DE10131435A1 - Personenkraftwagen mit zwei Bordnetzen unterschiedlicher Spannung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Personenkraftwagen mit einem Frontraum, einem Passagierraum, einem Heckraum, einem ersten Bordnetz, umfassend eine erste Batterie, eine erste Vorsicherungseinheit und einen ersten DC/DC-Wandler, und einem zweiten Bordnetz, umfassend eine zweite Batterie, eine zweite Vorsicherungseinheit und einen zweiten DC/DC-Wandler. Die erste Batterie und die erste Vorsicherungseinheit sind im Frontraum an einer Fahrzeugseite zwischen einer dem Frontraum vom Passagierraum trennenden Frontstirnwand und einem Frontradeinbau angeordnet. Der erste DC/DC-Wandler ist auf derselben Seite wie die erste Batterie im Frontraum oder im Passagierraum angeordnet. Die zweite Batterie, die zweite Vorsicherungseinheit und der zweite DC/DC-Wandler sind im Heckraum an der derselben Fahrzeugseite wie die erste Batterie zwischen einer Heckstirnwand und einer Heckendwand angeordnet.

Description

Die. Erfindung betrifft einen Personenkraftwagen mit einem Frontraum, einem Passagierraum, einem Heckraum und mit einem ersten Bordnetz mit einer ersten Spannung sowie mit einem zweiten Bordnetz mit einer zweiten Spannung.

Aus der DE 38 12 577 A1 ist ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug bekannt, in dem die Spannungsversorgung mit Hilfe zweier Generatoren sowie zweier Batterien, die in Serie geschaltet sind, erfolgt. Dabei ist die Nennspannung des ersten Generators bzw. der ersten Batterie von der Nennspannung des zweiten Generators bzw. der zweiten Batterie verschieden. Die Nennspannung des ersten Generators bzw. der ersten Batterie beträgt beispielsweise 12 Volt, die des zweiten Generators bzw. der zweiten Batterie beispielsweise 24 oder 36 Volt, so daß an der Serienschaltung der beiden Batterien insgesamt drei verschiedene Spannungen abgegriffen werden können, nämlich 12 Volt, 24 bzw. 36 Volt und 36 bzw. 48 Volt.

Aus der DE 43 41 355 A1 ist es bekannt, elektrische Einrichtungen, wie z. B. eine Fahrzeugbatterie und elektronische Steuergeräte, in einem Frontraum oder Motorraum des Fahrzeugs unterzubringen und zwar an einer Fahrzeugseite an einer vom Passagierraum abgewandten Seite eines in den Frontraum hineinragenden Frontradeinbaus.

Konventionelle Personenkraftwagen besitzen ein 14 V-Bordnetz mit einer 12 V-Batterie, also mit einer Batterie, deren Nennleistung 12 Volt beträgt. Das 14 V-Bordnetz umfaßt üblicherweise eine 14 V-Vorsicherungseinheit, die bei unzulässig hohen Strömen einzelne Verbraucher vom Bordnetz trennt. Für moderne Personenkraftwagen ist die Verwendung eines 42 V-Bordnetzes vorgesehen, das mit einer 36 V-Batterie arbeitet, also mit einer Batterie, deren Nennspannung 36 Volt beträgt. Üblicherweise ist dann eine 42 V-Vorsicherungseinheit vorgesehen, die Verbraucher, die unzulässig hohe Ströme ziehen, vom Bordnetz trennt. Für Übergangslösungen oder für Mischlösungen ist es vorgesehen, Personenkraftwagen sowohl mit einem 14 V-Bordnetz als auch mit einem 42 V-Bordnetz auszustatten. Damit diese beiden Bordnetze zusammenarbeiten können, besitzt jedes Bordnetz einen eigenen DC/DC-Wandler, der 14 Volt auf 42 Volt bzw. umgekehrt transformiert. Die Vielzähl der Komponenten dieser beiden Bordnetze muß im Personenkraftwagen möglichst raumsparend und bezüglich Leitungsverlusten günstig untergebracht werden.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit Problem, für einen Personenkraftwagen der eingangs genannten Art eine Ausführungsform mit vorteilhafter Komponentenanordnung anzugeben.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch einen Personenkraftwagen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Hauptkomponenten des ersten Bordnetzes im Frontraum an einer Fahrzeugseite und die Hauptkomponenten des zweiten Bordnetzes auf derselben Fahrzeugseite jedoch im Heckraum unterzubringen. Durch diese spezielle Anordnung ergibt sich eine optimale Gewichtsverteilung innerhalb des Fahrzeugs, desweiteren wird eine direkte und geradlinige Verkabelung mit kurzen Kabeln, insbesondere innerhalb des jeweiligen Bordnetzes, erreicht, wodurch Leitungsverluste gering gehalten werden können.

