WO2021074356A1 - Karosserie für einen elektrisch betreibbaren kraftwagen - Google Patents

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WO2021074356A1
WO2021074356A1 PCT/EP2020/079146 EP2020079146W WO2021074356A1 WO 2021074356 A1 WO2021074356 A1 WO 2021074356A1 EP 2020079146 W EP2020079146 W EP 2020079146W WO 2021074356 A1 WO2021074356 A1 WO 2021074356A1
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WO
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vehicle
floor
storage device
energy storage
deformation
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/079146
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Wolf
Markus Amsz
Martin Gamboni
Juergen LESCHHORN
Jan Danneberg
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Publication date
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Priority to US17/767,981 priority patent/US20240083508A1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K1/04—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2306/00—Other features of vehicle sub-units
    • B60Y2306/01—Reducing damages in case of crash, e.g. by improving battery protection

Definitions

  • the invention relates to a body for an electrically operated motor vehicle according to the preamble of claim 1.
  • Such a body with a vehicle floor is already known from EP 2 468609 A2, which has a floor element above a storage housing of an energy storage device.
  • a body for support elements in particular a frame structure for a front axle, are usually provided.
  • the load input into the vehicle floor can result in corresponding buckling in the area of the floor panel or the floor element of the vehicle floor.
  • the object of the present invention is therefore to create a body of the type mentioned at the outset in which the risk of damage to the energy storage device is significantly reduced when a corresponding load is introduced into the respective floor element of the vehicle floor.
  • the body according to the invention has a vehicle floor arranged above a corresponding energy storage device, in the area of its especially front end at least one attachment point of the body for a Support element, in particular for a support element of a frame structure of the motor vehicle, is provided, and which comprises at least one floor element in the form of a floor panel or the like above the energy storage device.
  • the invention provides that the floor element has a deformation area which can be specifically deformed away from the energy storage device in the event of an accident-related introduction of force at the fastening point of the body for a carrier element.
  • the floor element of the vehicle floor is accordingly provided with a deformation area which is specifically moved away from the respective battery cells or battery modules of the energy storage device and deformed in the event of an accident-related introduction of force or an accidental load input.
  • penetration of the base element into the energy storage device can be avoided and a considerable source of danger when operating motor vehicles with an electric drive can be eliminated.
  • complex measures that were previously required to avoid such damage can be omitted.
  • the deformation region can be deformed upwards away from the energy storage device in the vertical direction of the vehicle.
  • the energy storage device can be protected particularly reliably against damage by the corresponding floor element of the vehicle floor.
  • the deformation area is designed to be curved upward in the vertical direction of the vehicle.
  • the deformation area of the floor element is already deliberately preformed in such a way that an accident-related introduction of force or load input, which usually occurs horizontally in the vehicle longitudinal direction and / or in the vehicle transverse direction, for example, can be optimally converted into a corresponding deformation of the floor element in the vertical direction of the vehicle.
  • the deformation area of the corresponding floor element is formed by at least one bead protruding upward in the vertical direction of the vehicle. Such an upwardly protruding bead enables a force in the longitudinal direction of the vehicle and / or in the transverse direction of the vehicle to be implemented in a particularly favorable manner, a corresponding deformation in the vertical direction of the vehicle.
  • the corresponding bead extends at least essentially in the transverse direction of the vehicle, so that a targeted deformation of the floor element can be achieved over, for example, the entire width of the vehicle, regardless of the exact position of the load input.
  • the bead is designed to be triangular or arcuate in cross section. Both forms allow certain deformation and energy absorption properties of the floor element to be set particularly favorably.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the floor element of the vehicle floor is designed as a housing part of a storage housing of the energy storage device.
  • the floor element or the vehicle floor can be provided above a closed storage housing of the energy storage device.
  • the deformation area of the base element according to the invention ensures that there can be no damage in particular to an upper shell of the storage housing and consequently also damage to the respective battery cells or battery modules of the energy storage device.
  • the corresponding floor element of the vehicle floor having the deformation area can, for example, be designed as an upper shell or similar housing element of the storage housing of the energy storage device itself.
  • the floor element or the vehicle floor then has a double function, namely on the one hand to delimit the passenger compartment at the bottom and on the other hand to form part of the storage housing of the energy storage device.
  • the deformation area ensures that the floor element is moved away from the respective battery cells and battery modules in the event of an accident-related application of force and a corresponding load application, so as not to damage them.
  • the configuration of the floor element according to the invention is particularly suitable in particular in the vicinity of a fastening point or bearing point of a front axle of the motor vehicle.
  • the corresponding deformation area can also be provided elsewhere on the floor element of the vehicle floor in order to be able to implement in particular respective load inputs that occur as a result of a frontal collision and / or a side collision that the respective floor element of the vehicle floor is moved away from the energy storage device, in particular upward in the vertical direction of the vehicle, in order to avoid corresponding damage to the respective battery cells or battery modules.
