DE102014001289B3

DE102014001289B3 - Kraftfahrzeug mit strukturintegrierten Batterieelementen

Info

Publication number: DE102014001289B3
Application number: DE201410001289
Authority: DE
Inventors: Johannes Landgraf
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2014-01-31
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2034-02-01
Also published as: CN105939877B; CN105939877A; US20160347160A1; WO2015113579A1; US9579963B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug (1) mit einer Mehrzahl von Batterieelementen (2), welche in Modulen einer ersten Art (3) und einer zweiten Art (4) mit jeweils mehreren Batterieelementen (2) vorliegen, wobei in einem Modul erster Art (3) die Batterieelemente in einem Verbund abhängig von einer Krafteinwirkung verbundverformend relativ zueinander verschiebbar angeordnet sind und in einem Modul zweiter Art (4) die Anordnung der Batterieelemente (2) abhängig von einer Krafteinwirkung zerstörungsfrei nur formbeibehaltend verschiebbar ist, wobei in einem ersten Bereich des Kraftfahrzeugs (1) mit im Vergleich zu einem zweiten Bereich der Kraftfahrzeugs (1) geringer Steifigkeit, in dem eine Karosserie des Kraftfahrzeugs (1) auf eine kräftevernichtende Deformation bei einem Unfall ausgelegt ist, Batterieelemente (2) als Module erster Art (3) eingebaut sind und in dem zweiten Bereich des Kraftfahrzeugs (1) mit im Vergleich zu dem ersten Bereich des Kraftfahrzeugs (1) erhöhter Steifigkeit, in dem die Karosserie des Kraftfahrzeugs (1) auf ein Formbeibehalten bei einem Unfall ausgelegt ist, Batterieelemente (2) als Module zweiter Art (4) eingebaut sind, um die Betriebssicherheit des Kraftfahrzeugs (1) zu erhöhen und das Gewicht zu reduzieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Mehrzahl von Batterieelementen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Die Speicherung von elektrischer Energie spielt in Kraftfahrzeugen eine immer größer werdende Rolle. Die Batteriezellen, welche in Kraftfahrzeugen zur Speicherung von Energie eingesetzt werden, sind in dann oft großen Batteriesystemen angeordnet. Diese Batteriesysteme verfügen meist über eine Mehrzahl von Batterieelemente und werden im Fahrzeug im Bereich geringer Kraftbeaufschlagung eingebaut. So ist entweder die Batteriegröße begrenzt oder die Batterieelemente müssen durch massive Armierungsmaßnahmen geschützt werden. Dies führt dann zu einem erheblichen Mehrgewicht. Es sind Lösungen bekannt, die sogenannte crashtaugliche Batteriesysteme beschreiben. Diese Batteriesysteme bestehen aus Modulen mit z. B. einer Trapezform und erlauben somit eine kräftevernichtende, verbundverformende Verschiebung, bei welcher die Batterieelemente nicht zerstört werden. Über zusätzliche Crashprofile kann weitere Energie abgebaut werden.
So beschreibt beispielsweise die FR 2 961 442 A1 eine Batterieanordnung, welche bei einem Unfall unter Verformung Energie absorbiert. Es werden dort keilförmige Batterieelemente gegeneinander verschoben. Aus der DE 10 2008 059 973 A1 ist eine Batterievorrichtung bekannt, bei welcher die Batteriezellen in einem Zweihüllenaufbau angeordnet sind. Eine Energieabsorption findet hier durch eine Verformung der Außenhülle bei gleichzeitiger Verschiebung der Batteriezellen, welche in der Innenhülle angeordnet sind, statt. Auch die DE 10 2008 010 822 A1 offenbart ein deformierbares Batteriegehäuse, welches dazu ausgelegt ist, bei einer Krafteinwirkung auf das Batteriegehäuse unter Beibehaltung der Form einzelner Batterieelemente deformierbar zu sein.
In der DE 10 2010 033 806 A1 ist ein Batteriepack vorgeschlagen, der über eine Vielzahlen an Batterieelementen verfügt, zwischen welchen Deformationselemente angeordnet sind. Diese Deformationselemente befinden sich in Zwischenräumen zwischen den Batterieelementen, so dass sich bei einer äußeren Krafteinwirkung die Batterieelemente unter Verformung der Deformationselemente verschieben. Diese Verformung absorbiert kinetische Energie.
