DE102007023392A1

DE102007023392A1 - Schutzgehäuse für eine Fahrzeugbatterie

Info

Publication number: DE102007023392A1
Application number: DE102007023392A
Authority: DE
Inventors: Michael Wagner; Herbert Klamser; Gerald Hekmann; Franz-Rudolf Wierschem; Thomas Wust
Original assignee: Kube Ingenieurbuero GmbH; Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2007-05-18
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2008-11-20
Also published as: US8074757B2; CN101306643B; US20080283318A1; CN101306643A; JP2008285149A; JP4772827B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schutzgehäuse für eine Batterie in einem Kraftfahrzeug mit zwei Querwänden und zwei Längswänden, die zusammen eine seitliche Einfassung für einen Batterieaufnahmeraum bilden, wobei das Schutzgehäuse im Einbauzustand in einem Einbauraum des Fahrzeugs an wenigstens einem Längsträger des Fahrzeugs befestigt ist. Um die Gefahr einer Beschädigung der Batterie im Crashfall zu reduzieren, sind die Querwände und die Längswände jeweils durch separate Bauteile gebildet, die zur Einfassung zusammengebaut sind, wobei sich der Einbauraum zwischen zwei Längsträgern des Fahrzeugraums befindet und die Einfassung an beiden Längsträgern befestigt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schutzgehäuse für eine Batterie in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein mit einem derartigen Schutzgehäuse ausgestattetes Kraftfahrzeug.
Aus der EP 1 182 093 B1 ist ein Schutzgehäuse für eine Batterie in einem Kraftfahrzeug bekannt, das zwei Querwände und zwei Längswände aufweist, die zusammen eine seitliche Einfassung für einen Batterieaufnahmeraum bilden. Das Schutzgehäuse ist im Einbauzustand in einem Einbauraum des Fahrzeugs an einem Längsträger des Fahrzeugs befestigt. Beim bekannten Schutzgehäuse handelt es sich beim Einbauraum um den Motorraum, in dem sich der Motor des Fahrzeugs befindet. Um bei einer Kollision die Gefahr einer Beschädigung der Batterie zu reduzieren, ist eine Plattform, auf der das Schutzgehäuse angeordnet ist und über die das Schutzgehäuse an dem Längsträger befestigt ist, mit zwei Rampen versehen, die dazu beitragen, die Plattform mit dem Schutzgehäuse und der darin angeordneten Batterie an zwei fahrzeugseitigen Hindernissen abgleiten zu lassen.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Schutzgehäuse der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen verbesserten Kollisionsschutz auszeichnet.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Einbauraum für die Unterbringung des Schutzgehäuses zwischen zwei Längsträgern des Fahrzeugs zu wählen und die Einfassung an beiden Längsträgern zu befestigen. Des weiteren wird vorgeschlagen, die Einfassung aus den Querwänden und den Längswänden zusammen zu bauen, die hierzu jeweils als separate Bauteile ausgestaltet sind. Durch diese Bauweise kann ein Schutzgehäuse bereitgestellt werden, dessen Einfassung eine erhöhte Steifigkeit besitzt und das im Einbauraum mit einer erhöhten Stabilität fixiert werden kann. Insbesondere ermöglicht die Anbindung der Einfassung an zwei Längsträgern eine verbesserte Aufnahme von Kräften, die im Crashfall entstehen können.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann zusätzlich vorgesehen sein, dass das Schutzgehäuse zusätzlich an einem Querträger abgestützt ist, der die beiden Längsträger miteinander verbindet. Die Abstützung von Kräften im Crashfall kann durch diese Maßnahme erheblich verbessert werden.
Eine weitere Verbesserung der Aufnahme von im Crashfall entstehenden Kräften kann bei einer Weiterbildung dadurch erreicht werden, dass ein bogenförmiger Stützträger vorgesehen wird, der an seinen Enden an der Einfassung befestigt ist und der zwischen seinen Enden am Querträger abgestützt ist. Ein derartiger bogenförmiger Stützträger wirkt wie ein Gewölbe und kann bei einer vergleichsweise leichten Bauweise relativ große Kräfte aufnehmen.
