WO2022129147A1 - Energiespeicher-bodengruppe für einen elektrisch antreibbaren kraftwagen - Google Patents

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energy storage
floor
housing part
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Manuel Schurz
Rudolf Schilling
Thomas Wolff
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the invention relates to an energy storage floor assembly for an electrically driven motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention also relates to a method for producing such an energy storage floor assembly according to the preamble of patent claim 7.
  • EP2 568609 A2 already discloses a motor vehicle body with an underbody with respective cross members which extend in the vehicle transverse direction between respective side sills and on the underside of which a vehicle floor of the motor vehicle body is arranged.
  • a storage housing of an energy storage device is arranged underneath the floor assembly or the vehicle floor, which is arranged in a trough delimited on the upper side by the vehicle floor and on the peripheral side by the respective side sills or a front and a rear cross member.
  • a housing upper part of the storage housing runs close to or adjacent to the vehicle floor, so that as a result of this double floor, a high weight and cost for the energy storage floor group can be assumed.
  • the storage housing when servicing the energy storage device, the storage housing must first be removed from the upper floor assembly and then the upper part of the housing must be opened so that the energy storage device becomes accessible.
  • the object of the present invention is therefore to create an energy storage floor assembly and a method for producing such an energy storage floor assembly of the type mentioned above, by means of which considerable synergy effects can be achieved in terms of weight and costs and by means of which the energy storage device can be accessible in a cheaper way.
  • the energy storage underbody comprises an underbody assigned to the motor vehicle body with respective cross members which extend between respective side sills and on the underside of which a vehicle floor is arranged, as well as an electrical energy storage device arranged under the vehicle floor, which is accommodated in a multi-part storage housing.
  • the invention provides that an upper housing part of the storage housing forms the vehicle floor of the floor assembly and is connected to at least one lower housing part via at least one gas-tight connection to form the storage housing only after the formation of the accumulator housing is the cross member attached to the underside of the floor assembly.
  • the core of the invention is therefore to use the housing upper part of the storage housing as such, at least in a partial area of the vehicle floor, for example in the area of a main floor of the passenger cell, which extends, for example, from a front end wall to a rear heel plate. It is clear that the entire vehicle floor, that is to say with the main floor and rear floor, can also be formed by the housing top part of the accumulator housing.
  • a significant advantage here is that the housing upper part of the storage housing consequently experiences a dual use, namely on the one hand the upper housing of the energy storage device and on the other hand the formation of the vehicle floor. In this way, considerable weight and costs can be saved, since in contrast to the previously known prior art, there is no longer a false floor—formed by the vehicle floor and the upper part of the housing—but only a single component.
  • the upper housing part is first connected to at least one lower housing part via at least one gas-tight connection to form the storage housing and thus to enclose the energy storage device, before this storage housing is attached to the underside of the cross member on the floor assembly.
  • the upper part of the housing is made of a plastic.
  • a plastic can be, for example, a fiber-reinforced plastic that has been produced in an SMC process or a wet pressing process, or, for example, an organo sheet.
  • Such plastics advantageously have high mechanical properties, which are of great advantage in the area of the vehicle floor.
  • the upper part of the housing can also be made of aluminum or steel.
  • a further advantageous embodiment provides that the lower housing part is releasably connected to the upper housing part which is non-detachably fastened on the underside of the crossbeams.
  • Such detachability of the lower housing part from the upper housing part makes it possible, for example, in the event of servicing, when the energy storage device must be accessible, to easily open the storage housing without having to remove the upper housing part from the motor vehicle bodyshell or the bodyshell-side floor assembly. Rather, the upper part of the housing advantageously remains on the motor vehicle body or the floor assembly.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that connecting elements extend between the lower housing part and the upper housing part, into which respective fastening elements, in particular screw elements, can be screwed from the lower housing part and/or from the upper housing part.
  • Such mechanical fastening elements can on the one hand ensure a particularly favorable fixing of the upper housing part to the motor vehicle body and on the other hand a particularly favorable detachability of the lower housing part from the upper housing part or from the underbody.
  • other fastening options are also conceivable.
  • the connecting elements are designed to be gas-tight with respect to the lower housing part and/or the upper housing part.
  • the tightness of the accumulator housing can be ensured, for example, before the respective screw elements are screwed in.
  • a sealant for example a PVC coating, is preferably applied between the upper housing part and the crossbeams, so that the passenger cell or the vehicle floor is sealed off at the bottom.
  • a sealant for example a PVC coating
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the lower housing part is removed from the upper housing part, which is non-detachably fastened on the underside of the crossbeams, by means of detachable fastening elements, in particular screw elements, in the case of servicing.
  • the upper part of the housing can thus advantageously remain on the underbody or the motor vehicle body.
  • the energy storage device is removed with the detachable lower housing part from the upper part which is non-detachably fastened on the underside of the cross member.
  • the energy storage device is advantageously also removed from the floor assembly so that it can be serviced or replaced accordingly.
  • the gas-tight storage housing is mounted—detachably or non-detachably—on the floor assembly.
  • the accumulator housing is not part of a body shell of the motor vehicle, while the side skirts and the cross members are part of the body shell of the motor vehicle.
  • the gas-tight accumulator housing is thus mounted on the body shell of the motor vehicle.
  • body shell construction refers to the elements of the body, in particular the body panels, which are connected to one another materially, in particular by welding.
  • the body shell is then painted before the body of the motor vehicle is driven into a motor vehicle assembly line.
  • it is gas-tight Accumulator housing mounted on the painted body or the painted floor assembly - whether detachable or non-detachable.
  • the vehicle floor is not a component of the, in particular painted, body or of the, in particular painted, floor assembly, but of the accumulator housing.
  • a leak test of the accumulator housing is preferably carried out before the step of fastening the gas-tight accumulator housing to the underside of the cross member on the floor assembly.
