WO2023001725A1 - Kraftfahrzeug mit einem antriebsenergiespeicher - Google Patents

Kraftfahrzeug mit einem antriebsenergiespeicher Download PDF

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WO2023001725A1
WO2023001725A1 PCT/EP2022/069975 EP2022069975W WO2023001725A1 WO 2023001725 A1 WO2023001725 A1 WO 2023001725A1 EP 2022069975 W EP2022069975 W EP 2022069975W WO 2023001725 A1 WO2023001725 A1 WO 2023001725A1
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drive energy
motor vehicle
temperature control
cross member
heat exchanger
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PCT/EP2022/069975
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Thomas Harsch
Julian PATSCHEIDER
Michael Kreitz
Hadar Sleiman
Moritz Rittereiser
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the present invention relates to a motor vehicle with a body and a drive energy store.
  • a motor vehicle with an electric drive usually has a drive battery, which has a drive battery housing in which battery modules or battery cells, electrics/electronics and a cooling device are arranged.
  • the traction battery housing is in turn mounted below a floor assembly on a vehicle body.
  • the well-known drive battery housing is made of aluminum, for example, and has side supports, a cover and a base.
  • the side supports are designed, for example, as extruded profiles or cast parts.
  • a motor vehicle in particular a passenger vehicle with an electric drive, usually has an air conditioning system for air conditioning a passenger compartment.
  • air-conditioned air is blown into the passenger cell via air vents in the passenger cell.
  • a motor vehicle according to the invention in particular a passenger vehicle, has a body which has a passenger cell and a drive energy store, in particular a drive battery.
  • the drive energy store is arranged or mounted on the body from below and forms a floor of the passenger cell at least in sections.
  • the motor vehicle has a temperature control device.
  • the part of the drive energy store that forms the floor of the passenger compartment is designed as a heat exchanger for temperature control of the passenger compartment by means of the temperature control device.
  • Tempering means the control/regulation with regard to a specific target temperature. This includes both cooling and heating/warming.
  • the heat exchanger thus forms a surface temperature control device on the floor of the passenger compartment in the passenger compartment. In this way, floor heating or cooling for the passenger cell, i.e. the vehicle interior, is created in a simple manner.
  • the temperature control device is advantageously also designed to control the temperature of the drive energy store.
  • the temperature control device is designed to control the temperature of battery cells of the drive energy store. Battery cells are usually heated when the outside temperature is cold or cooled when the outside temperature is warm. The same applies to the passenger cell, so that the passenger cell and the battery cells are tempered at the same or similar temperature level.
  • the heat exchanger is preferably designed both to control the temperature of the drive energy store and to control the temperature of the passenger compartment. This can save overall weight and installation space for the motor vehicle.
  • the heat exchanger forms an upper wall of a drive energy store housing of the drive energy store.
  • the heat exchanger preferably has a large number of channels through which a liquid temperature control medium flows, the temperature of the temperature control medium being controlled by means of the temperature control device.
  • the channels of the heat exchanger can be arranged according to the counterflow principle, i.e. the temperature control medium flows in opposite directions in adjacent channels, so that one channel forms a forward flow and an adjacent channel forms a return flow of the temperature control medium.
  • the body has an underbody with a left side member and a right side member as well as a front cross member structure and a rear cross member structure.
  • the drive energy storage is mounted on the side rails and the cross member structures.
  • the floor pan between the front cross member structure and the rear cross member structure has at least one further cross member, in particular a seat cross member and/or a heel plate cross member, which is connected to the left side member and/or the right side member, and/or the floor pan between the left side member and the right side member has at least one further side member which is connected to the front cross member structure and/or the rear cross member structure.
  • the heat exchanger can form the floor of the passenger cell between the side members and the cross member structures.
  • the heat exchanger between the side members and the other cross members can form the floor of the passenger cell.
  • the heat exchanger can form the floor of the passenger cell between the side members, a cross member structure and another cross member.
  • the drive energy store including the heat exchanger is designed and connected to the body in such a way that the drive energy store increases body rigidity for driving the motor vehicle and that the drive energy store increases body strength for a collision load case.
  • the temperature control device with the heat exchanger is preferably part of a vehicle interior air conditioning system that also includes other air conditioning devices.
  • the motor vehicle can have other surface heating systems in addition to the floor, i.e. the heat exchanger, as surface heating.
  • the motor vehicle can have an air conditioning device, by means of which temperature-controlled air is conducted into the passenger compartment via air vents.
  • the floor of the passenger compartment and thus also the heat exchanger, can be provided with a heat-conducting floor covering or a heat-conducting floor covering, such as a corresponding carpet.
  • FIG. 1 schematically shows a perspective view of a motor vehicle with a body and with a drive energy store before the drive energy store is installed on the body according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 schematically shows a sectional view of the motor vehicle with the body and the drive energy store according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG 3 schematically shows a perspective view from below of the motor vehicle with the body without the drive energy store according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 schematically shows a perspective view from above of the motor vehicle with the body and the drive energy store after the drive energy store has been installed on the body according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 schematically shows a sectional view of the drive energy store according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • a passenger vehicle has a body 1 and a drive energy store 3.
