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DE102011001370A1 - Kraftfahrzeug mit einer Batterie - Google Patents

Kraftfahrzeug mit einer Batterie Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Batterie (1), die Batteriezellen (8–10) umfasst, die flächig in einem Bodenbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Um die Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraums in einem Kraftfahrzeug mit einer Batterie weiter zu optimieren, umfasst die Batterie (1) einen Fußkörper (5), der in einem Fußraum des Kraftfahrzeugs angeordnet und von einem Grundkörper (4) der Batterie (1) abgewinkelt ist, der im Bodenbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Batterie, die Batteriezellen umfasst, die flächig in einem Bodenbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Batterie für ein derartiges Kraftfahrzeug.
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 038 153 A1 ist ein Fahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher bekannt, der flächig so gestaltet ist, dass er Platz sparend am Karosserieboden befestigt werden kann beziehungsweise in die Bodenstruktur der Karosserie Platz sparend integriert werden kann.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraums in einem Kraftfahrzeug mit einer Batterie, die Batteriezellen umfasst, die flächig im Bodenbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sind, weiter zu optimieren.
  • Die Aufgabe ist bei einem Kraftfahrzeug mit einer Batterie, die Batteriezellen umfasst, die flächig in einem Bodenbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sind, dadurch gelöst, dass die Batterie einen Fußkörper umfasst, der in einem Fußraum des Kraftfahrzeugs angeordnet und von einem Grundkörper der Batterie abgewinkelt ist, der im Bodenbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug mit einer Elektromaschine, die allein oder zusammen mit einer weiteren Antriebsmaschine, wie einer Brennkraftmaschine, zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs verwendet werden kann. Als Batterie wird ein elektrischer Energiespeicher bezeichnet, wie er zum Beispiel in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 038 153 A1 offenbart ist. Bei der Batterie handelt es sich vorzugsweise um eine Traktionsbatterie. Eine Traktionsbatterie, die auch als Antriebsbatterie bezeichnet werden kann, wird als Energielieferant in Fahrzeuge eingebaut, die, zumindest teilweise, elektrisch angetrieben werden. Um eine ausreichende Energiemenge bereitstellen zu können, ist die Batterie als Hochvoltbatterie ausgeführt, die eine Hochvoltspannung von zum Beispiel 400 Volt liefern kann. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Fußkörpers der Batterie wird bisher ungenutzter Bauraum für die Batterie erschlossen. Durch die Anordnung des Fußkörpers im Fußraum des Kraftfahrzeugs werden darüber hinaus Anschlusswege zu Komponenten im Vorderwagen des Kraftfahrzeugs, wie zum Beispiel zu einem Klimagerät oder einer elektrischen Antriebsmaschine, verkürzt. Dadurch kann der Wirkungsgrad der Temperierung/Kühlung verbessert werden. Des Weiteren werden Ohm'sche Leitungsverluste reduziert. Schließlich wird durch die Anordnung des Fußkörpers im Fußraum des Kraftfahrzeugs zusätzlich die Funktion einer Fußbodenheizung dargestellt, wodurch der Fahrkomfort erhöht wird.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Fußkörper in einem stumpfen Winkel von dem Grundkörper abgewinkelt ist. Der Fußkörper ist vorzugsweise in einem Winkel von etwa 135 Grad von dem Grundkörper abgewinkelt.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Fußkörper einen Aufnahmebereich für zusätzliche Komponenten und/oder Anschlussmöglichkeiten umfasst. Bei den zusätzlichen Komponenten handelt es sich zum Beispiel um elektrische Komponenten, wie Schütze, Sicherungen und Widerstände. Darüber hinaus kann zum Beispiel eine Platine eines Batterie-Management-Systems in dem Aufnahmebereich des Fußkörpers angeordnet werden. Die zusätzlichen Komponenten können auch Elemente zur Temperierung/Kühlung der Batteriezellen umfassen. Die Anschlussmöglichkeiten umfassen elektrische Anschlüsse und/oder Fluidanschlüsse der Temperierung/Kühlung.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Fußkörper einen quaderförmigen Abschnitt mit Batteriezellen umfasst. Der quaderförmige Abschnitt ist vorzugsweise in einem vorderen Fußraum des Kraftfahrzeugs angeordnet. Durch den quaderförmigen Abschnitt des Fußkörpers wird der vordere Fußraum vom Motorraum getrennt.