  • Fig. 1a, b shows a schematic top view of respective cross members of a body-side floor assembly of a passenger car, which extend between side sills on each side of the vehicle, and a schematic sectional view, enlarged compared to Fig. 1a, along a line Ib-Ib in Fig. 1a, in Vehicle transverse direction or in the vehicle vertical direction section plane,
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view through a storage housing of an electrical energy storage device before assembly on the underside of the underbody shown in FIGS. 1a and 1b along a sectional plane running in the transverse direction of the vehicle or in the vertical direction of the vehicle, 3a, b, c respective sectional views of the energy storage floor assembly according to the invention along a sectional plane running in the vehicle transverse direction or in the vehicle vertical direction, with FIG. 3a showing the floor assembly analogously to FIG. 1b and the storage housing analogously to FIG. 2 before assembly, FIG. 3d shows the floor assembly and the accumulator housing after this marriage, and FIG. 3c symbolizes a method step following the marriage, in which the accumulator housing attached to the underside of the body-side floor assembly or its upper housing part is appropriately sealed after the marriage,
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the energy storage floor assembly shown in a sectional view analogous to FIG. 3b in its basic arrangement on an electrically driven passenger car
  • FIG. 5 shows a further sectional view of the energy storage floor assembly along a sectional plane running in the transverse direction of the vehicle or in the vertical direction of the vehicle analogous to FIGS. 3a to 3c, in the present case a dismantling of the lower housing part and the energy storage device arranged on it from the upper housing part fixed on the body side, which is intended for service purposes, is indicated, and
  • FIG. 6 shows a sectional view of the energy storage floor assembly according to a further embodiment of the invention along a sectional plane running in the transverse direction of the vehicle or in the vertical direction of the vehicle.
  • Fig. 1a From an underbody 1 of a body of an electrically driven passenger car, respective cross members 2 are shown in Fig. 1a in a schematic plan view, which extend between a respective side sill 3 on each side of the vehicle or are connected to this, for example, via a joint, in particular a welded joint.
  • FIG. 1b shows the floor assembly shown in FIG. 1a in an enlarged sectional view along a sectional plane indicated by the line 1a-1b in FIG. 1a and running in the transverse direction of the vehicle or in the vertical direction of the vehicle. From Fig. 1b becomes It can be seen in particular that the cross members 2 connect to the side skirts 3 in an upper area.
  • At least one of the cross members 2 can be designed, for example, as a seat cross member or the like.
  • other transverse elements such as a heel plate or the like are also conceivable.
  • FIG. 2 shows a storage housing 4 for an electrical energy storage device 5 in a schematic sectional view along a sectional plane running in the transverse direction of the vehicle or in the vertical direction of the vehicle analogously to FIG. 1b.
  • This accumulator housing 4 comprises, in particular, at least one upper housing part 6 and one lower housing part 7, which are connected to one another with the interposition of a gas-tight connection 8, which is only indicated schematically.
  • the gas-tight connection 8 can be formed in particular by a corresponding seal, which runs around the outer circumference around a flange connection or the like between the housing upper part 6 and the housing lower part 7, so that an interior space 9 of the storage housing 4 in which the energy storage device 5 is accommodated can be formed tightly.
  • the energy storage device 5 comprises, for example, a plurality of battery modules 10 or the like, which are correspondingly connected to one another.
  • respective connecting elements 11 are arranged between the individual rows of battery modules 10 and extend between the lower housing part 7 and the upper housing part 6 .
  • These connecting elements 11 can be, for example, threaded sleeves, profiles running over the length or width of the accumulator housing 4 , cast domes or the like, which are preferably sealed with respect to the housing upper part 6 or the housing lower part 7 .
  • respective connecting elements 11 are also provided on the outside. If these are in the form of strips, for example, the connecting elements 11 can then also represent the external delimitation of the accumulator housing 4 .
  • the upper housing part 6 and the lower housing part 7 are optionally also connected to one another by means of the respective connecting element 11 or by means of a respective gas-tight connection 8 between the respective end housing part 6, 7 and the respective connecting element 11, so that overall a tightly sealed accumulator housing 4 is formed.
  • the connecting elements 11 are penetrated by respective openings 12, which are designed here, for example, as through-openings.
  • Fastening elements 13 in particular screws, can be screwed or the like into these openings 12 from below, so that the lower end housing part 7 can be connected to the connecting elements 11 via these screws 13 .
  • Corresponding fastening elements in the form of screws can also be screwed into the openings 12 from above, as will be explained in more detail below in conjunction with FIG. 3b.
  • the energy storage floor assembly In the present method for manufacturing the energy storage floor assembly, it is therefore provided that first the floor assembly 1 with the cross members 2 and the side sills 3 is manufactured without the vehicle floor and, on the other hand, the energy storage device 5 with the storage housing 4 is manufactured in a separate battery production. A finished energy storage device is produced as part of this battery production, with the energy storage device 5 consisting, for example, of the plurality of battery modules 10 being integrated into the storage housing 4 and this then being subjected to a leak test.
  • FIGS 4 which, analogously to FIGS 4 is mounted on the underside of the underbody 1 with the energy storage device 5 accommodated therein. This takes place as part of the so-called marriage during the assembly of the passenger car.
  • the accumulator housing 4 is attached from below to the crossbeams 2 of the floor pan 1 and then fixed accordingly, as indicated by corresponding fastening elements 15 in FIG. 3b.
  • the fastening elements 15 are screwed into the through-openings 12 of the connecting elements 11 .
  • joints between the upper housing part 6 of the accumulator housing 4 and the respective cross members 2 are also conceivable.
  • a connection of the accumulator housing 4 to the side sills 3 is also possible.
  • Upper housing part 6 forms at least a portion of the vehicle floor.
  • the vehicle floor is formed at least in a partial area by the upper housing part 6 of the accumulator housing.
  • the upper housing part 6 is fixed on the underside of the cross member 2 in the manner that can be seen.
