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DE102009053138A1 - Electrically operated vehicle, has battery for storing electricity, and energy absorbing element provided in area directly surrounding battery or battery box for reducing kinetic energy of battery and/or vehicle during accidents - Google Patents

Electrically operated vehicle, has battery for storing electricity, and energy absorbing element provided in area directly surrounding battery or battery box for reducing kinetic energy of battery and/or vehicle during accidents Download PDF

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DE102009053138A1
DE102009053138A1 DE102009053138A DE102009053138A DE102009053138A1 DE 102009053138 A1 DE102009053138 A1 DE 102009053138A1 DE 102009053138 A DE102009053138 A DE 102009053138A DE 102009053138 A DE102009053138 A DE 102009053138A DE 102009053138 A1 DE102009053138 A1 DE 102009053138A1
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DE
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battery
vehicle
battery box
energy absorbing
energy
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Application number
DE102009053138A
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German (de)
Inventor
Holm Riepenhausen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rehau Automotive SE and Co KG
Original Assignee
Rehau AG and Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Rehau AG and Co filed Critical Rehau AG and Co
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, vorzugsweise elektrisch betreibbares Fahrzeug mit einer Tragstruktur (1) mindestens einer Batterie (2) zur Speicherung elektrischer Energie, wobei die Batterie (2) oder ein die Batterie (2) umgebender Batteriekasten (3) über mindestens ein Fixierelement (4, 5a, 5b) mit der Tragstruktur (1) verbunden und/oder über das Fixierelement (4) in oder an der Tragstruktur (1) in Position gehaltert ist, und in dem die Batterie (2) oder den Batteriekasten (3) unmittelbar umgebenden Bereich mindestens ein Energieabsorbierelement (5) vorgesehen ist, das zur Vernichtung der kinetischen Energie der Batterie und/oder des Fahrzeugs im Crashfall dient, sowie ein Verfahren zur Aufnahme kinetischer Energie in einem eingetretenen oder kurz bevorstehenden Crashfall eines Fahrzeugs.The invention relates to a vehicle, preferably electrically operable vehicle having a support structure (1) of at least one battery (2) for storing electrical energy, the battery (2) or a battery box (3) surrounding the battery (2) via at least one fixing element (3). 4, 5a, 5b) is connected to the supporting structure (1) and / or is held in position via the fixing element (4) in or on the supporting structure (1), and in which the battery (2) or the battery box (3) directly surrounding area at least one Energieabsorbierelement (5) is provided, which serves to destroy the kinetic energy of the battery and / or the vehicle in the event of a crash, and a method for absorbing kinetic energy in a occurred or imminent crash case of a vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, vorzugsweise elektrisch betreibbares Fahrzeug mit einer Tragstruktur und mindestens einer Batterie zur Speicherung elektrischer Energie, wobei die Batterie oder ein die Batterie umgebender Batteriekasten über mindestens ein Fixierelement mit der Tragstruktur verbunden und/oder über das Fixierelement in oder an der Tragstruktur gehaltert ist.The invention relates to a vehicle, preferably electrically operable vehicle having a support structure and at least one battery for storing electrical energy, wherein the battery or a battery box surrounding the battery via at least one fixing element connected to the support structure and / or via the fixing element in or on the support structure is held.

Die DE 199 61 853 C1 offenbart einen Batteriekasten aus einem faserverstärkten Kunststoff zur Aufnahme einer Batterie. Durch die in dem Dokument beschriebene Ausbildung der Wanne wird die Batterie vollständig von sonstigen in der Wanne befindlichen Gegenständen, z. B. von einem Wagenheber oder Werkzeug, abgeschirmt und geschützt, sodass sie selbst bei einem Unfall des Fahrzeugs (Crash) nicht oder nur geringfügig zerstört werden kann. Die Wanne sowie die Wannenbefestigung ist dabei so ausgebildet, dass jede Kipp-, Dreh- oder sonstige Biegemomente, insbesondere bei einem Crash, auf die Fahrzeugbatterie unterbunden werden, sodass sie selbst bei einem Überschlag nicht aus der Wanne geschleudert werden kann.The DE 199 61 853 C1 discloses a battery box made of a fiber reinforced plastic for receiving a battery. Due to the described in the document design of the tub, the battery is completely covered by other objects located in the tub, z. B. by a jack or tool, shielded and protected so that they can not or only slightly destroyed even in an accident of the vehicle (crash). The tub and the tub mounting is designed so that any tilting, turning or other bending moments, especially in a crash, are prevented on the vehicle battery, so that they can not be thrown out of the tub even in a rollover.

Die Druckschrift DE 197 26 192 A1 beschreibt einen Gepäckraumboden eines Personenkraftwagens, in welchen eine aus Kunststoff bestehende Wanne eingesetzt ist. Innerhalb der Wanne befindet sich ein Gehäuse, das eine Batterie enthält. Bei einem starken Heckaufprall wird dieses Gehäuse mit der Batterie in Fallrichtung in die Wanne hineingeschoben, sodass sie auch bei einer starken Deformation des Heckbereichs nicht zerstört wird. Die Druckschrift offenbart daher eine verlagerbare Batterie bzw. einen verlagerbaren Batteriekasten, der unter der Kraftaufwirkung eines Fahrzeugcrash aus dem stark deformierten Front- oder Heckbereich weg verlagert werden kann.The publication DE 197 26 192 A1 describes a luggage compartment floor of a passenger car, in which a plastic tub is used. Inside the tub is a case containing a battery. In the event of a strong rear impact, this housing, with the battery in the direction of the fall, is pushed into the trough so that it is not destroyed even in the event of severe deformation of the rear area. The document therefore discloses a movable battery or a removable battery box, which can be moved away under the force of a vehicle crash from the severely deformed front or rear area away.

Die Druckschrift DE 100 38 718 A1 offenbart eine Batteriehalterung in einem Kraftfahrzeug, deren Innenkontur zur Außenkontur der Batterie formkomplementär ausgebildet ist. Die Batterie ist dabei spielfrei in die Halterung einsetzbar, wobei die Außenkontur der Halterung zu den diese umgebenden Karosseriebauteilen des Kraftfahrzeugs ebenfalls formkomplementär ausgebildet ist, sodass die Halterung vollständig bewegungsfrei im Kraftfahrzeug gelagert ist.The publication DE 100 38 718 A1 discloses a battery holder in a motor vehicle whose inner contour is formed complementary to the shape of the outer contour of the battery. The battery is used without play in the holder, wherein the outer contour of the holder is also formed complementary to the surrounding body parts of the motor vehicle, so that the holder is completely free of movement stored in the motor vehicle.

Bei den beschriebenen Batterien handelt es sich zudem um Batterien zur Stromversorgung der elektrischen Verbraucher eines Fahrzeugs. Die erfindungsgemäße Batterie dient primär zur elektrischen Energieversorgung eines elektrisch betreibbaren Elektro- oder Hybridfahrzeugs. Aktuell liegt die Energiedichte der hierfür eingesetzten Batterien (z. B. Blei-, NiMH, Li-FePO4- oder Li-Ionen-Akkumulatoren) noch weit unter einem Wert von 1 kWh pro Kilo Gewicht der Batterie, so dass eine entsprechen große Batteriemasse resultiert. Die Batterie dient dabei allein der Stromversorgung des Fahrzeugs und erfüllt trotz des hohen Gewichtes keine weiteren Zusatzfunktionen.The described batteries are also batteries for powering the electrical consumers of a vehicle. The battery according to the invention serves primarily for the electrical power supply of an electrically operated electric or hybrid vehicle. Currently, the energy density of the batteries used for this purpose (eg lead, NiMH, Li-FePO 4 - or Li-ion batteries) is still far below a value of 1 kWh per kilo weight of the battery, so that a correspondingly large battery mass results. The battery only serves the power supply of the vehicle and meets despite the high weight no additional functions.