Die DE 10 2011 106 090 A1 betrifft eine Anordnung von Batteriemodulen in einem Fahrzeugboden eines Fahrzeuges. Wenigstens zwei benachbarte Batteriemodule weisen hier jeweilige Gleitflächen auf, entlang welcher die beiden benachbarten Batteriemodule infolge einer Kraftbeaufschlagung relativ zueinander verschiebbar sind. Dadurch können die Batteriemodule bei einem Crash ausweichen, ohne dass sie zerstört werden. Auch die DE 10 2010 034 925 A1 betrifft eine Energiespeicheranordnung in einem Bodenbereich eines Fahrzeugs. Hierbei fixiert eine Unterbodenmontageplatte den Energiespeicherträger und damit den Energiespeicher an einer Unterbodenkonstruktion des Fahrzeugs. Eine Abdeckplatte in dem Bodenbereich des Fahrzeugs deckt mindestens den Energiespeicherträger mediendicht zum Fahrzeuginnenraum hin ab.
Die DE 10 2011 051 698 A1 offenbart eine Bodenstruktur für ein Fahrzeug mit Aufnahmemitteln für mindestens zwei Energiespeichermodule, wobei die Aufnahmemittel mindestens zwei Längsträger und mindestens zwei Querträger aufweisen. Die Aufnahmemittel weisen hier mindestens eine Deformationszone mit definiertem Deformationsverhalten zwischen den Energiespeichermodulen auf.
Die DE 10 2012 012 897 A1 beschreibt eine Traktionsbatterie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug mit zumindest einem Batteriemodul, das einen Batteriezellenverbund aus zumindest einer Reihe von in einer Stapeleinrichtung aneinander gestapelten Batteriezellen aufweist. Dabei sind die Batteriezellen mit Bezug auf die Stapelrichtung in einer Schrägstellung angeordnet. Damit sind die Batteriezellen im Crashfall verlagerbar angeordnet, so dass die in die Traktionsbatterie eingeleitet Crashenergie nicht mehr an den Batteriezellen vorbeigleitet, sondern unter zerstörungsfreier Verlagerung der Batteriezellen zumindest teilweise in einen Abbau der eingeleiteten Crashenergie mündet.
Die US 2013/0 306 266 A1 offenbart Batteriezellen in einem Fahrzeugboden sowie in einer Türschwelle eines Kraftfahrzeugs.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Betriebssicherheit eines Kraftfahrzeugs mit einer Mehrzahl von Batterieelementen zu erhöhen und gleichzeitig im Vergleich zu bestehenden Lösungen Gewicht zu sparen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug verfügt über eine Mehrzahl von Batterieelementen, welche in Modulen einer ersten und einer zweiten Art mit jeweils mehreren Batterieelementen vorliegen. Dabei sind in einem Modul erster Art die Batterieelemente in einem Verbund abhängig von einer Krafteinwirkung verbundverformend relativ zueinander verschiebbar angeordnet. Das Verschieben der Batterieelemente erfolgt also kräftevernichtend und für die einzelnen Batterieelemente zerstörungsfrei. Dies kann beispielsweise auf eine oder mehrere der bekannten Weisen, wie sie eingangs beschrieben wurden, erfolgen. Ein Modul erster Art kann also auch eine Anordnung mehrer, insbesondere gleichförmiger, Modulelemente mit je einem eigenen Gehäuse und mehreren Batterieelementen beinhalten. In einem Modul zweiter Art ist die Anordnung der Batterieelemente abhängig von einer Krafteinwirkung zerstörungsfrei nur formbeibehaltend verschiebbar. Das heißt die Module zweiter Art können nur insgesamt, also als Ganzes, verschoben werden. Das Modul ist also auf eine größtmögliche Stabilität ausgelegt. Sollten dennoch so große Kräfte auf das Modul wirken, dass das Modul verformt wird, so wird das Modul zerstört, das heißt das Gehäuse des Moduls und/oder zumindest ein in dem Modul enthaltenes Batterieelement wird zerstört.
