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Title:
ENERGY STORE HOUSING ASSEMBLY FOR A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/224954
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an energy store housing assembly for a motor vehicle (1), comprising an energy store housing (3) and an underride guard (5) fixed to the bottom side of the energy store housing (3), the underride guard (5) comprising a sandwich arrangement (10) having an upper cover plate (11) on the top side thereof facing the energy store housing (3) and a lower cover plate (12) on the bottom side thereof, wherein a filling material (13) is arranged between the upper cover plate (11) and the lower cover plate (12) and the top side of the sandwich arrangement (10) is profiled by webs or ribs (14).

Inventors:
RAUSCH JULIUS (DE)
DIEBOLD FELIX (DE)
KOTHMANN MARTIN (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/061116
Publication Date:
November 12, 2020
Filing Date:
April 22, 2020
Export Citation:
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Assignee:
AUDI AG (DE)
International Classes:
B60L50/64; B60K1/04; B60L3/00; B60L50/60; B60R16/04; H01M2/10
Domestic Patent References:
WO2018149762A12018-08-23
WO2014188259A12014-11-27
WO2018202813A22018-11-08
Foreign References:
DE102017103654A12018-08-23
DE102011005403A12012-06-06
DE102016103411A12017-08-31
DE102017000265A12017-07-27
DE102018215036A12019-03-07
DE102017000265A12017-07-27
DE102017103654A12018-08-23
DE102011005403A12012-06-06
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE:

Energiespeichergehäuseanordnung für ein Kraftfahrzeug (1 ), umfas send ein Energiespeichergehäuse (3) und einen unterseitig an dem Energiespeichergehäuse (3) befestigten Unterfahrschutz (5),

dadurch gekennzeichnet,

dass der Unterfahrschutz (5) eine Sandwichanordnung (10) mit einer oberen Deckplatte (11 ) an seiner zu dem Energiespeichergehäuse (3) weisenden Oberseite und einer unteren Deckplatte (12) an seiner Un terseite umfasst, wobei zwischen der oberen Deckplatte (11 ) und der unteren Deckplatte (12) ein Füllmittel (13) angeordnet ist und die Ober seite der Sandwichanordnung (10) über Stege oder Rippen (14) profi liert ist.

Energiespeichergehäuseanordnung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Unterfahrschutz (5) im Bereich der Stege oder Rippen (14) an wenigstens einem innerhalb des Energiespeichergehäuses (3) ange ordneten und zur Erhöhung der mechanischen Stabilität des Energie speichergehäuses (3) vorgesehenen Verstärkungselements (9) und/oder an wenigstens einer Seitenwand (21 ) des Energiespeicherge häuses befestigt ist.

Energiespeichergehäuseanordnung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass das wenigstens eine Verstärkungselement (9) ein, zumindest ab schnittsweise entlang einer Grundplatte (6) des Energiespeichergehäu ses (3) verlaufender, sich insbesondere zwischen zwei gegenüberlie genden Seitenwänden (21 ) des Energiespeichergehäuses (3) erstre ckender, Träger (8) des Energiespeichergehäuses (3) ist.

Energiespeichergehäuseanordnung Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schrauben (15), Buchsen und/oder Nieten die Sand wichanordnung (10) und die oder eine Grundplatte (6) des Energiespei chergehäuses (3) durchsetzen und an dem Träger (8) befestigt sind.

Energiespeichergehäuseanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass zwischen dem Unterfahrschutz (5) und dem Energiespeicherge häuse (3) wenigstens eine mit wenigstens einem in dem Energiespei chergehäuse (3) aufgenommenen Energiespeicher (4) in thermischem Kontakt stehende Kühlvorrichtung (18), umfassend insbesondere we nigstens eine Kühlplatte (17), angeordnet ist.

Energiespeichergehäuseanordnung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Sandwichanordnung (10) wenigstens zwei Stege oder Rippen (14) aufweist, wobei die Kühlvorrichtung (18) zwischen zwei Stegen o- der Rippen (14) angeordnet ist und sich zumindest über die Hälfte, be vorzugt über zwei Drittel, des Abstands zwischen den Stegen oder Rip pen (14) erstreckt.

Energiespeichergehäuseanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Füllmittel (13) ein thermisches Isolationsmaterial, insbesonde re ein Füllschaum, ist.

Energiespeichergehäuseanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass die obere Deckplatte (1 1 ) und/oder die untere Deckplatte (12) aus einem Kunststoff und/oder faserverstärkt ist.

9. Energiespeichergehäuseanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Füllmittel (13) nur in dem zum Energiespeichergehäuse (3) benachbarten Bereich der Sandwichanordnung (10) zwischen der obe ren Deckplatte (11 ) und der unteren Deckplatte (12) angeordnet ist, und ansonsten, insbesondere in einem seitlich über das Energiespeicher gehäuse (3) hinausragenden Bereich (20), die obere Deckplatte (11 ) und die untere Deckplatte (12) unmittelbar miteinander in Kontakt ste hen oder die Sandwichanordnung (10) nur noch die obere Deckplatte (11 ) oder die untere Deckplatte (12) umfasst.

