WO2020120076A1 - Energiespeicher-bodengruppe für einen kraftwagenrohbau - Google Patents

Energiespeicher-bodengruppe für einen kraftwagenrohbau Download PDF

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WO2020120076A1
WO2020120076A1 PCT/EP2019/081725 EP2019081725W WO2020120076A1 WO 2020120076 A1 WO2020120076 A1 WO 2020120076A1 EP 2019081725 W EP2019081725 W EP 2019081725W WO 2020120076 A1 WO2020120076 A1 WO 2020120076A1
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WO
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energy storage
floor
housing
vehicle
floor assembly
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PCT/EP2019/081725
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Roland Wanka
Juergen LESCHHORN
Nermin Kecalevic
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Bayerische Motoren Werke AG
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to an energy storage base assembly for a motor vehicle body shell according to the preamble of claim 1.
  • Such an energy storage floor assembly is already known from EP 2 468 609 A2, in which a vehicle floor of the floor assembly is laterally delimited by respective side sills and stiffened by longitudinal and / or cross members.
  • the energy store is formed by a housing within which the respective battery cells or battery modules are accommodated. This housing has a frame-like construction from the outer circumferential side
  • Energy storage can be fastened via respective screw connections, in particular in the area of the side sills on the underside of the vehicle floor.
  • the size and shape of the energy store is matched to the opening which is formed on the underside of the vehicle floor by the side sills and the respective cross members.
  • the housing of the energy store can be positioned and fastened at least essentially in a form-fitting manner between the respective side sills.
  • the energy storage unit acts as a structural element of the floor assembly that supports it.
  • the load-bearing function of the housing of the energy store enables a relatively rigid connection between the energy store and the floor assembly
  • the load-bearing function of the housing of the energy store makes it extremely complex to manufacture and, moreover, difficult.
  • forces introduced in the event of a side impact must be absorbed by the housing of the energy store, as a result of which it must be designed to be correspondingly stiff and stable.
  • Another problem is the load transfer points in the area of the screws, through which the
  • the energy storage floor assembly comprises a vehicle floor which is laterally delimited by respective side sills and stiffened by longitudinal and / or cross members, and an energy storage device which is arranged on the underside of the vehicle floor.
  • the energy storage floor assembly has at least one shell of the energy storage device that is not structurally structural and at least one additional longitudinal or cross member arranged on the top of the vehicle floor for stiffening the floor assembly includes.
  • the function of the housing of the energy store opens up in particular to tightly accommodate the respective battery cells or battery modules.
  • the respective longitudinal or transverse beams which are also arranged on the side of the vehicle floor due to the omission of the respective beams in the area of the energy storage device, can be used to represent optimized load paths in the floor assembly or the car body shell, without the need for corresponding load transfer points such as screws or the like . This not only creates a simpler and simpler solution in terms of production technology, but also improves the rigidity and stability of the floor assembly.
  • Energy storage arranged at a distance from the side skirts or a front or rear cross member of the floor pan. Since the housing of the energy store according to the invention no longer contributes to the stiffening of the floor assembly, this can consequently be arranged to spring back relative to the side sills or a front or rear cross member, which in turn has the advantage that in the event of an accident-related application of force, for example in the case of a
  • a support element is arranged on the underside of the at least one housing, via which the at least one housing is held on the underside of the vehicle floor.
  • the support element can in particular be a support plate on which the at least one housing of the energy store, which in turn accommodates a plurality of battery cells or battery modules, is supported.
  • Such a support element allows a particularly simple assembly of the at least one housing of the energy store on
  • the support element is particularly favorable in order to protect the at least one housing of the energy store from damage, for example when it is driven onto a bollard or the like.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the support element is arranged at a distance from the side sills or a front or rear cross member of the floor assembly. These measures can also reduce damage to the energy store in an improved manner, in particular in the event of a side impact.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that a free space is provided between the energy store and the respective side sill.
  • the side skirts can be deformed to a certain extent in the event of an accident-induced application of force before the energy store can be damaged.
  • a plurality of housings of the energy store running parallel to one another are provided. These can
  • a plurality of housings also has the advantage that their connection to the vehicle floor is much easier than in the case of a large housing, in which a central connection must be provided, which is usually only possible with considerable technical effort.
  • a holding profile is arranged on the underside of the vehicle floor on the side of the respective housing, via which the respective housing is connected to the vehicle floor.
  • the at least one cross member arranged on the upper side of the vehicle floor is provided for bracing the floor assembly in addition to seat cross members which are present in any case and extends continuously between the side skirts or is connected to them. This optimally results in a correspondingly linear load path between the respective side sills, which is particularly resilient in the event of a side impact or the like.