Nachteilig am Stand der Technik ist, dass die Batterie oder der die Batterie umgebende Batteriekasten zum einen nur so innerhalb eines Fahrzeugs in Position gehalten wird, dass sich die Batterie aufgrund der bei einem Crash auftretenden Kräfte nicht verlagert und so vor Zerstörung weitgehend geschützt ist, oder zum anderen die Batterie so verlagerbar ist, dass diese lediglich gezielt aus dem Deformationsbereich des Fahrzeugs verbracht wird.A disadvantage of the prior art is that the battery or the battery box surrounding the battery box is kept only in such a position within a vehicle, that the battery is not displaced due to the forces occurring in a crash and is largely protected from destruction, or on the other hand, the battery is displaced so that it is only spent deliberately from the deformation range of the vehicle.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug anzugeben, in welchem die Batterie bzw. der Batteriekasten vor einer Beschädigung geschützt wird und gleichzeitig eine Verbesserung der Fahrzeug- bzw. Personensicherheit erfüllt ist.Against this background, the invention has for its object to provide a vehicle in which the battery or the battery box is protected from damage and at the same time an improvement in vehicle or personal safety is met.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass in dem die Batterie oder den Batteriekasten unmittelbar umgebenden Bereich mindestens ein Energieabsorbierelement vorgesehen ist, das zur Vernichtung der kinetischen Energie der Batterie und/oder des Fahrzeugs im Crashfall dient. Bei dem Batteriekasten handelt es sich vorzugsweise um ein Batteriegehäuse. Die erfindungsgemäße Anordnung von Energieabsorbierelementen im Bereich der Batterie oder des Batteriekastens ermöglicht es, den Teil der kinetischen Energie des Fahrzeugs über das mindestens eine Energieabsorbierelement aufzunehmen, der auf die Masse der Batterie bzw. des Batteriekastens entfällt.According to the invention, this object is achieved in that at least one energy absorbing element is provided in the area directly surrounding the battery or the battery box, which serves to destroy the kinetic energy of the battery and / or the vehicle in the event of a crash. The battery box is preferably a battery case. The inventive arrangement of energy absorbing elements in the region of the battery or the battery box makes it possible to absorb the part of the kinetic energy of the vehicle via the at least one energy absorbing element, which accounts for the mass of the battery or the battery box.

Für den Fall, dass das erfindungsgemäße Fahrzeug steht oder von einem anderen Objekt mit einer höheren Relativgeschwindigkeit getroffen wird, wirken die im Bereich der Batterie oder des Batteriekastens angeordneten Energieabsorbierelement vorteilhaft mit den an sich bekannten Crash-Management-Systemen des Fahrzeugs zusammen. Vorteilhaft kann der Bereich um die Batterie oder den Batteriekasten daher als weitere Deformationszone genutzt werden, sodass die an sich bekannten Crash-Management-Systeme erfindungsgemäß ergänzt werden bzw. geringer dimensioniert werden können.In the event that the vehicle according to the invention is stationary or is hit by another object with a higher relative speed, the energy-absorbing elements arranged in the region of the battery or of the battery box advantageously cooperate with the crash management systems of the vehicle known per se. Advantageously, the area around the battery or the battery box can therefore be used as a further deformation zone, so that the known crash management systems can be supplemented according to the invention or can be dimensioned smaller.

Das Energieabsorbierelement ist vorzugsweise als eine Kombination eines Zerspanungselements mit einem zugehörigen Zerspanungsgegenelement, Crashabsorber, Crashbox, Crashelement, Energieverzehrelement, Faltenbildungselement, Beulelement, Anprallelement, Element mit einer zellularen Struktur, Element mit einer Wabenstruktur, Metallschaum, Kunststoffschaum, GFK-Element, CFK-Element, Aramidfaser-Element, Wickelrohr, Druckkolben, ein Energieabsorbierelement mit einer im Wesentlichen kontinuierlich oder gradiert ansteigenden Energieaufnahme, ein Energieabsorbierelement mit einer im Wesentlichen konstanten Energieaufnahme oder eine Kombination der vorgenannten Möglichkeiten ausgebildet. Insbesondere ein polymerer Energieabsorber wie er in der DE 202 20 575 U1 beschrieben ist eignet sich als Energieabsorbierelement. Entsprechend ist in diesem Zusammenhang explizit auch auf den Offenbarungsgehalt dieser Schrift verwiesen.The energy absorbing member is preferably as a combination of a cutting member with an associated Zerspanungsgegenelement, crash absorber, crash box, crash element, energy absorbing element, wrinkling element, Beulelement, impact element, element with a cellular structure, element with a Honeycomb structure, metal foam, plastic foam, fiberglass element, CFK element, aramid fiber element, winding tube, pressure piston, an energy absorbing with a substantially continuous or graded rising energy intake, an energy absorbing element formed with a substantially constant energy consumption or a combination of the aforementioned options. In particular, a polymeric energy absorber as in the DE 202 20 575 U1 is described is suitable as an energy absorbing element. Accordingly, reference is explicitly made in this connection to the disclosure of this document.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind das mindestens eine Fixierelement und das mindestens eine Energieabsorbierelement als eine integrale Einheit ausgebildet. Das Energieabsorbierelement kann so ausgebildet sein, dass es die Batterie oder den Batteriekasten in der Tragstruktur in Position hält oder eine Verbindung zwischen Tragstruktur und Batteriekasten oder Batterie herstellt. Dies kann beispielhaft durch einen Formschluss erreicht werden indem die Energieabsorbierelemente direkt an der Batterie oder dem Batteriekasten anliegen und so in Position halten. Vorteilhaft wird durch diese Funktionsintegrität Bauraum und Gewicht eingespart.In an advantageous embodiment of the invention, the at least one fixing element and the at least one energy-absorbing element are formed as an integral unit. The energy absorbing member may be configured to hold the battery or the battery box in place in the support structure or to make a connection between the support structure and the battery box or battery. This can be achieved by way of example by a form fit by the energy absorbing elements lie directly on the battery or the battery box and hold in position. Advantageously, space and weight are saved by this functional integrity.

Vorzugsweise sind das Fixierelement und die Tragstruktur einstückig miteinander verbunden. Insbesondere kann das Fixierelement im Kunststoff-Spritzguss an ein eine Tragstruktur bildendes Kunststoffbauteil mit angespritzt sein. Im Sinne der Erfindung kann das Fixierelement auch durch eine umgeformte Metallstruktur gebildet sein, die einstückig mit einer metallischen Tragstruktur verbunden ist.Preferably, the fixing element and the support structure are integrally connected to each other. In particular, the fixing element may be injection molded in plastic injection molding on a plastic component forming a support structure. For the purposes of the invention, the fixing element can also be formed by a deformed metal structure, which is integrally connected to a metallic supporting structure.

Das integrale Fixierelement kann auch als ein sogenanntes Hybridbauteil aus einem die Tragstruktur bildenden Metallbauteil, insbesondere einem Metallblech, und einem angespritzten Kunststoff-Fixierelement gebildet sein.The integral fixing element may also be formed as a so-called hybrid component of a metal component forming the support structure, in particular a metal sheet, and a molded plastic fixing element.

Das Fixierelement kann eine Sollbruchstelle aufweisen, wobei die Sollbruchstelle so ausgebildet ist, dass sie bei Überlast durch eine definierte Mindestkraft bricht. Dadurch ist die Batterie oder der Batteriekasten in zumindest einer Raumrichtung frei beweglich. Die Überlast kann insbesondere dann Überschritten sein, wenn der Wert einer kritischen Beschleunigung der Batterie noch nicht erreicht ist. Die Masse der Batterie oder des Batteriekastens bleibt der Trägheit folgend in Position wenn das Fahrzeug sich im Stand befindet oder die Geschwindigkeit des erfindungsgemäßen Fahrzeugs geringer ist als die Geschwindigkeit des auf das Fahrzeug aufprallenden Objekts. Durch das Lösen der Fixierelemente kann durch die Wechselwirkung von Batterie oder Batteriekasten mit dem mindestens einen Energieabsorbierelement in Folge dessen die kinetische Energie des Fahrzeugs bzw. der Batterie oder des Batteriekastens abgebaut werden. Vorteilhaft wird z. B. bei einem Auffahrunfall auf ein stehendes erfindungsgemäßes Fahrzeug das gesamte Fahrzeug in Richtung der einwirkenden Kraft in seiner örtlichen Position verlagert (bei einem Heckaufprall beispielhaft nach Vorne) – die Batterie oder der die Batterie umgebende Batteriekasten bleibt der Trägheit folgend jedoch zunächst in Position. Die einwirkende Kraft führt dann zunächst zu einem Versagen der Sollbruchstelle des Fixierelements, so dass die Batterie oder der Batteriekasten zumindest in eine Raumrichtung frei beweglich wird. Das erfindungsgemäß im umgebenden Bereich der Batterie oder des Batteriekastens vorgesehene oder positionierte Energieabsorbierelement nimmt in Folge durch z. B. Verformungsarbeit die Energie des sich verlagernden Fahrzeugs auf indem die Batterie oder der Batteriekasten das Energieabsorbierelement verformt.The fixing element may have a predetermined breaking point, wherein the predetermined breaking point is designed so that it breaks under overload by a defined minimum force. As a result, the battery or the battery box is freely movable in at least one spatial direction. The overload can be exceeded in particular if the value of a critical acceleration of the battery has not yet been reached. The mass of the battery or battery box remains in inertia following position when the vehicle is stationary or when the speed of the vehicle according to the invention is less than the speed of the vehicle impacting object. As a result of the release of the fixing elements, the kinetic energy of the vehicle or of the battery or of the battery box can be reduced as a result of the interaction of the battery or battery box with the at least one energy-absorbing element. Advantageously, for. B. in a collision on a stationary vehicle according to the invention, the entire vehicle in the direction of the applied force in its local position shifts (in a rear impact exemplary forward) - the battery or the battery box surrounding the battery but the inertia following initially in position. The acting force then initially leads to a failure of the predetermined breaking point of the fixing, so that the battery or the battery box is free to move at least in one direction in space. The inventively provided in the surrounding area of the battery or the battery box or positioned energy absorbing decreases in sequence by z. B. deformation work the energy of the moving vehicle on by the battery or the battery box deformed the Energieabsorbierelement.