Um die Betriebssicherheit des Kraftfahrzeugs zu erhöhen und gleichzeitig Gewicht zu sparen, ist hier vorgesehen, dass in einem ersten Bereich des Kraftfahrzeugs mit im Vergleich zu einem zweiten Bereich des Kraftfahrzeugs geringer Steifigkeit, in dem eine Karosserie des Kraftfahrzeugs auf eine kräftevernichtende Deformation bei einem Unfall ausgelegt ist, Batterieelemente als Module erster Art eingebaut sind und in dem zweiten Bereich des Kraftfahrzeugs mit im Vergleich zu dem ersten Bereichs des Kraftfahrzeugs erhöhter Steifigkeit, in dem die Karosserie des Kraftfahrzeugs auf ein Formbeibehalten bei einem Unfall ausgelegt ist, Batterieelemente als Module zweiter Art eingebaut sind. Das Batteriesystem besteht also aus zwei verschiedenen Untersystemen. Dadurch lässt es in dem ersten Bereich, der auf eine maximale Energieabsorption bei Kraftbeaufschlagung ausgelegt ist, insbesondere beispielsweise durch ein Vorhandensein von sogenannten Energieabsorptionselementen, eine Verschiebung der Batteriemodule zu und dient in einem zweiten Bereich des Kraftfahrzeugs, welcher auf eine maximale Steifigkeit ausgelegt ist und sich insbesondere nahe an Rahmenteilen des Kraftfahrzeugs beziehungsweise in oder an der Sicherheits- beziehungsweise Fahrgastzelle befindet als Strukturverstärkung. Bei den ersten Bereichen kann es sich also auch um sogenannte Crashbereiche, welche auch als „Knautschzone” oder Deformationszone bezeichnet werden, handeln.
Das hat den Vorteil, dass sich Synergieeffekte zwischen der Karosserie und den Batterieelementen dahingehend ergeben, dass Funktionen der Karosserie teilweise von den Modulen erster und zweiter Art der Batterieelemente übernommen werden können. Damit leisten die Batterieelemente eine maßgeblichen Beitrag zur Fahrzeugsicherheit indem sie einerseits Energie absorbieren können und andererseits in ihrer Ausformung als Module zweiter Art als Strukturverstärkung des Kraftfahrzeugs dienen. Über den Synergieeffekt lässt sich zudem noch Gewicht sparen. Auch kann der gesamte Energieinhalt des Kraftfahrzeugs, also der Betrag der insgesamt im Kraftfahrzeug speicherbaren elektrischen Energie, erhöht werden, da auch in Bereichen, die insbesondere aus Sicherheitsgründen bisher nicht für Batterieelemente geeignet waren, Batterieelemente angeordnet werden können.
Insbesondere kann hier die Speicherkapazität pro Volumen in Modulen erster Art geringer sein als in Modulen zweiter Art. Das hat den Vorteil, dass zwischen den Batterieelementen in den Modulen erster Art Deformationselemente oder Ähnliches vorgesehen sein können.
Bevorzugt handelt es sich bei den Batterieelementen um Hochvolt-Batterieelemente. Insbesondere kann es sich auch Batterieelemente handeln, welche einen alleinigen Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs mit der für den Antrieb erforderlichen Energie versorgen. Das hat den Vorteil, dass die bei Hochvolt-Batterieelementen besonders gefährliche Zerstörung der Batterieelemente verhindert werden kann, und somit die Sicherheit der Insassen gewährleistet bleibt.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Modul zweiter Art an einem Rahmen des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und/oder Teil des Rahmens ist. Da der Rahmen einer Karosserie sich durch eine besondere Steifigkeit auszeichnet, tritt somit der Synergieeffekt zwischen der Steifigkeit der Karosserie und den Batteriemodulen zweiter Art, wie sie oben beschrieben ist, besonders hervor. Bei einer Anordnung an dem Rahmen des Kraftfahrzeugs wären also die Batterieelemente besonders gut geschützt und gleichzeitig tragen diese zur Steifigkeit der Karosse bei. Insbesondere kann das Modul kraftschlüssig mit dem Rahmen verbunden werden. Ist das Modul Teil des Rahmens, so bringt dies vor allem eine Gewichtsersparnis mit sich.