  • Fig. 1 is a partial and perspective side view of a
  • Body for an electrically operated passenger car in the area of the front end of the vehicle and the passenger compartment adjoining it to the rear during a frontal collision with a barrier, a frame structure serving as an engine mount and a front axle mount, which has at least one carrier element, which in the area of a front end of the vehicle floor has at least one Attachment point is set on the body;
  • Sectional view of the area of the fastening point of the carrier element of the frame structure functioning as an engine carrier and front axle carrier in the area of the front end of the vehicle floor, with an upper floor panel or Floor element has a deformation area which, in the event of an accident-related introduction of force at the fastening point as a result of the frontal collision recognizable in FIG. 1, can be specifically deformed away from an energy storage device below the vehicle floor, a course of this targeted deformation being indicated schematically with reference to FIGS. 2a-c; and
  • a body for an electrically operated passenger car is shown in a detail and perspective sectional view.
  • a front area of a passenger cell 1 can be seen, which is delimited at the bottom by a vehicle floor 2, which comprises a pedal floor 3 towards the front and then merges into a front end wall 4, which is delimited on the underside by a lower end wall cross member 5.
  • the end wall 4 is bounded by an upper end wall cross member 6, which, together with the respective A-pillars 7 and a roof cross member that cannot be seen, also forms a windshield frame.
  • the A-pillars 7 are designed as parts of a side wall 8 which, in addition to these A-pillars 7, also includes respective side sills by which the vehicle floor 2 is delimited on the outside.
  • the passenger compartment 1 is adjoined by a front end structure 9, of which in the present case only a wheel housing shell component 10 of the right front wheel, viewed in the forward direction in the present case, can be seen, as well as a damper dome strut 11, which contains respective strut domes 12 of the respective wheel housing shell component 10 per vehicle side connects with each other.
  • a longitudinal support part 13 of an upper longitudinal support level can be seen, which is connected at the front via a transverse bridge 14 to the corresponding longitudinal support part 13 on the other side of the vehicle. More longitudinal members, especially a middle one or main longitudinal beam level are not recognizable in the present case, but are usually present.
  • an electric motor 16 of an electric drive 15 for operating the motor vehicle can be seen, which is carried by a frame structure 17.
  • a front axle 18 is also supported by this frame structure 17.
  • This frame structure 17 is fastened, inter alia, to the body of the motor vehicle via at least one fastening point 19, which in the present case is provided in the area of the front end of the vehicle floor 10. More precisely, a carrier element 20 of the frame structure 17 is arranged via a bushing 21 provided at the end on an angle structure 22 in the area of the vehicle center, this angle structure 22 extending between the lower end wall cross member 5 and the front end of the vehicle floor 2.
  • the vehicle floor 2 comprises a floor element 23 which delimits the passenger cell 1 towards the bottom and separates it from an energy storage device 24 which is arranged on the underside of the floor element 23 or the vehicle floor 2 and comprises a plurality of battery cells or battery modules 25.
  • the energy storage device 24 is accommodated in a separate storage housing 26 which is arranged on the underside of the base element 23.
  • the bottom element 23 forms the upper part of the storage housing 26 and is connected to one or more lower parts in a gas-tight manner to form the storage housing 26.
  • the bottom element 23 can either be arranged on the top of a storage housing 26 which is closed per se or it can itself be part of this storage housing 26 in that it forms this storage housing 26 together with further housing parts which are arranged on the underside of the bottom element 23.
  • the electric motor 16 can be supplied with electrical energy so that the present motor vehicle can be operated purely electrically (BEV) or as a hybrid vehicle (PHEV), for example.
  • BEV purely electrically
  • PHEV hybrid vehicle
  • FIG. 1 it can be seen from FIG. 1 that, in the present case, the body is shown at the beginning of a frontal collision with an obstacle 27, as a result of which, among other things, in the area of the fastening point 19 of the carrier element 20 of the frame structure 17 Accident forces are also introduced into the body, in particular in the area of the vehicle floor 2, in the manner described in more detail below.
  • FIG. 2a to 2c show the body of the motor vehicle according to FIG. 1 in the area of the fastening point 19 of the frame structure 17 in the area of the front end of the vehicle floor 2 or in the area of the angled structure 22 described.
  • a frontal collision of the vehicle with its front vehicle 28 leads, via the fastening point 19, to the body in the area in front of the front end of the vehicle floor 2 for the introduction of a force F, which in the present case is at least essentially in Vehicle longitudinal direction acts.
  • this force F acts to a very special degree on the floor element 23 of the vehicle floor 2, specifically in a front end region of the vehicle floor 2.