  • the upper housing part 6 can form a main floor in the area of the passenger compartment of the passenger car, which extends from a front end wall or a pedal floor to the rear to a heel wall, where the main floor usually merges into a rear floor.
  • the upper housing part 6 can also form the rear floor.
  • other vehicle floors that are not divided into a main floor and a rear floor can also be formed using the upper housing part 6 . It is only important that the housing upper part 6 forms at least partially or completely the vehicle floor, in order to experience a dual use, namely on the one hand the formation of the vehicle floor and on the other hand the formation of the upper side of the accumulator housing 4.
  • This sealant can, for example, be a PVC coating or a different type of seal.
  • glue the upper housing part 6 to the floor assembly 1, with this glue forming the seal can, for example, be a PVC coating or a different type of seal.
  • the upper housing part 6 is inextricably connected to the floor assembly 1 or the cross members 2 and the side sills 3 by this sealing means 16 in particular. Then the passenger cell of the passenger car can be equipped with the interior in the usual way.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the electrically drivable passenger vehicle with the energy storage floor groups shown in a schematic and symbolic sectional view analogously to FIGS. 3b and 3c. Accordingly, FIG. 4 again shows the underfloor arrangement of the storage housing 4 with the energy storage device 5 on the underside of the floor pan 1 only in an extremely schematic manner. Finally, Fig. 5 shows a further sectional view through the energy storage floor assembly analogous to Figs. 3b to 4.
  • the gas-tight connection 8 between the upper housing part 6 and the lower housing part 7 has to be opened or possibly destroyed in order to access the energy storage device 5 .
  • the energy storage device preferably rests on the lower housing part 7 so that it can be removed together with the detachable lower housing part 7 for servicing.
  • the energy storage device 5 or the respective battery modules 10 can preferably be removed together with the lower housing part 7 .
  • the lower housing part 7 - if necessary with the battery modules 10 of the energy storage device 5 arranged thereon - can then be brought back to the upper housing part 6 and connected to it in order to store the storage housing 4 or the energy storage device to complete again.
  • the gas-tight connection 8 between the two housing parts 6 and 7 must be established again.
  • FIG. 6 shows a sectional view of the energy storage floor assembly according to the invention according to a further embodiment of the invention analogous to FIG. 3a along a sectional plane running in the transverse direction of the vehicle or in the vertical direction of the vehicle.
  • the upper housing part 6 has respective lateral flanges 17, by means of which the upper housing part 6 and thus the entire accumulator housing 4 can be fixed on the underside of the respective laterally assigned side sill 3.
  • respective screw connections 18 or other fastening means By means of respective screw connections 18 or other fastening means, the respective flange 17 of the upper housing part 6 can thus be mounted on the underside of the corresponding side sill 3 to be attached.
  • FIGS. 3a to 6 are shown in sectional planes that run through one of the cross members 2 of the body and that the upper housing part 6 forms the vehicle floor in deviating sectional planes.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energiespeicher-Bodengruppe für einen elektrisch antreibbaren Kraftwagen, mit einer Bodengruppe (1) mit jeweilige Querträgern (2), welche sich zwischen jeweiligen Seitenschwellern (3) erstrecken und unterseitig von welchen ein Fahrzeugboden (6) angeordnet ist, und mit einer unterhalb des Fahrzeugbodens (6) angeordneten elektrischen Energiespeichereinrichtung (5), welche in einem mehrteiligen Speichergehäuse (4) aufgenommen ist. Um eine Energiespeicher-Bodengruppe zu schaffen, welche besonders gewichtsgünstig und leicht herstellbar ist, bildet ein Gehäuseoberteil (6) des Speichergehäuses (4) den Fahrzeugboden der Bodengruppe (1), welcher mit wenigstens einem Gehäuseunterteil (7) über wenigstens eine gasdichte Verbindung (8) zur Bildung des Speichergehäuses (4) verbunden ist, welches unterseitig der Querträger (2) an der Bodengruppe (1) befestigt ist.

Description

Energiespeicher-Bodengruppe für einen elektrisch antreibbaren Kraftwagen
Die Erfindung betrifft eine Energiespeicher-Bodengruppe für einen elektrisch antreibbaren Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Energiespeicher-Bodengruppe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
Aus der EP2 568609 A2 ist bereits eine Kraftwagenkarosserie mit einer Bodengruppe mit jeweiligen Querträgern bekannt, welche sich in Fahrzeugquerrichtung zwischen jeweiligen Seitenschwellern erstrecken, und unterseitig von welchen ein Fahrzeugboden der Kraftwagenkarosserie angeordnet ist. Unterseitig der Bodengruppe beziehungsweise des Fahrzeugbodens ist ein Speichergehäuse einer Energiespeichereinrichtung angeordnet, welches in einer oberseitig durch den Fahrzeugboden und umfangsseitig durch die jeweiligen Seitenschweller beziehungsweise einen vorderen und einen hinteren Querträger begrenzten Mulde angeordnet ist.
Ein Gehäuseoberteil des Speichergehäuses verläuft dabei nahe oder anliegend unterhalb des Fahrzeugbodens, sodass in Folge dieses doppelten Bodens von einem hohen Gewicht und Kosten für die Energiespeicher-Bodengruppe auszugehen ist. Zudem muss im Servicefall der Energiespeichereinrichtung das Speichergehäuse zunächst von der oberseitigen Bodengruppe entfernt und anschließend das Gehäuseoberteil geöffnet werden, damit die Energiespeichereinrichtung zugänglich wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Energiespeicher-Bodengruppe sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Energiespeicher-Bodengruppe der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchen sich hinsichtlich des Gewichts und der Kosten erhebliche Synergieeffekte erzielen lassen und mittels welchen im Servicefall die Energiespeichereinrichtung auf günstigere Weise zugänglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Energiespeicherbodengruppe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Energiespeicher-Bodengruppe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen in der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Energiespeicher-Bodengruppe umfasst eine der Kraftwagenkarosserie zugeordnete Bodengruppe mit jeweiligen Querträgern, welche sich zwischen jeweiligen Seitenschwellern erstrecken und unterseitig von welchen ein Fahrzeugboden angeordnet ist, sowie eine unterhalb des Fahrzeugbodens angeordnete elektrische Energiespeichereinrichtung, welche in einem mehrteiligen Speichergehäuse aufgenommen ist.