  • the drive energy store 3 is a so-called high-voltage store for driving an electric drive motor of the passenger vehicle, ie a drive battery. 1 shows the state before the drive energy store 3 is installed on the body 1 .
  • the body 1 is not shown completely in FIG. 1, but essentially only an underbody 5 of the body 1.
  • the body 1 or the underbody 5 has a left side sill 7 and a right side sill 8, ie side members.
  • the drive energy storage 3 has a drive energy storage housing 301, which over its entire extent in Essentially has the same height, and an attached additional housing 302 in the rear area of the drive energy store 3.
  • battery cells 309 are housed substantially.
  • the drive energy store 3 is mounted from below on the floor pan 5 by means of screw connections and, if necessary, additionally by means of adhesive connections.
  • FIG. 2 shows a very schematic sectional view along a y-direction and a z-direction of the body 1 .
  • the section runs through a passenger compartment 9 of the motor vehicle.
  • the bottom left and bottom right in FIG. 2 show the side sills 7, 8, on which the drive energy storage housing 301 is mounted from below by means of screw connections 21.
  • the drive energy storage housing 301 is mounted at its peripheral flange 304, 306 on the underbody 5 with a seal 19 arranged therebetween.
  • further crossbeams 15 in the sectional view, further crossbeams 15,
  • the drive energy storage housing 301 is connected to the other cross members 15, 16, 17, 18 of the floor assembly 5 shown schematically.
  • the drive energy storage housing 301 is connected to the other cross members 15, 16, 17,
  • the mounted drive energy storage housing 301 forms at least sections of a floor of the floor assembly 5 and extends over the entire width of the floor assembly 5 between the left side sill 7 and the right side sill 8.
  • the seal 19 seals the passenger compartment 9 downwards.
  • FIG. 3 shows only the underbody 5 without the drive energy store 3 in a perspective view from below.
  • the floor assembly 5 behind the front wheel housings or behind a front axle has a front cross member structure 11 with a so-called front end wall, which delimits the passenger cell to the front of the vehicle and connects front ends of the side skirts 7 and 8 to one another.
  • the floor assembly 5 has one in front of the rear wheelhouses or in front of a rear axle rear cross member structure 13, which connects the rear ends of the side skirts 7 and 8 to one another and which is arranged in the region of a rear rear seat bench, not shown, which forms a second row of seats in the motor vehicle.
  • the floor assembly 5 also has further cross members, such as the seat cross members 15 , 16 , 17 in the area of a front row of seats and a B pillar of the body 1 .
  • a heel plate cross member 18 is arranged in the area of the rear row of seats. All cross members 15, 16, 17, 18 run between the left side sill 7 and the right side sill 8 and are connected to them. The area between the side sills 7 and 8 and the respective cross member structures 11 and 13 or the further cross members 15, 16, 17, 18 is open.
  • the floor assembly 5 is designed without a floor panel between these supports.
  • FIG. 4 shows the underbody 5 with the installed drive energy store 3 in a perspective view obliquely from above.
  • the hatched areas between the side sills 7 and 8 and the front cross member support structure 11 and the rear cross member structure 13 of the floor pan show an upper side of the drive energy store 3, in particular of the
  • the top of the drive energy storage 3 forms a floor of the passenger compartment 9 in the hatched areas and thus replaces a conventional floor panel.
  • the drive energy store 3 extends from a front cross member structure 11 with an end wall to a rear cross member structure 13, which connects the rear ends of the side skirts 7 and 8 to one another, i.e. to a rear wheel house of the underbody 3 below a rear bench seat, which forms the second row of seats.
  • a mounting sealing flange 306 of the drive energy storage housing 301 is sealingly applied all around to the corresponding components of the floor assembly 5, so that the drive energy storage housing 301 and the floor assembly 5 together form a fluid-tight floor of the passenger compartment 9 of the motor vehicle.
  • the peripheral assembly sealing flange 306 is located in a sealing plane.
  • the floor assembly 5 has no floor panel and therefore free spaces between the adjacent cross members/cross member structures. These free spaces are closed by the drive energy storage housing 301 .
  • 65% of the underbody 5 between the front cross member structure 11 and the heel plate support 18 without the drive energy storage housing 301 between the side sills 6, 7 and the cross member structures 11 and 13 are open at the bottom.
  • the drive energy store 3 has in addition to that
  • Drive energy storage housing 301 the additional housing 302, which is in the rear area of the drive energy storage housing 301, in the area under the rear seat bench, ie behind the heel plate cross member 18, placed on the drive energy storage housing 301.
  • the additional housing 302 accommodates chargers, converters and electrical/electronic components of the drive energy store 3 .
  • the additional housing 302 protrudes into the space between the heel plate cross member 18 and the rear cross member structure 13 .
  • An upper side of the driving energy storage case 301 is essentially flat. As can be seen in Fig.
  • housing upper part flange 306 is designed for mounting the drive energy storage housing 303 on the floor assembly 5.
  • a seal 307 is arranged between the housing upper part flange 306 and the housing lower part flange 304 .