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.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige 1 zeigt eine stark vereinfachte, prinzipielle Draufsicht auf ein nur teilweise dargestelltes Fahrzeug im Bereich eines Schutzgehäuses.
Entsprechend 1 kann in einem hier nur teilweise dargestellten Kraftfahrzeug 1 ein Einbauraum 2 zur Aufnahme eines Schutzgehäuses 3 für eine Batterie 4 ausgebildet sein. Beim Fahrzeug 1 kann es sich vorzugsweise um ein Hybridfahrzeug handeln, das zusätzlich zu einem Verbrennungsmotor zumindest einen Elektromotor zum Antreiben des Fahrzeugs 1 aufweist. Der Einbauraum 2 kann in einem Frontraum oder bevorzugt in einem Heckraum des Fahrzeugs 1 angeordnet sein. Gezeigt ist in 1 ein heckseitiger Endabschnitt einer Rohbaustruktur 5 des Fahrzeugs 1. Die Batterie 4 kann, insbesondere bei einem Hybridfahrzeug 1, als Traktionsbatterie ausgestaltet sein und somit vergleichsweise große Abmessungen aufweisen.
Das Fahrzeug 1 beziehungsweise dessen Rohbau 5 weist im gezeigten Bereich zwei Längsträger 6 auf, die sich im wesentlichen parallel zu einer Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Der Einbauraum 2 ist zwischen den beiden Längsträgern 6 ausgebildet. Bevorzugt ist dabei das Schutzgehäuse 3 im wesentlichen mittig zwischen den beiden Längsträgern 6 angeordnet. Des weiteren ist der Einbauraum 2 hier durch einen Querträger 7 begrenzt, der die beiden Längsträger 6 miteinander verbindet, also an diesen befestigt ist. Der Querträger 7 erstreckt sich im wesentlichen parallel zu einer Fahrzeugquerrichtung, die senkrecht auf der Fahrzeuglängsrichtung steht.
Das Schutzgehäuse 3 besitzt eine Einfassung 8, die einen Raum 9 zur Aufnahme der Batterie 4 seitlich einfasst. Die Einfassung 8 ist dabei aus zwei Querwänden 10, 11 und aus zwei Längswänden 12, 13 zusammengebaut. Die genannten Wände 10 bis 13 sind dabei jeweils als separate Bauteile ausgestaltet. Bei der hier gezeigten Anordnung des Schutzgehäuses 3 im Heck des Fahrzeugs 1 handelt es sich bei den Querwänden 10, 11 somit um eine vordere Querwand 10 oder Frontwand 10 sowie um eine hintere Querwand 11 beziehungsweise Rückwand 11. Die Querwände 10, 11 erstrecken sich parallel zur Fahrzeugquerrichtung. Im Unterschied dazu erstrecken sich die Längswände 12, 13 parallel zur Fahrzeuglängsrichtung und bilden dabei Seitenwände 12, 13 der Einfassung 8. Die Wände 10 bis 13 sind biegesteif ausgestaltet und können beispielsweise als Strangpressprofile, insbesondere aus Aluminium, hergestellt sein, und zwar mit oder ohne Kammern. Die einzelnen Wände 10, 13 können in den Eckbereichen des Schutzgehäuses 3 auf geeignete Weise aneinander befestigt sein. Beispielsweise sind die Wände 10, 13 miteinander verschweißt.
Die Einfassung 8 ist an beiden Längsträgern 6 befestigt. Die Anbindung der Einfassung 8 an den Längsträgern 6 erfolgt hier mit Hilfe von vorderen Stützelementen 14 und hinteren Stützelementen 15. Die Stützelemente 14, 15 sind dabei über Winkelelemente 16 an der Einfassung 8 befestigt, zum Beispiel durch Verschrauben und/oder Verschweißen. Beispielsweise sind die Winkelelemente 16 an die Einfassung 8 angeschweißt und mit den Stützelementen 14, 15 verschraubt. Die Stützelemente 14, 15 sind auf geeignete Weise an den Längsträgern 6 befestigt, zum Beispiel durch Verschraubungen und/oder Verschweißungen. Im gezeigten Beispiel erfolgt die Anbindung der Einfassung 8 an die beiden Längsträger 6 dadurch, dass die vordere Querwand 10 über die beiden vorderen Stützelemente 14 an beiden Längsträgern 6 befestigt ist und dass außerdem die hintere Querwand 11 über die beiden hinteren Stützelemente 15 an beiden Längsträgern 6 befestigt ist.