Um hierbei eine Energiespeicher-Bodengruppe zu schaffen, welche besonders gewichtsgünstig und leicht herstellbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Gehäuseoberteil des Speichergehäuses den Fahrzeugboden der Bodengruppe bildet und mit wenigstens einem Gehäuseunterteil über wenigstens eine gasdichte Verbindung zur Bildung des Speichergehäuses verbunden ist, welches erst im Anschluss an die Bildung des Speichergehäuses unterseitig der Querträger an der Bodengruppe befestigt ist. Kern der Erfindung ist es demzufolge, das Gehäuseoberteil des Speichergehäuses zumindest in einem Teilbereich des Fahrzeugbodens als solchen zu nutzen, beispielsweise im Bereich eines Hauptbodens der Fahrgastzelle, welcher sich beispielsweise von einer vorderen Stirnwand bis zu einem hinteren Fersenblech erstreckt. Es ist klar, dass auch der komplette Fahrzeugboden, also mit Hauptboden und Heckboden, durch das Gehäuseoberteil des Speichergehäuses gebildet werden kann.
Ein wesentlicher Vorteil hierbei ist es, dass das Gehäuseoberteil des Speichergehäuses demzufolge eine Doppelnutzung erfährt, nämlich einerseits die oberseitige Einhausung der Energiespeichereinrichtung und andererseits die Bildung des Fahrzeugbodens. Hierdurch lassen sich erheblich Gewicht und Kosten einsparen, da im Unterschied zu bisher bekanntem Stand der Technik kein doppelter Boden - gebildet aus dem Fahrzeugboden und dem Gehäuseoberteil - mehr vorhanden ist, sondern lediglich ein einziges Bauteil.
Dabei ist es weiterhin von großem Vorteil, dass das Gehäuseoberteil zunächst mit wenigstens einem Gehäuseunterteil über wenigstens eine gasdichte Verbindung zur Bildung des Speichergehäuses und somit zur Einhausung der Energiespeichereinrichtung verbunden wird, bevor dieses Speichergehäuse unterseitig der Querträger an der Bodengruppe befestigt wird. Somit kann nämlich die Dichtigkeitsprüfung des Speichergehäuses bereits bei dessen Herstellung erfolgen, wonach das Speichergehäuse dann in der sogenannten Hochzeit mit der Bodengruppe verbunden werden kann. Auch dies trägt zu einer erheblichen Senkung der Montagekosten bei.
Als besonders vorteilhaft hat sich dabei herausgestellt, wenn das Gehäuseoberteil aus einem Kunststoff hergestellt ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen faserverstärkten Kunststoff handeln, welcher in einem SMC-Verfahren oder einem Nasspressverfahren hergestellt worden ist, oder beispielsweise um ein Organoblech. Derartige Kunststoffe weisen vorteilhafterweise hohe mechanische Eigenschaften auf, welche im Bereich des Fahrzeugbodens von großem Vorteil sind.
Das Gehäuseoberteil kann auch aus Aluminium oder Stahl bestehen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Gehäuseunterteil lösbar mit dem unterseitig der Querträger unlösbar befestigten Gehäuseoberteil verbunden ist. Durch eine derartige Lösbarkeit des Gehäuseunterteils vom Gehäuseoberteil ist es beispielsweise möglich, im Servicefall, wenn die Energiespeichereinrichtung zugänglich sein muss, auf einfache Weise das Speichergehäuse zu öffnen, ohne dass hierdurch das Gehäuseoberteil vom Kraftwagenrohbau beziehungsweise der rohbauseitigen Bodengruppe entfernt werden muss. Vielmehr verbleibt das Gehäuseoberteil vorteilhafterweise an der Kraftwagenkarosserie beziehungsweise der Bodengruppe.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass sich zwischen dem Gehäuseunterteil und dem Gehäuseoberteil jeweilige Verbindungselemente erstrecken, in welche vom Gehäuseunterteil und/oder vom Gehäuseoberteil her jeweilige Befestigungselemente, insbesondere Schraubelemente, einschraubbar sind. Durch derartige mechanische Befestigungselemente kann einerseits eine besonders günstige Festlegung des Gehäuseoberteils an der Kraftwagenkarosserie und andererseits eine besonders günstige Abnehmbarkeit des Gehäuseunterteils vom Gehäuseoberteil beziehungsweise von der Bodengruppe gewährleistet werden. Alternativ hierzu sind jedoch auch andere Befestigungsmöglichkeiten denkbar. So ist es insbesondere denkbar, das Gehäuseoberteil auch anderweitig mit der Bodengruppe zu verbinden, beispielsweise über eine entsprechende Fügverbindung.
In diesem Zusammenhang hat es sich als weiter vorteilhaft gezeigt, wenn die Verbindungselemente gasdicht zu dem Gehäuseunterteil und/oder dem Gehäuseoberteil ausgebildet sind. Hierdurch kann beispielsweise vor dem Einschrauben jeweiliger Schraubelemente die Dichtheit des Speichergehäuses gewährleistet werden. Die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Energiespeicher-Bodengruppe vorstehend genannten Vorteile gelten in ebensolcher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer solchen Energiespeicher-Bodengruppe.