  • a seal 19 is arranged between the housing upper part flange 306 and the base assembly 5 .
  • the drive energy storage housing 301 is connected to the floor assembly 5 via the screw connections 21 via the assembly sealing flange 304 , 306 . Further the drive energy storage housing 301 or the housing upper part 305 is connected to the cross members 15, 16, 17, 18 via the screw connections 23.
  • FIG. 5 shows a schematic sectional view of the drive energy store 3 parallel to a vertical axis of the passenger vehicle.
  • the upper housing part 305 forms an upper wall of the drive energy store 3.
  • the lower housing part 303 forms a lower wall of the drive energy store 3.
  • Battery cells 9 are arranged between the lower housing part 303 and the upper housing part 305. In particular, the battery cells 9 are glued to the housing top part 305, i.e. to the top wall.
  • the housing upper part 305 i.e. the upper wall, is designed as a heat exchanger.
  • the heat exchanger 305 consists of a bottom sheet or plate
  • the heat exchanger 305 thus forms underfloor heating or cooling of the passenger cell. At the same time, however, the heat exchanger also forms a heating or cooling system for the battery cells 309 that adjoin the heat exchanger 305 .
  • the heat exchanger 305 as the base of the additional housing 302, forms a temperature control system for the additional housing 302, i.e. the electrical/electronic components arranged therein.
  • the heat exchanger 305 is connected to a vehicle air conditioning system via appropriate pipelines.
  • a tempering medium is brought to a specific temperature and then fed to the heat exchanger.
  • the temperature of the passenger compartment 9 and at the same time the battery cells 309 can then be controlled via the temperature of the temperature medium or its flow rate per unit of time.
  • the heat exchanger in the upper housing part 305 is not shown for the sake of simplicity.
  • the bottom of the passenger compartment 9, and thus also the heat exchanger 305, is covered with a sufficiently thermally conductive floor covering, such as a carpet or io the like, lined or covered, so that a sufficient heat transfer into the passenger compartment 9 is made possible.
  • the heat exchanger 305 merely tempers the passenger cell 9 as a supplement.
  • the vehicle air conditioning system also has conventional air conditioning via air inlets in the passenger cell 9 . Since the heat exchanger 305 as surface temperature control is subject to greater inertia than air temperature control, the heat exchanger 305 can contribute to a basic temperature control, while the conventional air conditioning via air inlets additionally enables faster regulation of the temperature in the passenger cell 9 .
  • the heat exchanger 305 can only temperature-control the battery cells 309 additionally. Additional heat exchangers with their own temperature control circuits can be provided between the battery cells 309 and/or below the battery cells 309 . This is advantageous for a greater temperature control performance for temperature control of the battery cells 309 and when there is too great a difference between a target temperature of the battery cells and a target temperature of the passenger cell.
  • the heat exchanger 305 is also designed in such a way that, together with the other components of the drive battery 3, it contributes to body rigidity for driving operation of the motor vehicle and to body strength for a collision load case.
  • the components of the drive battery 3 including the heat exchanger 305 and the battery cells 309 are bonded to one another in the manner of a sandwich.
  • the battery cells 309 are, for example, a large number of circular-cylindrical cells which are arranged adjacent to one another and which are bonded to the heat exchanger 305 at the end.

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Abstract

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftfahrzeug, hat eine Karosserie, die eine Fahrgastzelle aufweist und einen Antriebsenergiespeicher, insbesondere eine Antriebsbatterie. Der Antriebsenergiespeicher ist von unten an der Karosserie angeordnet bzw. montiert und bildet zumindest abschnittsweise einen Boden der Fahrgastzelle aus. Ferner weist das Kraftfahrzeug eine Temperiereinrichtung auf. Der den Boden der Fahrgastzelle bildende Teil des Antriebsenergiespeichers ist dabei als Wärmetauscher zur Temperierung der Fahrgastzelle mittels der Temperiereinrichtung ausgebildet.

Description

KRAFTFAHRZEUG MIT EINEM ANTRIEBSENERGIESPEICHER
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit einer Karosserie und einem Antriebsenergiespeicher.
Ein Kraftfahrzeug mit Elektroantrieb hat üblicherweise eine Antriebsbatterie, die ein Antriebsbatteriegehäuse aufweist, in dem Batteriemodule bzw. Batteriezellen, eine Elektrik/Elektronik und eine Kühleinrichtung angeordnet sind. Das Antriebsbatteriegehäuse ist wiederum unterhalb einer Bodenbaugruppe an einer Fahrzeugkarosserie montiert. Das bekannte Antriebsbatteriegehäuse besteht beispielsweise aus Aluminium und weist seitliche Träger, einen Deckel und einen Boden auf. Die seitlichen Träger sind beispielsweise als Strangpressprofile oder Gussteile ausgeführt.
Weiterhin hat ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftfahrzeug mit Elektroantrieb, üblicherweise eine Klimaanlage zur Klimatisierung einer Fahrgastzelle. Hierbei wird über Luftausströmer in der Fahrgastzelle klimatisierte Luft in die Fahrgastzelle eingeblasen.