Prallt ein sich in Bewegung befindliches erfindungsgemäßes Fahrzeug auf ein stehendes oder sich mit einer geringeren Geschwindigkeit als das Fahrzeug fortbewegendes Objekt behält die Batterie oder der Batteriekasten der Trägheit folgend seine Bewegungsrichtung bei. Durch das Lösen der Fixierelemente kann durch die Wechselwirkung von Batterie oder Batteriekasten mit dem mindestens einen Energieabsorbierelement in Folge dessen die kinetische Energie des Fahrzeugs bzw. der Batterie oder des Batteriekastens abgebaut werden.If a vehicle according to the invention in motion collides with an object that is stationary or moving at a lower speed than the vehicle, the battery or battery box retains its direction of movement following the inertia. As a result of the release of the fixing elements, the kinetic energy of the vehicle or of the battery or of the battery box can be reduced as a result of the interaction of the battery or battery box with the at least one energy-absorbing element.

Das Fixierelement kann zudem automatisch von der Tragstruktur lösbar sein und die Batterie oder der Batteriekasten dadurch in zumindest einer Raumrichtung frei beweglich werden. Vorzugsweise ist zum automatischen Lösen des Fixierelements mindestens eine Sensorvorrichtung vorgesehen. Die Sensorvorrichtung kann zur Sensierung einer Gefahrensituation und/oder zur Sensierung des Vorliegens eines Crashfalls ausgebildet sein. Das Fixierelement kann als elektromagnetisches Element ausgebildet sein. Denkbar ist auch das Fixierelement als pyrotechnisches Element auszubilden. Weiterhin kann das Fixierelement über eine mechanische und/oder pneumatische Vorrichtung gelöst bzw. freigegeben werden.In addition, the fixing element can be automatically detachable from the supporting structure and the battery or the battery box can thereby be freely movable in at least one spatial direction. Preferably, at least one sensor device is provided for automatically releasing the fixing element. The sensor device can be designed to sense a dangerous situation and / or to sense the presence of a crash. The fixing element may be formed as an electromagnetic element. It is also conceivable to form the fixing element as a pyrotechnic element. Furthermore, the fixing element can be released or released via a mechanical and / or pneumatic device.

Die Sensorvorrichtung kann durch einen vorausschauenden Sensor, einen Beschleunigungssensor, einen Drucksensor, eine Kamera, einen Radarsensor, einen Aufprallsensor, einen faseroptischen Sensor, einen piezoelektrischen Sensor, einen Ultraschallsensor, einen Dehnratensensor, einen Umfeldsensor, eine Kombination der vorgenannten Sensorvorrichtungen oder durch jeden anderen aus dem Stand der Technik bekannten Sensor zur Aktivierung von z. B. Airbags, Gurtstraffern, Fußgängerschutz- oder vergleichbaren Schutzsystemen gebildet sein die ein bevorstehendes oder konkret eingetretenes Crashereignis detektieren. Weiterhin im Sinne der Erfindung kann das automatische Lösen des Fixierelements über ein Signal einer sog. Car-to-X (d. h. Car-to-Car bzw. Car-to-Infrastructure) Technologie erfolgen. Bezüglich der Funktion eines faseroptischen Sensors sei auf die Schrift EP 1 646 534 B1 verwiesen.The sensor device may be constituted by a predictive sensor, an acceleration sensor, a pressure sensor, a camera, a radar sensor, an impact sensor, a fiber optic sensor, a piezoelectric sensor, an ultrasonic sensor, a strain rate sensor, an environmental sensor, a combination of the aforementioned sensor devices, or any other known in the prior art sensor for activating z. As airbags, belt tensioners, pedestrian protection or similar protection systems be formed that detect an impending or concretely occurred crash event. Furthermore, in the sense of the invention, the automatic release of the fixing element can take place via a signal of a so-called car-to-X (ie car-to-car or car-to-infrastructure) technology. Regarding the function of a fiber optic sensor is to the font EP 1 646 534 B1 directed.

Vorteilhaft ist das Energieabsorbierelement und die Batterie oder der Batteriekasten zwischen 1 cm bis 50 cm, vorzugsweise zwischen 3 cm und 30 cm, weiter vorzugsweise zwischen 5 cm und 20 cm voneinander beabstandet. Die vorteilhafte Beabstandung sorgt im Crashfall des Fahrzeugs dafür, dass die Batterie oder der Batteriekasten in Richtung auf das Energieabsorbierelement zu beschleunigen kann und sich dabei vorteilhaft die zur Verfügung stehende absorbierbare kinetische Energie der Batterie oder des Batteriekastens erhöht.Advantageously, the energy absorbing element and the battery or the battery box between 1 cm to 50 cm, preferably between 3 cm and 30 cm, more preferably between 5 cm and 20 cm apart. The advantageous spacing ensures in the event of a crash of the vehicle that the battery or the battery box can accelerate towards the Energieabsorbierelement and thereby advantageously increases the available absorbable kinetic energy of the battery or the battery box.

Der Batteriekasten kann eine im Vergleich zum Energieabsorbierelement steife Struktur aufweisen. Die steife Struktur kann über die geometrische Ausbildung (Wanddicken, Versteifungsrippen, Sicken, etc.) und/oder über den gewählten Werkstoff des Batteriekastens erzielt werden.The battery box may have a stiff structure compared to the energy absorbing member. The rigid structure can be achieved via the geometric design (wall thicknesses, stiffening ribs, beads, etc.) and / or via the selected material of the battery box.

Der die Batterie umgebende Batteriekasten wird im Crashfall im Vergleich zu dem Energieabsorbierelement nur wenig oder gar nicht deformiert und schützt so die Batterie vor einer Beschädigung.The battery box surrounding the battery is little or not deformed in the event of a crash compared to the energy absorbing element and thus protects the battery from damage.

Vorzugsweise ist der Batteriekasten aus einem faserverstärkten Werkstoff, weiter vorzugsweise einem glasfaser- und/oder kohlefaserverstärkten Werkstoff gebildet. Faserverstärkte Werkstoffe erreichen hohe Festigkeits- und Steifigkeitswerte und weisen dabei im Vergleich zu metallischen Werkstoffen ein geringeres Gewicht auf.Preferably, the battery box is formed of a fiber reinforced material, more preferably a glass fiber and / or carbon fiber reinforced material. Fiber-reinforced materials achieve high strength and stiffness values and have a lower weight compared to metallic materials.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens eine Energieabsorbierelement an der Batterie oder an dem Batteriekasten befestigt. Im Sinne der Erfindung kann das Energieabsorbierelement auch direkt mit der Batterie oder dem Batteriekasten verbunden sein. Die Verbindung kann dabei lösbar, oder unlösbar ausgeführt sein. Vorzugsweise ist die Verbindung Kraft- und/oder Form- und/oder Stoffschlüssig ausgeführt. Ebenfalls im Sinne der Erfindung ist daher eine einstückige Ausbildung von Batterie oder Batteriekasten und dem Energieabsorbierelement.In an advantageous embodiment of the invention, the at least one energy absorbing element is attached to the battery or to the battery box. For the purposes of the invention, the energy absorbing element can also be connected directly to the battery or the battery box. The connection can be made detachable, or insoluble. Preferably, the connection is executed force and / or shape and / or cohesive. Also within the meaning of the invention is therefore an integral construction of battery or battery box and the Energieabsorbierelement.