10. Unterfahrschutz für eine Energiespeichergehäuseanordnung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass, bezogen auf seinen an einem Energiespeichergehäuse (3) befes tigten Zustand, der Unterfahrschutz (5) eine Sandwichanordnung (10) mit einer oberen Deckplatte (11 ) an seiner zu dem Energiespeicherge häuse (3) weisenden Oberseite und einer unteren Deckplatte (12) an seiner Unterseite umfasst, wobei zwischen der oberen Deckplatte (11 ) und der unteren Deckplatte (12) ein Füllmittel (13) angeordnet ist und die Oberseite der Sandwichanordnung (10) über Stege oder Rippen (14) profiliert ist.

11. Unterfahrschutz nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Füllmittel (13) ein thermisches Isolationsmaterial, insbesonde re ein Füllschaum, ist.

12. Unterfahrschutz nach Anspruch 10 oder 11 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die obere Deckplatte (11 ) und/oder die untere Deckplatte (12) aus einem Kunststoff und/oder faserverstärkt ist.

13. Unterfahrschutz nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet,

dass das Füllmittel (13) nur in dem zum Energiespeichergehäuse (3) benachbarten Bereich der Sandwichanordnung (10) zwischen der obe- ren Deckplatte (11 ) und der unteren Deckplatte (12) angeordnet ist, und ansonsten, insbesondere in einem seitlich über das Energiespeicher gehäuse (3) hinausragenden Bereich (20), die obere Deckplatte (11 ) und die untere Deckplatte (12) unmittelbar miteinander in Kontakt ste hen oder die Sandwichanordnung (10) nur noch die obere Deckplatte (11 ) oder die untere Deckplatte (12) umfasst.

14. Kraftfahrzeug, umfassend eine Energiespeichergehäuseanordnung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

Description:
Energiespeichergehäuseanordnung für ein Kraftfahrzeug

BESCHREIBUNG: Die Erfindung betrifft eine Energiespeichergehäuseanordnung für ein Kraft fahrzeug, umfassend ein Energiespeichergehäuse und einen unterseitig an dem Energiespeichergehäuse befestigten Unterfahrschutz. Die Erfindung betrifft ferner einen Unterfahrschutz für eine Energiespeichergehäuseanord nung sowie ein Kraftfahrzeug.

Unterfahrschutze sind typischerweise monolithisch respektive einstückig ausgebildete, insbesondere aus Metall oder Kunststoff gefertigte, Bauteile, wobei bei Elektro- beziehungsweise Hybridfahrzeugen diese häufig an einem Energiespeichergehäuse einer Unterflurbatterie befestigt sind. Unterfahr- schütze dienen dazu, in dem Energiespeichergehäuse aufgenommene Energiespeicher respektive HV-Module zu schützen, insbesondere hinsicht lich etwaiger mechanischer Belastungen bei Unfällen oder dergleichen. So geht vor allem von Energiespeichern des Kraftfahrzeugs im Beschädigungs fall eine hohe Brandgefahr aus, weshalb diese vor mechanischen Belastun- gen und hieraus potentiell resultierenden Beschädigungen geschützt werden sollten. Unterfahrschutze werden bei Kraftfahrzeugen ferner verwendet, um zu verhindern, dass bei einem Zusammenstoß mit einem weiteren Verkehrs teilnehmer, insbesondere mit einem anderen Kraftfahrzeug oder einem Fuß gänger, dieser unter das Kraftfahrzeug gerät. Unterfahrschutze dienen mithin dazu, potentiell schwere Verletzungen des weiteren Verkehrsteilnehmers und/oder Beschädigungen des Kraftfahrzeugs zu vermeiden. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein verbessertes Konzept für einen Unterfahrschutz anzugeben, insbesonde re hinsichtlich einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften.

Die Aufgabe wird bei einer Energiespeichergehäuseanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Unterfahrschutz eine Sandwichan ordnung mit einer oberen Deckplatte an seiner zu dem Energiespeicherge häuse weisenden Oberseite und einer unteren Deckplatte an seiner Unter seite umfasst, wobei zwischen der oberen Deckplatte und der unteren Deck platte ein Füllmittel angeordnet ist und die Oberseite der Sandwichanord nung über Stege oder Rippen profiliert ist.

Das Energiespeichergehäuse weist typischerweise eine Grundplatte respek tive einen Gehäuseboden auf, woran sich, bevorzugt vier, Seitenwände des Energiespeichergehäuses anschließen, die typischerweise senkrecht auf der Grundplatte stehen und über Schrauben oder anderen geeigneten Befesti gungsmitteln an dieser befestigt sein können. Nach oben hin ist das Energie speichergehäuse bevorzugt über einen Gehäusedeckel, der gleichermaßen wie die Grundplatte bevorzugt mit den Seitenwänden verschraubt ist, ver schlossen. Innerhalb des Energiespeichergehäuses sind Energiespeicher respektive Akkumulatoren aufgenommen, die zur Speicherung der zum An trieb des, insbesondere als Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildeten, Kraftfahrzeugs dienen.

