DE102023110009A1

DE102023110009A1 - Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102023110009A1
Application number: DE102023110009.2A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Keim; Sönke Kühl; Thomas Milde; Christian Neufeldt
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2023-04-20
Filing date: 2023-04-20
Publication date: 2024-10-24
Also published as: US20240356142A1; CN118810383A

Abstract

Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse (2), an dem mehrere Befestigungspositionen (7), an denen eine Befestigungsaufnahme (8a, 8b) für ein mit einem Karosseriebauteil zu verbindendes Befestigungselement (17, 18) vorgesehen ist, ausgebildet sind, wobei an zumindest eine Teil der Befestigungspositionen (7) eine erste Befestigungsaufnahme (8a) und eine zur ersten versetzt positionierte zweite Befestigungsaufnahme (8a) vorgesehen sind, wobei die beiden Befestigungsaufnahmen (8a, 8b) der Befestigungspositionen (7) in einer gemeinsamen Richtung versetzt vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse, an dem mehrere Befestigungspositionen, an denen eine Befestigungsaufnahme für ein mit einem Karosseriebauteil zu verbindendes Befestigungselement vorgesehen ist, ausgebildet sind.
Moderne Kraftfahrzeuge, die teilelektrisch oder vollelektrisch angetrieben werden, verfügen über einen entsprechend dimensionierten Energiespeicher. Ein solcher Energiespeicher weist ein Gehäuse auf, das auch rahmenartig ausgeführt sein kann, und in dem eine Vielzahl einzelner Speichermodule aufgenommen ist. Ein solcher Energiespeicher wird oft auch als Hochvolt-Batterie bezeichnet. Der Energiespeicher wird karosserieseitig über geeignete Befestigungselemente fixiert, üblicherweise verschraubt. Die Fixierung erfolgt an den Seiten des Gehäuses zur Karosserie sowie an der Vorder- und der Rückseite des Gehäuses zur Karosserie. Weitere Fixierungen respektive Verschraubungen erfolgen in das Bodenblech und dort bevorzugt in entsprechend stabile Strukturen, insbesondere die Sitzquerträger, an denen im Fahrzeuginnenraum die Fahrzeugsitze montiert sind.
Zur Fixierungen respektive Verschraubung sind am Gehäuse an mehreren ausgezeichneten Befestigungspositionen entsprechende Befestigungsaufnahmen für mit der Karosserie oder einem Karosseriebauteil wie einem Querträger, insbesondere einem Sitzquerträger zu verbindende Befestigungselemente, also beispielsweise entsprechende Schrauben, vorgesehen. Diese Befestigungsaufnahmen sind an definierten Befestigungspositionen vorgesehen, die wiederum mit ausgezeichneten karosserieseitigen Befestigungspositionen korrespondieren. Im Falle der Fixierung des Energiespeichers an einer Querstruktur wie einem Querträger, auf welche Verbindung die Erfindung abzielt, sind die Befestigungspositionen entsprechend dem Abstandsmaß der Querträger zueinander, gesehenen in Fahrzeuglängsrichtung, am Speichergehäuse positioniert. Sind zwei Verschraubungen an den Querstrukturen, also den Quer- bzw. Sitzquerträger vorgesehen, so sind folglich am Energiespeicher respektive dem Speichergehäuse die Befestigungsaufnahmen mit dem gleichen Abstand, den die beiden Sitzquerträger zueinander aufweisen, positioniert. Dies erlaubt es, den Energiespeicher aufgrund der korrespondierenden Befestigungspositionen auf einfache Weise bodenseitig respektive an den Sitzquerträger zu fixieren, also zu verschrauben.
Die Auslegung des Gehäuses erfolgt bezüglich eines bestimmten Karosserietyps respektive eines bestimmten Radstands, sodass die Befestigungspositionen korrespondieren. Soll ein solcher Energiespeicher an einem anderen Karosserietyp mit längerem Radstand verbaut werden, so ändert sich aufgrund des längeren Radstands und daraus resultierend einer etwas längeren Karosserie zumeist die Montageposition des Energiespeichers, sodass die Befestigungsaufnahmen nicht mehr deckungsgleich zu den entsprechenden Verbindungsaufnahmen an den Sitzquerträgern angeordnet sind. Aus diesem Grund ist die Karosserie lokal durch zusätzliche Bauteile im Bereich des Bodenblechs zu versteifen, was wiederum zu einer Änderung der Auslegung weitere Bauteile im Bereich des Bodenblechs zur Erfüllung der Anforderungen hinsichtlich eines Seitencrash und ähnliches führt. Alternativ kann auch das Batteriegehäuse entsprechend angepasst und die Verschraubungspositionen entsprechend versetzt werden.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen verbesserten Energiespeicher anzugeben, der zur Montage an unterschiedlichen Karosserievarianten geeignet ist.