Ferner gibt es Vorschläge, wie beispielsweise aus der DE102015220253A1 bekannt, in eine Innenraumverkleidung eines Kraftfahrzeugs eine elektrische Flächenheizung zu integrieren. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsenergiespeicherzu schaffen, wobei eine Beheizung einer Fahrgastzelle verbessert und effizienter gestaltet ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug gelöst, das die Merkmale von Patentanspruch 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen genannt.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftfahrzeug, hat eine Karosserie, die eine Fahrgastzelle aufweist und einen Antriebsenergiespeicher, insbesondere eine Antriebsbatterie. Der Antriebsenergiespeicher ist von unten an der Karosserie angeordnet bzw. montiert und bildet zumindest abschnittsweise einen Boden der Fahrgastzelle aus. Ferner weist das Kraftfahrzeug eine Temperiereinrichtung auf. Der den Boden der Fahrgastzelle bildende Teil des Antriebsenergiespeichers ist dabei als Wärmetauscher zur Temperierung der Fahrgastzelle mittels der Temperiereinrichtung ausgebildet.
Temperieren bedeutet die Steuerung/Regelung bzgl. einer bestimmten Solltemperatur. Dies umfasst sowohl Kühlen als auch Heizen / Erwärmen. Der Wärmetauscher bildet damit in der Fahrgastzelle eine Flächentemperiereinrichtung am Boden der Fahrgastzelle. Somit ist auf einfache Art und Weise eine Bodenheizung bzw. -kühlung für die Fahrzgastzelle, d.h. den Fahrzeuginnenraum, geschaffen.
Vorteilhaft ist die Temperiereinrichtung zusätzlich zur Temperierung des Antriebsenergiespeichers ausgebildet. Insbesondere ist die Temperiereinrichtung zur Temperierung von Batteriezellen des Antriebsenergiespeichers ausgebildet. Batteriezellen werden üblicherweise bei kalten Außentermperaturen erwärmt oder bei warmen Außentemperaturen gekühlt. Ähnliches gilt für die Fahrgastzelle, so dass die Temperierung der Fahrgastzelle und der Batteriezellen auf einem gleichen oder ähnlichen Temperaturniveau erfolgt.
Bevorzugt ist der Wärmetauscher sowohl zur Temperierung des Antriebsenergiespeichers als auch zur Temperierung der Fahrgastzelle ausgebildet. Dies kann für das Kraftfahrzeug insgesamt Gewicht und Bauraum einsparen.
Außerdem ist dies ganz besonders vorteilhaft, wenn die Batteriezellen an den Wärmetauscher, z.B. stirnseitig angrenzen oder mit diesem sogar stofflich, insbesondere durch eine Klebstofflage, verbunden sind.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung bildet der Wärmetauscher eine obere Wand eines Antriebsenergiespeichergehäuses des Antriebsenergiespeichers aus.
Damit kann ein Bauraum in Fahrzeughochrichtung optimal ausgenutzt werden.
Bevorzugt weist der Wärmetauscher eine Vielzahl von Kanälen auf, durch die ein flüssiges Temperiermedium strömt, wobei das Temperiermedium mittels der Temperiereinrichtung temperiert wird.
Die Kanäle des Wärmetauschers können dabei nach dem Gegenstromprinzip angeordnet sein, d.h. in benachbarten Kanälen strömt das Temperiermedium in entgegengesetzte Richtungen, so dass ein Kanal einen Vorlaut und ein angrenzender Kanal einen Rücklauf des Temperiermediums bildet.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Karosserie eine Bodengruppe mit einem linken Längsträger und einem rechten Längsträger sowie einer vorderen Querträgerstruktur und einer hinteren Querträgerstruktur auf. Der Antriebsenergiespeicher ist an den Längsträgern und den Querträgerstrukturen montiert.
Vorteilhaft weist die Bodengruppe zwischen der vorderen Querträgerstruktur und der hinteren Querträgerstruktur zumindest einen weiteren Querträger, insbesondere einen Sitzquerträger und/oder einen Fersenblechquerträger, auf, der mit dem linken Längsträger und/oder dem rechten Längsträger verbunden ist, und/oder wobei die Bodengruppe zwischen dem linken Längsträger und dem rechten Längsträger zumindest einen weiteren Längsträger, der mit der vorderen Querträgerstruktur und/oder der hinteren Querträgerstruktur verbunden ist, aufweist. Der Wärmetauscher kann dabei zwischen den Längsträgern und den Querträgerstrukturen den Boden der Fahrgastzelle bilden. Ebenso kann der Wärmetauscher zwischen den Längsträgern und den weiteren Querträgern den Boden der Fahrgastzelle bilden. Ebenso kann der Wärmetauscher zwischen den Längsträgern, einer Querträgerstruktur und einem weiteren Querträger den Boden der Fahrgastzelle bilden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der Antriebsenergiespeicher einschließlich des Wärmetauschers derart ausgeführt und mit der Karosserie verbunden, dass der Antriebsenergiespeicher eine Karosseriesteifigkeit für einen Fährbetrieb des Kraftfahrzeugs erhöht und dass der Antriebsenergiespeicher eine Karosseriefestigkeit für einen Kollisionslastfall erhöht.