In dem vorgenannten Fall ist das Energieabsorbierelement und eine Anprallstruktur des Fahrzeugs zwischen 1 cm bis 50 cm, vorzugsweise zwischen 3 cm und 30 cm, weiter vorzugsweise zwischen 5 cm und 20 cm voneinander beabstandet. Die Anprallstruktur des Fahrzeugs wird dabei beispielhaft durch ein Strukturbauteil des Fahrzeugs gebildet. Im Sinne der Erfindung kann jedoch auch jegliche andere Struktur des Fahrzeugs als eine Anprallstruktur angesehen werden.In the aforementioned case, the energy absorbing member and an impact structure of the vehicle is spaced between 1 cm to 50 cm, preferably between 3 cm and 30 cm, more preferably between 5 cm and 20 cm. The impact structure of the vehicle is formed by way of example by a structural component of the vehicle. For the purposes of the invention, however, any other structure of the vehicle may be considered as an impact structure.

Die Gesamtmasse der Batterie oder des Batteriekastens mit der darin befindlichen Batterie kann im Bereich von 100 kg bis 800 kg, vorzugsweise zwischen 200 kg und 600 kg, weiter vorzugsweise zwischen 300 kg und 500 kg liegen.The total mass of the battery or battery box with the battery therein may be in the range of 100 kg to 800 kg, preferably between 200 kg and 600 kg, more preferably between 300 kg and 500 kg.

Vorzugsweise ist die Batterie bzw. die Batteriemasse im Bereich der Fahrzeugmitte, weiter vorzugsweise im Bereich des Unterbodens, weiter vorzugsweise im Bereich des Mitteltunnels des Fahrzeugs angeordnet. Gleiches gilt für einen die Batterie umgebenden Batteriekasten. Durch die zentrale Anordnung der Batterie bzw. der Batteriemasse in dem Fahrzeug wird neben eines optimierten Fahrzeugschwerpunkts vorteilhaftweise erreicht, dass die Batterie in alle Raumrichtungen, insbesondere in der horizontalen liegenden Ebene, gegen ein dort im Bereich der Batterie positioniertes Energieabsorbierelement prallen kann.The battery or the battery mass is preferably arranged in the region of the vehicle center, more preferably in the region of the underbody, more preferably in the region of the center tunnel of the vehicle. The same applies to a battery box surrounding the battery. Due to the central arrangement of the battery or the battery mass in the vehicle, in addition to an optimized center of gravity of the vehicle, it is advantageously achieved that the battery can bounce in all spatial directions, in particular in the horizontal plane, against an energy-absorbing element positioned there in the region of the battery.

Vorteilhafterweise wird so in der Mitte bzw. im unteren Bereich kinetische Energie in den Energieabsorbierelementen abgebaut, so dass die Verformungswege der weiteren Sicherheits- und Crash-Management-Systeme (z. B. Stoßfängersysteme oder Seitenaufprallsysteme) verringert werden. Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug weist daher insbesondere in dem besonders kritischen Fall eines Seitenaufpralls einen wesentlich verbesserten Insassenschutz auf, da der beispielhaft an der B-Säule des Fahrzeugs zur Verfügung stehende Verformungsweg zur Energieaufnahme durch Verformung der Karosseriestruktur in nur geringem Maße beansprucht werden muss. Die Eindringtiefen eines anprallenden Objekts in die Fahrgastzelle hinein wird durch die beschriebene Erfindung quasi in das Innere des Fahrzeugs verlagert und daher in besonders vorteilhafter Weise verringert, sodass sich die Verletzungsgefahr für die Fahrzeuginsassen erheblich reduziert. Ein weiterer Gesichtspunkt ist weiterhin der verringerte Reparaturaufwand durch eine Reduzierung der Verformungswege und damit Verbunden der Verringerung der Gefahr einer kostenintensiven Beschädigung von Strukturteilen wie beispielsweise des Längsträgers oder des Querträgers. Insgesamt können die weiteren Stoßfängersysteme des Fahrzeugs geringer dimensioniert werden was weitere Vorteile hinsichtlich einer Gewichtseinsparung und eines ästhetischeren Erscheinungsbildes des Fahrzeugs bietet.Advantageously, in the middle or in the lower region, kinetic energy is dissipated in the energy-absorbing elements, so that the deformation paths of the further safety and crash management systems (eg bumper systems or side impact systems) are reduced. A vehicle according to the invention therefore has a significantly improved occupant protection, particularly in the particularly critical case of a side impact, since the deformation path available for the energy absorption by way of example on the B-pillar of the vehicle must be claimed to only a small extent by deformation of the body structure. The penetration depths of an impacting object into the passenger compartment is virtually displaced by the described invention into the interior of the vehicle and therefore reduced in a particularly advantageous manner, so that the risk of injury to the vehicle occupants is considerably reduced. Another aspect is still the reduced repair costs by reducing the deformation paths and associated with reducing the risk of costly damage to structural parts such as the longitudinal member or the cross member. Overall, the further bumper systems of the vehicle can be made smaller, which offers further advantages in terms of weight saving and a more aesthetic appearance of the vehicle.

Die Erfindung beschreibt ferner ein Verfahren zur Aufnahme kinetischer Energie in einem eingetretenen oder kurz bevorstehenden Crashfall eines Fahrzeugs, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

  • – Lösen mindestens eines Fixierelements, welches eine Batterie oder einen die Batterie umgebenden Batteriekasten im normalen Fahrbetrieb in einer vorgegebenen Position in oder an dem Fahrzeug hält, wobei das Lösen des Fixierelements über das gezielte Versagen mindestens einer Sollbruchstelle des Fixierelements und/oder durch ein automatisches Lösen des Fixierelements und/oder durch das Überschreiten eines definierten Schwellenwertes der Fahrzeugbeschleunigung erfolgt,
  • – Abbau kinetischer Energie der Batterie (2) oder des Batteriekastens (3) durch eine Wechselwirkung mit einem, vorzugsweise im Bereich der Batterie (2) oder des Batteriekastens (3) angeordneten, Energieabsorbierelement (5) und/oder
  • – Abbau kinetischer Energie des Fahrzeugs durch eine Wechselwirkung mit einem, vorzugsweise im Bereich der Batterie (2) oder des Batteriekastens (3) angeordneten, Energieabsorbierelement (5).
The invention further describes a method for absorbing kinetic energy in an occurred or imminent crash of a vehicle, characterized by the following steps:
  • - Solve at least one fixing element which holds a battery or a battery box surrounding the battery in a predetermined position in or on the vehicle during normal driving, wherein the release of the fixing on the targeted failure of at least one predetermined breaking point of the fixing and / or by an automatic release the fixing element and / or by exceeding a defined threshold value of the vehicle acceleration,
  • - Reduction of kinetic energy of the battery ( 2 ) or the battery box ( 3 ) by an interaction with one, preferably in the region of the battery ( 2 ) or the battery box ( 3 ), energy absorbing element ( 5 ) and or
  • - Reduction of kinetic energy of the vehicle by an interaction with a, preferably in the range of the battery ( 2 ) or the battery box ( 3 ), energy absorbing element ( 5 ).

Vorzugsweise erfolgt das automatische Lösen des Fixierelements dabei in Abhängigkeit zu einer Sensierung einer bevorstehenden Gefahrensituation oder durch Sensierung des eingetretenen Crashfalls.Preferably, the automatic release of the fixing takes place in dependence on a sensing of an imminent danger situation or by sensing the occurred crash case.

Ausführungsbeispieleembodiments

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch:In the following the invention will be explained with reference to a drawing showing only one embodiment. They show schematically:

1 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1 a plan view of a vehicle according to the invention

2 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 2 a further embodiment of a vehicle according to the invention

3 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs bei einem Seitenaufprall 3 a plan view of a vehicle according to the invention in a side impact

4 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs bei einem Auffahrunfall 4 a plan view of a vehicle according to the invention in a collision

5 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs bei einem Heckaufprall 5 a plan view of a vehicle according to the invention in a rear impact

6 eine Draufsicht auf die Unterseite eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einem polymeren Energieabsorber 6 a plan view of the underside of a vehicle according to the invention with a polymeric energy absorber

In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

Die 1 zeigt eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs. Das Fahrzeug ist als elektrisch betreibbares Fahrzeug ausgebildet und verfügt daher über mindestens einen das Fahrzeug antreibenden bzw. mitantreibenden Elektromotor (hier nicht näher dargestellt). Das Fahrzeug weist eine Tragstruktur 1 auf sowie mehrere Batterien 2 zur Speicherung elektrischer Energie.The 1 shows a plan view of a vehicle according to the invention. The vehicle is designed as an electrically operable vehicle and therefore has at least one electric motor driving or co-driving (not shown here in detail). The vehicle has a support structure 1 on and several batteries 2 for storing electrical energy.