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass ein Modul zweiter Art an einem Fahrzeuglängsträger entlang angeordnet ist und/oder zwei Fahrzeuglängsträger nach Art eines Querträgers verbindet. Dies bringt den Vorteil einer spezifischen Verstärkung in Längs- beziehungsweise Querrichtung des Fahrzeugs. Da der Fahrzeuglängsträger sehr lang ist, können so besonders viele Batterieelemente an diesem angebracht sein und zur Betriebssicherheit des Fahrzeugs beitragen. Über die Verbindung zweier Fahrzeuglängsträger durch ein Modul nach Art eines Querträgers kann ein entsprechender Querträger schwächer ausgelegt werden beziehungsweise die Stabilität in Querrichtung bei gleichbleibender Auslegung des Querträgers erhöht werden, und somit Gewicht eingespart werden.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass ein Modul zweiter Art, insbesondere an zumindest einer in oder entgegen der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs orientierten Fläche, mit einem Fahrzeuglängsträger verbunden ist und selbst in einem Bereich als Längsträgerersatz dient. Das Batteriemodul ist also selbst ein tragendes Teil der Karosserie. Das zieht ein Gewichts- und Platzersparnis nach sich.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass, insbesondere quer zu einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs, benachbart zu einem Modul zweiter Art zwei Module erster Art angeordnet sind. Das hat den Vorteil, dass das Modul zweiter Art durch die Module erster Art nach Art eines Puffers geschützt ist. Damit ist eine Beschädigung der Batterieelemente im Modul erster Art weniger wahrscheinlich.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Modul erster Art an zwei gegenüberliegenden Seiten an Module zweiter Art angrenzt. Dies ist insbesondere in einer Richtung quer zur Fahrtrichtung vorgesehen. Das hat den Vorteil, dass bei einer Krafteinwirkung auf eines der Module zweiter Art diese Kraft großflächig auf das Modul erster Art verteilt wird, so dass ein Verschieben eines der beiden Module zweiter Art zu einem größtmöglichen Kraftverzehr durch das Modul erster Art führt. Auch wird so die Sicherheit in dem Raumbereich über den Modulen zweiter Art erhöht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindest ein Modul kraftschlüssig mit einem Fahrzeugunterboden verbunden ist. Das hat den Vorteil, dass die Eigenschaften des Fahrzeugunterbodens bezüglich seines Verhaltens bei insbesondere einem Unfall durch die Module unterstützt werden kann. Insbesondere bei einem Verbinden mit einem Modul zweiter Art wird so die Stabilität des Fahrzeugunterbodens in dem betreffenden Bereich erhöht, insbesondere bei einem Verbinden mit einem Modul erster Art wird so das Energieabsorptionsvermögen des Fahrzeugunterbodens erhöht. Beides trägt zu einem Erhöhen der Betriebssicherheit des Kraftfahrzeugs bei.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass unter einem Sitzbereich des Kraftfahrzeugs Module der zweiten Art angeordnet sind. Das hat den Vorteil, dass der Sitzbereich in seiner Stabilität zusätzlich verstärkt wird, so dass der Lebensraum von Insassen des Kraftfahrzeugs im Falle eines Unfalls noch besser erhalten wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass unter einem Tunnelbereich zwischen zwei Sitzbereichen des Kraftfahrzeugs Module der ersten Art angeordnet sind. Das hat den Vorteil, dass die Fahrgastzelle zusätzliche Energie absorbieren kann, jedoch die Sitzbereiche für diese zusätzliche Absorption nicht verformt werden müssen. Damit ist ein voller Erhalt des Lebensraums der Insassen auch bei zusätzlicher Energieabsorption durch die Fahrgastzelle möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Modul erster Art und ein Modul zweiter Art im Vorderwagen angeordnet ist, und sich insbesondere das Module erster Art in einer Deformationszone des Kraftfahrzeugs befindet. Das hat den Vorteil, dass das Energieabsorptionsvermögen des Kraftfahrzeugs im Vorderwagen, insbesondere in der Deformationszone, und damit die Betriebssicherheit erhöht wird. Außerdem ist so überhaupt erst der Verbau von Batterieelementen, insbesondere von Hochvolt-Batterieelementen, im Vorderwagen unter Wahrung der Sicherheit der Insassen bzw. unter Einhaltung der relevanten Sicherheitsvorschriften möglich. Gerade die Anordnung von Batterieelementen im Vorderwagen bringt hier den Vorteil einer erheblichen Erhöhung des im Kraftfahrzeug installierten Energieinhaltes. Analog kann auch ein Modul erster Art und ein Modul zweiter Art im Hinterwagen angeordnet sein.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, sowie anhand der Figuren. Dabei zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs; und