Bevorzugt ist die Temperiereinrichtung mit dem Wärmetauscher Bestandteil eines Fahrzeuginnenraumklimatisierungssystems, das noch weitere Klimatisierungseinrichtungen umfasst. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug neben dem Boden, d.h. dem Wärmetauscher, als Flächenheizung weitere Flächenheizungen aufweisen. Ebenso kann das Kraftfahrzeug eine Luftklimatisierungseinrichtung aufweisen, mittels der temperierte Luft über Luftausströmer in die Fahrgastzelle geleitet wird.
Ferner kann der Boden der Fahrgastzelle, und damit auch der Wärmetauscher, mit einem wärmeleitenden Bodenbelag bzw. einer wärmeleitenden Bodenverkleidung, wie einem entsprechenden Teppich, versehen sein.
Flierdurch ist ein Wärmeübergang von dem Wärmetauscher bis zur Fahrgastzelle verbessert.
Vorstehend aufgeführte Weiterbildungen der Erfindung können soweit möglich und sinnvoll beliebig miteinander kombiniert werden.
Es folgt eine Kurzbeschreibung der Figuren. Fig. 1 zeigt schematisch eine Perspektivansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer Karosserie und mit einem Antriebsenergiespeicher vor einer Montage des Antriebsenergiespeichers an der Karosserie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Schnittansicht des Kraftfahrzeugs mit der Karosserie und dem Antriebsenergiespeicher gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 zeigt schematisch eine Perspektivansicht von unten des Kraftfahrzeugs mit der Karosserie ohne dem Antriebsenergiespeicher gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Perspektivansicht von oben des Kraftfahrzeugs mit der Karosserie und dem Antriebsenergiespeicher nach einer Montage des Antriebsenergiespeichers an der Karosserie gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 zeigt schematisch eine Schnittansicht des Antriebsenergiespeichers gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Es folgt eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren 1 bis 5.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat ein Personenkraftfahrzeug eine Karosserie 1 und einen Antriebsenergiespeicher 3. Der Antriebsenergiespeicher 3 ist ein sogenannter Hochvoltspeicher zum Antrieb eines Elektroantriebsmotors des Personenkraftfahrzeugs, d.h. eine Antriebsbatterie. In Fig. 1 ist der Zustand vor einer Montage des Antriebsenergiespeichers 3 an der Karosserie 1 gezeigt. Die Karosserie 1 ist in Fig. 1 nicht vollständig dargestellt, sondern im Wesentlichen nur eine Bodengruppe 5 der Karosserie 1. Die Karosserie 1 bzw. die Bodengruppe 5 hat einen linken Seitenschweller 7 und einen rechten Seitenschweller 8, d.h. Längsträger. Der Antriebsenergiespeicher 3 hat ein Antriebsenergiespeichergehäuse 301, das über seine gesamte Erstreckung im Wesentlichen eine gleiche Höhe aufweist, und ein aufgesetztes Zusatzgehäuse 302 im hinteren Bereich des Antriebsenergiespeichers 3. In dem Antriebsenergiespeichergehäuse 301 sind im Wesentlichen Batteriezellen 309 untergebracht. In dem Zusatzgehäuse 302 ist zum Beispiel ein Lader, ein Wandler und sonstige Elektrik-/Elektronikkomponenten untergebracht. Der Antriebsenergiespeicher 3 wird von unten an der Bodengruppe 5 mittels Schraubverbindungen und gegebenenfalls zusätzlich durch Klebeverbindungen montiert.
In Fig. 2 ist eine sehr schematische Schnittansicht entlang einer y-Richtung und einer z-Richtung der Karosserie 1 gezeigt. Der Schnitt verläuft durch eine Fahrgastzelle 9 des Kraftfahrzeugs. Unten Links und unten Rechts in der Fig. 2 sind die Seitenschweller 7, 8 dargestellt, an denen von unten das Antriebsenergiespeichergehäuse 301 mittels Schraubverbindungen 21 montiert ist. Insbesondere ist das Antriebsenergiespeichergehäuse 301 an seinem umlaufenden Flansch 304, 306 mit einer dazwischen angeordneten Dichtung 19 an der Bodengruppe 5 montiert. Ferner sind in der Schnittansicht weitere Querträger 15,
16, 17, 18 der Bodengruppe 5 schematisch dargestellt. Das Antriebsenergiespeichergehäuse 301 ist mit den weiteren Querträgern 15, 16, 17,
18 mittels Schraubverbindungen 23 verbunden und zusätzlich verklebt.
Das montierte Antriebsenergiespeichergehäuse 301 bildet zumindest abschnittsweise einen Boden der Bodengruppe 5 aus und erstreckt sich über eine gesamte Breite der Bodengruppe 5 zwischen dem linken Seitenschweller 7 und dem rechten Seitenschweller 8. Durch die Dichtung 19 ist die Fahrgastzelle 9 nach unten hin dicht.