Zusätzlich ist bei der hier gezeigten Ausführungsform vorgesehen, dass das Schutzgehäuse 3 am Querträger 7 abgestützt ist. Zu diesem Zweck ist ein Stützträger 17 vorgesehen, der in der gezeigten Ansicht eine bogenförmige Gestalt aufweist. Der Stützträger 17 ist an seinen Enden 18 an der Einfassung 8 befestigt, beispielsweise über die Winkelelemente 16. Zwischen seinen Enden 18 kann der Stützträger 17 am Querträger 7 zur Anlage kommen. Zweckmäßig weist der Querträger 7 an seiner dem Einbauraum 2 zugewandten Seite eine konkave Kontur 19 auf, entlang der die Kontaktierung zwischen Stützträger 17 und Querträger 7 erfolgen kann. Optional kann der Stützträger 17 am Querträger 7 befestigt sein, zum Beispiel durch Schweißpunkte oder Schrauben.
Zur Aussteifung der Einfassung 8 kann wenigstens eine Diagonalstrebe 20 vorgesehen sein. Im Beispiel sind zwei derartige Diagonalstreben 20 angedeutet. Jede Diagonalstrebe 20 ist einenends in einem mittleren Bereich der einen Querwand 10, 11, hier der Rückwand 11, und anderenends in einem Eckbereich abgestützt beziehungsweise befestigt, in dem die andere Querwand 10, 11, also hier die Frontwand 10, mit der jeweiligen Längswand 12 beziehungsweise 13 verbunden ist.
Eine weitere Aussteifung des Schutzgehäuses 3 lässt sich mit Hilfe eines Deckels 21 realisieren, der den Batterieaufnahmeraum 9 nach oben begrenzt und der als Abstützung ausgestaltet ist, welche im montierten Zustand die beiden Querwände 10, 11 in der Längsrichtung des Fahrzeugs 1 aneinander abstützt. Zur Aussteifung dieses Deckels 21 können eine oder mehrere Längsstreben 22 vorgesehen sein. Dabei können diese Längsstreben 22 die Längsabstützung der beiden Querwände 10, 11 aneinander verbessern beziehungsweise realisieren.
Grundsätzlich kann das Schutzgehäuse 3 auch mit einem hier verdeckten Boden 23 ausgestattet sein, der den Batterieaufnahmeraum 9 nach unten begrenzt. Dieser Boden 23 kann ebenfalls als Abstützung ausgestaltet sein, welche die beiden Querwände 10, 11 in der Längsrichtung des Fahrzeugs 1 aneinander abstützt. Auch der Boden 23 kann mit einer oder mehreren Längsstreben 22 ausgestattet sein, um die gewünschte Längsabstützung der Querwände 10, 11 zu realisieren beziehungsweise um den Boden 23 auszusteifen. Der Boden 23 kann ebenso wie der Deckel 21 als Strangpressprofil, insbesondere aus Aluminium, hergestellt sein.
Zusätzlich kann der Boden 23 über Seitenabschnitte 24 mit den Längsträgern 6 verbunden sein. Ferner kann der Boden 23 einen hinteren Längsabschnitt 25 aufweisen, der den Boden 23 nach hinten über das Schutzgehäuse 3 verlängert. Zusätzlich oder alternativ kann ein vorderer Längsabschnitt 26 vorgesehen sein, der nach vorn über das Schutzgehäuse 3 vorsteht. Dieser vordere Längsabschnitt 26 kann dabei von unten am Stützträger 17 befestigt sein. Hierdurch kann der Stützträger 17 zusätzlich ausgesteift werden.
Die Diagonalstreben 20 können im Bereich des Deckels 21 angeordnet sein oder mittelbar am Deckel 21 angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ können die Diagonalstreben 20 im Bereich des Bodens 23 angeordnet sein oder am Boden 23 angebracht sein.