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Fußkörper einen abgeschrägten Abschnitt zur Aufnahme von zusätzlichen Komponenten und/oder Anschlüssen umfasst. Der abgeschrägte Abschnitt hat im Wesentlichen die Gestalt eines rechtwinkligen Dreiecks, das mit einem Schenkel an dem quaderförmigen Abschnitt des Fußkörpers anliegt. Mit dem anderen Schenkel liegt das rechtwinklige Dreieck an dem Grundkörper an. Eine Hypotenuse des rechtwinkligen Dreiecks ist schräg nach außen gewandt.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper und der Fußkörper jeweils eine Vielzahl von Rundzellen umfassen. Als Rundzellen werden Batteriezellen bezeichnet, die einen runden Querschnitt aufweisen. Je nach Ausführung kann der runde Querschnitt eine von einem idealen Kreis abweichende Gestalt aufweisen. Die Rundzellen haben im Wesentlichen die Gestalt von geraden Kreiszylindern, deren Längsachsen sich in Fahrzeugquerrichtung erstrecken.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie in einem Beifahrer-Fußraum angeordnet ist beziehungsweise jeweils eine Batterie in einem Beifahrer-Fußraum und in einem Fahrer-Fußraum des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Die Batterien können sich gegebenenfalls unter einen Beifahrersitz beziehungsweise Fahrersitz erstrecken.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen im Grundkörper der Batterie einlagig in Reihen angeordnet sind. In Reihen bedeutet, dass mehrere Batteriezellen zueinander in Fahrzeuglängsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Einlagig bedeutet, dass die Batteriezellen nur in einer Lage angeordnet sind. Die Batteriezellen sind also nicht in Z-Richtung des Kraftfahrzeugs übereinander angeordnet.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen im Fußkörper der Batterie einlagig oder mehrlagig in Reihen angeordnet sind. Die Batteriezellen können im Fußkörper auch teilweise einlagig und teilweise mehrlagig in Reihen angeordnet sein.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Reihen Batteriezellen jeweils eine Temperier-/Kühleinrichtung zur Temperierung/Kühlung der Batteriezellen angeordnet ist. Besonders bevorzugt sind die Batteriezellen jeweils zwischen zwei Temperier-/Kühleinrichtungen angeordnet. Die Temperier-/Kühleinrichtungen liegen vorzugsweise flächig an den Stirnflächen der als Rundzellen ausgeführten Batteriezellen an.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Temperier-/Kühleinrichtungen plattenartig oder rohrartig ausgeführt sind. Die Temperier-/Kühleinrichtungen sind vorzugsweise in Zwischenräumen zwischen den in Reihen angeordneten Batteriezellen so eingebaut, dass die Batteriezellen mit ihren den Temperier-/Kühleinrichtungen zugewandten Stirnflächen an diesen anliegen.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen in Fahrzeugquerrichtung angeordnet sind. Die Batteriezellen weisen vorzugsweise eine Längserstreckung mit einer Längsachse auf, die in Fahrzeugquerrichtung angeordnet ist. Die Fahrzeugquerrichtung wird auch als Y-Richtung des Kraftfahrzeugs bezeichnet. Analog wird die Fahrzeuglängsrichtung als X-Richtung des Kraftfahrzeugs bezeichnet.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie mit den Batteriezellen, den Temperier-/Kühleinrichtungen und/oder dem Bereich beziehungsweise Abschnitt zur Aufnahme von zusätzlichen Komponenten und/oder Anschlüssen modulartig aufgebaut ist. Der modulartige Aufbau ermöglicht zum Beispiel bedarfsabhängig den Einbau eines Batterie-Management-Systems. Der Bauraum für das Batterie-Management-System kann alternativ zur Aufnahme von Batteriezellen verwendet werden.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug mehrere Batterien umfasst, die miteinander verbunden sind. Die Batterien sind vorzugsweise durch elektrische Leitungen und/oder Leitungen für Temperier-/Kühlmedium miteinander verbunden.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Batterie für ein vorab beschriebenes Kraftfahrzeug. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Batterie wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung das Crashverhalten, insbesondere bei einem Seitenaufprall, bei einem Kraftfahrzeug verbessert, in welches die erfindungsgemäße Batterie eingebaut ist.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Batterie schräg von hinten;
  • 2 eine perspektivische Darstellung der Batterie aus 1 schräg von vorne und
  • 3 die Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs, in das eine Batterie, wie sie in den 1 und 2 dargestellt ist, eingebaut ist.