In diesem Zusammenhang hat es sich als weiter vorteilhaft gezeigt, wenn die Bodengruppe nach dem Befestigen des Speichergehäuses unterseitig der in Querträger durch ein Dichtmittel abgedichtet wird. Nach dem Befestigen des Speichergehäuses an der Bodengruppe wird somit erfindungsgemäß vorzugsweise zwischen dem Gehäuseoberteil und dem in Querträgern ein Dichtmittel, beispielsweise ein PVC- Verstrich, aufgebracht, sodass die Fahrgastzelle beziehungsweise der Fahrzeugboden nach unten hin abgedichtet ist. Hierdurch weist das Gehäuseoberteil funktionell dieselben Eigenschaften auf wie ein konventioneller Fahrzeugboden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Gehäuseunterteil im Servicefall von dem unterseitig der Querträger unlösbar befestigten Gehäuseoberteil über lösbare Befestigungselemente, insbesondere Schraubelemente abgenommen wird. Somit kann vorteilhafterweise das Gehäuseoberteil an der Bodengruppe beziehungsweise der Kraftwagenkarosserie verbleiben.
In diesem Zusammenhang hat es sich als weiter vorteilhaft gezeigt, wenn die Energiespeichereinrichtung im Servicefall mit dem lösbaren Gehäuseunterteil von dem unterseitig der Querträger unlösbar befestigten Oberteil abgenommen wird. Bei der Abnahme des Gehäuseunterteils wird somit vorteilhafterweise die Energiespeichereinrichtung ebenfalls von der Bodengruppe entfernt, damit diese entsprechend einem Service oder Austausch unterzogen werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Energiespeicher-Bodengruppe ist das gasdichte Speichergehäuse an der Bodengruppe - lösbar oder unlösbar - montiert. Das Speichergehäuse ist insbesondere jedoch kein Bestandteil eines Karosserierohbaus des Kraftwagens, während die Seitenschweller und die Querträger Bestandteil des Karosserierohbaus des Kraftwagens sind. Das gasdichte Speichergehäuse ist damit an dem Karosserierohbau des Kraftwagens montiert. Als Karosserierohbau werden, wie im Fahrzeugbau üblich, die Elemente der Karosserie, insbesondere die Karosseriebleche, bezeichnet, die miteinander stofflich, insbesondere durch Schweißen, verbunden werden. Der Karosserierohbau wird dann lackiert, bevor die Karosserie des Kraftwagens in eine Montagelinie des Kraftwagens gefahren wird. Mit anderen Worten ist das gasdichte Speichergehäuse an der lackierten Karosserie, bzw. der lackierten Bodengruppe, - ob lösbar oder unlösbar - montiert.
Der Fahrzeugboden ist insbesondere kein Bestandteil der, insbesondere lackierten, Karosserie bzw. der, insbesondere lackierten, Bodengruppe, sondern des Speichergehäuses.
Bevorzugt wird eine Dichtheitsprüfung des Speichergehäuses vor dem Schritt Befestigung des gasdichten Speichergehäuses unterseitig der Querträger an der Bodengruppe durchgeführt.
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 bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a, b eine schematische Draufsicht auf jeweilige Querträger einer Karosserieseitigen Bodengruppe eines Personenkraftwagens, welche sich zwischen Seitenschwellern auf jeder Fahrzeugseite erstrecken sowie eine schematische und gegenüber Fig. 1a vergrößerte Schnittansicht entlang einer durch die Linie Ib - Ib in Fig. 1a angedeuteten, in Fahrzeugquerrichtung beziehungsweise in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Schnittebene,
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht durch ein Speichergehäuse einer elektrischen Energiespeichereinrichtung vor der Montage unterseitig der in den Fig. 1a und 1b gezeigten Bodengruppe entlang einer in Fahrzeugquerrichtung beziehungsweise in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Schnittebene, Fig. 3a, b, c jeweilige Schnittansichten der erfindungsgemäßen Energiespeicher- Bodengruppe entlang einer in Fahrzeugquerrichtung beziehungsweise in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Schnittebene, wobei Fig. 3a die Bodengruppe analog zur Fig. 1b und das Speichergehäuse analog zur Fig. 2 vor dem Zusammenbau zeigt, Fig. 3d die Bodengruppe und das Speichergehäuse nach dieser Hochzeit zeigt, und Fig. 3c ein sich an die Hochzeit anschließenden Verfahrensschritt symbolisiert, bei welchem das unterseitig der karosserieseitigen Bodengruppe befestigte Speichergehäuse beziehungsweise dessen Gehäuseoberteil nach der Hochzeit entsprechend abgedichtet wird,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der in einer Schnittansicht analog zu Fig. 3b gezeigten Energiespeicher-Bodengruppe in ihrer prinzipiellen Anordnung an einem elektrisch antreibbaren Personenkraftwagen,
Fig. 5 eine weitere Schnittansicht der Energiespeicher-Bodengruppe entlang einer in Fahrzeugquerrichtung beziehungsweise in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Schnittebene analog der Fig. 3a bis 3c, wobei vorliegend eine im Service vorgesehene Demontage des Gehäuseunterteils sowie der darauf angeordneten Energiespeichereinrichtung von dem karosserieseitig festgelegten Gehäuseoberteil angedeutet ist, und
Fig. 6 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Energiespeicher-Bodengruppe gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung entlang einer in Fahrzeugquerrichtung beziehungsweise in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Schnittebene.
Von einer Bodengruppe 1 einer Karosserie eines elektrisch antreibbaren Personenkraftwagens sind in Fig. 1a in einer schematischen Draufsicht jeweilige Querträger 2 dargestellt, welche sich zwischen einem jeweiligen Seitenschweller 3 pro Fahrzeugseite erstrecken beziehungsweise mit diesem beispielsweise über eine Fügverbindung, insbesondere eine Schweißverbindung, verbunden sind.
Fig. 1b zeigt die in Fig. 1a dargestellte Bodengruppe in einer vergrößerten Schnittansicht entlang einer durch die Linie la - Ib in Fig. 1a angedeutete, in Fahrzeugquerrichtung beziehungsweise in Fahrzeughochrichtung verlaufende Schnittebene. Aus Fig. 1b wird dabei insbesondere erkennbar, dass die Querträger 2 in einem oberen Bereich der Seitenschweller 3 anschließen.