Der Unterfahrschutz ist zumindest dreischichtig ausgebildet, wobei zwischen der oberen Deckplatte und der unteren Deckplatte, die bevorzugt den Unter fahrschutz jeweils nach außen hin begrenzen, das Füllmittel vorgesehen ist. Die Stege oder Rippen stellen quasi verstärkte längliche Bereiche des Unter fahrschutzes dar, wodurch letztlich die Biegesteifigkeit des Unterfahrschut zes erhöht wird. Durch diese Optimierung der Topologie des Unterfahrschut zes bzw. der Energiespeichergehäuseanordnung wird eine verbesserte Energieaufnahme bei schlagartigen Lastfällen, insbesondere in Crashsituati onen respektive bei Unfällen, bewirkt. Konkret können die Stege oder Rippen durch eine entsprechende geometri sche Form der oberen Deckplatte realisiert werden, wobei diese Form und die geometrische Form des Füllmittels aneinander angepasst sein können. So kann die obere Deckplatte, zumindest abschnittsweise, z.B. länglich res pektive rinnenartig geformte Ausbuchtungen aufweisen, die dem Energie speichergehäuse oder, genauer gesagt, der Grundplatte des Energiespei chergehäuses zugewandt sind und die die Stege oder Rippen ausbilden. Die untere Deckplatte ist bevorzugt eben ausgebildet, um die aerodynamischen Eigenschaften der Energiespeichergehäuseanordnung bzw. des zugehörigen Kraftfahrzeugs zu optimieren, insbesondere um den c -Wert zu verkleinern.

Die obere Deckplatte ist besonders bevorzugt, auch hinsichtlich der Stege oder Rippen, als ein einteiliges Werkstück vorgesehen. Ferner kann die Sandwichanordnung umfassend die obere Deckplatte, das Füllmittel und die untere Deckplatte als ein werkzeugfallendes Bauteil vorgesehen sein, das heißt, dieses Bauteil ist über entsprechend geformte Werkzeuge in einem einzigen Schritt herstellbar.

Bei der erfindungsgemäßen Energiespeichergehäuseanordnung kann vorge sehen sein, dass der Unterfahrschutz im Bereich der Stege oder Rippen an wenigstens einem innerhalb des Energiespeichergehäuses angeordneten und zur Erhöhung der mechanischen Stabilität des Energiespeichergehäu ses vorgesehenen Verstärkungselements und/oder an wenigstens einer Sei tenwand des Energiespeichergehäuses befestigt ist. Die Topologie des Energiespeichergehäuses sowie die des Unterfahrschutzes können also derart aneinander angepasst sein, dass eine bessere Abstützung des Unter fahrschutzes an der Trägerstruktur des Energiespeichergehäuses bewirkt wird.

So werden im Crashfall beziehungsweise allgemein in dem Fall, wenn der Unterfahrschutz einer Kraftbeaufschlagung ausgesetzt ist, die hierbei wir kenden Kräfte von dem Unterfahrschutz möglichst direkt und mithin effizient auf das Verstärkungselement des Energiespeichergehäuses übertragen, was eine optimierte Energieaufnahme der Energiespeichergehäuseanordnung bewirkt. Eine derartig vorteilhafte Kräfteübertragung wird auch in dem Fall bewirkt, wenn die Stege oder Rippen des Unterfahrschutzes an der Seiten wand des Energiespeichergehäuses befestigt ist. Eine ohnehin bereits vor handene Struktur wird mithin derart mit dem Unterfahrschutz wirkverbunden, dass hieraus eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Ener giespeichergehäuseanordnung in synergetischer Weise resultiert.

Das wenigstens eine Verstärkungselement kann ein, zumindest abschnitts weise entlang der Grundplatte des Energiespeichergehäuses verlaufender, sich insbesondere zwischen zwei gegenüberliegenden Seitenwänden des Energiespeichergehäuses erstreckender, Träger des Energiespeichergehäu ses sein. Der Träger, der beispielsweise ein Längs- und/oder Querträger sein kann, dient dazu, die Festigkeit des Energiespeichergehäuses zu erhöhen und somit die in dem Gehäuse aufgenommenen Energiespeicher bei Crashs respektive Unfällen vor mechanischen Belastungen und hieraus gegebenen falls resultierenden Beschädigungen zu schützen.

Bevorzugt erstreckt sich der Träger über die komplette Höhe des Energie speichergehäuses, also von der Grundplatte bis zu dem Gehäusedeckel, und ist hieran befestigt. Ferner erstreckt sich der Träger bevorzugt komplett zwi schen zwei gegenüberliegenden Seitenwänden des Energiespeichergehäu ses und ist gegebenenfalls ebenfalls an diesen befestigt. Der Träger kann einen rechteckigen Querschnitt mit einem Voll- oder Hohlprofil aufweisen. Weiterhin kann der Träger aus Metall, insbesondere aus Stahl oder Alumini um, alternativ auch aus Kunststoff oder anderen geeigneten Werkstoffen be stehen. Bevorzugt ist eine Mehrzahl von Trägern vorgesehen, die rechtecki ge beziehungsweise quaderförmige Aufnahmebereiche für die in dem Ener giespeichergehäuse aufgenommenen Energiespeicher ausbilden.

