Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit einer Karosserie und einem Antriebsenergiespeicher.

Ein Kraftfahrzeug mit Elektroantrieb hat üblicherweise eine Antriebsbatterie, die ein Antriebsbatteriegehäuse aufweist, in dem Batteriemodule bzw. Batteriezellen, eine Elektrik/Elektronik und eine Kühleinrichtung angeordnet sind. Das Antriebsbatteriegehäuse ist wiederum unterhalb einer Bodenbaugruppe an einer Fahrzeugkarosserie montiert. Das bekannte Antriebsbatteriegehäuse besteht beispielsweise aus Aluminium und weist seitliche Träger, einen Deckel und einen Boden auf. Die seitlichen Träger sind beispielsweise als Strangpressprofile oder Gussteile ausgeführt.

Weiterhin hat ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftfahrzeug mit Elektroantrieb, üblicherweise eine Klimaanlage zur Klimatisierung einer Fahrgastzelle. Hierbei wird über Luftausströmer in der Fahrgastzelle klimatisierte Luft in die Fahrgastzelle eingeblasen.

Ferner gibt es Vorschläge, wie beispielsweise aus der DE102015220253A1 bekannt, in eine Innenraumverkleidung eines Kraftfahrzeugs eine elektrische Flächenheizung zu integrieren. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsenergiespeicherzu schaffen, wobei eine Beheizung einer Fahrgastzelle verbessert und effizienter gestaltet ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug gelöst, das die Merkmale von Patentanspruch 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen genannt.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftfahrzeug, hat eine Karosserie, die eine Fahrgastzelle aufweist und einen Antriebsenergiespeicher, insbesondere eine Antriebsbatterie. Der Antriebsenergiespeicher ist von unten an der Karosserie angeordnet bzw. montiert und bildet zumindest abschnittsweise einen Boden der Fahrgastzelle aus. Ferner weist das Kraftfahrzeug eine Temperiereinrichtung auf. Der den Boden der Fahrgastzelle bildende Teil des Antriebsenergiespeichers ist dabei als Wärmetauscher zur Temperierung der Fahrgastzelle mittels der Temperiereinrichtung ausgebildet.

Temperieren bedeutet die Steuerung/Regelung bzgl. einer bestimmten Solltemperatur. Dies umfasst sowohl Kühlen als auch Heizen / Erwärmen. Der Wärmetauscher bildet damit in der Fahrgastzelle eine Flächentemperiereinrichtung am Boden der Fahrgastzelle. Somit ist auf einfache Art und Weise eine Bodenheizung bzw. -kühlung für die Fahrzgastzelle, d.h. den Fahrzeuginnenraum, geschaffen.

Vorteilhaft ist die Temperiereinrichtung zusätzlich zur Temperierung des Antriebsenergiespeichers ausgebildet. Insbesondere ist die Temperiereinrichtung zur Temperierung von Batteriezellen des Antriebsenergiespeichers ausgebildet. Batteriezellen werden üblicherweise bei kalten Außentermperaturen erwärmt oder bei warmen Außentemperaturen gekühlt. Ähnliches gilt für die Fahrgastzelle, so dass die Temperierung der Fahrgastzelle und der Batteriezellen auf einem gleichen oder ähnlichen Temperaturniveau erfolgt.

Bevorzugt ist der Wärmetauscher sowohl zur Temperierung des Antriebsenergiespeichers als auch zur Temperierung der Fahrgastzelle ausgebildet. Dies kann für das Kraftfahrzeug insgesamt Gewicht und Bauraum einsparen.

Außerdem ist dies ganz besonders vorteilhaft, wenn die Batteriezellen an den Wärmetauscher, z.B. stirnseitig angrenzen oder mit diesem sogar stofflich, insbesondere durch eine Klebstofflage, verbunden sind.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung bildet der Wärmetauscher eine obere Wand eines Antriebsenergiespeichergehäuses des Antriebsenergiespeichers aus.

Damit kann ein Bauraum in Fahrzeughochrichtung optimal ausgenutzt werden.