Durch die getrennte Unterbringung der beiden Bordnetze im Frontraum bzw. im Heckraum können die im Frontraum und Heckraum zur Verfügung stehenden Einbauräume optimal ausgenutzt werden.

Von besonderem Vorteil ist dabei eine Ausführungsform, bei der die erste Vorsicherungseinheit oder eine aus erster Vorsicherungseinheit und erstem Wandler gebildete erste Sicherungs-Wandler-Einheit nahe an oder bei der ersten Batterie angeordnet ist. Durch diese Bauweise können längere, ungesicherte Kabel oder Leitungen vermieden werden. Dabei kann die erste Vorsicherungseinheit bzw. die erste Sicherungs- Wandler-Einheit bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung an einer Vorderseite oder an einer Rückseite der ersten Batterie angeordnet sein. Des weiteren ist es möglich, die erste Vorsicherungseinheit bzw. die erste Sicherungs-Wandler-Einheit oberhalb oder unterhalb der ersten Batterie anzuordnen. Diese erste Batterie kann im wesentlichen parallel oder im wesentlichen quer zur Fahrzeuglängsrichtung angeordnet sein.

Bei einer besonderen Ausführungsform kann die erste Batterie eine den Frontraum vom Passagierraum trennende Frontstirnwand zumindest teilweise durchdringen und somit teilweise in den Passagierraum hineinragen. Durch diese Maßnahme kann die Bauraumausnutzung weiter optimiert werden. Des weiteren ist es möglich, den ersten Wandler in einen Beifahrerfußraum des Passagierraums anzuordnen.

Vorteilhaft ist auch eine Ausführungsform, bei der die zweite Vorsicherungseinheit oder eine aus zweiter Vorsicherungseinheit und zweitem Wandler gebildete zweite Sicherungs-Wandler-Einheit nahe an oder bei der zweiten Batterie angeordnet ist. Zweckmäßig kann dann die zweite Vorsicherungseinheit bzw. die zweite Sicherungs-Wandler- Einheit bezüglich der Fahrzeugslängsrichtung an einer Vorderseite oder an einer Rückseite der zweiten Batterie angeordnet sein. Ebenso ist es möglich, die zweite Vorsicherungseinheit bzw. die zweite Sicherungs-Wandler- Einheit oberhalb oder unterhalb der zweiten Batterie oder aber zwischen der zweiten Batterie und einem Heckradeinbau anzuordnen.

Auch die zweite Batterie kann im wesentlichen parallel oder im wesentlichen quer zur Fahrzeuglängsrichtung angeordnet sein.

Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der beide Batterien auf der Beifahrerseite des Fahrzeugs angeordnet sind.

Entsprechend einer Weiterbildung kann die erste Batterie unterhalb oder oberhalb einer Klimaeinheit mit Luftansaugung und Wasserabscheidung angeordnet sein. Insbesondere kann die erste Vorsicherungseinheit bzw. die erste Sicherungs-Wandler- Einheit unterhalb oder oberhalb dieser Klimaeinheit angeordnet sein.

Zweckmäßig ist eine Ausführungsform, bei der das erste Bordnetz als 42 V-Bordnetz und das zweite Bordnetz als 14 V- Bordnetz ausgebildet sind.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Personenkraftwagens bei einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine Ansicht wie in Fig. 1, jedoch bei einer zweiten Ausführungsform, und Fig. 3 eine Ansicht wie in Fig. 1, jedoch bei einer dritten Ausführungsform.