Zur Lösung des Problems ist bei einem Energiespeicher der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass an zumindest einem Teil der Befestigungspositionen eine erste Befestigungsaufnahme und eine zur ersten versetzt positionierte zweite Befestigungsaufnahme vorgesehen ist, wobei die beiden Befestigungsaufnahmen der Befestigungspositionen in einer gemeinsamen Richtung versetzt vorgesehen sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Energiespeicher sind pro Befestigungsposition, an der eine Verbindung zum Bodenblech respektive einem Querträger erfolgt, also eine vertikale Verbindung gegeben ist, wenigstens zwei separate Befestigungsaufnahmen vorgesehen. Dabei sind die beiden Befestigungsaufnahmen in eine definierten Richtung versetzt zueinander angeordnet, wobei die beiden Befestigungsaufnahmen aller dieser Befestigungspositionen in einer gemeinsamen Richtung, also beispielsweise der Längsrichtung des zumeist rechteckigen Energiespeichers, versetzt sind. Die Befestigungsaufnahmen weisen einen Versatz auf, wobei der konkrete Versatz letztlich auf die andere Karosserieform, an der der Energiespeicher zusätzlich verbaubar sein soll, respektive auf den geänderten Radstand abgestimmt ist. Diese zwei unterschiedlichen Befestigungsstellen pro Befestigungsposition stellen sicher, dass der Energiespeicher an wenigstens zwei unterschiedlichen Karosserietypen respektive zwei Karosserien mit unterschiedlichem Radstand ohne zusätzlichem Aufwand verbaut werden kann. Am ersten Karosserietyp erfolgt die Verschraubung über die ersten Befestigungsaufnahmen, am beispielsweise längeren zweiten Karosserietyp über die zweiten Befestigungsaufnahmen. Dies ermöglicht es, einerseits den Energiespeicher problemlos an unterschiedlichen Karosserietypen respektive Karosserien mit unterschiedlichem Radstand montieren zu können, und andererseits die Befestigung respektive Anbindung immer in einer entsprechend steifen Struktur wie den Sitzquerträger vornehmen zu können, sodass keine Varianz hinsichtlich der Auslegung der Karosserie respektive auch des Energiespeichers erforderlich ist.
Die Befestigungsaufnahmen sind zweckmäßigerweise in einer Längsrichtung des eine häufig eine rechteckige Grundform, die im vorderen Bereich gegebenenfalls aufgrund dort integrierter Elektronikbauteile oder Crashzonen o.dgl. auch davon abweichen kann, aufweisenden Gehäuses versetzt. Der Energiespeicher weist üblicherweise eine rechteckige Form auf, wobei er mit seiner Längsrichtung parallel zur Fahrzeuglängsrichtung montiert wird. Die beiden Befestigungsaufnahmen einer jeden doppelt ausgelegten Befestigungsposition sind dementsprechend in Fahrzeuglängsrichtung versetzt, da bei längerem Radstand zwangsläufig die Karosserie in Fahrzeuglängsrichtung etwas länger ist.
Das Gehäuse selbst kann zweckmäßigerweise als Rahmen ausgeführt sein, umfassend mehrere Rahmenträger, die rechtwinklig zueinander verlaufen, wobei die Befestigungsaufnahmen an zumindest einem Teil der Rahmenträger vorgesehen sind. Der Rahmen weist eine entsprechende Anzahl an Längs- und/oder Querträgern auf, wobei er über die verschiedenen Träger auch in mehrere einzelne Gefache, in denen die Speichermodule aufgenommen sind, unterteilt sein kann. Zur vertikalen Verschraubung sind die entsprechenden Befestigungsaufnahmen an solchen Längs- und/oder Querträgern vorgesehen.
Dabei sind bevorzugt die Befestigungsaufnahmen an sich in Längsrichtung erstreckenden Rahmenträgern, also an Längsträgern, vorgesehen. Denn diese erstrecken sich zwangsläufig in Fahrzeuglängsrichtung, in welcher Richtung die Karosserielänge bei unterschiedlichen Radständen variiert, sodass auf einfache Weise die entsprechend gedoppelten Befestigungsaufnahmen pro Befestigungsposition am Rahmen vorgesehen werden können. Alternativ können die Befestigungsaufnahmen an sich in Querrichtung erstreckenden Rahmenträgern vorgesehen sein, wenn unterschiedliche Fahrzeugbreiten berücksichtigt werden sollen.