Bevorzugt weist der Wärmetauscher eine Vielzahl von Kanälen auf, durch die ein flüssiges Temperiermedium strömt, wobei das Temperiermedium mittels der Temperiereinrichtung temperiert wird.

Die Kanäle des Wärmetauschers können dabei nach dem Gegenstromprinzip angeordnet sein, d.h. in benachbarten Kanälen strömt das Temperiermedium in entgegengesetzte Richtungen, so dass ein Kanal einen Vorlaut und ein angrenzender Kanal einen Rücklauf des Temperiermediums bildet.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Karosserie eine Bodengruppe mit einem linken Längsträger und einem rechten Längsträger sowie einer vorderen Querträgerstruktur und einer hinteren Querträgerstruktur auf. Der Antriebsenergiespeicher ist an den Längsträgern und den Querträgerstrukturen montiert.

Vorteilhaft weist die Bodengruppe zwischen der vorderen Querträgerstruktur und der hinteren Querträgerstruktur zumindest einen weiteren Querträger, insbesondere einen Sitzquerträger und/oder einen Fersenblechquerträger, auf, der mit dem linken Längsträger und/oder dem rechten Längsträger verbunden ist, und/oder wobei die Bodengruppe zwischen dem linken Längsträger und dem rechten Längsträger zumindest einen weiteren Längsträger, der mit der vorderen Querträgerstruktur und/oder der hinteren Querträgerstruktur verbunden ist, aufweist. Der Wärmetauscher kann dabei zwischen den Längsträgern und den Querträgerstrukturen den Boden der Fahrgastzelle bilden. Ebenso kann der Wärmetauscher zwischen den Längsträgern und den weiteren Querträgern den Boden der Fahrgastzelle bilden. Ebenso kann der Wärmetauscher zwischen den Längsträgern, einer Querträgerstruktur und einem weiteren Querträger den Boden der Fahrgastzelle bilden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der Antriebsenergiespeicher einschließlich des Wärmetauschers derart ausgeführt und mit der Karosserie verbunden, dass der Antriebsenergiespeicher eine Karosseriesteifigkeit für einen Fährbetrieb des Kraftfahrzeugs erhöht und dass der Antriebsenergiespeicher eine Karosseriefestigkeit für einen Kollisionslastfall erhöht.

Bevorzugt ist die Temperiereinrichtung mit dem Wärmetauscher Bestandteil eines Fahrzeuginnenraumklimatisierungssystems, das noch weitere Klimatisierungseinrichtungen umfasst. Insbesondere kann das Kraftfahrzeug neben dem Boden, d.h. dem Wärmetauscher, als Flächenheizung weitere Flächenheizungen aufweisen. Ebenso kann das Kraftfahrzeug eine Luftklimatisierungseinrichtung aufweisen, mittels der temperierte Luft über Luftausströmer in die Fahrgastzelle geleitet wird.

Ferner kann der Boden der Fahrgastzelle, und damit auch der Wärmetauscher, mit einem wärmeleitenden Bodenbelag bzw. einer wärmeleitenden Bodenverkleidung, wie einem entsprechenden Teppich, versehen sein.

Flierdurch ist ein Wärmeübergang von dem Wärmetauscher bis zur Fahrgastzelle verbessert.

Vorstehend aufgeführte Weiterbildungen der Erfindung können soweit möglich und sinnvoll beliebig miteinander kombiniert werden.