2 eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
Gleiche oder funktionsgleiche Komponenten sind hier mit den identischen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs. Ein Kraftfahrzeug 1 verfügt hier über zwei Längsträger 5, zwischen denen mehrere Batteriemodule der ersten Art 3 und mehrere Batteriemodule der zweiten Art 4 angeordnet sind. An die Längsträger 5 schließen sich die Module der zweiten Art 4 an. Bei den Modulen der zweiten Art 4 handelt es sich um kompakte Anordnungen von Batterieelementen 2, also Batteriezellen, die durch einen Rahmen 11 der Module in eine Längs- und Querträgerstruktur eingebettet sind. Der Rahmen 11 dient vorrangig dazu, das Modul zweiter Art 4 so steif auszuführen, dass dieses im Falle einer Kraftbeaufschlagung als Ganzes verschoben werden kann und die einzelnen Batterieelemente 2 nicht beschädigt werden. Durch die stabile Ausführung können die Module zweiter Art 4 gleichzeitig als Fahrzeugstrukturverstärkung verwendet werden. Dazu ist es beispielsweise möglich, die Längs- und Querträger des Rahmens 11, welche im gezeigten Beispiel senkrecht aufeinander stehen und das Gehäuse des Moduls zweiter Art 4 bilden, mit einem Fahrzeugunterboden zu verschrauben.
Im vorliegenden Beispiel befinden sich in beziehungsweise unter Sitzbereichen 6 des Kraftfahrzeugs 1 an den Fahrzeuglängsträgern 5 Module der zweiten Art 4. Diese sind hier unmittelbar benachbart zu den Längsträgern 5 angeordnet und erstrecken sich unter den Sitzbereichen 6 des Kraftfahrzeugs 1 parallel zur Fahrtrichtung F. In der klassischen Fahrzeugauslegung soll die Fahrzeugstruktur unter den Sitzen sehr steif ausgeführt werden, um den Lebensraum für den Insassen zu erhalten. Durch die Integration der Module zweiter Art 4 in den Bereich kann dieser zusätzlich verstärkt werden. Zwischen den Modulen zweiter Art 4 und den Fahrzeuglängsträgern 5 sind im vorliegenden Beispiel noch jeweils ein oder mehrere energieabsorbierende Elemente 8 vorgesehen. Um eine zusätzliche Verstärkung zu realisieren ist es im vorliegenden Beispiels auch möglich, die Querträger des Rahmens 11 der Module der zweiten Art 4 quer zur Fahrtrichtung fortzuführen, also zu verlängern, so dass zwischen den beiden Längsträgern 5 eine zusätzliche Verstrebung nach Art eines Karosserie-Querträgers entsteht.
Zwischen den beiden Modulen zweiter Art 4, welche an den Längsträgern 5 angebracht sind, ist im gezeigten Beispiel ein Modul erster Art 3 angeordnet. Die verbundverformende Verschiebbarkeit der Einzelkomponenten des Moduls erster Art 3 resultiert im vorliegenden Fall aus der Trapezform besagter Einzelkomponenten oder Moduleelemente. Das Modul erster Art 3 befindet sich vorliegend unter dem sogenannten Tunnelbereich 7 der Fahrgastzelle. Der Tunnelbereich 7 dient in der klassischen Fahrzeugauslegung als Deformationszone. Somit entspricht das Verhalten der Module 3, 4 im Unterboden dem der darüber liegenden Fahrzeugstruktur. Im Falle eines Seitencrashs, also eines seitlichen Aufpralls, werden die Module zweiter Art 4 als Ganzes verschoben und verformen das in der Mitte liegende Modul erster Art 3. Dabei wird durch das Modul erster Art 3 Energie absorbiert, welche sonst von anderen Komponenten der Karosserie abgefangen werden müsste. Zur Erhöhung der Steifigkeit in den Sitzbereichen 6 kann die Längs- beziehungsweise Querträgerstruktur des Rahmens 11 der Module zweiter Art 4 kraftschlüssig mit der Karosserie, beispielsweise dem Unterboden, verbunden, insbesondere verschraubt werden. Für eine Verschraubung spricht hier die Möglichkeit einer zerstörungsfreien Demontage der Module zweiter Art 4.