  • a deformation area 29 of the floor element 23 is provided in the present case, which is deformed away from the energy storage device 24 or the battery modules 25 during the said accident-related force introduction at the fastening point 19 with a correspondingly high force F, in the present case in the vertical direction of the vehicle (z-direction) upwards. This is indicated by an arrow D in FIGS. 2a to 2c.
  • FIGS. 2a to 2c the sequence of this deformation is shown according to the arrow D in the course of the frontal collision.
  • the deformation D according to FIG. 2c has the greatest elevation or spacing of the deformation region 29 at the end of the frontal collision of the motor vehicle.
  • FIGS. 3a to 3c possible variants and configurations of the said deformation area 29 of the floor element 23 are shown in a respective partial sectional view.
  • the respective sectional view shows the vehicle floor 2 or its floor element 23 as well as the energy storage device 24 arranged below it along a respective sectional plane running in the vehicle longitudinal direction (x direction) or in the vehicle vertical direction (z direction).
  • the floor element 23 or the vehicle floor 2 forms an upper housing part of the storage housing 26, which is connected in a gastight manner to a lower housing part 30 in the form of a lower floor plate to form the storage housing 26.
  • the respective battery modules 25 are arranged within this storage housing formed by the base element 23 and the housing part 30, which in turn are arranged within the respective individual housing 31.
  • the bottom element 23 has a double function, namely on the one hand to delimit the passenger compartment 1 downwards and on the other hand to form the upper part of the storage housing 26, it would consequently also be conceivable that the storage housing is an upper part separate from the bottom element 23 - or in several parts - which, by means of the housing part 30 on the underside, forms the storage housing for receiving the respective battery modules 25 of the energy storage device 24.
  • FIGS. 3a to 3c Various constellations of the respective deformation area of the floor element 23 are now shown on the basis of FIGS. 3a to 3c.
  • the deformation area 29 is designed to be curved upward in the vertical direction of the vehicle, so that it is in the Deformation area 29 has a greater distance from the battery module 25 arranged below than in the vehicle longitudinal direction (x-direction) in front of or behind it.
  • a bead 34 protruding upward in the vertical direction of the vehicle is provided, which according to FIG. 3b is essentially arcuate and in the variant according to FIG. 3c essentially triangular in cross section.
  • Both the deformation area 29 according to FIG. 3a and the beads according to FIGS. 3b and 3c each extend at least essentially in the transverse direction of the vehicle (y-direction) and horizontally, for example over the at least approximately entire vehicle width.
  • the present deformation areas 29 primarily serve to deform the deformation area 29 away from the energy storage device 24 in the event of a frontal collision, i.e. when a force is introduced with a force component F essentially acting rearward in the longitudinal direction of the vehicle (x-direction), i.e. in the present case in To achieve vehicle vertical direction (z-direction).
  • the present invention would also be applicable to side collisions. In this case, it would be particularly conceivable to use respective deformation areas 29 or beads 34, which then extend, for example, in the longitudinal direction of the vehicle (x direction) along a corresponding side sill or the like.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Karosserie für einen elektrisch betreibbaren Kraftwagen, mit einem ein oberhalb einer Energiespeichereinrichtung (24) angeordnetes Bodenelement (23) aufweisenden Fahrzeugboden (2), im Bereich von dessen Ende wenigstens eine Befestigungsstelle (19) der Karosserie für ein Trägerelement (20) vorgesehen ist. Um bei einem unfallbedingten Lasteintrag einer entsprechenden Kraft im Bereich der Befestigungsstelle (19) eine damit einhergehende Beschädigung der Energiespeichereinrichtung zu vermeiden, weist das Bodenelement (23) einen Deformationsbereich (29) auf, welcher bei einer unfallbedingten Krafteinleitung an der Befestigungsstelle (19) der Karosserie für ein Trägerelement (20) gezielt von der Energiespeichereinrichtung (24) weg deformierbar ist.

Description

Karosserie für einen elektrisch betreibbaren Kraftwagen
Die Erfindung betrifft eine Karosserie für einen elektrisch betreibbaren Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der EP 2 468609 A2 ist bereits eine derartige Karosserie mit einem Fahrzeugboden bekannt, welche ein Bodenelement oberhalb eines Speichergehäuses einer Energiespeichereinrichtung aufweist. Im Bereich des vorderen Endes des Fahrzeugbodens sind dabei üblicherweise jeweilige Befestigungsstellen der Karosserie für Trägerelemente, insbesondere einer Rahmenkonstruktion für eine Vorderachse, vorgesehen.