  • Fig. 1 is a schematic bottom view of a motor vehicle body with
  • Energy storage floor assembly in which a vehicle floor is laterally delimited by respective side sills and stiffened by longitudinal and / or cross members, and in which an energy storage device is arranged on the underside of the vehicle floor, which comprises a plurality of housings which extend in the longitudinal direction of the vehicle and are not structural in structural terms are trained
  • FIG. 2 shows a perspective sectional view through the energy storage base group according to FIG. 1 along a sectional plane running in the vehicle vertical direction or in the vehicle transverse direction,
  • FIG. 3 is a partial sectional view of the energy storage base group according to FIGS. 1 and 2 along a cutting plane running in the vehicle transverse direction or vehicle vertical direction,
  • Fig. 4 is a partial perspective view of the vehicle floor of the
  • Fig. 5 is a bottom perspective view of a motor vehicle shell with
  • Fig. 1 shows a perspective bottom view of a motor vehicle body
  • An energy storage floor assembly is formed by a body assembly 1, explained in more detail below, and one
  • Energy storage 2 which is shown explosively below the floor group 1. By means of the energy store 2 is a drive of the motor vehicle, which
  • the floor assembly 1 is essentially formed by a largely flat vehicle floor 3, which in particular consists of one or more
  • This vehicle floor 3 is laterally delimited by respective side sills 4, 5, which are essentially horizontal in FIG.
  • Vehicle transverse direction between respective front and rear wheel arches 6, 7 run each side of the vehicle.
  • the floor assembly 1 is bounded towards the front by a front cross member 8, which - in relation to the longitudinal direction of the vehicle - runs at the level of an end wall 9 which separates the passenger compartment from the front of the
  • the cross member 8 runs horizontally and in
  • the floor assembly has a rear cross member 11, which is horizontal and in the vehicle transverse direction - relative to the vehicle longitudinal direction - approximately at the level of the respective rear ends of the vehicle Side skirts 4, 5 extends.
  • the vehicle floor 3 with the side sills 4, 5 and the cross members 8, 11 forms a trough which is open towards the bottom and in which the energy store 2 is arranged below the vehicle floor 3 in a manner described in more detail below.
  • FIGS. 2 and 3 are each in a perspective view or a sectional view from the front along one in
  • the energy store 2 comprises a plurality of six individual housings 12 in the present case, each of which is connected to one another along a respective flange connection 15 from an upper part 13 which is essentially U-shaped in cross section and a lower part 14 which is also substantially U-shaped in cross section are.
  • the flange connection 15 is formed by the respective flanges of the upper part 13 and the lower part 14 and runs circumferentially closed around the entire housing 12 on the outer circumference side.
  • battery cells or battery modules 16 arranged within the respective housing 12 are sealed within the respective
  • the majority of the housings 12 extend parallel to one another approximately horizontally and in the vehicle longitudinal direction.
  • a holding profile 17 runs horizontally and in each side of each of the housings 12 or between the individual housings 12
  • Vehicle longitudinal direction which essentially has a hat profile in cross section and is fixed by means of respective flanges 18 on the underside of the vehicle floor 3, for example via a welded connection or some other type of joint connection.
  • the holding profiles 17 can be seen in particular in FIG. 1 on the underside of the vehicle floor 3. They serve primarily to hold the
  • Energy storage 2 which is formed by the plurality of housings 12.
  • the holding profiles 17 are also arranged outside the energy store 2.
  • a support element 19 in the form of a support plate can be seen, which can be designed, for example, as a sheet metal part, as a plastic component or as a cast metal component.
  • the support plate 19 is essentially flat and has respective clamping strips 20 on the top side, which are double-T-shaped in the respective central region between the individual housings 12 and have a box-profile cross section on the outside of the outermost housing 12.
  • Terminal strips 20 are, for example, via a welded connection, another
  • the support element 19 with the terminal strips 20 is fitted with the individual housings 12 during assembly and then fastened on the underside of the vehicle floor 3.
  • the housings 12 are clamped with their respective flange connections 15 between the respective holding profile 17 and the respective clamping strip 20 by fastening the support plate 19 on the underside of the vehicle floor 3. This takes place primarily in that between the support element 19 or the respective
  • Terminal block 20 and the associated holding profile 17 corresponding screw connections or other mechanical connecting means are set, so that the respective flange connection 15 of the corresponding housing 12 is clamped between the respective holding profile 17 and the associated terminal block 20.
  • the support plate 19 is not only used for mounting and mounting the respective
  • both the respective housing 12 and the support plate 19 end at a lateral distance from the corresponding side skirts 4, 5.
  • a free space 21 is provided between the energy store 2 and the respective side sills 4, 5, which extends up to the underside of the vehicle floor 3. Accordingly, there is essentially no connection between the energy store 2 and the respective side sills 4, 5 below the vehicle floor 3.
  • the respective housing 12 with the respective upper parts 13 and lower parts 14 is essentially without a supporting structure.
  • no supports or support-like depressions are provided which would in particular contribute to stiffening the body in the transverse direction of the vehicle.
  • respective distances between the respective housings 12 and the corresponding cross member 8 or 11 can be provided.
  • the energy store 2 and in particular its housing 12 thus has a sealing function for the battery modules 16 arranged within it, but in particular it does not have any stripping and supporting properties for the
  • the base group is additionally braced, as can be seen in FIG. 4 in a perspective and partial plan view.
  • two further cross members 23, 24 are provided in the present case, which previously were conventional Energy storage floor groups created according to the prior art described above were not required.
  • the respective housings 12 have no load-bearing and stiffening function for the body-in-white construction or the floor assembly 1, this is accomplished by the crossbeams 23, 24, which run on the top side of the vehicle floor 3 or are fixed on the top side thereof.
  • the cross members 23, 24 run over the full width of the floor assembly between the two side skirts 4, 5, to which these are supported and also attached. This results in two optimal load paths between the respective side sills 4, 5, without - as in the prior art - the detour via appropriate load transfer in the form of
  • load paths are thus created, which are created in a simple manner by means of the respective cross members 23, 24 and can be welded in a simple manner and are consequently not only connected at certain points.