Entsprechend den Fig. 1 bis 3 besitzt ein erfindungsgemäßer Personenkraftwagen 1 einen bezüglich einer Fahrzeuglängsrichtung 2 vorderen Frontraum 3 und einen bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung 2 hinteren Heckraum 4 sowie einen dazwischen liegenden Passagierraum 5. Eine Frontstirnwand 6 trennt den Frontraum 3 vom Passagierraum 5, während eine Heckstirnwand 7 den Passagierraum 5 vom Heckraum 4 trennt. Der Passagierraum 5 enthält auf einer durch ein Handlenkrad 10 gekennzeichneten Fahrerseite des Fahrzeugs einen Fahrersitz 8 und auf einer Beifahrerseite einen Beifahrersitz 9.

Auf beiden Fahrzeugseiten ragen in den Frontraum 3 vordere Frontradeinbauten 11 hinein; entsprechendes gilt für den Heckraum 4, in den hintere Heckradeinbauten 12 hineinragen.

Der Personenkraftwagen 1 ist außerdem mit einem ersten Bordnetz 13 ausgestattet, das beispielsweise als 42 V-Bordnetz ausgebildet ist. Dieses erste Bordnetz 13 umfaßt wenigstens eine erste Batterie 14, eine erste Vorsicherungseinheit 15 und einen ersten DC/DC-Wandler 16. Bei einem 42 V-Bordnetz ist die erste Batterie 14 als 36 V-Batterie ausgebildet, die erste Vorsicherungseinheit 15 ist als 42 V-Vorsicherungseinheit ausgebildet und der erste Wandler 16 ist als unidirektionaler Wandler ausgebildet, der Spannungen von 42 Volt auf 14 Volt transformiert.

Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße Personenkraftwagen ein zweites Bordnetz 17 auf, das vorzugsweise als 14 V-Bordnetz ausgebildet ist. Das zweite Bordnetz 17 umfaßt im wesentlichen eine zweite Batterie 18, die zweckmäßig als 12 V-Batterie ausgebildet ist, eine zweite Vorsicherungseinheit 19, die zweckmäßig als 14 V-Vorsicherungseinheit ausgebildet ist, sowie einen zweiten DC/DC-Wandler 20. Dieser zweite Wandler 20 ist zweckmäßig als bidirektionaler Wandler ausgebildet, der Spannungen sowohl von 14 Volt auf 42 Volt als auch von 42 Volt auf 14 Volt transformieren kann.

Erfindungsgemäß sind die Hauptkomponenten des ersten Bordnetzes 13 im Frontraum 3 an der einen Fahrzeugseite, hier an der Beifahrerseite, angeordnet, während die Hauptkomponenten des zweiten Bordnetzes 17 im Heckraum 4 auf derselben Fahrzeugseite, also auch auf der Beifahrerseite angeordnet sind. Durch diese Maßnahme können Verbindungsleitungen 21 besonders einfach im Fahrzeug 1 verlegt werden. Des weiteren sind die Leitungslängen zwischen den beiden Bordnetzen 13 und 17 sowie innerhalb des jeweiligen Bordnetzes 13 bzw. 17 relativ kurz, so daß sich demgemäß entsprechend geringe Leitungsverluste ergeben.

Entsprechend der erfindungsgemäßen Anordnung der einzelnen Komponenten der Bordnetze 13 und 17 sind bei allen gezeigten Ausführungsformen die erste Batterie 14 und die erste Vorsicherungseinheit 15 im Frontraum 3 zwischen dem dieser Fahrzeugseite zugeordneten Frontradeinbau 11 und der Frontstirnwand 6 angeordnet. Der erste Wandler 16 ist dabei vorzugsweise ebenfalls im Frontraum 3 untergebracht (vgl. Fig. 2 und 3). Aus Platzgründen kann dieser gemäß Fig. 1 auch im Passagierraum 5, insbesondere in einem Fußraum 22, hier des Beifahrers, untergebracht sein. Des weiteren sind die zweite Batterie 18, die zweite Vorsicherungseinheit 19 und der zweite Wandler 20 im Heckraum 4 zwischen dem dieser Fahrzeugseite zugeordneten Heckstirnwand 7 und einer den Heckraum 4 bezüglich der Fahrzeugslängsrichtung 2 nach hinten begrenzenden Heckendwand 23 angeordnet.