Die Batterie 2 ist von einem die Batterie 2 umgebenden Batteriekasten 3, welcher das Batteriegehäuse bildet, über mindestens ein Fixierelement 4 mit der Tragstruktur 1 verbunden. Über das Fixierelement 4 wird die Batterie 2 bzw. der Batteriekasten 3 im Normalfahrbetrieb bzw. in allen typischen Betriebszuständen sicher in oder an der Tragstruktur gehaltert. Im die Batterie 2 bzw. den Batteriekasten 3 unmittelbar umgebenden Bereich sind mehrere Energieabsorbierelemente 5 vorgesehen, die zur Vernichtung der kinetischen Energie der Batterie 2 bzw. des Batteriekastens 3 und/oder des Fahrzeugs im Crashfall dient. Die Energieabsorbierelemente 5 sind hier beispielhaft durch einen Metallschaum aus einer Aluminiumlegierung gebildet. Die Energieabsorbierelemente 5 sind im Bereich vor, links, rechts und hinter der Batterie 2 bzw. dem Batteriekasten 3 angeordnet, so dass sich in der horizontalen Ebene in jede Raumrichtung mindestens ein Energieabsorbierelement 5 befindet. Im Front- bzw. Heckbereich des Fahrzeugs befinden sich aus dem Stand der Technik bereits bekannte Stoßfängersystem 6. Die Fixierelemente 4 und die Tragstruktur 1 sind einstückig miteinander verbunden, wobei das Fixierelement 4 eine Sollbruchstelle aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie bei Überlast durch eine definierte Mindestkraft bricht und dadurch die Batterie 2 oder der Batteriekasten 3 in zumindest einer Raumrichtung frei beweglich ist. Der Batteriekasten 3 weist eine im Vergleich zum Energieabsorbierelement 5 steife Struktur auf. Der Batteriekasten 3 besteht dabei aus einem Glasfaserverstärkten Kunststoffmaterial. Das Energieabsorbierelement 5 und die Batterie 2 oder der Batteriekasten 3 sind etwa im Abstand X von 10 cm voneinander beabstandet. Die Gesamtmasse der Batterie 2 liegt bei einem Wert von 360 kg bis 440 kg. Die Batterie 2 bzw. die Batteriemasse ist im Bereich der Fahrzeugmitte 10 im Bereich des Unterbodens angeordnet. In einem eingetretenen oder kurz bevorstehenden Crashfall eines Fahrzeugs werden die Fixierelemente 4, welche die Batterien 2 bzw. den die Batterien 2 umgebenden Batteriekasten 3 im normalen Fahrbetrieb in einer vorgegebenen Position in oder an dem Fahrzeug halten, gelöst, wobei das Lösen der Fixierelemente 4 über das gezielte Versagen mindestens einer Sollbruchstelle der Fixierelemente 4 und durch das Überschreiten eines definierten Schwellenwertes der Fahrzeugbeschleunigung erfolgt. Der Abbau kinetischer Energie der Batterie 2 oder des Batteriekastens 3 erfolgt in Folge dessen durch eine Wechselwirkung mit dem Energieabsorbierelement 5 und durch den Abbau kinetischer Energie des Fahrzeugs durch eine Wechselwirkung mit dem Energieabsorbierelement 5.The battery 2 is the battery of one 2 surrounding battery box 3 , which forms the battery housing, via at least one fixing element 4 with the supporting structure 1 connected. About the fixing element 4 becomes the battery 2 or the battery box 3 in normal driving mode or in all typical operating conditions securely held in or on the support structure. Im the battery 2 or the battery box 3 immediately surrounding area are several Energieabsorbierelemente 5 intended to destroy the kinetic energy of the battery 2 or the battery box 3 and / or the vehicle in the event of a crash. The energy absorbing elements 5 are here exemplified by a metal foam made of an aluminum alloy. The energy absorbing elements 5 are in front, left, right and behind the battery 2 or the battery box 3 arranged so that in the horizontal plane in each spatial direction at least one energy absorbing element 5 located. In front or rear of the vehicle are already known from the prior art bumper system 6 , The fixing elements 4 and the support structure 1 are integrally connected to each other, wherein the fixing element 4 a predetermined breaking point, which is designed so that it breaks in case of overload by a defined minimum force and thereby the battery 2 or the battery box 3 is freely movable in at least one spatial direction. The battery box 3 has one in comparison to the energy absorbing element 5 rigid structure. The battery box 3 consists of a glass fiber reinforced plastic material. The energy absorbing element 5 and the battery 2 or the battery box 3 are spaced at a distance X of 10 cm from each other. The total mass of the battery 2 is between 360 kg and 440 kg. The battery 2 or the battery mass is in the middle of the vehicle 10 arranged in the area of the subsoil. In a occurred or imminent crash case of a vehicle, the fixing elements 4 which the batteries 2 or the batteries 2 surrounding battery box 3 hold in normal driving in a predetermined position in or on the vehicle, solved, the release of the fixing 4 on the targeted failure of at least one predetermined breaking point of the fixing 4 and by exceeding a defined threshold value of the vehicle acceleration takes place. The removal of kinetic energy of the battery 2 or the battery box 3 occurs as a result of an interaction with the Energieabsorbierelement 5 and by breaking down kinetic energy of the vehicle through interaction with the energy absorbing element 5 ,

Die 2 zeigt ebenfalls eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs, bei welchem die Energieabsorbierelemente 5 an dem Batteriekasten 3 befestigt sind. Die Energieabsorbierelement 5 werden in diesem Ausführungsbeispiel durch eine CFK-Struktur gebildet, die an dem ebenfalls aus einem Kohlefaserverstärkten Kunststoff gebildeten Batteriekasten 3 angebracht sind. Die hier nur schematisch angedeutete Anprallstruktur 7 des Fahrzeugs wird beispielhaft durch den Längs- bzw. Querträger des Fahrzeugs gebildet. Das Energieabsorbierelement und die Anprallstruktur 7 des Fahrzeugs sind in etwa 10 cm voneinander beabstandet. Das Fixierelement 4 und das Energieabsorbierelement 5 bilden eine integrale Einheit. Die Batterie 2 oder ein die Batterie 2 umgebender Batteriekasten 3 werden in typischen Betriebszuständen des Fahrzeugs direkt über das integrale Fixierelement 4, 5 mit der Tragstruktur 1 verbunden und/oder über das integrale Fixierelement 4, 5 in oder an der Tragstruktur 1 in Position gehaltert. The 2 also shows a plan view of a vehicle according to the invention, wherein the energy absorbing elements 5 on the battery box 3 are attached. The energy absorbing element 5 are formed in this embodiment by a CFRP structure formed on the also made of a carbon fiber reinforced plastic battery box 3 are attached. The only schematically indicated impact structure 7 of the vehicle is exemplified by the longitudinal or transverse beam of the vehicle. The energy absorbing member and the impact structure 7 of the vehicle are spaced about 10 cm apart. The fixing element 4 and the energy absorbing member 5 form an integral unit. The battery 2 or the battery 2 surrounding battery box 3 be in typical operating conditions of the vehicle directly through the integral fixing 4 . 5 with the supporting structure 1 connected and / or via the integral fixing element 4 . 5 in or on the support structure 1 held in place.