  • the housing 12 or the energy store 2 as a whole does not contribute to the stiffening of the floor assembly 1 and therefore does not necessarily have to be on the respective side sill 4
  • Energy store 2 or the respective housing 12 is given, so that damage to the energy store 2 occurs much later in the course of the accident scenario in the event of a side impact. Since the energy store is formed from a plurality of individual housings 12, which, because of their non-load-bearing function, do not have to be connected to one another, an extremely complex central connection of the
  • FIG. 5 finally shows an alternative embodiment of the energy storage base assembly, in which, in contrast to the embodiment according to FIGS. 1 to 4, the respective housings 12 run in the transverse direction of the vehicle.
  • This design can be particularly useful if longer housings 12 can be created as a result than if they extend in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the housing 12 or the support plate 19 can have a respective distance from the side sills 4, 5 or the cross members 8, 11.
  • the housings 12 can also extend forwards or backwards directly to the cross member 8 or 11.
  • the housings 12 can also extend as far as the respective side sills 4, 5.
  • the support plate 19 can optionally extend as far as the side sills 4, 5 or the cross members 8, 11.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energiespeicher-Bodengruppe für einen Kraftwagenrohbau, bei welchem ein Fahrzeugboden (3) seitlich durch jeweilige Seitenschweller (4, 5) begrenzt und durch Längs- und/oder Querträger (8, 11) ausgesteift ist, und bei welchem ein Energiespeicher (2) unterseitig des Fahrzeugbodens angeordnet ist. Um einen besonders einfach aufgebauten Energiespeicher (2) beziehungsweise eine besonders günstige versteifte Bodengruppe (1) zu erhalten, umfasst die Energiespeicher-Bodengruppe wenigstens ein rohbaumäßig nichttragendes Gehäuse (12) des Energiespeichers (2) und wenigstens einen zusätzlichen, oberseitig des Fahrzeugbodens angeordneten Längs- oder Querträger (23, 24) zum Aussteifen der Bodengruppe (1).

Description

Energiespeicher-Bodengruppe für einen Kraftwagenrohbau
Die Erfindung betrifft eine Energiespeicher-Bodengruppe für einen Kraftwagenrohbau gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Energiespeicher-Bodengruppe ist bereits aus der EP 2 468 609 A2 bekannt, bei welcher ein Fahrzeugboden der Bodengruppe seitlich durch jeweilige Seitenschweller begrenzt und durch Längs- und/oder Querträger ausgesteift ist. Der Energiespeicher ist dabei durch ein Gehäuse gebildet, innerhalb welchem die jeweiligen Batteriezellen beziehungsweise Batteriemodule aufgenommen sind. Dieses Gehäuse ist durch eine rahmenartige Konstruktion von außenumfangsseitig umlaufenden
Profilelementen sowie einer Mehrzahl von Querträgern ausgesteift, sodass der
Energiespeicher über jeweilige Schraubverbindungen insbesondere im Bereich der Seitenschweller unterseitig des Fahrzeugbodens befestigbar ist. Um dabei eine möglichst günstige Kraftübertragung zwischen dem Energiespeicher und der Bodengruppe zu erhalten, ist der Energiespeicher in seiner Größe und Form auf die Öffnung abgestimmt, welche unterseitig des Fahrzeugbodens durch die Seitenschweller und die jeweiligen Querträger gebildet ist. Demzufolge kann das Gehäuse des Energiespeichers zumindest im Wesentlichen formschlüssig zwischen den jeweiligen Seitenschwellern positioniert und befestigt werden. Hierdurch fungiert der Energiespeicher als rohbaumäßig mittragendes Element der Bodengruppe.