  • In den 1 und 2 ist eine Batterie 1 perspektivisch in verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Batterie 1 umfasst einen Grundkörper 4, der im Wesentlichen die Gestalt eines Quaders aufweist. Ein Fußkörper 5 ist in einem stumpfen Winkel von etwa 135 Grad von dem Grundkörper 4 abgewinkelt.
  • Der Grundkörper 4 und der Fußkörper 5 umfassen jeweils eine Vielzahl von Batteriezellen 8, 9, 10. Die Batteriezellen 8, 9, 10 sind als Rundzellen ausgeführt und haben im Wesentlichen die Gestalt von geraden Kreiszylindern, die in Reihen 11, 12, 14 angeordnet sind.
  • Der Grundkörper 4 umfasst insgesamt sechs Reihen 11, 12 mit jeweils etwa zwanzig Batteriezellen. Die Batteriezellen 8 des Grundkörpers 4 sind einlagig angeordnet.
  • Der Fußkörper 5 umfasst insgesamt drei Reihen Batteriezellen 9, 10, die mehrlagig angeordnet sind. Der Fußkörper 5 umfasst neben den drei Reihen 14 mit Batteriezellen 9, 10 zusätzlich einen Aufnahmebereich 18 für zusätzliche Komponenten 21, 22, 23, 24.
  • Bei der Komponente 21 handelt es sich um eine Platine eines Batterie-Management-Systems. Das Batterie-Management-System dient zur Überwachung und Regelung des Ladezustands und/oder der Temperatur der Batterie 1. Bei der Komponente 22 handelt es sich zum Beispiel um eine elektrische Sicherung. Bei der Komponente 23 handelt es sich zum Beispiel um elektrische Schütze. Bei der Komponente 24 handelt es sich zum Beispiel um einen elektrischen Widerstand.
  • Die in drei Reihen 14 angeordneten Batteriezellen 9, 10 des Fußkörpers 5 bilden einen quaderförmigen Abschnitt 26. Der Aufnahmebereich 18 für die zusätzlichen Komponenten 21 bis 24 stellt einen abgeschrägten Abschnitt 28 dar, der im Wesentlichen die Gestalt eines rechtwinkligen Dreiecks aufweist.
  • In 2 sieht man, dass der abgeschrägte Abschnitt 28 mit dem Aufnahmebereich 18 für die zusätzlichen Komponenten 21 bis 24 des Weiteren Anschlussmöglichkeiten mit Anschlüssen 31, 32, 33 aufweist. Bei den Anschlüssen 31 handelt es sich zum Beispiel um Kommunikationsanschlüsse. Bei dem Anschluss 32 handelt es sich zum Beispiel um einen Niedervoltanschluss. Bei dem Anschluss 33 handelt es sich zum Beispiel um einen Hochvoltanschluss.
  • Zur Kühlung der Batteriezellen 8 bis 10 sind sowohl im Grundkörper 4 als auch im Fußkörper 5 Temperier-/Kühleinrichtungen 35 vorgesehen. Die Temperier-/Kühleinrichtungen 35 sind vorzugsweise als Kühlplatten beziehungsweise Kühlrohre ausgeführt, die jeweils zwischen zwei Reihen 11, 12 mit Batteriezellen angeordnet sind. Die seitliche Begrenzung des Grundkörpers 4 und des Fußkörpers 5 kann ebenfalls von Temperier-/Kühleinrichtungen dargestellt werden.