Kommt es beispielsweise in Folge einer Frontalkollision zu einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung und Rückverlagerung jeweiliger Trägerelemente der Rahmenkonstruktion beziehungsweise Achsglieder der Vorderachse, so kann es durch den Lasteintrag in den Fahrzeugboden zu entsprechenden Ausknickungen im Bereich des Bodenblechs beziehungsweise des Bodenelements des Fahrzeugbodens kommen. Dabei besteht das Risiko, dass Batteriezellen beziehungsweise Batteriemodule der Energiespeichereinrichtung beschädigt werden, wenn die Ausknickungen in Richtung der Energiespeichereinrichtung erfolgen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Karosserie der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher das Risiko einer Beschädigung der Energiespeichereinrichtung bei einem entsprechenden Lasteintrag in das jeweilige Bodenelement des Fahrzeugbodens deutlich reduziert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Karosserie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit günstigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Karosserie weist einen oberhalb einer entsprechenden Energiespeichereinrichtung angeordneten Fahrzeugboden auf, im Bereich von dessen insbesondere vorderem Ende wenigstens eine Befestigungsstelle der Karosserie für ein Trägerelement, insbesondere für ein Trägerelement einer Rahmenkonstruktion des Kraftwagens, vorgesehen ist, und welches wenigstens ein Bodenelement in Form eines Bodenblechs oder dergleichen oberhalb der Energiespeichereinrichtung umfasst. Um nun bei einem unfallbedingten Lasteintrag einer entsprechenden Kraft im Bereich der Befestigungsstelle, wie dies beispielsweise bei einer Frontalkollision oder einer Seitenkollision des Kraftwagens im Bereich der Achsanbindung oder dergleichen der Fall sein kann, eine damit einhergehende Beschädigung der Energiespeichereinrichtung zu vermeiden, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Bodenelement einen Deformationsbereich aufweist, welcher bei einer unfallbedingten Krafteinleitung an der Befestigungsstelle der Karosserie für ein Trägerelement gezielt von der Energiespeichereinrichtung weg deformierbar ist.
Erfindungsgemäß ist demzufolge das Bodenelement des Fahrzeugbodens mit einem Deformationsbereich versehen, welcher bei einer unfallbedingten Krafteinleitung beziehungsweise einem unfallbedingten Lasteintrag gezielt von den jeweiligen Batteriezellen beziehungsweise Batteriemodulen der Energiespeichereinrichtung weg bewegt und deformiert wird. Hierdurch kann ein Eindringen des Bodenelements in die Energiespeichereinrichtung vermieden und somit eine erhebliche Gefahrenquelle beim Betrieb von Kraftwagen mit elektrischem Antrieb eliminiert werden. Einhergehend damit können aufwändige Maßnahmen, welche bisher erforderlich sind, um derartige Beschädigungen zu vermeiden, unterbleiben.
In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Deformationsbereich in Fahrzeughochrichtung nach oben von der Energiespeichereinrichtung weg deformierbar ist. Erfahrungsgemäß kann auf diese Art und Weise die Energiespeichereinrichtung besonders zuverlässig vor Beschädigungen durch das entsprechende Bodenelement des Fahrzeugbodens geschützt werden.
Um eine entsprechende Deformation des jeweiligen Bodenelements zu erreichen, hat es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Deformationsbereich in Fahrzeughochrichtung nach oben gekrümmt ausgebildet ist.
Somit ist der Deformationsbereich des Bodenelements bereits gezielt so vorgeformt, dass eine unfallbedingte Krafteinleitung beziehungsweise ein Lasteintrag, welcher üblicherweise beispielsweise horizontal in Fahrzeuglängsrichtung und/oder in Fahrzeugquerrichtung erfolgt, in optimaler Weise in eine entsprechende Deformation des Bodenelements in Fahrzeughochrichtung umsetzbar ist. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Deformationsbereich des entsprechenden Bodenelements durch wenigstens eine in Fahrzeughochrichtung nach oben abstehende Sicke gebildet. Durch eine derartige, nach oben abstehende Sicke kann durch einen Lasteintrag eine Kraft in Fahrzeuglängsrichtung und/oder in Fahrzeugquerrichtung ebenfalls in besonders günstiger Weise eine entsprechende Deformation in Fahrzeughochrichtung nach oben umgesetzt werden.
In diesem Zusammenhang hat es sich als weiter vorteilhaft gezeigt, wenn sich die entsprechende Sicke zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckt, sodass unabhängig von der genauen Position des Lasteintrags eine gezielte Deformation des Bodenelements über beispielsweise die gesamte Fahrzeugbreite erzielt werden kann.