In Figur 3 ist lediglich die Bodengruppe 5 ohne den Antriebsenergiespeicher 3 in einer Perspektivansicht von unten gezeigt. Wie in Figur 3 gezeigt ist, hat die Bodengruppe 5 hinter vorderen Radhäusern bzw. hinter einer Vorderachse eine vordere Querträgerstruktur 11 mit einer sogenannten vorderen Stirnwand, die die Fahrgastzelle nach vorne hin zu einem Fahrzeugvorderwagen begrenzt und vordere Enden der Seitenschweller 7 und 8 miteinander verbindet. Ferner hat die Bodenbaugruppe 5 vor hinteren Radhäusern bzw. vor einer Hinterachse eine hintere Querträgerstruktur 13, die hintere Enden der Seitenschweller 7 und 8 miteinander verbindet und die im Bereich einer nicht dargestellten hinteren Rücksitzbank, die eine zweiten Sitzreihe des Kraftfahrzeugs bildet, angeordnet ist. Die Bodengruppe 5 weist ferner zwischen der vorderen Querträgerstruktur 11 und der hinteren Querträgerstruktur 13 weitere Querträger, wie die Sitzquerträger 15, 16, 17 im Bereich einer vorderen Sitzreihe und einer B-Säule der Karosserie 1 auf. Im Bereich der hinteren Sitzreihe ist ein Fersenblechquerträger 18 angeordnet. Alle Querträger 15, 16, 17, 18 verlaufen zwischen dem linken Seitenschweller 7 und dem rechten Seitenschweller 8 und sind mit diesen verbunden. Der Bereich zwischen den Seitenschwellern 7 und 8 sowie den jeweiligen Querträgerstrukturen 11 und 13 bzw. den weiteren Querträgern 15, 16, 17, 18 ist offen. Die Bodengruppe 5 ist ohne Bodenblech zwischen diesen Trägern ausgebildet.
In Figur 4 ist die Bodengruppe 5 mit dem montierten Antriebsenergiespeicher 3 in einer Perspektivansicht von schräg oben gezeigt. Die schraffierten Flächen zwischen den Seitenschwellern 7 und 8 sowie der vorderen Querträgerträgerstruktur 11 und der hinteren Querträgerstruktur 13 der Bodengruppe zeigen eine Oberseite des Antriebsenergiespeichers 3, insbesondere des
Antriebsenergiespeichergehäuses 301 und des Zusatzgehäuses 302, in den offenen Bereichen zwischen den jeweiligen Trägern der Bodengruppe 5. Die Oberseite des Antriebsenergiespeichers 3 bildet in den schraffierten Bereichen einen Boden der Fahrgastzelle 9 und ersetzt somit ein herkömmliches Bodenblech. Wie ferner in Figur 4 zu sehen ist, erstreckt sich der Antriebsenergiespeicher 3 von einer vorderen Querträgerstruktur 11 mit einer Stirnwand bis zu einer hinteren Querträgerstruktur 13, die hintere Enden der Seitenschweller 7 und 8 miteinander verbindet, d.h. bis zu einem hinteren Radhaus der Bodengruppe 3 unterhalb einer Rücksitzbank, die die zweite Sitzreihe bildet.
Insgesamt liegt ein Montagedichtflansch 306 des Antriebsenergiespeichergehäuses 301 ringsum umlaufend dichtend an den entsprechenden Bestandteilen der Bodengruppe 5 an, so dass das Antriebsenergiespeichergehäuse 301 und die Bodengruppe 5 zusammenwirkend einen fluiddichten Boden der Fahrgastzelle 9 des Kraftfahrzeugs ausbilden. Der umlaufende Montagedichtflansch 306 befindet sich in diesem Ausführungsbeispiel in einer Dichtebene. Die Bodengruppe 5 hat im Vergleich zu einer herkömmlichen Bodengruppe einer Karosserie kein Bodenblech und damit Freiräume zwischen den benachbarten Querträgern/Querträgerstrukturen. Diese Freiräume sind durch das Antriebsenergiespeichergehäuse 301 verschlossen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind 65% der Bodengruppe 5 zwischen der vorderen Querträgerstruktur 11 und dem Fersenblechträger 18 ohne das Antriebsenergiespeichergehäuse 301 zwischen den Seitenschwellern 6, 7 und den Querträgerstrukturen 11 und 13 nach unten hin offen.