  • Die Temperier-/Kühleinrichtungen 35 erstrecken sich vorzugsweise sowohl durch den Grundkörper 4 als auch durch den Fußkörper 5. Über entsprechende Anschlüsse, die zum Beispiel ebenfalls in dem Aufnahmebereich 18 angeordnet sein können, werden die Temperier-/Kühleinrichtungen 35 mit einem geeigneten Temperier-/Kühlmedium versorgt.
  • In 3 ist ein Kraftfahrzeug 40 in der Seitenansicht dargestellt. Bei dem Kraftfahrzeug 40 handelt es sich um einen Sportwagen mit Hybridantrieb. Der Hybridantrieb umfasst eine Brennkraftmaschine und eine elektrische Maschine, die aus mindestens einer Batterie 1 mit elektrischer Energie versorgt wird.
  • Die Batterie 1 ist in der Nähe einer Vorderachse 41 in einem vorderen Fußraum 42 des Kraftfahrzeugs 40 eingebaut. Der Grundkörper 4 der Batterie 1 ist in einem Bodenbereich horizontal in einer Ebene angeordnet, die sich parallel zum Unterboden des Kraftfahrzeugs 40 erstreckt. Der Grundkörper 4 der Batterie 1 ist in einem Winkel von etwa 135 Grad zu dem Grundkörper 4 angeordnet und begrenzt den vorderen Fußraum 42.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102005038153 A1 [0002, 0004]

Claims (15)

  1. Kraftfahrzeug mit einer Batterie (1), die Batteriezellen (8–10) umfasst, die flächig in einem Bodenbereich des Kraftfahrzeugs (40) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (1) einen Fußkörper (5) umfasst, der in einem Fußraum (42) des Kraftfahrzeugs (40) angeordnet und von einem Grundkörper (4) der Batterie (1) abgewinkelt ist, der im Bodenbereich des Kraftfahrzeugs (40) angeordnet ist.
  2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fußkörper (5) in einem stumpfen Winkel von dem Grundkörper (4) abgewinkelt ist.
  3. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fußkörper (5) einen Aufnahmebereich (18) für zusätzliche Komponenten (21–24) und/oder Anschlussmöglichkeiten (31–33) umfasst.
  4. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fußkörper (5) einen quaderförmigen Abschnitt (26) mit Batteriezellen (9, 10) umfasst.
  5. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fußkörper (5) einen abgeschrägten Abschnitt (28) zur Aufnahme von zusätzlichen Komponenten (21–24) und/oder Anschlüssen (31–33) umfasst.
  6. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (4) und der Fußkörper (5) jeweils eine Vielzahl von Rundzellen umfassen.
  7. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (1) in einem Beifahrer-Fußraum angeordnet ist beziehungsweise jeweils eine Batterie in einem Beifahrer-Fußraum und in einem Fahrer-Fußraum des Kraftfahrzeugs (40) angeordnet sind.
  8. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (8) im Grundkörper (4) der Batterie (1) einlagig in Reihen (11, 12) angeordnet sind.
  9. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (9, 10) im Fußkörper (5) der Batterie (1) einlagig oder mehrlagig in Reihen (14) angeordnet sind.
  10. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Reihen (11, 12) Batteriezellen (8) jeweils eine Temperier-/Kühleinrichtung (35) zur Temperierung/Kühlung der Batteriezellen (8) angeordnet ist.
  11. Kraftfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperier-/Kühleinrichtungen (35) plattenartig und/oder rohrartig ausgeführt sind.
  12. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezellen (8–10) in Fahrzeugquerrichtung angeordnet sind.
  13. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (1) mit den Batteriezellen (8–10), den Temperier-/Kühleinrichtungen (35) und/oder dem Bereich beziehungsweise Abschnitt (26, 28) zur Aufnahme von zusätzlichen Komponenten und/oder Anschlüssen modulartig aufgebaut ist.
  14. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (40) mehrere Batterien (1) umfasst, die miteinander verbunden sind.
  15. Batterie für ein Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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