Entsprechend Fig. 1 kann bei einer ersten Anordnung die erste Vorsicherungseinheit 15 bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung 2 an einer Vorderseite der ersten Batterie 14 angeordnet sein. Ebenso ist es möglich, die erste Vorsicherungseinheit 15 an der Rückseite der ersten Batterie 14 anzuordnen. Aus Platzgründen ist bei dieser Ausführungsform der erste Wandler 16 nicht im Frontraum 3, sondern im Passagierraum 5 bzw. im Fußraum 22 des Beifahrers untergebracht. Hierdurch kann noch eine kurze Kabelführung gewährleistet werden. Gleichzeitig vereinfacht sich die Kabelführung durch die Frontstirnwand 6. Die zweite Vorsicherungseinheit 19 und der zweite Wandler 20 sind bei dieser Ausführungsform zu einer integralen zweiten Sicherungs-Wandler-Einheit 24 zusammengefaßt, die bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung 2 an einer Vorderseite der zweiten Batterie 18 angeordnet ist. Diese integrale zweite Sicherungs- Wandler-Einheit 24 gewährleistet eine besonders kompakte Bauweise für die zweite Vorsicherungseinheit 19 und den zweiten Wandler 20.

Entsprechend Fig. 2 kann bei einer besonderen Ausführungsform die erste Batterie 14 zumindest teilweise die Frontstirnwand 6 durchdringen, so daß ein hinteres Ende der ersten Batterie 14 in den Passagierraum 5. Bei dieser Ausführungsform sind erste Vorsicherungseinheit 15 und erster Wandler 16 zu einer ersten Sicherungs-Wandler-Einheit 25 integriert, um auch hier eine kompakte Bauweise zu gewährleisten. Fig. 2 zeigt außerdem, daß die zweite Sicherungs-Wandler-Einheit 24 auch oberhalb der zweiten Batterie 18 angeordnet sein kann, sofern dies der zur Verfügung stehende Einbauraum ermöglicht.

Während in den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 die erste Batterie 14 im wesentlichen parallel zur Fahrzeugslängsrichtung 2 angeordnet ist, kann diese gemäß Fig. 3 auch im wesentlichen quer zur Fahrzeuglängsrichtung 2 angeordnet sein. Bei dieser Ausführungsform ist im Frontraum 3 außerdem eine Klimaeinheit 26 angeordnet, die üblicherweise eine nicht näher dargestellte Luftansaugung sowie eine Wasserabscheidung umfaßt. Diese Klimaeinheit 26 ist in Fig. 3 mit unterbrochener Linie symbolisch dargestellt und kann dabei unterhalb oder oberhalb der ersten Batterie 14 angeordnet sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist diese Klimaeinheit 26 außerdem oberhalb bzw. unterhalb der ersten Sicherungs- Wandler-Einheit 25 angeordnet. Gemäß Fig. 3 kann die zweite Batterie 18 auch zwischen zweiter Vorsicherungseinheit 19 und zweitem Wandler 20 angeordnet sein.

Die gezeigten Ausführungsformen sollen lediglich beispielhaft die verschiedenen Variationsmöglichkeiten im Rahmen der erfindungsgemäßen Anordnung andeuten. Von besonderer Bedeutung ist hierbei, daß Ausführungsformen bevorzugt werden, bei denen die jeweilige Vorsicherungseinheit 15 bzw. 19 oder die jeweilige Sicherungs-Wandler-Einheit 25 bzw. 24 nahe an oder bei der zugehörigen Batterie 14 bzw. 18 angeordnet ist. Zweckmäßig kann die jeweilige Vorsicherungseinheit 15 bzw. 19 oder die jeweilige Sicherungs-Wandler-Einheit 25 bzw. 24 bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung 2 an der Vorderseite oder an der Rückseite der jeweiligen Batterie 14 bzw. 18 angeordnet sein; ebenso ist eine Anordnung oberhalb oder unterhalb der jeweiligen Batterie 14 bzw. 18 möglich. Für die Batterien 14 und 18 wird ein Einbau mit parallel zur Fahrzeuglängsrichtung 2 verlaufende Ausrichtung bevorzugt; ebenso kann die eine und/oder die andere Batterie 14 bzw. 18 quer zur Fahrzeuglängsrichtung 2 eingebaut werden.