Zumindest einer der Querträger 2 kann beispielsweise als Sitzquerträger oder dergleichen ausgebildet sein. Anstelle der Querträger 2 werden auch andere Querelemente wie beispielsweise ein Fersenblech oder dergleichen denkbar.
In Fig. 2 ist in einer schematischen Schnittansicht entlang einer in Fahrzeugquerrichtung beziehungsweise in Fahrzeughochrichtung analog zu Fig. 1b verlaufenden Schnittebene ein Speichergehäuse 4 für eine elektrische Energiespeichereinrichtung 5 dargestellt. Dieses Speichergehäuse 4 umfasst dabei insbesondere wenigstens ein Gehäuseoberteil 6 sowie ein Gehäuseunterteil 7, welche unter Zwischenanordnung einer lediglich schematisch angedeuteten gasdichten Verbindung 8 miteinander verbunden sind. Die gasdichte Verbindung 8 kann insbesondere durch eine entsprechende Dichtung gebildet sein, welche außenumfangsseitig um eine Flanschverbindung oder dergleichen zwischen dem Gehäuseoberteil 6 und dem Gehäuseunterteil 7 umläuft, sodass ein Innenraum 9 des Speichergehäuses 4 in welchem die Energiespeichereinrichtung 5 untergebracht ist, dicht ausgebildet werden kann.
Die Energiespeichereinrichtung 5 umfasst in an sich bekannter Weise beispielsweise eine Mehrzahl von Batteriemodulen 10 oder dergleichen, welche entsprechend miteinander verschaltet sind. Zwischen den einzelnen Reihen von Batteriemodulen 10 sind im vorliegenden Fall jeweilige Verbindungselemente 11 angeordnet, welche sich zwischen dem Gehäuseunterteil 7 und dem Gehäuseoberteil 6 erstrecken. Diese Verbindungselemente 11 können beispielsweise Gewindehülsen, über die Länge oder Breite des Speichergehäuses 4 verlaufende Profile, Gussdome oder dergleichen sein, welche vorzugsweise gegenüber dem Gehäuseoberteil 6 beziehungsweise dem Gehäuseunterteil 7 abgedichtet sind. Im vorliegenden Fall sind hierbei auch außenseitig jeweilige Verbindungselemente 11 vorgesehen. Sind diese beispielsweise als Leisten ausgebildet, so können die Verbindungselemente 11 dann auch die außenseitige Begrenzung des Speichergehäuses 4 darstellen. Dies bedeutet, dass das Gehäuseoberteil 6 und das Gehäuseunterteil 7 gegebenenfalls auch unter Vermittlung des jeweiligen Verbindungselements 11 beziehungsweise unter Vermittlung einer jeweiligen gasdichten Verbindung 8 zwischen dem jeweiligen Endgehäuseteil 6, 7 und dem jeweiligen Verbindungselement 11 miteinander verbunden sind, sodass insgesamt wiederum ein dicht verschlossenes Speichergehäuse 4 gebildet wird. Die Verbindungselemente 11 werden im vorliegenden Fall von jeweiligen Öffnungen 12 durchsetzt, welche hier beispielsweise als Durchgangsöffnungen ausgebildet sind. In diese Öffnungen 12 sind von unten her jeweilige Befestigungselemente 13, insbesondere Schrauben, einschraubbar oder dergleichen befestigbar, sodass über diese Schrauben 13 das Endgehäuseunterteil 7 mit den Verbindungselementen 11 verbunden werden kann. Ebenso sind von oben her entsprechende Befestigungselemente in Form von Schrauben in die Öffnungen 12 einschraubbar, wie dies im Weiteren in Zusammenschau mit Fig. 3b noch näher erläutert werden wird.
Bei dem vorliegenden Verfahren zum Herstellen der Energiespeicher-Bodengruppe ist es demzufolge vorgesehen, dass zunächst die Bodengruppe 1 mit den Querträgern 2 und den Seitenschwellern 3 ohne Fahrzeugboden hergestellt wird und andererseits in einer separaten Batteriefertigung die Energiespeichereinrichtung 5 mit dem Speichergehäuse 4 hergestellt wird. Im Rahmen dieser Batteriefertigung wird dabei ein fertiger Energiespeicher hergestellt, wobei die Energiespeichereinrichtung 5 bestehend aus beispielsweise der Vielzahl von Batteriemodulen 10 in das Speichergehäuse 4 integriert wird und dieses anschließend einer Dichtigkeitsprüfung unterzogen wird.
Anhand der Fig. 3a und 3b welche analog zu den Fig. 1b und 2 eine schematische Schnittansicht entlang einer in Fahrzeugquerrichtung beziehungsweise in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Schnittebene der Bodengruppe 1 beziehungsweise des Speichergehäuses 4 mit der Energiespeichereinrichtung 5 zeigen, wird erkennbar, dass im weiteren Herstellungsverfahren das Speichergehäuse 4 mit der darin aufgenommenen Energiespeichereinrichtung 5 unterseitig an der Bodengruppe 1 montiert wird. Dies findet im Rahmen der sogenannten Hochzeit bei der Montage des Personenkraftwagens statt. Hierbei wird - wie mit dem Pfeil 14 angedeutet - das Speichergehäuse 4 von unten her an den Querträgern 2 der Bodengruppe 1 angesetzt und im Anschluss daran entsprechend fixiert, wie dies in Fig. 3b durch entsprechende Befestigungselemente 15 angedeutet ist. Die Befestigungselemente 15 werden dabei in die Durchgangsöffnungen 12 der Verbindungselemente 11 eingeschraubt. Natürlich sind auch andersartige Fixierungen denkbar. Insbesondere sind auch Fügverbindungen zwischen dem Gehäuseoberteil 6 des Speichergehäuses 4 und den jeweiligen in Querträgern 2 denkbar. Auch eine Verbindung des Speichergehäuses 4 mit den Seitenschwellern 3 ist möglich.