Jeder Steg oder jede Rippe kann an einem jeweils unterschiedlichen Träger des Energiespeichergehäuses befestigt sein. Bevorzugt verlaufen die Längsachsen der Stege oder Rippen im Wesentlichen parallel zu den Längsachsen der Träger, wenn diese aneinander befestigt sind. Bei der erfindungsgemäßen Energiespeichergehäuseanordnung kann vorge sehen sein, dass mehrere Schrauben, Buchsen und/oder Nieten die Sand wichanordnung und die oder eine Grundplatte des Energiespeichergehäuses durchsetzen und an dem Träger befestigt sind. Der Träger kann hierbei Boh rungen mit entsprechenden Gewinden aufweisen, in die die Schrauben in dem befestigten Zustand eingreifen. Der Unterfahrschutz kann also letztend lich lediglich mittels der Schrauben, Buchsen und/oder Nieten an den Trä gern befestigt werden. Die untere Deckplatte kann hierbei Senklöcher zur Aufnahme der Köpfe der Schrauben und/oder Nieten aufweisen.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass zwischen dem Unterfahrschutz und dem Energiespeichergehäuse wenigstens eine mit wenigstens einem in dem Energiespeichergehäuse aufgenommenen Energiespeicher in thermischem Kontakt stehende Kühlvorrichtung, umfassend insbesondere wenigstens eine Kühlplatte, angeordnet ist. Typischerweise generieren die Energiespeicher, insbesondere während eines Lade- oder Fährbetriebs des Kraftfahrzeugs, Wärme, die abgeführt werden muss. Zu diesem Zweck kann die Kühlvorrich tung in thermischem Kontakt mit der Grundplatte des Energiespeichergehäu ses stehen, wobei die Grundplatte typischerweise aus Metall besteht und mithin eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, wobei die Grundplatte wiede rum mit dem Energiespeicher in thermischem Kontakt stehen kann. Durch den Unterfahrschutz der erfindungsgemäßen Energiespeichergehäusean ordnung wird zudem die Kühlvorrichtung, gleichermaßen wie die Energie speicher, vor Beschädigung im Crashfall geschützt, zumal ein Auslaufen des gegebenenfalls umweltschädlichen Kühlfluids vermieden werden sollte.

Die Kühlvorrichtung kann beabstandet zu dem Unterfahrschutz beziehungs weise der oberen Deckplatte des Unterfahrschutzes angeordnet sein, wobei zwischen diesen Komponenten bevorzugt ein Luftpolster als thermische Iso lierung ausgebildet ist. Hierdurch wird, insbesondere bei hohen Außentem peraturen, bewirkt, dass die durch die Kühlvorrichtung bereitgestellte Kühl leistung nicht unnötig über den Unterfahrschutz nach außen abgegeben wird. Zur Befestigung der Kühlplatten an dem Energiespeichergehäuse können beispielsweise Schraubverbindungen oder dergleichen vorgesehen sein. Der Abstand zwischen den Kühlplatten und der Sandwichanordnung kann hier bei, sofern die Sandwichanordnung zwischen den Stegen oder Rippen je weils eine konstante Höhe aufweist, gleichermaßen konstant sein. Alternativ ist es möglich, dass die Sandwichanordnung in den Bereichen zwischen je weils zwei Stegen oder Rippen gebogen ausgeführt ist, also mithin eine, in geschnittener Ansicht, brückenartige Struktur aufweist.

Die Kühlvorrichtung, insbesondere die wenigstens eine Kühlplatte, ist hierbei bevorzugt ein Teil eines Kühlkreislaufs respektive Kühlsystems, in dem ein Kühlfluid zirkuliert. Die Kühlvorrichtung kann zu diesem Zweck mit das Kühl fluid führenden Kühlleitungen verbunden sein, wobei der Unterfahrschutz entsprechende Aussparungen zur Hindurchführung der Kühlleitungen auf weisen kann. Die Kühlleitungen verlaufen hierbei bevorzugt parallel zum Un terfahrschutz respektive zur Sandwichanordnung.

Die Sandwichanordnung kann wenigstens zwei Stege oder Rippen aufwei sen, wobei die Kühlvorrichtung zwischen zwei Stegen oder Rippen angeord net ist und sich zumindest über die Hälfte, bevorzugt über zwei Drittel, des Abstands zwischen den Stegen oder Rippen erstreckt. Hierbei wird der zwi schen zwei Stegen oder Rippen ohnehin vorhandene freie Bauraum äußerst effizient genutzt. Zudem sollte die Kühlvorrichtung bzw. die Kühlplatten mit einer möglichst großen Fläche des Energiespeichergehäuses in thermi schem Kontakt stehen, um einen möglichst effizienten Wärmefluss zwischen den Energiespeichern und der Kühlvorrichtung zu gewährleisten. Für den Fall, dass mehr als zwei Stege oder Rippen vorgesehen sind, kann bevor zugt zwischen zwei benachbarten Stegen oder Rippen jeweils eine Kühlvor richtung angeordnet sein.