Zusätzlich zu der Implementierung im Unterboden unter einer Fahrgast- oder Sicherheitszelle kann auch im Hinterwagenbereich 10 oder im Vorderwagen 9 eine Anordnung von Modulen erster Art 3 und von Modulen zweiter Art 4 die Betriebssicherheit und Stabilität des Kraftfahrzeugs 1 erhöhen. Im gezeigten Beispiel ist jeweils ein Modul der zweiten Art 4 und ein Modul der ersten Art 3 zwischen den Längsträgern 5 angeordnet. In der gezeigten Ausführung ist das Modul der zweiten Art 4, also die kompaktere Batterieelementenanordnung, quer zur Fahrzeugrichtung F orientiert, so dass es beispielsweise die beiden Längsträger 5 jeweils nach Art eines Querträgers mechanisch miteinander koppelt. Das Modul erster Art 3 ist dabei parallel zu dem Modul zweiter Art 4 angeordnet, und zwar im hinteren Bereich 10 hinter und im Vorderwagen 9 vor dem Modul zweiter Art 4. Das Modul zweiter Art 4 ist also jeweils zwischen Fahrgastzelle und Modul erster Art positioniert. Im Falle eines Unfalles in oder entgegen der Fahrtrichtung F kann sich das Modul erster Art 3 zunächst kräftevernichtend und verbundverformend verschieben und dann verbleibende Kräfte an das Modul zweiter Art 4 weiterleiten. Je nach Abstimmung des Verhaltens der Karosserie des Kraftfahrzeugs 1 ist es auch möglich diese Anordnung zu vertauschen. Dann wäre jeweils ein Modul erster Art 3 zwischen einem Modul zweiter Art 4 und der Fahrgastzelle angeordnet. Natürlich ist es auch möglich, Batterieelemente 2 nur unter der Fahrgastzelle oder im Hinterwagen 10 oder im Vorderwagen 9 sowie jeder Kombination der unterschiedlichen Bereiche unterzubringen.
2 zeigt eine Draufsicht auf eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs. Die Anordnung der Batterieelemente 2 beziehungsweise der Module erster Art 3 und der Module zweiter Art 4 im Vorderwagen 9 und Hinterwagen 10 erfolgt hier wie in 1 dargestellt und beschrieben. Im mittleren Bereich des Kraftfahrzeugs, also im Bereich der Fahrgastzelle, weicht der Aufbau hier jedoch deutlich von dem zuvor gezeigten ab. Es werden die Längsträger 5 nämlich teilweise durch Module der zweiten Art 4 ersetzt. Dabei ist hier jeweils einer der insgesamt vier Längsträger 5 jeweils an einer in Fahrtrichtung F und entgegen der Fahrtrichtung F weisenden Seite von zwei Modulen zweiter Art 4 verankert. Dies erfolgt auf beiden Seiten im Bereich der Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs 1, und die beiden Module zweiter Art 4 sind über verlängerte Querträgerstrukturen ihrer jeweiligen Rahmen 11, wie sie bereits bei der Beschreibung zu 1 angedeutet wurden, miteinander nach Art eines Querträgers verbunden. Damit wird die Stabilität und Steifigkeit zwischen den Längsträgern 5 erhöht. Zwischen den beiden Modulen zweiter Art 4 ist hier wieder wie aus 1 bekannt ein Modul erster Art 3 angeordnet. Zusätzlich zu diesem zentralen Modul erster Art 3, welches also wieder zwischen zwei Sitzbereichen 6 in einem Tunnelbereich 7 angeordnet ist, sind die beiden Module zweiter Art 4 jedoch auch an ihren Außenseiten, also in einer Richtung quer zur Fahrtrichtung F von jeweils einem Modul erster Art 3 benachbart. Dieses Modul erster Art 3 befindet sich dann jeweils zwischen dem besagten Modul zweiter Art 4 und einem Schweller 12, welcher an der Außenseite des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet ist.