Die 3 zeigt eine schematische Draufsicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs nach einem durch den Pfeil F angedeuteten Seitenaufprall eines Objekts auf das Fahrzeug. Die Fixierelemente 4 sind automatisch von der Tragstruktur lösbar und die Batterie 2 oder der Batteriekasten 3 dadurch in zumindest eine Raumrichtung frei beweglich. Die Fixierelemente 4' verbleiben dabei an dem Batteriekasten 3. Zum automatischen Lösen des Fixierelements ist eine Sensorvorrichtung 8, 9 vorgesehen. Eine Sensorvorrichtung 8 zur Sensierung einer Gefahrensituation und eine Sensorvorrichtung 9 zur Sensierung des Vorliegens eines Crashfalls. In einem eingetretenen oder kurz bevorstehenden Crashfall eines Fahrzeugs werden die Fixierelemente 4, welche die Batterien 2 bzw. den die Batterien 2 umgebenden Batteriekasten 3 im normalen Fahrbetrieb in einer vorgegebenen Position in oder an dem Fahrzeug halten, gelöst, wobei das Lösen der Fixierelemente 4 durch ein automatisches Lösen der Fixierelemente und durch das Überschreiten eines definierten Schwellenwertes der Fahrzeugbeschleunigung erfolgt. Der Abbau kinetischer Energie der Batterie 2 oder des Batteriekastens 3 erfolgt in Folge dessen durch eine Wechselwirkung mit dem Energieabsorbierelement 5 und durch den Abbau kinetischer Energie des Fahrzeugs durch eine Wechselwirkung mit dem Energieabsorbierelement 5. Das automatische Lösen der Fixierelemente 4 erfolgt dabei in Abhängigkeit zu einer Sensierung einer Gefahrensituation oder des eingetretenen Crashfalls.The 3 shows a schematic plan view of a vehicle according to the invention after a direction indicated by the arrow F side impact of an object on the vehicle. The fixing elements 4 are automatically detachable from the support structure and the battery 2 or the battery box 3 thereby freely movable in at least one spatial direction. The fixing elements 4 ' remain on the battery box 3 , For automatic release of the fixing element is a sensor device 8th . 9 intended. A sensor device 8th for sensing a dangerous situation and a sensor device 9 for sensing the presence of a crash. In a occurred or imminent crash case of a vehicle, the fixing elements 4 which the batteries 2 or the batteries 2 surrounding battery box 3 hold in normal driving in a predetermined position in or on the vehicle, solved, the release of the fixing 4 by an automatic release of the fixing and by exceeding a defined threshold value of the vehicle acceleration takes place. The removal of kinetic energy of the battery 2 or the battery box 3 occurs as a result of an interaction with the Energieabsorbierelement 5 and by breaking down kinetic energy of the vehicle through interaction with the energy absorbing element 5 , The automatic release of the fixing elements 4 takes place in dependence on a sensing of a dangerous situation or the occurred crash case.

Die 4 zeigt die schematische Draufsicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs. Das in diesem Ausführungsbeispiel gezeigte Fahrzeug ist auf ein langsam vorausfahrendes bzw. stehendes Hindernis bzw. anderes Fahrzeug aufgefahren. Eine hinter einem Stoßfängersystem 6 angeordnete Sensorvorrichtung 8, in diesem Fall eine Radarsensorvorrichtung 8, hat nach Sensierung der bevorstehenden Gefahrensituation die Fixierelemente 4 automatisch von der Tragstruktur gelöst, so dass die Batterie 2 bzw. der Batteriekasten 3 in eine Raumrichtung frei beweglich geworden ist. Aufgrund der Trägheit der Batteriemasse bzw. der Masse des Batteriekastens 3 bewegt sich dieser nach dem Aufprall mit annähernd konstanter bzw. gleichbleibender Geschwindigkeit in Richtung auf das vor ihm angeordnete Energieabsorbierelement 5 zu. Die kinetische Energie der Batteriemasse wird in dem Energieabsorbierelement 5 abgebaut. Da die Batteriemasse mit etwa 400 kg einen nicht unerheblichen Anteil an der Fahrzeuggesamtmasse bildet, wird dabei ein in gleichem Maße nicht unerheblicher Teil der kinetischen Energie des gesamten Fahrzeugs abgebaut. Insbesondere durch die Kombination der bekannten Stoßfängersysteme 6 mit der erfindungsgemäßen Anordnung von Energieabsorbierelementen 5 im den die Batterie 2 oder den Batteriekasten 3 umgebenden Bereich können die herkömmlichen Stoßfängersysteme 6 geringer dimensioniert werden bzw. ist durch die Kombination der beiden Systeme eine Erhöhung des Abbaus kinetischer Energie und damit eine Erhöhung der passiven Sicherheit des Fahrzeugs ermöglicht.The 4 shows the schematic plan view of a vehicle according to the invention. The vehicle shown in this embodiment is driven on a slow-moving or stationary obstacle or other vehicle. One behind a bumper system 6 arranged sensor device 8th , in this case a radar sensor device 8th , has the fixing elements after sensing the imminent danger situation 4 automatically released from the support structure, leaving the battery 2 or the battery box 3 has become freely movable in a spatial direction. Due to the inertia of the battery mass or the mass of the battery box 3 this moves after the impact with approximately constant or constant speed in the direction of the arranged in front of him energy absorbing 5 to. The kinetic energy of the battery mass becomes in the energy absorbing element 5 reduced. Since the battery mass with about 400 kg forms a not inconsiderable proportion of the total vehicle mass, while a not inconsiderable proportion of the kinetic energy of the entire vehicle is degraded to the same extent. In particular, by the combination of the known bumper systems 6 with the inventive arrangement of energy absorbing elements 5 im the the battery 2 or the battery box 3 surrounding area can be the conventional bumper systems 6 be dimensioned smaller or is by the combination of the two systems, an increase in the degradation of kinetic energy and thus an increase in the passive safety of the vehicle allows.

Das in 5 schematisch dargestellte Fahrzeug wurde von einem aus Richtung hinten links kommenden Fahrzeug im linken Heckbereich getroffen. Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Energieabsorbierelementen 5 im Bereich der Batterie 2 oder des Batteriekastens 3 wurde durch die Verformung der Energieabsorbierelemente 5 kinetische Energie des Fahrzeugs abgebaut. Der Trägheit folgend bleibt die Masse der Batterie 2 bzw. des Batteriekastens 3 zunächst ortsfest, während sich das gesamte Fahrzeug aufgrund des einwirkenden Kraftstoßes F verlagert. Die Fixierelemente 4 weisen eine Sollbruchstelle auf, die so ausgebildet ist, dass sie bei Überlast durch eine definierte Mindestkraft brechen und dadurch die Batterie 2 oder der Batteriekasten 3 in der Raumrichtung nach hinten links frei beweglich ist. Durch die während des Auffahrunfalls auftretende Beschleunigung wird diese Überlast erreicht und die definierte Mindestkraft überschritten. Die nun entgegen der Kraftrichtung des auffahrenden Fahrzeugs frei bewegliche Batterie 2 setzt ihre kinetische Energie in den Energieabsorbierelementen 5 um. Der Batteriekasten 3 ist aus einer im Vergleich zum Energieabsorbierelement 5 steifen Struktur gebildet.This in 5 schematically illustrated vehicle was hit by a coming from the left rear direction vehicle in the left rear area. By the inventive arrangement of energy absorbing elements 5 in the area of the battery 2 or the battery box 3 was due to the deformation of the energy absorbing elements 5 kinetic energy of the vehicle degraded. Following inertia, the mass of the battery remains 2 or the battery box 3 initially stationary, while the entire vehicle is displaced due to the applied force pulse F. The fixing elements 4 have a predetermined breaking point, which is designed so that they break in case of overload by a defined minimum force and thereby the battery 2 or the battery box 3 is freely movable in the spatial direction to the rear left. Due to the acceleration occurring during the collision, this overload is reached and exceeded the defined minimum force. The now freely against the force of the approaching vehicle freely moving battery 2 sets its kinetic energy in the energy absorbing elements 5 around. The battery box 3 is from one compared to the energy absorbing element 5 rigid structure formed.

In diesem Beispiel ist der Batteriekasten 3 daher aus einem faserverstärkten Werkstoff, vorzugsweise aus einem glasfaserverstärkten Werkstoff gebildet. Die Batterie 2 bzw. die Batteriemasse ist im Bereich der Fahrzeugmitte 10 angeordnet.In this example is the battery box 3 Therefore, formed from a fiber-reinforced material, preferably made of a glass fiber reinforced material. The battery 2 or the battery mass is in the middle of the vehicle 10 arranged.