Die tragende Funktion des Gehäuses des Energiespeichers ermöglicht zwar einen relativ steifen Verbund zwischen Energiespeicher und Bodengruppe, allerdings ist durch die mittragende Funktion des Gehäuses des Energiespeichers diese äußerst aufwändig in der Herstellung und zudem schwer. So müssen beispielsweise bei einem Seitenaufprall eingeleitete Kräfte durch das Gehäuse des Energiespeichers mit aufgenommen werden, wodurch dieses entsprechend steif und stabil ausgebildet sein muss. Zudem ergeben sich doppelte Prozessketten zwischen dem Energiespeicher und den übrigen Bauteilen der Bodengruppe, da diese gemeinschaftlich als Verbund wirken. Ein weiteres Problem besteht in den Lastübergabestellen im Bereich der Schrauben, über welche der
Energiespeicher an dem jeweiligen Seitenschweller befestigt ist. Insbesondere bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung sind diese Lastübergabestellen äußerst gefährdet hinsichtlich eines Versagens, sodass erhebliche Maßnahme getroffen werden müssen, um dies zu vermeiden. Zudem sind durch den Übergang zwischen dem Energiespeicher und der Bodengruppe die jeweiligen Lastpfade unterbrochen, was sich ebenfalls hinsichtlich einer Kraftübertragung, insbesondere bei einem Unfall, als nachteilig erweisen kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Energiespeicher-Bodengruppe zu schaffen, bei welcher der Energiespeicher besonders einfach herstellbar ist und die Bodengruppe auf besonders günstige Weise ausgesteift ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Energiespeicher-Bodengruppe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Günstige Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Energiespeicher-Bodengruppe umfasst einen Fahrzeugboden, der seitlich durch jeweilige Seitenschweller begrenzt und durch Längs- und/oder Querträger ausgesteift ist, sowie einen Energiespeicher, welcher unterseitig des Fahrzeugbodens angeordnet ist. Um nun einen besonders einfach aufgebauten Energiespeicher beziehungsweise eine besonders günstige versteifte Bodengruppe zu erhalten, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Energiespeicher-Bodengruppe wenigstens ein rohbaumäßig nichttragendes Gehäuse des Energiespeichers und wenigstens einen zusätzlichen, oberseitig des Fahrzeugbodens angeordneten Längs- oder Querträger zum Aussteifen der Bodengruppe umfasst. Demzufolge ist es erfindungsgemäß vorgesehen, eine Trennung zwischen der Aufnahme und Dichtfunktion des Energiespeichers einerseits und der aussteifenden Funktion, welche im bisherigen Stand der Technik ebenfalls durch das Gehäuse des Energiespeichers vorgenommen worden ist, vorzunehmen, indem nunmehr oberseitig des Fahrzeugbodens wenigstens ein weiterer Längs- oder Querträger zum Aussteifen der Bodengruppe vorgesehen ist. Demnach ist es erfindungsgemäß vorgesehen, das wenigsten eine Gehäuse des Energiespeichers ohne Rahmenelemente, Profil oder dergleichen zu gestalten, welche zur Aussteifung der Bodengruppe
beziehungsweise des Kraftwagenrohbaus und zur Aufnahme von Unfallenergie bei einer entsprechenden unfallbedingten Kraftbeaufschlagung beitragen. Vielmehr erschließt sich die Funktion des Gehäuses des Energiespeichers insbesondere darin, die jeweiligen Batteriezellen beziehungsweise Batteriemodule dicht aufzunehmen.
Da somit das Gehäuse des Energiespeichers ohne mittragende Elemente der
Bodengruppe ausgebildet ist, kann dieses erheblich kostengünstiger gestaltet werden. Überdies können durch die jeweiligen Längs- oder Querträger, welche in Folge des Weglassens jeweiliger Träger im Bereich des Energiespeichers zusätzlich seitlich des Fahrzeugbodens angeordnet werden, optimierte Lastpfade in der Bodengruppe beziehungsweise dem Kraftwagenrohbau dargestellt werden, ohne dass es hierbei entsprechender Lastübergabestellen wie Schrauben oder dergleichen bedarf. Somit ist nicht nur eine herstellungstechnisch günstigere und einfachere Lösung geschaffen, sondern überdies auch eine verbesserte Steifigkeit und Stabilität der Bodengruppe erreichbar.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das wenigstens eine Gehäuse des
Energiespeichers in einem Abstand zu den Seitenschwellern beziehungsweise einem vorderen oder hinteren Querträger der Bodengruppe angeordnet. Da das Gehäuse des Energiespeichers erfindungsgemäß nicht mehr zur Aussteifung der Bodengruppe beiträgt, kann dies demzufolge gegenüber den Seitenschwellern beziehungsweise einem vorderen oder hinteren Querträger zurückspringend angeordnet sein, was wiederum den Vorteil hat, dass bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung, beispielsweise bei einem
Seitenaufprall, das Gehäuse des Energiespeichers auf verbesserte Weise vor
Beschädigungen geschützt werden kann.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn unterseitig des wenigstens einen Gehäuses ein Tragelement angeordnet ist, über welches das wenigstens eine Gehäuse unterseitig des Fahrzeugbodens gehalten ist. Das Tragelement kann dabei insbesondere eine Tragplatte sein, auf welcher das wenigstens eine Gehäuse des Energiespeichers, welches seinerseits eine Mehrzahl von Batteriezellen beziehungsweise Batteriemodulen aufnimmt, abgestützt ist. Durch ein derartiges Tragelement lässt sich eine besonders einfache Montage des wenigstens einen Gehäuses des Energiespeichers am
Fahrzeugboden erreichen. Zudem ist das Tragelement besonders günstig ausgebildet, um das wenigstens eine Gehäuse des Energiespeichers beispielsweise beim Auffahren auf einen Poller oder dergleichen vor Beschädigungen zu schützen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Tragelement in einem Abstand zu den Seitenschwellern beziehungsweise einem vorderen oder hinteren Querträger der Bodengruppe angeordnet ist. Auch durch diese Maßnahmen lässt sich eine Beschädigung des Energiespeichers auf verbesserte Weise reduzieren, und zwar insbesondere bei einem Seitenaufprall. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass zwischen dem Energiespeicher und dem jeweiligen Seitenschweller ein Freiraum vorgesehen ist.