Die ersten und/oder die zweiten Befestigungsaufnahmen sind bevorzugt mit lösbaren Verschließelementen verschlossen. Die jeweils benötigten Befestigungsaufnahmen werden erst durch Entnehmen der Verschließelementen geöffnet, wenn die Montage erfolgen soll. Solche Verschließelementen können beispielsweise eingeschraubte Stopfen o. ä. sein. Hier gibt es grundsätzlich Varianten denkbar. In einer ersten Variante kann ein Gewinde im Batteriegehäuse vorgesehen werden, wobei von oben durch die Karosserie in das Gehäuse verschraubt. In einer zweiten Variante kann eine Gewindehülse im Gehäuse vorgesehen werden. Hier wird dann von unten durch die Hülse in die Karosserie verschraubt, wobei in der Karosserie ein Gewinde, z.B. in Form einer Gewindemutter oder ähnlichem, vorgesehen ist.
Jede Befestigungsaufnahme ist daher zweckmäßiger Weise eine Gewindeaufnahme, die zur Aufnahme einer Befestigungsschraube dient. D. h., dass die vertikale Anbindung durch Schrauben erfolgt, wobei sich die Schrauben vom Gehäuse des Energiespeichers in den Querträger erstrecken.
Neben dem Energiespeicher betrifft die Erfindung ferner ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Karosserie sowie einen Energiespeicher der vorstehend beschriebenen Art.
Die Karosserie weist zweckmäßigerweise mehrere Querträger, insbesondere Sitzquerträger auf, zumeist mindestens zwei, gegebenenfalls aber auch mehr, an denen die Befestigungselemente, über die der Energiespeicher karosserieseitig befestigt ist, fixiert sind.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

1 eine Prinzipdarstellung in Form einer Aufsicht auf eine erfindungsgemäßen Energiespeicher,
2 eine Prinzipdarstellung einer Teilansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einem in einer ersten Position montierten Energiespeicher, und
3 die Anordnung aus 2 mit einem an einer längeren Karosserie angeordneten Energiespeicher in einer zweiten Position.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Energiespeicher 1 für ein Kraftfahrzeug. Der Energiespeicher 1 umfasst ein Gehäuse 2, im gezeigten Beispiel bestehend aus mehreren Längsträgern 3 und mehreren Querträgern 4, über die das rahmenartige Gehäuse 2 in eine Vielzahl einzelne Gefache 5 unterteilt ist, in denen jeweils ein oder mehrere Speichermodule 6 aufgenommen und fixiert sind. Die Längsträger sind entsprechende Metallbauteile. Der grundsätzliche Aufbau eines solchen Energiespeichers 1 ist bekannt.
Zur Verbindung respektive Verschraubung des Energiespeichers 1 unterhalb eines Bodenblechs oder Unterbodens einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs sind im gezeigten Beispiel an den drei Längsträgern 3 jeweils ausgezeichnete Befestigungspositionen 7 definiert, an denen im gezeigten Beispiel jeweils zwei Befestigungsaufnahmen, nämlich eine erste Befestigungsaufnahme 8a und eine zweite Befestigungsaufnahme 8b vorgesehen sind. Die beiden Befestigungsaufnahmen 8a, 8b sind in Längsrichtung der Längsträger 3 um ein definiertes Abstandsmaß versetzt zueinander angeordnet. Jede der Befestigungsaufnahmen 8a, 8b dient der Verschraubung mit dem Bodenblech, und zwar an entsprechend stabilen Strukturen wie vorliegend Sitzquerträgern der Karosserie. Die Anordnung von zwei definiert zueinander versetzten Befestigungsaufnahmen 8a, 8b pro Befestigungsposition 7 ermöglicht es, den Energiespeicher 1 in unterschiedlichen Positionen karosserieseitig zu verschrauben, und zwar jeweils in einer solchen stabile Struktur respektive einem Sitzquerträger. Sofern das Batteriegehäuse randseitig an einem Schweller oder schwellernah, also außerhalb des Bodenblechs befestigt wird, ist es auch bei einer Radstandverlängerung mitunter möglich, dass die Befestigungspositionen gehalten werden können, so dass an den äußeren Längsträgern 3 in einem solchen Fall keine mehreren Befestigungsaufnahmen 8a, 8b vorzusehen sind, sondern nur am mittleren Längsträger 3, oder, sofern mehrere zwischen den seitlichen Längsträgern 3 angeordnete Längsträger 3 vorgesehen sind, an eben diesen.
2 zeigt eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 9, umfassend eine Karosserie 10 mit einem Bodenblech 11 oder einem Unterboden, an dem zwei Sitzquerträger 12, 13 als stabile Strukturen vorgesehen sind, sowie beispielsweise ein Fersblech 14. Die beiden Sitzquerträger 12, 13 weisen entsprechende Gewindebohrungen oder sonstige Durchbrechungen 15, 16 auf, die der Aufnahme eines entsprechenden Befestigungselement 17, 18, hier geeigneter Verbindungschrauben, dienen.