Ebenfalls hat es sich in diesem Zusammenhang als weiter vorteilhaft gezeigt, wenn die Sicke im Querschnitt dreieckförmig oder bogenförmig ausgebildet ist. Durch beide Formen lassen sich bestimmte Deformations- und Energieabsorptionseigenschaften des Bodenelements besonders günstig einstellen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Bodenelement des Fahrzeugbodens als Gehäuseteil eines Speichergehäuses der Energiespeichereinrichtung ausgebildet ist. Mit anderen Worten kann das Bodenelement beziehungsweise der Fahrzeugboden oberhalb eines geschlossenen Speichergehäuses der Energiespeichereinrichtung vorgesehen sein. In diesem Fall sorgt der erfindungsgemäße Deformationsbereich des Bodenelements dafür, dass es zu keiner Beschädigung insbesondere einer Oberschale des Speichergehäuses kommen kann und infolgedessen auch zu einer Beschädigung der jeweiligen Batteriezellen beziehungsweise Batteriemodule der Energiespeichereinrichtung. Alternativ hierzu kann jedoch - wie gemäß Anspruch 8 vorgeschlagen - jedoch auch das entsprechende, den Deformationsbereich aufweisende Bodenelement des Fahrzeugbodens als beispielsweise Oberschale oder dergleichen Gehäuseelement des Speichergehäuses der Energiespeichereinrichtung selbst ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass das Bodenelement beziehungsweise der Fahrzeugboden dann eine Doppelfunktion hat, nämlich einerseits die Fahrgastzelle nach unten zu begrenzen und andererseits einen Teil des Speichergehäuses der Energiespeichereinrichtung zu bilden. Auch in diesem Fall sorgt der Deformationsbereich dann dafür, dass das Bodenelement bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung und einem entsprechenden Lasteintrag von den jeweiligen Batteriezellen und Batteriemodulen weg bewegt wird, um diese nicht zu beschädigen. Wie bereits erläutert, eignet sich die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Bodenelements insbesondere im Nahbereich einer Befestigungsstelle beziehungsweise Lagerstelle einer Vorderachse des Kraftwagens besonders. Als im Rahmen der Erfindung mit umfasst ist es jedoch zu betrachten, dass der entsprechende Deformationsbereich auch an anderer Stelle des Bodenelements des Fahrzeugbodens vorgesehen sein kann, um insbesondere jeweilige Lasteinträge, die in Folge einer Frontalkollision und/oder einer Seitenkollision auftreten, derart umsetzen zu können, dass das jeweilige Bodenelement des Fahrzeugbodens von der Energiespeichereinrichtung weg, insbesondere in Fahrzeughochrichtung nach oben, bewegt wird, um eine entsprechende Beschädigung jeweiliger Batteriezellen oder Batteriemodule zu vermeiden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine ausschnittsweise und perspektivische Seitenansicht auf eine
Karosserie für einen elektrisch betreibbaren Personenkraftwagen im Bereich des Vorderwagens und der sich daran nach hinten anschließenden Fahrgastzelle während einer Frontalkollision mit einer Barriere, eine als Motorträger und als Vorderachsträger dienende Rahmenkonstruktion die wenigstens ein Trägerelement aufweist, welches im Bereich eines vorderen Endes des Fahrzeugbodens über wenigstens eine Befestigungsstelle an der Karosserie festgelegt ist;
Fig. 2a-c eine jeweilige ausschnittsweise und vergrößerte, perspektivische
Schnittansicht auf den Bereich der Befestigungsstelle des Trägerelements der als Motorträger und Vorderachsträger fungierenden Rahmenkonstruktion im Bereich des vorderen Endes des Fahrzeugbodens, wobei ein oberes Bodenblech beziehungsweise Bodenelement einen Deformationsbereich aufweist, welcher bei einer unfallbedingten Krafteinleitung an der Befestigungsstelle in Folge der in Fig. 1 erkennbaren Frontalkollision gezielt von einer Energiespeichereinrichtung unterhalb des Fahrzeugbodens weg deformierbar ist, wobei anhand der Fig. 2a-c ein Verlauf dieser gezielten Deformation schematisch angedeutet ist; und
Fig. 3a-c jeweilige ausschnittsweise Schnittansichten entlang einer in
Fahrzeuglängsrichtung beziehungsweise in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Schnittebene durch das Bodenelement des Fahrzeugbodens sowie die unterhalb des Fahrzeugbodens angeordneten Energiespeichereinrichtung, wobei anhand der Fig. 3a-c drei Varianten der Ausgestaltung des jeweiligen Deformationsbereichs des Bodenelements veranschaulicht sind.
In Fig. 1 ist in einer ausschnittsweisen und perspektivischen Schnittansicht eine Karosserie für einen elektrisch betreibbaren Personenkraftwagen dargestellt. Erkennbar ist dabei insbesondere ein vorderer Bereich einer Fahrgastzelle 1, welche nach unten hin durch einen Fahrzeugboden 2 begrenzt ist, welcher nach vorne hin einen Pedalboden 3 umfasst und dann in eine vordere Stirnwand 4 übergeht, welche unterseitig durch einen unteren Stirnwandquerträger 5 begrenzt ist. Nach oben hin ist die Stirnwand 4 durch einen oberen Stirnwandquerträger 6 begrenzt, welcher außerdem gemeinsam mit jeweiligen A-Säulen 7 und einem nicht erkennbaren Dachquerträger einen Windschutzscheinrahmen bildet. Die A-Säulen 7 sind dabei als Teile einer Seitenwand 8 ausgebildet, welche neben diesen A-Säulen 7 auch jeweilige Seitenschweller umfasst, durch welche der Fahrzeugboden 2 außenseitig begrenzt ist.