Der Antriebsenergiespeicher 3 weist zusätzlich zu dem
Antriebsenergiespeichergehäuse 301 das Zusatzgehäuse 302 auf, das im hinteren Bereich des Antriebsenergiespeichergehäuses 301, im Bereich unter der Rücksitzbank, also hinter dem Fersenblechquerträger 18, auf das Antriebsenergiespeichergehäuse 301 aufgesetzt ist. In dem Zusatzgehäuse 302 sind Lader, Wandler und Elektrik-/Elektronikkomponenten des Antriebsenergiespeichers 3 untergebracht. Das Zusatzgehäuse 302 ragt in den Zwischenraum zwischen dem Fersenblechquerträger 18 und der hinteren Querträgerstruktur 13 hinein. Eine Oberseite des Antriebsenergiespeichergehäuses 301 ist im Wesentlichen eben ausgebildet. Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, ist es aus einem Gehäuseunterteil 303 und einem Gehäuseoberteil 305 ausgebildet, wobei das Gehäuseunterteil 303 einen Gehäuseunterteilflansch 304 und das Gehäuseoberteil 305 einen Gehäuseoberteilflansch 306 aufweist, wobei Gehäuseunterteil 303 und das Gehäuseoberteil 305 über den Gehäuseunterteilflansch 304 und den Gehäuseoberteilflansch 306 miteinander verbunden sind, und wobei der Gehäuseoberteilflansch 306 zur Montage des Antriebsenergiespeichergehäuses 303 an der Bodengruppe 5 ausgebildet ist. Zwischen dem Gehäuseoberteilflansch 306 und dem Gehäuseunterteilflansch 304 ist eine Dichtung 307 angeordnet. Ferner ist zwischen dem Gehäuseoberteilflansch 306 und der Bodenbaugruppe 5 eine Dichtung 19 angeordnet.
Das Antriebsenergiespeichergehäuse 301 ist über die Schraubverbindungen 21 über den Montagedichtflansch 304, 306 mit der Bodengruppe 5 verbunden. Ferner ist das Antriebsenergiespeichergehäuse 301 bzw. das Gehäuseoberteil 305 mit den Querträgern 15, 16, 17, 18 über die Schraubverbindungen 23 verbunden.
Fig. 5 zeigt eine schematische Schnittansicht des Antriebsenergiespeichers 3 parallel zu einer Hochachse des Personenkraftfahrzeugs. Das Gehäuseoberteil 305 bildet eine obere Wand des Antriebsenergiespeichers 3. Das Gehäuseunterteil 303 bildet eine untere Wand des Antriebsenergiespeichers 3. Zwischen Gehäuseunterteil 303 und Gehäuseoberteil 305 sind Batteriezellen 9 angeordnet. Insbesondere sind die Batteriezellen 9 mit dem Gehäuseoberteil 305, d.h. mit der oberen Wand, verklebt.
Das Gehäuseoberteil 305, d.h. die obere Wand, ist als Wärmetauscher ausgeführt. Insbesondere besteht der Wärmetauscher 305 aus einer unteren Lage bzw. Platte
305.1 und einer oberen Lage bzw. Platte 305.3 zwischen denen ein gewellte Lage
305.2 angeordnet ist. Die Lagen 305.1 , 305.2 und 305.3 sind miteinander durch Kleben oder Schweißen stofflich verbunden. Hierdurch sind Vorlaufkanäle 305.4 und Rücklaufkanäle 305.5 ausgebildet. Die Kanäle 305.4 und 305.5 bilden Kanäle des Wärmetauschers, die mit einem Temperiermedium durchströmbar sind. Der Wärmetauscher 305 bildet damit eine Fußbodenheizung bzw. -kühlung der Fahrgastzelle. Gleichzeitig bildet der Wärmetauscher aber auch eine Heizung bzw. Kühlung der Batteriezellen 309, die an den Wärmetauscher 305 angrenzen. Zusätzlich bildet der Wärmetauscher 305 als Boden des Zusatzgehäuses 302 eine Temperierung des Zusatzgehäuses 302, d.h. der darin angeordneten Elektrik- /Elektronikkomponenten. Der Wärmetauscher 305 ist über entsprechende Rohrleitungen mit einer Fahrzeugklimaanlage verbunden. In der Fahrzeugklimaanlage wird ein Temperiermedium auf eine bestimmte Temperatur gebracht und dann dem Wärmetauscher zugeführt. Über die Temperatur des Temperaturmediums bzw. seine Durchflussmenge je Zeiteinheit können dann die Fahrgastzelle 9 und gleichzeitig die Batteriezellen 309 temperiert werden. In der Schnittansicht von Fig. 2 ist der Wärmetauscher in dem Gehäuseoberteil 305 der Einfachheit halber nicht dargestellt.
Der Boden der Fahrgastzelle 9, und damit auch der Wärmetauscher 305, ist mit einer hinreichend wärmeleitfähigen Bodenverkleidung, z.B. ein Teppich oder io dergleichen, ausgekleidet bzw. bedeckt, so dass ein hinreichender Wärmeübergang in die Fahrgastzelle 9 ermöglicht ist.
Der Wärmetauscher 305 temperiert die Fahrgastzelle 9 lediglich ergänzend. Zusätzlich weist die Fahrzeugklimaanlage auch eine herkömmliche Klimatisierung über Lufteinlässe in der Fahrgastzelle 9 auf. Da der Wärmetauscher 305 als Flächentemperierung einer größeren Trägheit als eine Lufttemperierung unterliegt, kann der Wärmetauscher 305 zu einer Grundtemperierung beitragen, während die herkömmliche Klimatisierung über Lufteinlässe ergänzend eine schnellere Regelung der Temperatur in der Fahrgastzelle 9 ermöglicht.