Weiterhin kann für die erfindungsgemäße Energiespeichergehäuseanord nung vorgesehen sein, dass das Füllmittel ein thermisches Isolationsmateri al, insbesondere ein Füllschaum, ist. Das Füllmittel leistet hierbei nicht nur einen Beitrag zu der bereits erläuterten Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Energiespeichergehäuseanordnung, sondern dient zudem in synergetischer Art und Weise dazu, dass konkrete weitere Maßnahmen, die eine thermische Entkopplung zwischen dem Energiespeichergehäuse und dem Unterfahrschutz bewirken, entfallen. Beispielsweise zwischen die sen Bauteilen angeordnete, als separate Bauteile ausgebildete, Isolations mittel beziehungsweise -bauteile sind in dieser Ausführungsform nicht mehr erforderlich. Dies ist insbesondere bei vergleichsweise hohen Außentempe raturen vorteilhaft, bei denen ein Wärmeübertrag von außen über den Unter fahrschutz zum Energiespeichergehäuse möglichst gering gehalten werden sollte.

Das Füllmaterial kann beispielsweise ein Kunststoff, insbesondere ein Po- lyethylenterephthalat (PET), ein Polyurethan (PUR) oder ein Polymethacryli- mid (PMI) oder dergleichen, sein. Das Füllmittel kann ein urgeformtes Bauteil sein oder als Plattenware vorliegen. Die Plattenware kann mit einer lokalen Überpressung, die durch das zur Fierstellung des Füllmittels genutzte Werk zeug eingeprägt wurde, versehen sein, wodurch beispielsweise Ausnehmun gen des Füllmittels für die Schraubenköpfe der Kühlplatten oder dergleichen realisiert sind.

Die obere Deckplatte und/oder die untere Deckplatte kann aus einem Kunst stoff und/oder faserverstärkt sein. Im Gegensatz zu beispielsweise metalli schen Werkstoffen weisen Kunststoffe eine geringere Dichte auf, wodurch sich eine leichtere Bauweise der Energiespeichergehäuseanordnung reali sieren lässt. Durch die Faserverstärkung kann die Energiespeichergehäuse anordnung mechanisch noch weiter verstärkt werden.

Als Werkstoffe für die obere Deckplatte und/oder die untere Deckplatte kön nen Kunststoffe vorgesehen sein. Für den Fall, dass hierfür thermoplastische Kunststoffe verwendet werden, kann als Fertigungsprozess beispielsweise ein Spritzgussverfahren, ein Flinterspritzen von thermoplastischen Flalbzeu- gen (Organobleche oder dergleichen) oder ein Fließpressen langfaserver stärkter Thermoplaste vorgesehen sein. Die obere Deckplatte und/oder die untere Deckplatte kann auch aus einem duroplastischen Kunststoff gefertigt sein, wobei als Fertigungsverfahren hier Nasspressen, ein Injektionsverfah- ren, Pultrusion oder ein Fließpressen eines SMCs (Sheet Molding Com pound) vorgesehen sein kann.

Die Fasern können beispielsweise Glasfasern, Kohlenstofffasern oder Natur fasern sein. Die Fasern können als textile Flalbzeuge, insbesondere Gelege, Gewebe, Vliese, oder in Form Sheet Molding Compound-Pressmassen, vor gesehen sein. Die Fasern können kontinuierliche oder diskontinuierliche Fa sern sein. Die Deckplatten können zudem durch flache Verstärkungselemen te, sogenannte Patches, verstärkt werden. Ferner ist denkbar, dass zumin dest ein Teil der Fasern unidirektional ausgerichtet sind.

Bei der Energiespeichergehäuseanordnung kann vorgesehen sein, dass das Füllmittel nur in dem zum Energiespeichergehäuse benachbarten Bereich der Sandwichanordnung zwischen der oberen Deckplatte und der unteren Deckplatte angeordnet ist, und ansonsten, insbesondere in einem seitlich über das Energiespeichergehäuse hinausragenden Bereich, die obere Deck platte und die untere Deckplatte unmittelbar miteinander in Kontakt stehen oder die Sandwichanordnung nur noch die obere Deckplatte oder die untere Deckplatte umfasst. Die vorteilhaften Wirkungen der Sandwichstruktur, ins besondere die verbesserte Kraftübertragung beziehungsweise die thermi sche Isolation, sind hauptsächlich im Kontaktbereich des Unterfahrschutzes mit dem Batteriegehäuse erforderlich. Außerhalb dieses Bereichs kann aus ökonomischen Gründen, insbesondere um Gewicht sowie Material einzuspa ren, das Füllmaterial weggelassen werden, wobei in diesem Bereich die obe re Deckplatte bevorzugt mit der unteren Deckplatte unmittelbar in Kontakt steht und diese dort aneinander befestigt sind. Alternativ kann auch lediglich die obere Deckplatte beziehungsweise die untere Deckplatte in dem seitlich über das Energiespeichergehäuse hinausragenden Bereich (also in dem Be reich, der eine Fortsetzung der Sandwichebene darstellt) vorgesehen sein, wobei die jeweils andere Deckplatte stirnseitig auf die Ebene der jeweils an deren Deckplatte stößt.