Nach vorne hin schließt sich an die Fahrgastzelle 1 eine Vorderwagenstruktur 9 an, von welcher im vorliegenden Fall lediglich ein Radhausrohbauteil 10 des im vorliegenden Fall in Vorwärtsfahrtrichtung betrachtet rechten Vorderrades erkennbar ist, sowie eine Dämpferdomstrebe 11, welche jeweilige Federbeindome 12 des jeweiligen Radhausrohbauteils 10 pro Fahrzeugseite miteinander verbindet. Weiterhin erkennbar ist ein Längsträgerteil 13 einer oberen Längsträgerebene, welches vorderseitig über eine Querbrücke 14 mit dem korrespondierenden Längsträgerteil 13 auf der anderen Fahrzeugseite verbunden ist. Weitere Längsträger, insbesondere einer mittleren beziehungsweise Hauptlängsträgerebene sind im vorliegenden Fall nicht erkennbar, jedoch üblicherweise vorhanden.
Von einem elektrischen Antrieb 15 zum Betreiben des Kraftwagens ist vorliegend ein Elektromotor 16 erkennbar, welcher durch eine Rahmenkonstruktion 17 getragen ist. Durch diese Rahmenkonstruktion 17 ist überdies auch eine Vorderachse 18 getragen.
Diese Rahmenkonstruktion 17 ist unter anderem über wenigstens eine Befestigungsstelle 19 an der Karosserie des Kraftwagens befestigt, welche im vorliegenden Fall im Bereich des vorderen Endes des Fahrzeugbodens 10 vorgesehen ist. Genauer gesagt ist hierbei ein Trägerelement 20 der Rahmenkonstruktion 17 über eine endseitig vorgesehene Buchse 21 an einer Winkelkonstruktion 22 im Bereich der Fahrzeugmitte angeordnet, wobei sich diese Winkelkonstruktion 22 zwischen dem unteren Stirnwandquerträger 5 und dem vorderen Ende des Fahrzeugbodens 2 erstreckt.
Der Fahrzeugboden 2 umfasst ein Bodenelement 23, welches die Fahrgastzelle 1 nach unten hin begrenzt und von einer Energiespeichereinrichtung 24 trennt, welche unterseitig des Bodenelements 23 beziehungsweise des Fahrzeugbodens 2 angeordnet ist und eine Vielzahl von Batteriezellen beziehungsweise Batteriemodulen 25 umfasst. Die Energiespeichereinrichtung 24 ist dabei im vorliegenden Fall in einem separaten Speichergehäuse 26 aufgenommen, welches unterseitig des Bodenelements 23 angeordnet ist. In einer besonders Ausführungsform ist es dabei auch denkbar, dass das Bodenelement 23 das Oberteil des Speichergehäuses 26 bildet und mit einem oder mehreren Unterteilen gasdicht zur Bildung des Speichergehäuses 26 verbunden ist. Mit anderen Worten kann das Bodenelement 23 entweder oberseitig eines an sich geschlossenen Speichergehäuses 26 angeordnet sein oder selbst Teil dieses Speichergehäuses 26 sein, indem es gemeinsam mit weiteren Gehäuseteilen, welche unterseitig des Bodenelements 23 angeordnet sind, diese Speichergehäuse 26 bilden.
Mittels der Energiespeichereinrichtung 24 ist unter anderem der Elektromotor 16 mit elektrischer Energie versorgbar, sodass der vorliegenden Kraftwagen beispielsweise rein elektrisch (BEV) oder als Hybridfahrzeug (PHEV) betreibbar ist.
Schließlich ist aus Fig. 1 erkennbar, dass die Karosserie im vorliegenden Fall zu Beginn einer Frontalkollision mit einem Hindernis 27 gezeigt ist, wodurch unter anderem im Bereich der Befestigungsstelle 19 des Trägerelements 20 der Rahmenkonstruktion 17 Unfallkräfte auch im weiteren noch näher beschriebene Weise in die Karosserie, insbesondere im Bereich des Fahrzeugbodens 2, eingeleitet werden.