Ebenso kann der Wärmetauscher 305 die Batteriezellen 309 lediglich ergänzend temperieren. Es können weitere Wärmetauscher mit eigenen Temperierkreisläufen zwischen den Batteriezellen 309 oder/und unterhalb der Batteriezellen 309 vorgesehen sein. Dies ist für eine größere Temperierleistung zum Temperieren der Batteriezellen 309 vorteilhaft und wenn ein zu großer Unterschied zwischen einer Solltemperatur der Batteriezellen und einer Solltemperatur der Fahrgastzelle besteht.
Der Wärmetauscher 305 ist ferner derart ausgeführt, dass er zusammen mit den anderen Bestandteilen der Antriebsbatterie 3 zu einer Karosseriesteifigkeit für einen Fährbetrieb des Kraftfahrzeugs und zu einer Karosseriefestigkeit für einen Kollisionslastfall beiträgt. Insbesondere sind die Bestandteile der Antriebsbatterie 3 einschließlich dem Wärmetauscher 305 und den Batteriezellen 309 sandwichartig miteinander verklebt. Die Batteriezellen 309 sind beispielsweise eine Vielzahl von kreiszylindrischen Zellen, die aneinander angrenzend angeordnet sind und die stirnseitig mit dem Wärmetauscher 305 verklebt sind.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftfahrzeug mit einer Karosserie (1), die eine Fahrgastzelle (9) aufweist und einem Antriebsenergiespeicher (3), wobei der Antriebsenergiespeicher (3) von unten an der Karosserie (1) angeordnet ist und zumindest abschnittsweise einen Boden der Fahrgastzelle (9) ausbildet, wobei das Kraftfahrzeug eine Temperiereinrichtung aufweist, und wobei der den Boden der Fahrgastzelle (9) bildende Teil des Antriebsenergiespeichers (3) als Wärmetauscher (305) zur Temperierung der Fahrgastzelle (9) mittels der Temperiereinrichtung ausgebildet ist.
2. Kraftfahrzeug nach Patentanspruch 1 , wobei die Temperiereinrichtung zusätzlich zur Temperierung des Antriebsenergiespeichers (3), insbesondere zur Temperierung von Batteriezellen (309) des Antriebsenergiespeichers (3), ausgebildet ist.
3. Kraftfahrzeug nach Patentanspruch 2, wobei der Wärmetauscher (305) sowohl zur Temperierung des Antriebsenergiespeichers (3) als auch zur Temperierung der Fahrgastzelle (9) ausgebildet ist.
4. Kraftfahrzeug nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei der Wärmetauscher (305) eine obere Wand eines Antriebsenergiespeichergehäuses (301) des Antriebsenergiespeichers (3) ausbildet.
5. Kraftfahrzeug nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei der Wärmetauscher (305) eine Vielzahl von Kanälen (305.4, 305.5) aufweist, durch die ein flüssiges Temperiermedium strömt, wobei das Temperiermedium mittels der Temperiereinrichtung temperiert wird.
6. Kraftfahrzeug nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, wobei die Karosserie (1) eine Bodengruppe (5) mit einem linken Längsträger (7) und einem rechten Längsträger (8) sowie einen vordere Querträgerstruktur (11) und eine hintere Querträgerstruktur (13) aufweist, wobei der Antriebsenergiespeicher (3) an den Längsträgern (7, 8) und den Querträgerstrukturen (11, 13), insbesondere die Fahrgastzelle (9) von unten abdichtend, montiert ist.
7. Kraftfahrzeug nach Patentanspruch 6, wobei die Bodengruppe (5) zwischen der vorderen Querträgerstruktur (11) und der hinteren Querträgerstruktur (13) zumindest einen weiteren Querträger (15, 16, 17, 18), insbesondere einen Sitzquerträger und/oder einen Fersenblechquerträger, aufweist, der mit dem linken Längsträger (7) und/oder dem rechten Längsträger (8) verbunden ist, und/oder wobei die Bodengruppe (5) zwischen dem linken Längsträger (7) und dem rechten Längsträger (8) zumindest einen weiteren Längsträger, der mit der vorderen Querträgerstruktur (11) und/oder der hinteren Querträgerstruktur (13) verbunden ist, aufweist.
8. Kraftfahrzeug nach einem der Patentansprüche 6 oder 7, wobei der Wärmetauscher (305) zwischen den Längsträgern (7, 8) und den Querträgerstrukturen (11, 13) bzw. den weiteren Querträgern (15, 16, 17, 18) den Boden der Fahrgastzelle (9) bildet.
9. Kraftfahrzeug nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, wobei der Antriebsenergiespeicher (3) einschließlich des Wärmetauschers (305) derart ausgeführt und mit der Karosserie (1) verbunden ist, dass er eine Karosseriesteifigkeit für einen Fährbetrieb des Kraftfahrzeugs erhöht und dass er eine Karosseriefestigkeit für einen Kollisionslastfall erhöht.
10. Kraftfahrzeug nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, wobei die Temperiereinrichtung mit dem Wärmetauscher (305) Bestandteil eines Fahrzeuginnenraumklimatisierungssystems sind, das noch weitere Klimatisierungseinrichtungen umfasst.
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