In der 6 zeigt eine schematische Darstellung der Unterseite eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs. Die Batterien 2 (hier nicht dargestellt) befinden sich in einem die Batterien 2 umgebenden Batteriekasten 3. Der Batteriekasten 3 wird selbst in einer Kapselung 11 aufgenommen (in der Draufsicht ist ein die Kapselung schließender Deckel abgenommen) in welcher der Batteriekasten 3 bei einer definierten Überlast in Fahrtrichtung nach vorne oder nach hinten frei beweglich ist. Das Energieabsorbierelement 5 wird durch einen polymeren Energieabsorber 5a, 5b gebildet der ein spanabtragendes Zerspanungselement 5a, das im Bereich einer Ausnehmung der Kapselung 11 angeordnet ist, und ein Zerspanungsgegenelement 5b, das mit dem Batteriekasten 3 verbunden ist, aufweist. Bezüglich des Aufbaus und der Funktionsweise eines derartigen polymeren Energieabsorbers 5a, 5b sei auch auf die DE 202 20 575 U1 verwiesen. Das Zerspanungselement 5a ist dabei so ausgebildet, dass es in beiden möglichen Bewegungsrichtungen (Längsverschiebung nach hinten oder nach vorne) des Batteriekastens 3 spanend in das Zerspanungsgegenelement 5b eingreifen kann. Der dabei zur Verfügung stehende Spanungsweg ist dabei abhängig von dem Bauraum S zwischen Batteriekasten 3 und der inneren Wandung der Kapselung 11. Daher kann das Energieabsorbierelement 5 sowohl in einem Front- als auch in einem Heckcrash kinetische Energie in Zerspanungsarbeit umsetzen und dabei abbauen. Das Fixierelement 4 und das Energieabsorbierelement 5 bilden eine integrale Einheit. Dabei wird über die spanabtragenden Zerspanungselemente 5a des polymeren Energieabsorbierelementes 5a, 5b, welche das Zerspanungsgegenelement 5b kraftschlüssig umfassen, eine Verbindung zwischen der Kapselung 11 und dem Batteriekasten 3 realisiert. Die Kapselung 11 ist mit der Tragstruktur 1 verbunden, so dass schlussendlich der Batteriekasten 3 über das integral ausgebildete Fixier-Energieabsorbierelement 4, 5 ebenfalls mit der Tragstruktur 1 in Verbindung steht. In den normalen Betriebszuständen des Fahrzeugs wird der Batteriekasten 3 somit in seiner Position innerhalb oder an dem Fahrzeugs gehaltert, da eine permanent frei bewegliche Batterie 2 oder Batteriekasten 3 ansonsten bei jedem Anfahr- und Abbremsvorgang zu eine störenden Masseverlagerung und/oder Geräuschentwicklung führen würde. Die bei einem Auffahrunfall einwirkende Kraft F verzögert das Fahrzeug über einen kritischen Schwellenwert der Beschleunigung hinaus, so dass die Trägheit der Batteriemasse bzw. des Batteriekastens 3 das rohrförmig ausgebildete Zerspanungsgegenelement 5b durch das Zerspanungselement 5a schiebt.In the 6 shows a schematic representation of the underside of a vehicle according to the invention. The batteries 2 (not shown here) are the batteries in one 2 surrounding battery box 3 , The battery box 3 is itself in an encapsulation 11 taken (in the plan view, a lid closing the enclosure is removed) in which the battery box 3 at a defined overload in the direction of travel forward or backward is freely movable. The energy absorbing element 5 is through a polymeric energy absorber 5a . 5b formed the a chip-removing cutting element 5a in the area of a recess of the encapsulation 11 is arranged, and a counter-cutting element 5b That with the battery box 3 is connected has. Regarding the structure and operation of such a polymeric energy absorber 5a . 5b be on the DE 202 20 575 U1 directed. The cutting element 5a is designed so that it in both possible directions of movement (longitudinal displacement to the rear or to the front) of the battery box 3 cutting into the counter-cutting element 5b can intervene. The case available Spanungsweg is dependent on the space S between the battery box 3 and the inner wall of the enclosure 11 , Therefore, the energy absorbing member 5 implement kinetic energy into cutting work in both a front and a rear crash and thereby reduce it. The fixing element 4 and the energy absorbing member 5 form an integral unit. It is about the chip removing cutting elements 5a the polymeric Energieabsorbierelementes 5a . 5b which the counter-cutting element 5b frictionally include a connection between the encapsulation 11 and the battery box 3 realized. The encapsulation 11 is with the support structure 1 connected, so that finally the battery box 3 via the integrally formed fixing energy absorbing element 4 . 5 also with the supporting structure 1 communicates. In the normal operating conditions of the vehicle, the battery box 3 thus held in position within or on the vehicle as a permanently free moving battery 2 or battery box 3 otherwise would lead to a disturbing mass displacement and / or noise at each start-up and deceleration. The force F acting in a rear-end collision delays the vehicle beyond a critical threshold of acceleration, so that the inertia of the battery mass or the battery box 3 the tubular-shaped Zerspanungsgegenelement 5b through the cutting element 5a pushes.

Idealerweise wird der kritische Beschleunigungswert bis zum Abbau einer kritischen Energie aufrecht erhalten um so den erforderlichen Bauraum S für den Energieabbau möglichst klein zu halten. Durch die Zerspanung des Zerspanungsgegenelements 5b haben sich auf dessen Oberfläche Spanrillen 12 gebildet. Gestrichelt angedeutet ist zudem die Position 3' des Batteriekastens vor dem Unfallereignis dargestellt.Ideally, the critical acceleration value is maintained until a critical energy is removed in order to keep the required space S for energy reduction as small as possible. By cutting the Zerspanungsgegenelements 5b have on the surface of chip grooves 12 educated. Dashed indicates also the position 3 ' of the battery box before the accident event.

In einer nicht näher dargestellten weiteren Ausführungsform befinden sich die Zerspanungselemente 5a an der innenseitigen Wandung der Kapselung 11. Das Zerspanungsgegenelement 5b wird in diesem Fall durch den Batteriekasten 3 selbst gebildet der bei Überschreitung einer definierten Mindestkraft oder bei Überschreitung einer Grenzbeschleunigung (max. Beschleunigungsschwellenwert) die überschüssige kinetische Energie durch Zerspanung des Batteriekastens 3 oder teilen des Batteriekastens abbaut. Die Grenzbeschleunigung liegt dabei beispielhaft über einem Wert, der bei einer regulären Vollbremsung des Fahrzeugs erreicht wird. Die Grenzbeschleunigung wird dann überschritten, wenn es zu einem Unfall mit entsprechend erhöhten Beschleunigungswerten kommt. Alternativ können die Zerspanungsgegenelemente 5b auch an den Batteriekasten 3 angeformt oder mit diesem gefügt sein. Als Material für diese Zerspanungsgegenelemente 5b eignen sich insbesondere Polymermaterialien, wobei aber auch andere Werkstoffklassen (Keramiken, Metalle) denkbar sind.In a further embodiment, not shown, are the cutting elements 5a on the inside wall of the encapsulation 11 , The cutting counter element 5b will in this case through the battery box 3 even if a defined minimum force is exceeded or if a limit acceleration is exceeded (maximum acceleration threshold value), the excess kinetic energy is formed by cutting the battery box 3 or divide the battery box. The limit acceleration is exemplarily above a value that is achieved in a regular full braking of the vehicle. The limit acceleration is exceeded when an accident with correspondingly increased acceleration values occurs. Alternatively, the Zerspanungsgegenelemente 5b also to the battery box 3 be molded or joined with this. As a material for these Zerspanungsgegenelemente 5b Polymer materials are particularly suitable, but other classes of materials (ceramics, metals) are also conceivable.

Alternativ ist denkbar, den polymeren Energieabsorber (Zerspanungsgegenelement 5b und Zerspanungselement 5a) über ein Verlängerungselement oder ein Umlenkungselement mit der Batterie 2 oder dem Batteriekasten 3 zu verbinden. Beispielhaft kann so das Energieabsorbierelement 5 in einem Bauraum angeordnet werden, der nicht in dem die Batterie oder den Batteriekasten unmittelbarer umgebenden Bereich liegt.Alternatively, it is conceivable, the polymeric energy absorber (Zerspanungsgegenelement 5b and cutting element 5a ) via an extension element or a deflection element with the battery 2 or the battery box 3 connect to. By way of example, the energy-absorbing element can thus be used 5 be arranged in a space that is not in the battery or the battery box immediately surrounding area.

Grundsätzlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere die Kombination von einzelnen Komponenten der Ausführungsformen zu einer neuen Ausführungsform und die Auswahl irgendeines der unter Anspruch 2 beschriebenen Energieabsorbierelemente ist in diesem Erfindungszusammenhang denkbar aber auch hier nicht beschränkend.In principle, the invention is not limited to the illustrated and described embodiments. In particular, the combination of individual components of the embodiments to a new embodiment and the selection of any of the energy absorbing elements described in claim 2 is conceivable in this context of the invention but also not restrictive here.