Die Erfindung betrifft ferner einen Unterfahrschutz für eine Energiespeicher gehäuseanordnung gemäß der obigen Beschreibung, wobei, bezogen auf seinen an einem Energiespeichergehäuse befestigten Zustand, der Unter fahrschutz eine Sandwichanordnung mit einer oberen Deckplatte an seiner zu dem Energiespeichergehäuse weisenden Oberseite und einer unteren Deckplatte an seiner Unterseite umfasst, wobei zwischen der oberen Deck platte und der unteren Deckplatte ein Füllmittel angeordnet ist und die Ober seite der Sandwichanordnung über Stege oder Rippen profiliert ist. Sämtliche Vorteile und Merkmale betreffend die Energiespeichergehäuseanordnung sind auf den Unterfahrschutz anwendbar und umgekehrt.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Füllmittel ein thermisches Isolationsmaterial, insbesondere ein Füllschaum ist.

Die obere Deckplatte und/oder die untere Deckplatte kann aus einem Kunst stoff und/oder faserverstärkt sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Unterfahrschutz kann vorgesehen sein, dass das Füllmittel nur in dem zum Energiespeichergehäuse benachbarten Be reich der Sandwichanordnung zwischen der oberen Deckplatte und der unte ren Deckplatte angeordnet ist, und ansonsten, insbesondere in einem seitlich über das Energiespeichergehäuse hinausragenden Bereich, die obere Deck platte und die untere Deckplatte unmittelbar miteinander in Kontakt stehen oder die Sandwichanordnung nur noch die obere Deckplatte oder die untere Deckplatte umfasst.

Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Energiespei chergehäuseanordnung gemäß der oberen Beschreibung. Sämtliche Vorteile und Merkmale betreffend die Energiespeichergehäuseanordnung sowie den Unterfahrschutz sind auf den Unterfahrschutz anwendbar und umgekehrt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeich nungen. Dabei zeigen schematisch:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, Fig. 2 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Energiespeicher gehäuseanordnung, und

Fig. 3 eine Explosionsdarstellung einer Sandwichanordnung eines erfindungsgemäßen Unterfahrschutzes.

Das in Fig. 1 dargestellte Kraftfahrzeug 1 weist eine Energiespeichergehäu seanordnung 2, umfassend ein Energiespeichergehäuse 3, mehrere in dem Energiespeichergehäuse 3 aufgenommene Energiespeicher 4 und einen un terseitig an dem Energiespeichergehäuse 3 befestigten Unterfahrschutz 5 auf. Die im Inneren des Energiespeichergehäuses 3 aufgenommenen Ener giespeicher 4 sind über elektrische Verbindungsmittel mit einem als Elektro motor ausgeführten Antriebsmotor 22 des Kraftfahrzeugs 1 verbunden. Das in Fig. 1 dargestellte Koordinatensystem definiert die x-Achse als Fahr zeuglängsachse, die y-Achse als Fahrzeugquerachse und die z-Achse als Fahrzeughochachse.

Fig. 2 zeigt eine geschnittene Ansicht durch die Energiespeichergehäusean ordnung 2, wobei die Schnittebene in der y-z-Ebene verläuft. Das Energie speichergehäuse 3 umfasst einen Gehäuseboden 6, an den sich vier Sei tenwände 21 senkrecht nach oben, also in z-Richtung, erstrecken. Abge schlossen wird das Energiespeichergehäuse 3 durch den Gehäusedeckel 7, der zu diesem Zweck exemplarisch mit den Seitenwänden 21 sowie mehre ren als Trägern 8 ausgebildeten Verstärkungselementen 9 des Energiespei chergehäuses 3 verschraubt ist. Die Träger 8 sind exemplarisch in Fahr zeuglängsrichtung, also in x-Richtung verlaufende, Längsträger, die sich über die gesamte Höhe des Energiespeichergehäuses 3, also zwischen dem Gehäuseboden 6 und dem Gehäusedeckel 7, sowie zwischen zwei gegen überliegenden Seitenwänden 21 des Energiespeichergehäuses 3 erstrecken. Die Träger 8 sind hierbei mit dem Gehäuseboden 6, dem Unterfahrschutz 5, worauf später noch im Detail eingegangen wird, sowie mit dem Gehäusede ckel 7 verschraubt. Die Träger 8 bilden eine quaderförmige Aufnahmestruk tur für die Energiespeicher 4, die in die hierbei entstehenden Aufnahmefä- eher bei der Montage eingesetzt und ebenfalls mit den Trägern 8 verschraubt werden. Durch die Träger 8 wird also letztendlich die mechanische Festigkeit des Energiespeichergehäuses 3 verstärkt.

