Batteriemodul 23 angrenzend angeordnet. Das heißt, jeweils eine der beiden Achsen 3, 4 verläuft durch eines der beiden zweiten Batteriemodule 24, 25.
Die Batteriemodule 23, 24, 25 sind dabei jeweils mittels einer Verbindungsschnittstelle 26 miteinander verbunden. Die Verbindungschnittstelle 26 liegt insbesondere in einer Kontaktfläche zwischen den jeweiligen Batteriemodulen 23, 24, 25. Die Verbindungschnittstelle 26 ist dabei so ausgebildet, um gemeinsam eine mechanische Verbindung und eine elektrische Verbindung und eine Kühlflüssigkeits-Verbindung der Batteriemodule 23, 24, 25 herzustellen. Beispielsweise kann die mechanische Verbindung durch Verschrauben und/oder Verschweißen der Batteriemodule 23, 24, 25 erfolgen.
Dadurch kann ein modularer Aufbau der Batterieanordnung 2 bereitgestellt werden. Je nach Lastenheft kann somit beispielsweise eine Batterieanordnung 2 mit unterschiedlicher Anzahl an Batteriemodulen bereitgestellt werden. Beispielsweise kann das zweite Batteriemodul 25 an der Hinterachse 4 weggelassen werden, und zum Beispiel durch eine andere Komponente ersetzt werden. Weiterhin können vorzugsweise zusätzliche Batteriemodule bereitgestellt werden und die Batterieanordnung 2 dadurch erweitert werden. Somit kann auf einfache und kostengünstige Weise ein besonders flexibel anpassbares Fahrgestell 1 bereitgestellt werden.

Claims

Ansprüche
1. Fahrgestell eines Fahrzeugs (10), umfassend:
- eine Batterieanordnung (2),
- eine Vorderachse (3), und
- eine Hinterachse (4),
- wobei die Batterieanordnung (2) in einem Zwischenraum (20) zwischen den beiden Achsen (3, 4) und zusätzlich in Fahrgestell-Längsrichtung (15) teilweise außerhalb des Zwischenraums (20) angeordnet ist, und
- wobei die Batterieanordnung (2) als ein mittragendes Element des Fahrgestells (1) ausgebildet ist.
2. Fahrgestell nach Anspruch 1, wobei die Batterieanordnung (2) mehrere Batteriezellen (21) und ein Batteriegehäuse (22) umfasst, wobei das Batteriegehäuse (22) das mittragende Element bildet.
3. Fahrgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Batterieanordnung (2) als ein einteiliges Batteriemodul ausgebildet ist.
4. Fahrgestell nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Batterieanordnung (2) mehrteilig ausgebildet ist und mindestens zwei miteinander verbundene Batteriemodule (23, 24, 25) umfasst.
5. Fahrgestell nach Anspruch 4,
- wobei die Batterieanordnung (2) ein erstes Batteriemodul (23) und mindestens ein zweites Batteriemodul (24, 25) umfasst,
- wobei das erste Batteriemodul (23) im Zwischenraum (20) angeordnet ist, und
- wobei das zweite Batteriemodul (24, 25) sich in Fahrgestell- Längsrichtung (15) vom ersten Batteriemodul (23) aus über die jeweilige Achse (3, 4) erstreckt.
6. Fahrgestell nach einem der Ansprüche 4 oder 5, - wobei die Batteriemodule (23, 24, 25) mittels einer Verbindungsschnittstelle (26) miteinander verbunden sind, und
- wobei die Verbindungschnittstelle (26) gemeinsam eine mechanische Verbindung und eine elektrische Verbindung und/oder eine Kühlflüssigkeits-Verbindung herstellt. Fahrgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Aufnahmeraum (5), zur Unterbringung von Komponenten des Fahrzeugs (10), wobei der Aufnahmeraum (5) zumindest teilweise von der Batterieanordnung (2) umschlossen ist. Fahrgestell nach Anspruch 7, wobei der Aufnahmeraum (5) in mindestens einer Ebene (50) vollständig von der Batterieanordnung (2) umschlossen ist. Fahrgestell nach Anspruch 7 oder 8, ferner umfassend ein Kühlsystem (7), welches einen gemeinsamen Kühlkreislauf für die Batterieanordnung (2) und mindestens eine in dem Aufnahmeraum (5) untergebrachte Komponente aufweist. Fahrgestell nach einem der Ansprüche 7 bis 9, ferner umfassend einen Elektromotor (6), der im Aufnahmeraum (5) angeordnet ist. Fahrgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Leistungselektronik (8), welche in die Batterieanordnung (2) integriert ist. Fahrgestell nach Anspruch 10 und 11 , wobei elektrische Leitungen, zur elektrischen Verbindung von Batterieanordnung (2) und Elektromotor (6) und/oder Leistungselektronik (8), insbesondere ausschließlich, innerhalb der Batterieanordnung (2) angeordnet sind. Fahrgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend mehrere Verbindungselemente (27) an der Batterieanordnung (2), welche eingerichtet sind zur Verbindung mit einer Karosserie und/oder mit Fahrwerkskomponenten und/oder mit Anbauteilen. Fahrgestell nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend zumindest eine der folgenden Komponenten: Antriebsstrang, Fahrwerkskomponenten, Lenkung, Räder. Fahrzeug, umfassend ein Fahrgestell (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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