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Claims (15)

Fahrzeug, vorzugsweise elektrisch betreibbares Fahrzeug mit – einer Tragstruktur (1) – mindestens einer Batterie (2) zur Speicherung elektrischer Energie, wobei – die Batterie (2) oder ein die Batterie (2) umgebender Batteriekasten (3) über mindestens ein Fixierelement (4, 5a, 5b) mit der Tragstruktur (1) verbunden und/oder über das Fixierelement (4) in oder an der Tragstruktur (1) in Position gehaltert ist, dadurch gekennzeichnet, dass – in dem die Batterie (2) oder den Batteriekasten (3) unmittelbar umgebenden Bereich mindestens ein Energieabsorbierelement (5) vorgesehen ist, das zur Vernichtung der kinetischen Energie der Batterie und/oder des Fahrzeugs im Crashfall dient.Vehicle, preferably electrically operable vehicle with - a supporting structure ( 1 ) - at least one battery ( 2 ) for storing electrical energy, wherein - the battery ( 2 ) or a battery ( 2 ) surrounding battery box ( 3 ) via at least one fixing element ( 4 . 5a . 5b ) with the supporting structure ( 1 ) and / or via the fixing element ( 4 ) in or on the supporting structure ( 1 ) is held in position, characterized in that - in which the battery ( 2 ) or the battery box ( 3 ) immediately surrounding region at least one energy absorbing element ( 5 ) is provided, which serves to destroy the kinetic energy of the battery and / or the vehicle in the event of a crash. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieabsorbierelement (5) als eine Kombination eines Zerspanungselements mit einem zugehörigen Zerspanungsgegenelement, Crashabsorber, Crashbox, Crashelement, Energieverzehrelement, Faltenbildungselement, Beulelement, Anprallelement, Element mit einer zellularen Struktur, Element mit einer Wabenstruktur, Metallschaum, Kunststoffschaum, GFK-Element, CFK-Element, Aramidfaser-Element, Wickelrohr, Druckkolben, ein Energieabsorbierelement mit einer im Wesentlichen kontinuierlich oder gradiert ansteigenden Energieaufnahme, ein Energieabsorbierelement mit einer im Wesentlichen konstanten Energieaufnahme oder eine Kombination der vorgenannten Möglichkeiten ausgebildet ist.Vehicle according to claim 1, characterized in that the energy absorbing element ( 5 ) as a combination of a cutting element with an associated cutting counter element, crash absorber, crash box, crash element, energy dissipation element, fold formation element, bulge element, impact element, element with a cellular structure, element with a honeycomb structure, metal foam, plastic foam, GFRP element, CFRP element, aramid fiber Element, winding tube, pressure piston, an energy absorbing element is formed with a substantially continuous or graded increasing energy consumption, an energy absorbing element with a substantially constant energy consumption or a combination of the aforementioned options. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (4) und das Energieabsorbierelement (5) eine integrale Einheit bilden.Vehicle according to one of claims 1 or 2, characterized in that the fixing element ( 4 ) and the energy absorbing element ( 5 ) form an integral unit. Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (4) und die Tragstruktur (1) einstückig miteinander verbunden sind.Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the fixing element ( 4 ) and the supporting structure ( 1 ) are integrally connected. Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (1) eine Sollbruchstelle aufweist, wobei die Sollbruchstelle so ausgebildet ist, dass sie bei Überlast durch eine definierte Mindestkraft bricht und dadurch die Batterie (2) oder der Batteriekasten (2) in zumindest einer Raumrichtung frei beweglich ist.Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the fixing element ( 1 ) has a predetermined breaking point, wherein the predetermined breaking point is designed so that it breaks in case of overload by a defined minimum force and thereby the battery ( 2 ) or the battery box ( 2 ) is freely movable in at least one spatial direction. Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (4) automatisch von der Tragstruktur (1) lösbar ist und dadurch die Batterie (2) oder der Batteriekasten (3) in zumindest einer Raumrichtung frei beweglich ist.Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the fixing element ( 4 ) automatically from the support structure ( 1 ) and thereby the battery ( 2 ) or the battery box ( 3 ) is freely movable in at least one spatial direction. Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum automatischen Lösen des Fixierelements (4) mindestens eine Sensorvorrichtung (8, 9) vorgesehen ist.Vehicle according to claim 6, characterized in that for automatic release of the fixing element ( 4 ) at least one sensor device ( 8th . 9 ) is provided. Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieabsorbierelement (5) und die Batterie (2) oder der Batteriekasten (3) zwischen 1 cm bis 50 cm, vorzugsweise zwischen 3 cm und 30 cm, weiter vorzugsweise zwischen 5 cm und 20 cm voneinander beabstandet sind.Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the energy absorbing element ( 5 ) and the battery ( 2 ) or the battery box ( 3 ) between 1 cm to 50 cm, preferably between 3 cm and 30 cm, more preferably between 5 cm and 20 cm apart. Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Batteriekasten (3) eine im Vergleich zum Energieabsorbierelement (5) steife Struktur aufweist.Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the battery box ( 3 ) one compared to the energy absorbing element ( 5 ) has a rigid structure. Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Batteriekasten (3) aus einem faserverstärkten Werkstoff, vorzugsweise einem glasfaser- und/oder kohlefaserverstärkten Werkstoff gebildet ist.Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the battery box ( 3 ) is formed from a fiber-reinforced material, preferably a glass fiber and / or carbon fiber reinforced material. Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieabsorbierelement (5) an der Batterie (2) oder an dem Batteriekasten (3) befestigt ist.Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the energy absorbing element ( 5 ) on the battery ( 2 ) or on the battery box ( 3 ) is attached. Fahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieabsorbierelement und eine Anprallstruktur (7) des Fahrzeugs zwischen 1 cm bis 50 cm, vorzugsweise zwischen 3 cm und 30 cm, weiter vorzugsweise zwischen 5 cm und 20 cm voneinander beabstandet sind.Vehicle according to claim 11, characterized in that the energy absorbing element and an impact structure ( 7 ) of the vehicle between 1 cm to 50 cm, preferably between 3 cm and 30 cm, more preferably between 5 cm and 20 cm apart. Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmasse der Batterie (2) oder des Batteriekastens (3) im Bereich von 100 kg bis 800 kg, vorzugsweise zwischen 200 kg und 600 kg, weiter vorzugsweise zwischen 300 kg und 500 kg liegt.Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the total mass of the battery ( 2 ) or the battery box ( 3 ) in the range of 100 kg to 800 kg, preferably between 200 kg and 600 kg, more preferably between 300 kg and 500 kg. Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (2) bzw. die Batteriemasse im Bereich der Fahrzeugmitte (10), weiter vorzugsweise im Bereich des Unterbodens, weiter vorzugsweise im Bereich des Mitteltunnels des Fahrzeugs angeordnet ist.Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the battery ( 2 ) or the battery mass in the area of the vehicle center ( 10 ), more preferably in the region of the subfloor, more preferably in the region of the center tunnel of the vehicle is arranged. Verfahren zur Aufnahme kinetischer Energie in einem eingetretenen oder kurz bevorstehenden Crashfall eines Fahrzeugs, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Lösen mindestens eines Fixierelements (4), welches eine Batterie (2) oder einen die Batterie (2) umgebenden Batteriekasten (3) im normalen Fahrbetrieb in einer vorgegebenen Position in oder an dem Fahrzeug hält, wobei das Lösen des Fixierelements (4) über das gezielte Versagen mindestens einer Sollbruchstelle des Fixierelements (4) und/oder durch ein automatisches Lösen des Fixierelements (4) und/oder durch das Überschreiten eines definierten Schwellenwertes der Fahrzeugbeschleunigung erfolgt, – Abbau kinetischer Energie der Batterie (2) oder des Batteriekastens (3) durch eine Wechselwirkung mit einem Energieabsorbierelement (5) und/oder – Abbau kinetischer Energie des Fahrzeugs durch eine Wechselwirkung mit einem Energieabsorbierelement (5).Method for absorbing kinetic energy in a crash event of a vehicle that has occurred or is imminent, characterized by the following steps: - releasing at least one fixing element ( 4 ), which is a battery ( 2 ) or the battery ( 2 ) surrounding battery box ( 3 ) holds in a predetermined position in or on the vehicle during normal driving, wherein the release of the fixing element ( 4 ) about the targeted failure at least a predetermined breaking point of the fixing element ( 4 ) and / or by an automatic release of the fixing element ( 4 ) and / or by exceeding a defined threshold value of the vehicle acceleration takes place, - degradation of kinetic energy of the battery ( 2 ) or the battery box ( 3 ) by an interaction with an energy absorbing element ( 5 ) and / or - degradation of kinetic energy of the vehicle through an interaction with an energy absorbing element ( 5 ).
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