Der Unterfahrschutz 5 weist eine Sandwichanordnung 10 mit einer oberen Deckplatte 11 und einer unteren Deckplatte 12 auf. Die obere Deckplatte 11 ist an der dem Energiespeichergehäuse 3 respektive dem Gehäuseboden 6 zugewandten Seite, also der Oberseite, des Unterfahrschutzes 5 angeord net. Zwischen der oberen Deckplatte 11 und der unteren Deckplatte 12 ist ein, exemplarisch als ein thermisches Isolationsmaterial, insbesondere ein Füllschaum ausgebildetes, Füllmittel 13 angeordnet. Ferner weist die Ober seite der Sandwichanordnung 10 eine über Stege oder Rippen 14 ausgebil dete Profilierung auf. Die Stege oder Rippen 14 verlaufen, gleichermaßen wie die Träger 8, exemplarisch in Fahrzeuglängsrichtung, das heißt in x- Richtung. Die Sandwichanordnung 10 weist mithin im Bereich der Stege oder Rippen 14 eine, bezüglich der z-Richtung, größere Flöhe auf als im restlichen Bereich. Die rinnenartige geometrische Struktur der oberen Deckplatte 11 realisiert mithin die Stege oder Rippen 14 der Sandwichanordnung 10. Die untere Deckplatte 12 ist als eine ebene Platte ausgebildet. Eine Explosions darstellung der Sandwichanordnung 10 ist in Fig. 3 dargestellt.

Der Unterfahrschutz 5 dient dazu, die in dem Energiespeichergehäuse 3 aufgenommenen Energiespeicher 4 vor mechanischen Belastungen und hie raus gegebenenfalls resultierenden Beschädigungen, insbesondere bei Be lastungsfällen wie beispielsweise Unfällen, zu schützen. Der Unterfahrschutz 5 dient ferner dazu, dass bei einem Zusammenstoß des Kraftfahrzeugs 1 mit einem Objekt, insbesondere mit einem anderen Kraftfahrzeug, einem Fuß gänger oder einem Tier, das Objekt nicht unter das Kraftfahrzeug 1 gerät, wodurch schwerste Verletzungen vermieden werden können. Dadurch, dass der Unterfahrschutz 5 nicht wie bei bisherigen Systemen monolithisch res pektive einstückig, insbesondere als metallisches Blech, ausgebildet ist, sondern stattdessen die Sandwichanordnung 10 mit den Stegen oder Rippen 14 umfasst, wird hierdurch eine Erhöhung der Biegefestigkeit des Unterfahr schutzes 5 respektive der Energiespeicheranordnung 2 bewirkt. Diese Opti- mierung der Topologie des Unterfahrschutzes 5 bewirkt mithin eine verbes serte Energieaufnahme bei schlagartigen Lastfällen, insbesondere bei Crashs bzw. Unfällen.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich wird, ist der Unterfahrschutz 5 im Bereich der Stege oder Rippen 14 an den als Trägern 8 ausgebildeten Ver stärkungselementen 9 befestigt. Ferner ist der Unterfahrschutz 5 an seinen beiden, in Fig. 2 nicht dargestellten, seitlichen Stegen oder Rippen 14 an den Seitenwänden 21 des Energiespeichergehäuses 3 befestigt. Die Längsach sen der jeweiligen Stege oder Rippen 14 laufen hierbei parallel zu den Längsachsen der jeweils zugehörigen Träger 8 beziehungsweise Seiten wände 21. Hierdurch wird eine verbesserte Abstützung des Unterfahrschut zes 5 an den Trägern 8 beziehungsweise der Wandstruktur des Energiespei chergehäuses 3 bewirkt. So bewirken diese aneinander angepassten Topo logien des Unterfahrschutzes 5 und des Energiespeichergehäuses 3, dass bei einer Kraftbeaufschlagung des Unterfahrschutzes 5, insbesondere im Crashfall, hierbei wirkende Kräfte möglichst effizient auf die Struktur der Ver stärkungselemente 9 übertragen werden. Die bei dem Crash freiwerdende Energie wird hierbei von der Energiespeicheranordnung 2 mithin möglichst optimal absorbiert.