Im Crashfall kommt es zu einer Beaufschlagung des Heckbereichs des Fahrzeugs 1 mit nach vorn orientierten Längskräften. Diese Kräfte können von der Rückwand 11 aufgenommen und zum Teil über die hinteren Stützelemente 15 in die Längsträger 6 übertragen werden. Im übrigen werden die Längskräfte über die Längswände 12, 13 und – soweit vorhanden – über die Diagonalstreben 20 und gegebenenfalls über den Deckel 21 beziehungsweise den Boden 23 auf die Frontwand 10 übertragen. Von der Frontwand 10 werden die Längskräfte zum Teil über die vorderen Stützelemente 14 wieder auf die Längsträger 6 übertragen und im übrigen über den Stützträger 17 auf den Querträger 7. Der Querträger 7 überträgt die Kräfte seinerseits wieder in die Längsträger 6. Im günstigsten Fall werden die im Crashfall auftretenden Längskräfte um den Batterieaufnahmeraum 9 herumgleitet, ohne dass es zu einer Intrusion in den Batterieaufnahmeraum 9 und zu einer Beschädigung der Batterie 4 kommt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1182093 B1 [0002]

Claims

Schutzgehäuse für eine Batterie (4) in einem Kraftfahrzeug (1), – mit zwei Querwänden (10, 11) und zwei Längswänden (12, 13), die zusammen eine seitliche Einfassung (8) für einen Batterieaufnahmeraum (9) bilden, – wobei das Schutzgehäuse (3) im Einbauzustand in einem Einbauraum (2) des Fahrzeugs (1) am wenigstens einen Längsträger (6) des Fahrzeugs (1) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, – dass beide Querwände (10, 11) und beide Längswände (12, 13) jeweils durch separate Bauteile gebildet sind, die zur Einfassung (8) zusammengebaut sind, – dass sich der Einbauraum (2) zwischen zwei Längsträgern (6) des Fahrzeugs (1) befindet, – dass die Einfassung (8) an beiden Längsträgern (6) befestigt ist.
Schutzgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgehäuse (3) an einem die beiden Längsträger (6) verbindenden Querträger (7) des Fahrzeugs (1) abgestützt ist.
Schutzgehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abstützung des Schutzgehäuses (3) am Querträger (7) ein bogenförmiger Stützträger (17) vorgesehen ist, der an seinen Enden (18) an der Einfassung (8) befestigt ist.
Schutzgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfassung (8) dadurch an den Längsträgen (6) befestigt ist, dass die vordere Querwand (10) über zwei vordere Stützelemente (14) an beiden Längsträgern (6) befestigt ist und/oder dass die hintere Querwand (11) über zwei hintere Stützelemente (15) an beiden Längsträgern (6) befestigt ist.
Schutzgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfassung (8) durch wenigstens eine Diagonalstrebe (20) ausgesteift ist, die einenends in einem mittleren Bereich der einen Querwand (11) und anderenends in einem Eckbereich abgestützt und/oder befestigt ist, indem die andere Querwand (10) mit einer der Längswände (12, 13) verbunden ist.
Schutzgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgehäuse (3) einen den Batteriaufnahmeraum (9) nach unten begrenzenden Boden (23) aufweist, der als eine die beiden Querwände (10, 11) in der Längsrichtung aneinander abstützende Abstützung ausgestaltet ist.
Schutzgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgehäuse (3) einen den Batterieaufnahmeraum (9) nach oben begrenzenden Deckel (21) aufweist, der als eine die beiden Querwände (10, 11) in der Längsrichtung aneinander abstützende Abstützung ausgestaltet ist.
Schutzgehäuse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (23) und/oder der Deckel (21) wenigstens eine Längsstrebe (22) aufweist, die die beiden Querwände (10, 11) aneinander abstützt und/oder die den Boden (23) und/oder den Deckel (21) aussteift.
Schutzgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, – dass die Querwände (10, 11) und/oder die Längswände (12, 13) als Strangpressprofil ausgestaltet sind, und/oder – dass der Boden (23) und/oder der Deckel (21) als Strangpressprofil ausgestaltet ist/sind.
Schutzgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Einbauraum (2) im Heck des Fahrzeugs (1) befindet.
Fahrzeug mit einem Schutzgehäuse (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.