Claims (14)

1. Personenkraftwagen mit einem Frontraum (3), einem Passagierraum (5), einem Heckraum (4) und mit einem ersten Bordnetz (13), umfassend eine erste Batterie (14), eine erste Vorsicherungseinheit (15) und einen ersten DC/DC-Wandler (16), sowie mit einem zweiten Bordnetz (17), umfassend eine zweite Batterie (18), eine zweite Vorsicherungseinheit (19) und einen zweiten DC/DC-Wandler (20), wobei die erste Batterie (14) und die erste Vorsicherungseinheit (15) im Frontraum (3) an einer Fahrzeugseite zwischen einer den Frontraum (3) vom Passagierraum (5) trennenden Frontstirnwand (6) und einem Frontradeinbau (11) angeordnet sind, wobei der erste Wandler (16) auf der selben Fahrzeugseite wie die erste Batterie (14) im Frontraum (3) oder im Passagierraum (5) angeordnet ist und wobei die zweite Batterie (18), die zweite Vorsicherungseinheit (19) und der zweite Wandler (20) im Heckraum (4) an der selben Fahrzeugseite wie die erste Batterie (14) zwischen einer Heckstirnwand (7) und einer Heckendwand (23) angeordnet sind.

2. Personenkraftwagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorsicherungseinheit (15) und/oder der erste Wandler (16) oder eine aus erster Vorsicherungseinheit (15) und erstem Wandler (16) gebildete erste Sicherungs-Wandler- Einheit (25) nahe an oder bei der ersten Batterie (14) angeordnet ist bzw. sind.

3. Personenkraftwagen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorsicherungseinheit (15) und/oder der erste Wandler (16) oder die erste Sicherungs-Wandler-Einheit (25) bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung (2) an einer Vorderseite oder an einer Rückseite oder oberhalb oder unterhalb der ersten Batterie (14) angeordnet ist bzw. sind.

4. Personenkraftwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Batterie (14) im wesentlichen parallel oder im wesentlichen quer zur Fahrzeuglängsrichtung (2) angeordnet ist.

5. Personenkraftwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Batterie (14) die Frontstirnwand (6) zumindest teilweise durchdringt und teilweise in den Passagierraum (5) hineinragt.

6. Personenkraftwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wandler (16) zwischen Frontstirnwand (6) und erster Batterie (14) angeordnet ist.

7. Personenkraftwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wandler (16) in einen Beifahrerfußraum (22) des Passagierraums (5) angeordnet ist.

8. Personenkraftwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vorsicherungseinheit (19) und/oder der zweite Wandler (20) oder eine aus zweiter Vorsicherungseinheit (19) und zweitem Wandler (20) gebildete zweite Sicherungs-Wandler- Einheit (24) nahe an oder bei der zweiten Batterie (18) angeordnet ist bzw. sind.

9. Personenkraftwagen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vorsicherungseinheit (19) und/oder der zweite Wandler (20) oder die zweite Sicherungs-Wandler-Einheit (24) bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung (2) an einer Vorderseite oder an einer Rückseite oder oberhalb oder unterhalb der zweiten Batterie (18) angeordnet ist bzw. sind.

10. Personenkraftwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Batterie (18) im wesentlichen parallel oder im wesentlichen quer zur Fahrzeuglängsrichtung (2) angeordnet ist.

11. Personenkraftwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß beide Batterien (14, 18) auf der Beifahrerseite des Fahrzeugs angeordnet sind.

12. Personenkraftwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Frontraum (3) eine Klimaeinheit (26) mit Luftansaugung und Wasserabscheidung angeordnet ist, wobei diese Klimaeinheit (26) oberhalb oder unterhalb der ersten Batterie (14) angeordnet ist.

13. Personenkraftwagen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorsicherungseinheit (15) und/oder der erste Wandler (16) oder eine aus erster Vorsicherungseinheit (15) und erstem Wandler (16) gebildete erste Sicherungs-Wandler- Einheit (25) unterhalb oder oberhalb der Klimaeinheit (26) angeordnet ist bzw. sind.

14. Personenkraftwagen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bordnetz (13) als 42 V-Bordnetz ausgebildet ist und daß das zweite Bordnetz (17) als 14 V-Bordnetz ausgebildet ist, wobei die erste Batterie (14) als 36 V-Batterie ausgebildet ist, während die zweite Batterie (18) als 12 V- Batterie ausgebildet ist.