Hierdurch kann der Seitenschweller bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung um ein gewisses Maß deformiert werden, bevor es zu einer Beschädigung des Energiespeichers kommen kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden Gehäusen des Energiespeichers vorgesehen. Diese können
vorteilhafterweise in Fahrzeugquerrichtung parallel zueinander verlaufen. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Mehrzahl von Gehäusen in Fahrzeuglängsrichtung parallel zueinander verlaufen, da diese erfahrungsgemäß dann länger und größer ausgebildet werden können, sodass sich insgesamt kostenmäßige Vorteile realisieren lassen. Eine Mehrzahl von Gehäusen hat zudem den Vorteil, dass deren Anbindung am Fahrzeugboden weitaus einfacher ist als bei einem großen Gehäuse, bei welchem eine Mittenanbindung vorgesehen werden muss, welche üblicherweise nur mit erheblichem technischen Aufwand bewerkstelligbar ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist seitlich des jeweiligen Gehäuses jeweils ein Halteprofil unterseitig des Fahrzeugbodens angeordnet, über welches das jeweilige Gehäuse mit dem Fahrzeugboden verbunden ist. Eine derartige Anordnung von Gehäusen und dazwischen beziehungsweise seitlich angeordneten Halteprofilen ermöglicht eine besonders günstige und einfache Festlegung der jeweiligen Gehäuse unterseitig des Fahrzeugbodens.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das jeweilige Gehäuse zwischen dem jeweiligen Halteprofil und dem Tragelement, insbesondere unter Vermittlung einer Klemmleiste, geklemmt ist. Hierdurch ergibt sich eine großformatige und hinsichtlich des Toleranzausgleichs besonders günstige Festlegung des jeweiligen Gehäuses unterseitig des Fahrzeugbodens.
Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der wenigstens eine, oberseitig des Fahrzeugbodens angeordnete Querträger zum Aussteifen der Bodengruppe zusätzlich zu ohnehin vorhandenen Sitzquerträgern vorgesehen ist und sich durchgehend zwischen den Seitenschwellern erstreckt beziehungsweise an diese angebunden ist. Hierdurch ergibt sich in optimaler Weise ein entsprechend gradlinig verlaufender Lastpfad zwischen den jeweiligen Seitenschwellern, welcher gerade bei einem Seitenaufprall oder dergleichen hoch belastbar ist. 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 schematische Unteransicht auf eine Kraftwagenkarosserie mit einer
Energiespeicher-Bodengruppe, bei welcher ein Fahrzeugboden seitlich durch jeweilige Seitenschweller begrenzt und durch Längs- und/oder Querträger ausgesteift ist, und bei welcher ein Energiespeicher unterseitig des Fahrzeugbodens angeordnet ist, welcher eine Mehrzahl von Gehäuse umfasst, welche sich in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken und rohbaumäßig nichttragend ausgebildet sind,
Fig. 2 eine perspektivische Schnittansicht durch die Energiespeicher- Bodengruppe gemäß Fig. 1 entlang einer in Fahrzeughochrichtung beziehungsweise in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Schnittebene,
Fig. 3 eine ausschnittsweise Schnittansicht auf die Energiespeicher- Bodengruppe gemäß den Fig. 1 und 2 entlang einer in Fahrzeugquerrichtung beziehungsweise Fahrzeughochrichtung verlaufenden Schnittebene,
Fig. 4 eine ausschnittsweise Perspektivansicht auf den Fahrzeugboden der
Bodengruppe des Kraftwagenrohbaus, wobei neben den Sitzquerträgern zusätzliche Querträger zur Aussteifung der Bodengruppe erkennbar sind, und
Fig. 5 eine perspektivische Unteransicht auf einen Kraftwagenrohbau mit
einer Energiespeicher-Bodengruppe. Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Unteransicht einen Kraftwagenrohbau eines
Personenkraftwagens. Eine Energiespeicher-Bodengruppe wird dabei gebildet durch eine rohbauseitige, im Weiteren noch näher erläuterte Bodengruppe 1 sowie einen
Energiespeicher 2, welcher hier unterhalb der Bodengruppe 1 explosionsartig dargestellt ist. Mittels des Energiespeichers 2 ist ein Antrieb des Kraftwagens, welcher
beispielsweise vollelektrisch oder mittels eines Hybridantriebs angetrieben wird, mit elektrischer Energie versorgbar.
Die Bodengruppe 1 wird im Wesentlichen gebildet durch einen hier weitestgehend ebenen Fahrzeugboden 3, welcher insbesondere aus einem beziehungsweise mehreren
Blechumformbauteilen gebildet ist. Dieser Fahrzeugboden 3 ist seitlich durch jeweilige Seitenschweller 4, 5 begrenzt, welche im Wesentlichen horizontal in
Fahrzeugquerrichtung zwischen jeweiligen vorderen und hinteren Radhäusern 6, 7 jeder Fahrzeugseite verlaufen. Im vorderen Bereich ist die Bodengruppe 1 nach vorne hin durch einen vorderen Querträger 8 begrenzt, welcher - bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung - auf Höhe einer Stirnwand 9 verläuft, welche die Fahrgastzelle vom Vorbau des
Kraftwagens unterteilt. Der Querträger 8 verläuft dabei horizontal und in
Fahrzeugquerrichtung zwischen jeweiligen vorderen Enden der Seitenschweller 4, 5 beziehungsweise unteren Enden entsprechender vorderer Türsäulen 10. In einem rückwärtigen Bereich weist die Bodengruppe einen hinteren Querträger 11 auf, welcher sich horizontal und in Fahrzeugquerrichtung - bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung - etwa auf Höhe jeweiliger hinterer Enden der Seitenschweller 4, 5 erstreckt.
Der Fahrzeugboden 3 mit den Seitenschwellern 4, 5 und den Querträgern 8, 11 bildet eine nach unten hin offene Mulde aus, in welcher der Energiespeicher 2 auf im Weiteren noch näher beschriebene Art unterhalb des Fahrzeugbodens 3 angeordnet ist.