Der Energiespeicher 1 ist unterhalb des Bodenblechs 11 positioniert. Die Befestigungselemente 17, 18 sind in die jeweiligen ersten Befestigungsaufnahmen 8a des Energiespeichers 1 eingeschraubt, wie 2 zeigt. Die Befestigungsaufnahmen 8b sind hier unbelegt, sie sind, wie 2 zeigt, in Fahrzeuglängsrichtung versetzt zu den Sitzquerträger 12, 13 respektive den dortigen Durchbrechungen 15, 16 positioniert. Sie sind mittels geeigneter Verschließelementen 19, 20 wie geeigneter Verschlussstopfen o. ä. verschlossen.
3 zeigt die Situation, an der derselbe Energiespeicher 1 an einer anderen, längeren Karosserie 10', montiert ist. Die Karosserie 10' weist einen Verlängerungsabschnitt 21 auf, wie 3 zeigt, über den die Karosserie 10' verlängert ist und hierüber ein entsprechend längerer Radstand realisiert ist, wie sich durch den Abstand des Fersblechs 14' zum Sitzquerträger 13' zeigt. Die Anordnung respektive der Abstand der beiden Sitzquerträger 12', 13' ist der gleiche der bei der Ausführungsform gemäß 2, jedoch ist die Karosserie 10' länger.
Die Verlängerung der Karosserie 10' führt nun dazu, dass der Energiespeicher 1, der formkompatibel zur Unterseite des Bodenblechs 11 ist, wie die Figuren zeigen, axial gesehen um ein bestimmtes Maß, nämlich die Länge des Verlängerungsabschnitts 21, zu den Sitzquerträger 12', 13' versetzt ist. Dies führt nun dazu, dass die Befestigungselemente 17', 18' nicht, wie beim Beispiel gemäß 2, in die Befestigungsaufnahmen 8a eingeschraubt sind, sondern ihn die um eben das Abstandsmaß entsprechend der Länge des Verlängerungsabschnitts 21 versetzt angeordneten Befristungsaufnahmen 8b, wie 3 anschaulich zeigt. In diesem Fall sind die Befestigungsaufnahmen 8b über die Verschließelemente 19, 20 verschlossen. Derselbe Energiespeicher 1 kann nun aufgrund der Anordnung der mindestens zwei separaten Befestigungsaufnahmen 8a, 8b pro Befestigungsposition 7, deren Abstand der Länge des Verlängerungsabschnitts 21, also eben der Länge, um die die Karosserie und damit der Radstand länger ist als bei einer kürzeren Karosserieform, entspricht, an unterschiedlichen Karosserieformen respektive unterschiedlichen Radständen montiert werden.

Claims

Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse (2), an dem mehrere Befestigungspositionen (7), an denen eine Befestigungsaufnahme (8a, 8b) für ein mit einem Karosseriebauteil zu verbindendes Befestigungselement (17, 18) vorgesehen ist, ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest eine Teil der Befestigungspositionen (7) eine erste Befestigungsaufnahme (8a) und eine zur ersten versetzt positionierte zweite Befestigungsaufnahme (8a) vorgesehen sind, wobei die beiden Befestigungsaufnahmen (8a, 8b) der Befestigungspositionen (7) in einer gemeinsamen Richtung versetzt vorgesehen sind.
Energiespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsaufnahmen (8a, 8b) in einer Längsrichtung und/oder einer Querrichtung des eine rechteckige Form aufweisenden Gehäuses (7) versetzt sind.
Energiespeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) als Rahmen ausgeführt ist, umfassend mehrere Rahmenträger (3, 4), die rechtwinklig zueinander verlaufen, wobei die Befestigungsaufnahmen (8a, 8b) an zumindest einem Teil der Rahmenträger (3, 4) vorgesehen sind.
Energiespeicher nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsaufnahmen (8a, 8b) an sich in der Längsrichtung und/oder den sich in Querrichtung erstreckenden Rahmenträgern (3) vorgesehen sind.
Energiespeicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder die zweiten Befestigungsaufnahmen (8a, 8b) mit lösbaren Verschließelementen verschlossen sind.
Energiespeicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Befestigungsaufnahme (8a, 8b) eine Gewindeaufnahme zur Aufnahme einer Befestigungsschraube ist.
Kraftfahrzeug umfassend eine Karosserie sowie wenigstens einen Energiespeicher (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Karosserie (10, 10') mehrere Querträger, insbesondere Sitzquerträger (12, 12', 13, 13') aufweist, an denen die Befestigungselemente (17, 18), über die der Energiespeicher (1) karosserieseitig befestigt ist, fixiert sind.