Wesentlich bei der Bildung der vorliegenden Energiespeicher-Bodengruppe bestehend aus der Bodengruppe 1 und dem Speichergehäuse 4 ist es jedoch, dass das Gehäuseoberteil 6 zumindest einen Teilbereich des Fahrzeugbodens bildet. Im Unterschied zum bisherigen Stand der Technik, bei welchem der Fahrzeugboden stets auf Seiten der Bodengruppe 1 unterseitig der jeweiligen Querträger 2 angeordnet ist, wird vorliegend demzufolge der Fahrzeugboden zumindest in einem Teilbereich durch das Gehäuseoberteil 6 des Speichergehäuses gebildet. Hierzu wird das Gehäuseoberteil 6 auf die ersichtliche Weise unterseitig der Querträger 2 fixiert. Insbesondere kann das Gehäuseoberteil 6 dabei einen Hauptboden im Bereich der Fahrgastzelle des Personenkraftwagens bilden, welcher sich von einer vorderen Stirnwand beziehungsweise einem Pedalboden nach hinten hin bis zu einer Fersenwand erstreckt, an welcher der Hauptboden üblicherweise in einen Heckboden übergeht. Ist ein größerer Energiespeicher für den Personenkraftwagen vorgesehen, kann jedoch das Gehäuseoberteil 6 auch den Heckboden bilden. Natürlich sind auch andere Fahrzeugböden, welche keine Unterteilung in Haupt- und Heckboden aufweisen, durch das Gehäuseoberteil 6 ausbildbar. Wesentlich ist lediglich, dass das Gehäuseoberteil 6 zumindest teilweise oder vollständig den Fahrzeugboden bildet, um somit eine Doppelnutzung zu erfahren, nämlich einerseits die Bildung des Fahrzeugbodens und andererseits die Bildung der Oberseite des Speichergehäuses 4.
Gemäß Fig. 3c, welche analog zu Fig. 3b die Energiespeicher-Bodengruppe in fertigem Zustand zeigt, in welchem das Speichergehäuse 4 unterseitig der Bodengruppe 1 befestigt ist, wird erkennbar, dass die Bodengruppe 1 nach dem Befestigen des Speichergehäuses 4 durch ein Dichtmittel 16 abgedichtet wird. Dieses Dichtmittel kann beispielsweise ein PVC-Verstrich oder aber eine andersartige Dichtung sein. Beispielsweise wäre es auch denkbar, das Gehäuseoberteil 6 mit der Bodengruppe 1 zu verkleben, wobei dieser Kleber die Dichtung ausbildet.
Insbesondere durch dieses Dichtmittel 16 ist das Gehäuseoberteil 6 unlösbar mit der Bodengruppe 1 beziehungsweise den Querträgern 2 und den Seitenschwellern 3 verbunden. Sodann kann die Fahrgastzelle des Personenkraftwagens in üblicher Weise mit dem Interieur bestückt werden.
Fig. 4 zeigt in einer schematischen Darstellung den elektrisch antreibbaren Personenkraftwagen mit der in schematischer und symbolischer Schnittansicht analog zu den Fig. 3b und 3c gezeigten Energiespeicher-Bodengruppen. Demzufolge zeigt Fig. 4 lediglich äußerst schematisch nochmal die Unterflur-Anordnung des Speichergehäuses 4 mit der Energiespeichereinrichtung 5 unterseitig der Bodengruppe 1. Fig. 5 zeigt schließlich eine weitere Schnittansicht durch die Energiespeicher- Bodengruppe analog zu den Fig. 3b bis 4. Hierbei wird verdeutlich, dass das Gehäuseunterteil 7 im Servicefall wenn es beispielsweise zu einer Störung, Verschleiß oder dergleichen Beschädigung der Energiespeichereinrichtung 5 vorgesehen ist, über die lösbaren Befestigungselemente 13 von dem unlösbar mit der Bodengruppe 1 befestigten, an der Unterseite der im Querträger 2 angeordneten Gehäuseoberteil 6 gemäß einem Pfeil 17 abgenommen werden kann.
Nach Lösen der Schrauben 15 muss demzufolge lediglich die gasdichte Verbindung 8 zwischen dem Gehäuseoberteil 6 und dem Gehäuseunterteil 7 geöffnet beziehungsweise gegebenenfalls zerstört werden, um an die Energiespeichereinrichtung 5 zu gelangen. Die Energiespeichereinrichtung ruht vorzugsweise auf dem Gehäuseunterteil 7, sodass diese im Servicefall mit dem lösbaren Gehäuseunterteil 7 mit abgenommen werden kann. In einer etwas komplexeren Ausführungsform wäre es allerdings auch denkbar, die Energiespeichereinrichtung 5 beziehungsweise die jeweiligen Batteriemodule 10 auf Seiten des Gehäuseoberteils 6 anzuordnen. Vorzugsweise sind die Batteriemodule 10 jedoch mit dem Gehäuseunterteil 7 abnehmbar. Nach Durchführung entsprechender Reparaturen oder eines Austausches eines Teils oder der gesamten Energiespeichereinrichtung 5 kann sodann das Gehäuseunterteil 7 - gegebenenfalls mit den darauf angeordneten Batteriemodulen 10 der Energiespeichereinrichtung 5 - wieder an das Gehäuseoberteil 6 herangeführt und mit diesem verbunden werden, um das Speichergehäuse 4 beziehungsweise den Energiespeicher wieder zu komplettieren. Natürlich muss hierbei wieder die gasdichte Verbindung 8 zwischen den beiden Gehäuseteilen 6 und 7 hergestellt werden. Durch die Lösbarkeit des Gehäuseunterteils 7 vom unlösbar mit der Bodengruppe 1 verbundenen Gehäuseoberteil 6 hat demzufolge den erheblichen Vorteil, dass im Servicefall eine entsprechende Zugänglichkeit zur Energiespeichereinrichtung 5 in einfacher Weise gegeben ist.
Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Energiespeicher-Bodengruppe gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung analog zu Fig. 3a entlang einer in Fahrzeugquerrichtung beziehungsweise in Fahrzeughochrichtung verlaufenden Schnittebene. Im Unterschied zur vorherigen Ausführungsform weist das Gehäuseoberteil 6 hierbei jeweilige seitliche Flansche 17 auf, mittels welchen das Gehäuseoberteil 6 und somit das gesamte Speichergehäuse 4 an dem jeweils seitlich zugeordneten Seitenschweller 3 unterseitig festgelegt werden kann. Mittels jeweiliger Schraubverbindungen 18 oder anderer Befestigungsmittel kann somit der jeweilige Flansch 17 des Gehäuseoberteils 6 unterseitig des korrespondierenden Seitenschwellers 3 befestigt werden. Dies hat zur Folge, dass dann auf die Schrauben 15 zur Befestigung des Gehäuseoberteils 6 beziehungsweise des Speichergehäuses 4 an den Querträgern 2 verzichtet werden kann. Somit ist die Verschraubrichtung des Gesamtgehäuses 4 von unten verschraubbar, wenn die Zugänglichkeit von oben nicht möglich ist. Außerdem ist erkennbar, dass das Gehäuseunterteil 7 randseitig über Schraubverbindungen 19 mit den Flanschen 17 verbunden sein kann.
Anzumerken ist, dass die Schnittdarstellen von Fig. 3a bis 6 in Schnittebenen dargestellt sind, die durch einen der Querträger 2 der Karosserie verlaufen und das in davon abweichenden Schnittebenen das Gehäuseoberteil 6 jeweils den Fahrzeugboden bildet.
Bezugszeichenliste
Bodengruppe
Querträger
Seitenschweller
Speichergehäuse
Energiespeichereinrichtung
Endgehäuseteil
Endgehäuseunterteil
Verbindung
Innenraum
Batteriemodule
Verbindungselement
Durchgangsöffnungen
Befestigungselemente
Pfeil
Befestigungselemente
Dichtmittel
Flansch

Claims

Patentansprüche Energiespeicher-Bodengruppe für einen elektrisch antreibbaren Kraftwagen, mit einer Bodengruppe (1) mit jeweilige Querträgern (2), welche sich zwischen jeweiligen Seitenschwellern (3) erstrecken und unterseitig von welchen ein Fahrzeugboden (6) angeordnet ist, und mit einer unterhalb des Fahrzeugbodens (6) angeordneten elektrischen Energiespeichereinrichtung (5), welche in einem mehrteiligen Speichergehäuse (4) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuseoberteil (6) des Speichergehäuses (4) den Fahrzeugboden der Bodengruppe (1) bildet und mit wenigstens einem Gehäuseunterteil (7) über wenigstens eine gasdichte Verbindung (8) zur Bildung des Speichergehäuses (4) verbunden ist, welches unterseitig der Querträger (2) an der Bodengruppe (1) befestigt ist. Energiespeicher-Bodengruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseoberteil (6) aus einem Kunststoff hergestellt ist. Energiespeicher-Bodengruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseunterteil (7) lösbar mit dem unterseitig der Querträger (2) insbesondere unlösbar befestigten Gehäuseoberteil (6) verbunden ist. Energiespeicher-Bodengruppe Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichereinrichtung (5) mit dem lösbaren Gehäuseunterteil (7) verbunden ist. Energiespeicher-Bodengruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen dem Gehäuseunterteil (7) und dem Gehäuseoberteil (6) jeweilige Verbindungselemente (11) erstrecken, in welche vom Gehäuseunterteil (7) und/oder vom Gehäuseoberteil (6) her jeweilige Befestigungselemente (13, 15), insbesondere Schraubelemente, einschraubbar sind. Energiespeicher-Bodengruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (11) gasdicht zu dem Gehäuseunterteil (7) und/oder dem Gehäuseoberteil (6) ausgebildet sind. Energiespeicher-Bodengruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das gasdichte Speichergehäuse (4) an der Bodengruppe (1) montiert ist und insbesondere kein Bestandteil eines Karosserierohbaus des Kraftwagens ist. Verfahren zur Herstellung einer Energiespeicher-Bodengruppe für einen elektrisch antreibbaren Kraftwagen, mit einer Bodengruppe (1) mit jeweilige Querträgern (2), welche sich zwischen jeweiligen Seitenschwellern (3) erstrecken und unterseitig von welchen ein Fahrzeugboden (6) angeordnet ist, und mit einer unterhalb des Fahrzeugbodens (6) angeordneten elektrischen Energiespeichereinrichtung (5), welche in einem mehrteiligen Speichergehäuse (4) aufgenommen ist, gekennzeichnet durch die Schritte:
Verbinden eines den Fahrzeugboden bildenden Gehäuseoberteils (6) des Speichergehäuses (4) mit wenigstens einem Gehäuseunterteil (7) über wenigstens eine gasdichte Verbindung (8) zur Bildung des Speichergehäuses (4), und
Befestigung des gasdichten Speichergehäuses (4) unterseitig der Querträger (2) an der Bodengruppe (1). Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodengruppe (1) nach dem Befestigen des Speichergehäuses (4) unterseitig der Querträger (2) durch ein Dichtmittel (16) abgedichtet wird. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass 15 das Gehäuseunterteil (7) im Servicefall von dem unterseitig der Querträger (2) unlösbar befestigten Gehäuseoberteil (6) über lösbare Verbindungselemente (13) abgenommen wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ferner mit dem Schritt Durchführen einer Dichtheitsprüfung des Speichergehäuses (4) vor dem Schritt Befestigung des gasdichten Speichergehäuses (4) unterseitig der Querträger (2) an der Bodengruppe (1).
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