In den Fig. 2a bis 2c ist jeweils in einer ausschnittsweise vergrößerten und perspektivischen Schnittansicht die Karosserie des Kraftwagens gemäß Fig. 1 im Bereich der Befestigungsstelle 19 der Rahmenkonstruktion 17 im Bereich des vorderen Endes des Fahrzeugbodens 2 beziehungsweise im Bereich der beschriebenen Winkelkonstruktion 22 dargestellt. Wie bereits in Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert, führt dabei beispielsweise eine Frontalkollision des Kraftwagens mit seinem Vorderwagen 28 zu einer über die Befestigungsstelle 19 die Karosserie im Bereich vor dem vorderen Ende des Fahrzeugbodens 2 zur Einleitung einer Kraft F, welche vorliegend zumindest im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung wirkt. Diese Kraft F wirkt dabei - wie dies insbesondere aus Fig. 2a erkennbar ist, in ganz besonderem Maß auf das Bodenelement 23 des Fahrzeugbodens 2, und zwar in einem vorderen Endbereich des Fahrzeugbodens 2.
Um nun zu vermeiden, dass es in Folge einer ungewollten Deformation des Bodenelements 23 in Richtung der jeweiligen Batteriemodule 25 der Energiespeichereinrichtung 24, also im vorliegenden Fall im Wesentlichen in Fahrzeughochrichtung nach unten kommt, ist im vorliegenden Fall ein Deformationsbereich 29 des Bodenelements 23 vorgesehen, welches sich bei der besagten unfallbedingten Krafteinleitung an der Befestigungsstelle 19 mit einer entsprechend hohen Kraft F gezielt von der Energiespeichereinrichtung 24 beziehungsweise den Batteriemodulen 25 weg deformiert, und zwar im vorliegenden Fall in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) nach oben. Dies ist in den Fig. 2a bis 2c mit einem jeweiligen Pfeil D angezeigt.
In den Fig. 2a bis 2c ist dabei die Abfolge dieser Deformation gemäß dem Pfeil D im Verlauf der Frontalkollision dargestellt. Dies bedeutet, dass in Fig. 2a eine beginnende Deformation des Deformationsbereichs 29 des Bodenelements 23 erkennbar ist, welche sich in den Fig. 2b und im weiteren in Fig. 2c verstärken und vergrößern. Demzufolge weist die Deformation D gemäß Fig. 2c die größte Erhebung beziehungsweise Beabstandung des Deformationsbereichs 29 am Ende der Frontalkollision des Kraftwagens auf. Insbesondere ist dabei erkennbar, dass es zwischen dem Bodenelement 23 und der Energiespeichereinrichtung 24 in Folge der Deformation des Deformationsbereichs 29 zu keinem Kontakt kommt, welcher eine Beschädigung der Energiespeichereinrichtung 24 hervorrufen könnte. Vielmehr wird im Deformationsbereich 29 das Bodenelement 23 in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) von der Energiespeichereinrichtung 24 weg nach oben bewegt.
In den Fig. 3a bis 3c sind in einer jeweiligen ausschnittsweisen Schnittansicht mögliche Varianten uns Ausgestaltungen des besagten Deformationsbereichs 29 des Bodenelements 23 dargestellt. Die jeweilige Schnittansicht zeigt dabei den Fahrzeugboden 2 beziehungsweise dessen Bodenelement 23 sowie die darunter angeordnete Energiespeichereinrichtung 24 entlang einer in Fahrzeuglängsrichtung (x- Richtung) beziehungsweise in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) verlaufenden jeweiligen Schnittebene.
Dabei ist zunächst erkennbar, dass im vorliegenden Fall das Bodenelement 23 beziehungsweise der Fahrzeugboden 2 ein oberseitiges Gehäuseteil des Speichergehäuses 26 bildet, welches mit einem unteren Gehäuseteil 30 in Form einer unterseitigen Bodenplatte gasdicht zur Bildung des Speichergehäuses 26 verbunden ist. Innerhalb dieses durch das Bodenelement 23 und das Gehäuseteil 30 gebildeten Speichergehäuses sind die jeweiligen Batteriemodule 25 angeordnet, welche ihrerseits innerhalb jeweiliger Einzelgehäuse 31 angeordnet sind. Zwischen den Einzelgehäusen 31 sind entsprechende Leisten 32 beziehungsweise Abstandshalter 33 vorgesehen, über welche die Bodenplatte 30 mit dem Bodenelement 23 verbunden ist.
Alternativ hierzu wäre es - wie oben bereits erläutert - jedoch auch denkbar, ein separates Speichergehäuse 26 vorzusehen, welches unterseitig des Bodenelements 23 angeordnet ist. während also im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Bodenelement 23 eine Doppelfunktion hat, nämlich einerseits die Fahrgastzelle 1 nach unten hin zu begrenzen und andererseits das Oberteil des Speichergehäuses 26 zu bilden, wäre es demzufolge auch denkbar, dass das Speichergehäuse ein vom Bodenelement 23 separates Oberteil - ein- oder mehrteilig - aufweist, welches mittels dem unterseitigen Gehäuseteil 30 das Speichergehäuse zur Aufnahme der jeweiligen Batteriemodule 25 der Energiespeichereinrichtung 24 bildet.