Die Befestigung des Unterfahrschutzes 5 an den Trägern 8 erfolgt exempla risch über mehrere Schrauben 15. Die Schrauben 15 durchsetzen hierfür die Sandwichanordnung 10 und sind an den Trägern 8 befestigt. Die Träger 8, die als Voll- oder Hohlprofile ausgebildet sein können, weisen zu diesem Zweck mehrere mit jeweils einem Gewinde versehene Bohrungen, in die die entsprechenden Schrauben 15 eingreifen, auf. Ferner weist auch die Sand wichanordnung 10, also die Deckplatten 11 , 12 und das Füllmittel 30, sowie die Grundplatte 6 entsprechende Löcher bzw. Bohrungen für die Schrauben 15 auf. Die Befestigung des Unterfahrschutzes 5 mittels der seitlichen Stege oder Rippen 14 an den Seitenwänden 21 des Energiespeichergehäuses 3 erfolgt nach demselben Prinzip wie die Befestigung des Unterfahrschutzes 5 an den Trägern 8. Die als in ihrem Zentralbereich ebene Platte ausgebildete untere Deckplatte 12 weist zur Vermeidung von Überständen der Köpfe der Schrauben 15 mehrere entlang der Stege oder Rippen 14 respektive Träger 8 angeordnete Anschraubstellen 16 auf, die beispielsweise als zylindrische oder konische Senklöcher oder dergleichen vorgesehen sein können. Der Unterfahrschutz 5 wird mithin gänzlich von den Schrauben 15 an dem Energiespeicherge häuse 3 festgehalten.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug 1 weist zudem exemplarisch ein Kühl system respektive einen Kühlkreislauf auf, in dem ein Kühlfluid zirkuliert, wo bei mehrere Kühlplatten 17 umfassende Kühlvorrichtungen 18, die von dem Kühlfluid durchströmt werden, vorgesehen sind. Typischerweise erwärmen sich die Energiespeicher 4, insbesondere während des Fahr- oder Ladebe triebs des Kraftfahrzeugs 1 , wobei die hierbei entstehende Wärme durch die Kühlvorrichtungen 18 abgeführt wird. Die Kühlplatten 17 stehen mit der, ins besondere metallischen, Grundplatte 6 in thermischem Kontakt, die wiede rum mit den Energiespeichern 4 in thermischem Kontakt steht. Die mehrere Kühlplatten 17 umfassenden Kühlvorrichtungen 18 sind hierbei zwischen jeweils zwei Stegen oder Rippen 14 der Sandwichanordnung 10 angeordnet und erstreckt sich hierbei über einen möglichst großen Bereich, insbesonde re mehr als zwei Drittel, des Abstands zwischen diesen beiden Stegen oder Rippen 14. Die Kühlvorrichtungen 18 sind über das Kühlfluid führende Lei tungen in das Kühlsystem eingebunden, wobei diese Leitungen (nicht darge stellt) bevorzugt seitlich oder nach unten aus der Sandwichanordnung 10 herausgeführt werden, wobei die Sandwichanordnung 10 zu diesem Zweck entsprechende Öffnungen beziehungsweise Aussparungen haben kann, durch die diese Leitungen geführt sind.

Die Kühlplatten 17 können exemplarisch mit weiteren Schrauben (nicht dar gestellt) an dem Gehäuseboden 6 des Energiespeichergehäuses 3 befestigt sein. Zudem sind die Kühlplatten 17 beabstandet zu der Sandwichanordnung 10 angeordnet, das heißt, zwischen den Kühlplatten 17 und der Sandwich anordnung 10 verbleibt eine thermisch isolierende Luftschicht respektive ein Luftpolster 19. Der Abstand zwischen den Kühlplatten 17 und der Sandwich- anordnung 10 ist hierbei, da die Sandwichanordnung 10 zwischen den Ste gen oder Rippen 14 jeweils eine konstante Höhe aufweist, gleichermaßen konstant. Jedoch ist es ferner möglich, dass die Sandwichanordnung 10 in den Bereichen zwischen jeweils zwei Stegen oder Rippen 14 gebogen, also brückenartig, ausgeführt ist.

Im Folgenden wird das Füllmittel 13 näher erläutert. Das Füllmittel 13 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als ein Füllschaum, mithin als ein ther misches Isolationsmaterial, ausgebildet. Das Füllmittel 13 kann aus Polyethy- lenterephtalat, Polyurethan oder Polymethacrylimid bestehen. Es kann ent weder urgeformt werden oder als Plattenware vorgesehen sein, wobei gege benenfalls mittels einer lokalen Überpressung durch ein Werkzeug Ausneh mungen des Füllmittels 13 für z. B. Schraubenköpfe der Kühlplatten 17 oder dergleichen realisiert werden können. Das Füllmittel 13 dient mithin nicht nur der Erhöhung der mechanischen Stabilität der Energiespeichergehäusean ordnung 2, sondern dient, neben dem Luftpolster 19, als thermische Isolie rung für die Energiespeicher 4 und für die Kühlplatten 17. So ist es insbe sondere bei hohen Außentemperaturen nachteilhaft, wenn die von der Kühl vorrichtung 18 bereitgestellte Kühlleistung über den Unterfahrschutz 5 nach außen verloren geht, was bislang durch beispielsweise durch als separate Bauteile ausgebildete Abstandshalter zwischen dem Energiespeichergehäu se 3 und dem Unterfahrschutz 5 mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit gelöst wurde. Derartige Bauteile sind bei der vorliegenden Erfindung mithin nicht mehr erforderlich.

Die obere Deckplatte 1 1 sowie die untere Deckplatte 12 bestehen aus einem faserverstärkten Kunststoff. Exemplarisch werden hierbei Fasern aus Glas und/oder Kohlenstoff und/oder Naturfasern verwendet, die in Form von texti len Halbzeugen wie beispielsweise Gewebe oder dergleichen vorliegen.

Aus Fig. 3 wird ersichtlich, dass das Füllmittel 13 lediglich in dem Bereich der Sandwichanordnung 10 vorgesehen ist, der zum Energiespeichergehäuse 3 benachbart ist. In dem seitlich über das Energiespeichergehäuse 3 hinaus ragenden Bereich 20 der Sandwichanordnung 10 ist die obere Deckplatte 1 1 unmittelbar an der unteren Deckplatte 12 befestigt. So ist in diesem Bereich insbesondere die thermisch isolierende Wirkung des Füllmittels 13 nicht mehr erforderlich, weshalb die Sandwichanordnung 10 in ihren seitlichen Bereichen 20 eine entsprechend vereinfachte Struktur aufweisen kann.