Die Anordnung des Energiespeichers 2 unterhalb des Fahrzeugbodens 3 soll dabei im Weiteren anhand der Fig. 2 und 3 erläutert werden, welche in einer perspektivischen Ansicht beziehungsweise einer Schnittansicht von vorne jeweils entlang einer in
Fahrzeugquerrichtung beziehungsweise in Fahrzeughochrichtung verlaufenden
Schnittebene die Energiespeicher-Bodengruppe zeigen. Hierbei wird erkennbar, dass der Energiespeicher 2 eine Mehrzahl von vorliegend sechs einzelnen Gehäusen 12 umfasst, welche jeweils aus einem im Querschnitt im Wesentlichen U-förmigen Oberteil 13 und einem ebenso im Wesentlichen im Querschnitt U-förmigen Unterteil 14 entlang einer jeweiligen Flanschverbindung 15 miteinander verbunden sind. Die Flanschverbindung 15 wird dabei durch jeweilige Flansche des Oberteils 13 beziehungsweise des Unterteils 14 gebildet und verläuft außenumfangsseitig umlaufend geschlossen um das jeweils gesamte Gehäuse 12. Hierdurch sind innerhalb des jeweiligen Gehäuses 12 angeordnete Batteriezellen beziehungsweise Batteriemodule 16 dicht innerhalb des jeweils
zugeordneten Gehäuses 12 aufgenommen.
Die Mehrzahl der Gehäuse 12 erstreckt sich dabei parallel zueinander etwa horizontal und in Fahrzeuglängsrichtung. Seitlich von jedem der Gehäuse 12 beziehungsweise zwischen den einzelnen Gehäusen 12 verläuft jeweils ein Halteprofil 17 horizontal und in
Fahrzeuglängsrichtung, welches hier im Wesentlichen im Querschnitt ein Hutprofil aufweist und mittels jeweiliger Flansche 18 unterseitig des Fahrzeugbodens 3, beispielsweise über eine Schweißverbindung oder eine andersartige Fügeverbindung, fixiert ist. Die Halteprofile 17 sind dabei insbesondere auch in Fig. 1 unterseitig des Fahrzeugbodens 3 erkennbar. Sie dienen in erster Linie der Halterung des
Energiespeichers 2, welcher durch die Mehrzahl der Gehäuse 12 gebildet wird.
Demzufolge sind die Halteprofile 17 auch außerhalb des Energiespeichers 2 angeordnet.
Insbesondere in Fig. 1 ist ein Tragelement 19 in Form einer Tragplatte erkennbar, welche beispielsweise als Blechumformteil, als Kunststoffbauteil oder als Metallgussbauteil ausgebildet sein kann. Die Tragplatte 19 ist vorliegend im Wesentlichen eben ausgebildet und weist oberseitig jeweilige Klemmleisten 20 auf, welche in den jeweiligen mittleren Bereich zwischen den einzelnen Gehäusen 12 doppel-T-förmig und außenseitig des äußersten Gehäuses 12 im Querschnitt kastenprofilartig gestaltet sind. Diese
Klemmleisten 20 sind beispielsweise über eine Schweißverbindung, eine andere
Fügeverbindung oder dergleichen ober- beziehungsweise innenseitig des Tragelements 19 befestigt und fluchten zum jeweils korrespondierenden Halteprofil 17, welches seinerseits unterseitig des Fahrzeugbodens 3 befestigt ist. Demzufolge verlaufen auch die jeweiligen Klemmleisten 20 zumindest im Wesentlichen horizontal und in
Fahrzeuglängsrichtung, wenn das Tragelement 19 an der Bodengruppe 1 montiert ist.
Das Tragelement 19 mit den Klemmleisten 20 wird beim Montieren mit den einzelnen Gehäusen 12 bestückt und anschließend unterseitig des Fahrzeugbodens 3 befestigt. Hierbei werden die Gehäuse 12 mit ihren jeweiligen Flanschverbindungen 15 zwischen dem jeweiligen Halteprofil 17 und der jeweiligen Klemmleiste 20 geklemmt, indem die Tragplatte 19 unterseitig des Fahrzeugbodens 3 befestigt wird. Dies erfolgt in erster Linie dadurch, dass zwischen dem Tragelement 19 beziehungsweise der jeweiligen
Klemmleiste 20 und dem zugehörigen Halteprofil 17 entsprechende Schraubverbindungen oder andere mechanische Verbindungsmittel gesetzt werden, sodass die jeweilige Flanschverbindung 15 des entsprechenden Gehäuses 12 zwischen dem jeweiligen Halteprofil 17 und der zugehörigen Klemmleiste 20 geklemmt wird.
Die Tragplatte 19 dient dabei nicht nur zur Montage und Halterung der jeweiligen
Gehäuse 12, sondern auch zu deren Schutz. Insbesondere bei einer Überfahrt über einen Poller sind die jeweiligen Gehäuse 12 somit in optimaler Weise vor einer Beschädigung geschützt.