Anhand der Fig. 3a bis 3c sind nun verschiedene Konstellationen des jeweiligen Deformationsbereichs des Bodenelements 23 dargestellt.
In der Variante gemäß Fig. 3a ist dabei der Deformationsbereich 29 in Fahrzeughochrichtung nach oben gekrümmt ausgebildet, sodass er im Deformationsbereich 29 einen größeren Abstand zum darunter angeordneten Batteriemodul 25 aufweist als in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) davor oder dahinter.
Bei den Varianten gemäß Fig. 3a und 3b ist eine in Fahrzeughochrichtung nach oben abstehende Sicke 34 vorgesehen, welche gemäß Fig. 3b im Wesentlichen bogenförmig und in der Variante gemäß Fig. 3c im Wesentlichen im Querschnitt dreieckförmig ausgebildet ist. Sowohl der Deformationsbereich 29 gemäß Fig. 3a als auch die Sicken gemäß den Fig. 3b und 3c erstrecken sich dabei jeweils zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung (y-Richtung) und horizontal, beispielsweise über die zumindest annähernd gesamte Fahrzeugbreite.
Die vorliegenden Deformationsbereiche 29 dienen in erster Linie dazu, bei einer Frontalkollision, also bei einer Krafteinleitung mit einer im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) nach hinten wirkenden Kraftkomponente F eine Deformation des Deformationsbereichs 29 weg von der Energiespeichereinrichtung 24, im vorliegenden Fall also in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) zu erreichen. Gleichwohl wäre die vorliegende Erfindung auch auf Seitenkollisionen anwendbar. In diesem Fall wäre es insbesondere denkbar, jeweilige Deformationsbereiche 29 beziehungsweise Sicken 34 einzusetzen, welche dann sich beispielsweise in Fahrzeuglängsrichtung (x- Richtung) entlang eines korrespondierenden Seitenschwellers oder dergleichen erstrecken.
Bezugszeichenliste
Fahrgastzelle
Fahrzeugboden
Pedalboden vordere Stirnwand unterer Stirnwandquerträger oberer Stirnwandquerträger
A-Säule
Seitenwand
Vorderwagenstruktur
Radhausrohbauteil
Dämpferdomstrebe
Federbeindome
Längsträgerteil
Querbrücke elektrischer Antrieb
Elektromotor
Rahmenkonstruktion
Vorderachse
Befestigungsstelle
Trägerelement
Buchse
Winkelkonstruktion
Bodenelement
Energiespeichereinrichtung
Batteriemodul
Speichergehäuse
Hindernis
Vorderwagen
Deformationsbereich
Gehäuseteil
Einzelgehäuse
Leiste
Abstandshalter
Sicke D Pfeil
F Kraft

Claims

Patentansprüche
1. Karosserie für einen elektrisch betreibbaren Kraftwagen, mit einem ein oberhalb einer Energiespeichereinrichtung (24) angeordnetes Bodenelement (23) aufweisenden Fahrzeugboden (2), im Bereich von dessen Ende wenigstens eine Befestigungsstelle (19) der Karosserie für ein Trägerelement (20) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenelement (23) einen Deformationsbereich (29) aufweist, welcher bei einer unfallbedingten Krafteinleitung an der Befestigungsstelle (19) der Karosserie für ein Trägerelement (20) gezielt von der Energiespeichereinrichtung (24) weg deformierbar ist.
2. Karosserie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationsbereich (29) in Fahrzeughochrichtung nach oben von der Energiespeichereinrichtung (24) weg deformierbar ist.
3. Karosserie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationsbereich (29) in Fahrzeughochrichtung nach oben gekrümmt ausgebildet ist.
4. Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deformationsbereich (29) durch wenigstens eine in Fahrzeughochrichtung nach oben abstehende Sicke (34) gebildet ist.
5. Karosserie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Sicke (34) zumindest im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckt.
6. Karosserie nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke (34) im Querschnitt dreieckförmig ausgebildet ist.
7. Karosserie nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke (34) im Querschnitt bogenförmig ausgebildet ist.
8. Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenelement (23) des Fahrzeugbodens (2) als Gehäuseteil (30) eines Speichergehäuses (26) der Energiespeichereinrichtung (24) ausgebildet ist.
9. Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsstelle (19) der Karosserie für das Trägerelement (20) im Bereich des vorderen Endes des Fahrzeugbodens (2) vorgesehen ist.
10. Karosserie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsstelle (19) der Karosserie für das Trägerelement (20) einer Vorderachse (18) vorgesehen ist.
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