Bei einem seitlichen Aufprall wird also der Schweller 12 in das Modul erster Art 3 gedrückt, welches sich dabei verbundverformend verschiebt und kinetische Energie umwandelt. Die einwirkende Kraft wird also teilweise durch ein Verformen des Schwellers 12 sowie weiterer Karosserieteile des Kraftfahrzeugs 1 und durch das Verschieben der Batterieelemente 2, welche in dem Modul erster Art 3 angeordnet sind, in eine Verformung überführt. Übersteigt die einwirkende Kraft das Absorptionsvermögen von dem Schweller 12 und dem Modul erster Art 3, wirkt auch auf das dahinter liegende Modul zweiter Art 4 eine Kraft. Dieses wird entsprechend unter Verformung der Längsträger 5 insgesamt verschoben, da der Rahmen 11 des Moduls zweiter Art 4 sehr stabil ausgelegt ist. Als Folge wird wiederum das zentrale Modul erster Art 3 zwischen den beiden Modulen zweiter Art 4 verformt werden. Dabei wird wiederum Energie absorbiert. Gegebenenfalls wird überschüssige Energie auch hier an das zweite benachbarte Modul zweiter Art 4 weitergeleitet und dabei in eine Verformung umgesetzt. Da die Module zweiter Art 4 jeweils unter dem Sitzbereich 6 angeordnet sind, wird der Lebensbereich der Insassen hier durch die Stabilität der Module zweiter Art 4 bestmöglich geschützt.

Claims

Kraftfahrzeug (1) mit einer Mehrzahl von Batterieelementen (2), welche in Modulen einer ersten Art (3) und einer zweiten Art (4) mit jeweils mehreren Batterieelementen (2) vorliegen, wobei in einem Modul erster Art (3) die Batterieelemente (2) in einem Verbund abhängig von einer Krafteinwirkung verbundverformend relativ zueinander verschiebbar angeordnet sind und in einem Modul zweiter Art (4) die Anordnung der Batterieelemente (2) abhängig von einer Krafteinwirkung zerstörungsfrei nur formbeibehaltend verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – in einem ersten Bereich des Kraftfahrzeugs (1) mit im Vergleich zu einem zweiten Bereich der Kraftfahrzeugs (1) geringer Steifigkeit, in dem eine Karosserie des Kraftfahrzeugs (1) auf eine kräftevernichtende Deformation bei einem Unfall ausgelegt ist, Batterieelemente (2) als Module erster Art (3) eingebaut sind und – in dem zweiten Bereich des Kraftfahrzeugs (1) mit im Vergleich zu dem ersten Bereich des Kraftfahrzeugs (1) erhöhter Steifigkeit, in dem die Karosserie des Kraftfahrzeugs (1) auf ein Formbeibehalten bei einem Unfall ausgelegt ist, Batterieelemente (2) als Module zweiter Art (4) eingebaut sind.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modul zweiter Art (4) an einem Rahmen des Kraftfahrzeugs (1) angeordnet ist und/oder Teil des Rahmens ist.
Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modul zweiter Art (4) an einem Fahrzeuglängsträger (5) entlang angeordnet ist und/oder zwei Fahrzeuglängsträger (5) nach Art eines Querträgers verbindet.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modul zweiter Art (4) mit einem Fahrzeuglängsträger (5) verbunden ist und selbst in einem Bereich als Längsträgerersatz dient.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, benachbart zu einem Modul zweiter Art (4) zwei Module erster Art (3) angeordnet sind.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modul erster Art (3) an zwei gegenüberliegenden Seiten an Module zweiter Art (4) angrenzt.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Modul (3, 4) kraftschlüssig mit einem Fahrzeugunterboden verbunden ist.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unter einem Sitzbereich (6) des Kraftfahrzeugs (1) Module der zweiten Art (4) angeordnet sind.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unter einem Tunnelbereich (7) zwischen zwei Sitzbereichen (6) des Kraftfahrzeugs (1) Module der ersten Art (3) angeordnet sind.
Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modul erster Art (3) und ein Modul zweiter Art (4) im Vorderwagen (9) angeordnet ist.