Insbesondere aus den Fig. 2 und 3 ist zudem ersichtlich, dass sowohl die jeweiligen Gehäuse 12 als auch die Tragplatte 19 in einem seitlichen Abstand zum jeweils korrespondierenden Seitenschweller 4, 5 endet. Mit anderen Worten ist zwischen dem Energiespeicher 2 und dem jeweiligen Seitenschweller 4, 5 ein Freiraum 21 vorgesehen, welcher sich bis zur Unterseite des Fahrzeugbodens 3 nach oben hin erstreckt. Es besteht demzufolge im Wesentlichen keine Verbindung zwischen dem Energiespeicher 2 und dem jeweiligen Seitenschweller 4, 5 unterhalb des Fahrzeugbodens 3.
Außerdem ist insbesondere aus den Fig. 2 und 3 erkennbar, dass das jeweilige Gehäuse 12 mit den jeweiligen Oberteilen 13 beziehungsweise Unterteilen 14 im Wesentlichen ohne tragende Struktur ausgebildet ist. Dies bedeutet insbesondere, dass keine Träger oder trägerartigen Vertiefungen vorgesehen sind, welche insbesondere zur Aussteifung der Karosserie in Fahrzeugquerrichtung beitragen würden. Ebenfalls ist im Unterschied zum bisherigen Stand der Technik kein um den Energiespeicher umlaufender Rahmen vorgesehen, über welchen dieser beispielsweise an den Seitenschwellern 4, 5 angebunden werden könnte. Auch in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne hin
beziehungsweise nach hinten hin können jeweilige Abstände zwischen den jeweiligen Gehäusen 12 und dem entsprechenden Querträger 8 beziehungsweise 1 1 vorgesehen sein. Dies gilt ebenso für die Tragplatte 19, welche gegebenenfalls ebenfalls im Abstand zu den besagten Querträgern 8, 11 enden kann.
Da somit der Energiespeicher 2 und insbesondere dessen Gehäuse 12 zwar eine Dichtfunktion für die innerhalb von diesem angeordneten Batteriemodule 16 aufweist, aber insbesondere keine ausstreifenden und tragenden Eigenschaften für den
Kraftwagenrohbau, erfolgt eine zusätzliche Aussteifung der Bodengruppe, wie dies aus Fig. 4 in einer perspektivischen und ausschnittsweisen Draufsicht erkennbar ist. Hierbei wird insbesondere erkennbar, dass neben jeweiligen Sitzquerträgern 21 , 22 vorliegend zwei weitere Querträger 23, 24 vorgesehen sind, welche bei bislang auf konventionell gemäß dem oben beschriebenen Stand der Technik geschaffenen Energiespeicher- Bodengruppen nicht benötigt worden sind. Da nämlich erfindungsgemäß die jeweiligen Gehäuse 12 keine tragende und aussteifende Funktion für den Kraftwagenrohbau beziehungsweise die Bodengruppe 1 haben, wird dies durch die Querträger 23, 24 bewerkstelligt, welche oberseitig des Fahrzeugbodens 3 verlaufen beziehungsweise an dessen Oberseite fixiert sind. Die Querträger 23, 24 verlaufen dabei über die vollständige Breite der Bodengruppe zwischen den beiden Seitenschwellern 4, 5, an welchen diese abgestützt und auch befestigt sind. Hierdurch ergeben sich zwei optimale Lastpfade zwischen den jeweiligen Seitenschwellern 4, 5, ohne dass - wie beim bisherigen Stand der Technik - der Umweg über entsprechende Lastübergabe stellen in Form von
Schrauben oder dergleichen gewählt werden muss, an denen die Last von der
Bodengruppe beziehungsweise dem Kraftwagenrohbau, insbesondere von den
Seitenschwellern 4, 5, auf den Energiespeicher 2 und dessen Gehäuse 12, übergeben wurde.
Es ist dabei ersichtlich, dass somit Lastpfade geschaffen werden, welche auf einfache Weise mittels der jeweiligen Querträger 23, 24 geschaffen sind und auf einfache Weise verschweißt werden können und demzufolge nicht nur punktuell angebunden sind. Ein weiterer großer Vorteil dieser Bauweise ist es zudem, dass die beschriebene
Funktionstrennung zwischen der Dichtheit der jeweiligen Gehäuse 12 und der
mechanischen Aussteifung der Bodengruppe 1 beziehungsweise des Kraftwagenrohbaus funktional getrennt wird. Hierdurch können insbesondere das jeweilige Gehäuse 12 und der Energiespeicher 2 insgesamt deutlich kostengünstiger hergestellt werden und überdies eine verbesserte Grifffunktion des Kraftwagenrohbaus und dessen Bodengruppe 1 erreicht werden.
Ein weiterer Vorteil ist es, dass zwischen den Seitenschwellern 4, 5 und dem
Energiespeicher 3, insbesondere dessen Gehäuse 12, ein Abstand beziehungsweise Freiraum 25 vorgesehen ist, welcher erst dadurch möglich ist, dass das jeweilige
Gehäuse 12 beziehungsweise der Energiespeicher 2 insgesamt nicht zur Aussteifung der Bodengruppe 1 beitragen und demnach nicht zwingend am jeweiligen Seitenschweller 4,
5 befestigt werden muss. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass bei einem
Seitenaufprall auf einen der Seitenschweller 4, 5 ein erheblicher Abstand zum
Energiespeicher 2 beziehungsweise dem jeweiligen Gehäuse 12 gegeben ist, sodass Beschädigungen des Energiespeichers 2 weitaus später im Verlauf des Unfallszenarios bei einem Seitenaufprall entstehen. Da der Energiespeicher aus einer Mehrzahl von einzelnen Gehäusen 12 gebildet ist, welche aufgrund ihrer nichttragenden Funktion untereinander nicht verbunden sein müssen, kann eine bislang erforderliche, äußert aufwändige Mittenanbindung des
Energiespeichers 2 entfallen. Vielmehr werden die einzelnen Gehäuse 12 insbesondere durch die Kombination der Tragplatte 19 mit den Halteprofilen 17 und den Klemmleisten 20 in optimaler Weise im Unterflurbereich gehalten.
Fig. 5 zeigt schließlich eine alternative Ausführungsform der Energiespeicher- Bodengruppe, bei welcher im Unterschied zur Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 4 die jeweiligen Gehäuse 12 in Fahrzeugquerrichtung verlaufen. Diese Gestaltung kann sich insbesondere anbieten, wenn dadurch längere Gehäuse 12 geschaffen werden können, als wenn sich diese in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Auch bei dieser Gestaltung können die Gehäuse 12 beziehungsweise die Tragplatte 19 einen jeweiligen Abstand zu den Seitenschwellern 4, 5 beziehungsweise den Querträgern 8, 1 1 aufweisen.
Als im Rahmen der Erfindung mit umfasst ist es zu betrachten, dass insbesondere bei der Anordnung der Gehäuse 12 gemäß den Fig. 1 bis 4 diese sich nach vorne oder hinten hin auch unmittelbar bis zum Querträger 8 oder 11 erstrecken können. Umgekehrt können sich bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 die Gehäuse 12 auch bis zu den jeweiligen Seitenschwellern 4, 5 erstrecken. Auch die Tragplatte 19 kann sich gegebenenfalls bis zu den Seitenschwellern 4, 5 oder den Querträgern 8, 11 erstrecken. Hierdurch bleibt die funktionale Trennung der Dichtungsfunktion durch die Gehäuse 12 und der aussteifenden und stabilisierenden Funktion durch die Querträger 24, 25 unberührt.
Bezugszeichenliste
Bodengruppe
Energiespeicher
Fahrzeugboden
Seitenschweller
Seitenschweller
Radhaus
Radhaus
Querträger
Stirnwand
Türsäule
Querträger
Gehäuse
Oberteil
Unterteil
Flanschverbindung
Batteriemodul
Halteprofil
Flansch
Tragelement
Klemmleiste
Sitzquerträger
Sitzquerträger
Querträger
Querträger
Freiraum

Claims

Patentansprüche
1. Energiespeicher-Bodengruppe für einen Kraftwagenrohbau, bei welcher ein
Fahrzeugboden (3) seitlich durch jeweilige Seitenschweller (4, 5) begrenzt und durch Längs- und/oder Querträger (8, 11 ) ausgesteift ist, und bei welcher ein Energiespeicher (2) unterseitig des Fahrzeugbodens (3) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Energiespeicher-Bodengruppe wenigstens ein rohbaumäßig nichttragendes Gehäuse (12) des Energiespeichers (2) und wenigstens einen zusätzlichen, oberseitig des Fahrzeugbodens (3) angeordneten Längs- oder Querträger (23, 24) zum Aussteifen der Bodengruppe (1 ) umfasst.
2. Energiespeicher-Bodengruppe nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das wenigstens eine Gehäuse (12) des Energiespeichers (2) in einem Abstand zu den Seitenschwellern (4, 5) beziehungsweise einem vorderen oder hinteren Querträger (8, 11 ) der Bodengruppe (1 ) angeordnet ist.
3. Energiespeicher-Bodengruppe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
unterseitig des wenigstens einen Gehäuses (12) ein Tragelement (19) angeordnet ist, über welches das wenigstens eine Gehäuse (12) unterseitig des
Fahrzeugbodens (3) gehalten ist.
4. Energiespeicher-Bodengruppe nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Tragelement (19) in einem Abstand zu den Seitenschwellern (4, 5)
beziehungsweise einem vorderen oder hinteren Querträger (8, 1 1 ) der Bodengruppe (1 ) angeordnet ist.
5. Energiespeicher-Bodengruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Energiespeicher (2) und dem jeweiligen Seitenschweller (4, 5) ein Freiraum (25) vorgesehen ist.
6. Energiespeicher-Bodengruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden Gehäusen (12) vorgesehen ist.
7. Energiespeicher-Bodengruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
seitlich des jeweiligen Gehäuses (12) jeweils ein Halteprofil (17) unterseitig des Fahrzeugbodens (3) angeordnet ist, über welches das jeweilige Gehäuse (12) mit dem Fahrzeugboden (3) verbunden ist.
8. Energiespeicher-Bodengruppe nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das jeweilige Gehäuse (12) zwischen dem jeweiligen Halteprofil (17) und dem Tragelement (19), insbesondere unter Vermittlung einer Klemmleiste (20), geklemmt ist.
9. Energiespeicher-Bodengruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine, oberseitig des Fahrzeugbodens (3) angeordnete Querträger (23, 24) zum Aussteifen der Bodengruppe (1 ) zusätzlich zu ohnehin vorhandenen Sitzquerträgern (21 , 22) vorgesehen ist und sich durchgehend zwischen den Seitenschwellern (4, 5) erstreckt.
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