Es folgt eine Kurzbeschreibung der Figuren. Fig. 1 zeigt schematisch eine Perspektivansicht eines Kraftfahrzeugs mit einer Karosserie und mit einem Antriebsenergiespeicher vor einer Montage des Antriebsenergiespeichers an der Karosserie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Schnittansicht des Kraftfahrzeugs mit der Karosserie und dem Antriebsenergiespeicher gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Perspektivansicht von unten des Kraftfahrzeugs mit der Karosserie ohne dem Antriebsenergiespeicher gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Perspektivansicht von oben des Kraftfahrzeugs mit der Karosserie und dem Antriebsenergiespeicher nach einer Montage des Antriebsenergiespeichers an der Karosserie gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 5 zeigt schematisch eine Schnittansicht des Antriebsenergiespeichers gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Es folgt eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren 1 bis 5.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat ein Personenkraftfahrzeug eine Karosserie 1 und einen Antriebsenergiespeicher 3. Der Antriebsenergiespeicher 3 ist ein sogenannter Hochvoltspeicher zum Antrieb eines Elektroantriebsmotors des Personenkraftfahrzeugs, d.h. eine Antriebsbatterie. In Fig. 1 ist der Zustand vor einer Montage des Antriebsenergiespeichers 3 an der Karosserie 1 gezeigt. Die Karosserie 1 ist in Fig. 1 nicht vollständig dargestellt, sondern im Wesentlichen nur eine Bodengruppe 5 der Karosserie 1. Die Karosserie 1 bzw. die Bodengruppe 5 hat einen linken Seitenschweller 7 und einen rechten Seitenschweller 8, d.h. Längsträger. Der Antriebsenergiespeicher 3 hat ein Antriebsenergiespeichergehäuse 301, das über seine gesamte Erstreckung im Wesentlichen eine gleiche Höhe aufweist, und ein aufgesetztes Zusatzgehäuse 302 im hinteren Bereich des Antriebsenergiespeichers 3. In dem Antriebsenergiespeichergehäuse 301 sind im Wesentlichen Batteriezellen 309 untergebracht. In dem Zusatzgehäuse 302 ist zum Beispiel ein Lader, ein Wandler und sonstige Elektrik-/Elektronikkomponenten untergebracht. Der Antriebsenergiespeicher 3 wird von unten an der Bodengruppe 5 mittels Schraubverbindungen und gegebenenfalls zusätzlich durch Klebeverbindungen montiert.

In Fig. 2 ist eine sehr schematische Schnittansicht entlang einer y-Richtung und einer z-Richtung der Karosserie 1 gezeigt. Der Schnitt verläuft durch eine Fahrgastzelle 9 des Kraftfahrzeugs. Unten Links und unten Rechts in der Fig. 2 sind die Seitenschweller 7, 8 dargestellt, an denen von unten das Antriebsenergiespeichergehäuse 301 mittels Schraubverbindungen 21 montiert ist. Insbesondere ist das Antriebsenergiespeichergehäuse 301 an seinem umlaufenden Flansch 304, 306 mit einer dazwischen angeordneten Dichtung 19 an der Bodengruppe 5 montiert. Ferner sind in der Schnittansicht weitere Querträger 15,

16, 17, 18 der Bodengruppe 5 schematisch dargestellt. Das Antriebsenergiespeichergehäuse 301 ist mit den weiteren Querträgern 15, 16, 17,

18 mittels Schraubverbindungen 23 verbunden und zusätzlich verklebt.

Das montierte Antriebsenergiespeichergehäuse 301 bildet zumindest abschnittsweise einen Boden der Bodengruppe 5 aus und erstreckt sich über eine gesamte Breite der Bodengruppe 5 zwischen dem linken Seitenschweller 7 und dem rechten Seitenschweller 8. Durch die Dichtung 19 ist die Fahrgastzelle 9 nach unten hin dicht.

In Figur 3 ist lediglich die Bodengruppe 5 ohne den Antriebsenergiespeicher 3 in einer Perspektivansicht von unten gezeigt. Wie in Figur 3 gezeigt ist, hat die Bodengruppe 5 hinter vorderen Radhäusern bzw. hinter einer Vorderachse eine vordere Querträgerstruktur 11 mit einer sogenannten vorderen Stirnwand, die die Fahrgastzelle nach vorne hin zu einem Fahrzeugvorderwagen begrenzt und vordere Enden der Seitenschweller 7 und 8 miteinander verbindet. Ferner hat die Bodenbaugruppe 5 vor hinteren Radhäusern bzw. vor einer Hinterachse eine hintere Querträgerstruktur 13, die hintere Enden der Seitenschweller 7 und 8 miteinander verbindet und die im Bereich einer nicht dargestellten hinteren Rücksitzbank, die eine zweiten Sitzreihe des Kraftfahrzeugs bildet, angeordnet ist. Die Bodengruppe 5 weist ferner zwischen der vorderen Querträgerstruktur 11 und der hinteren Querträgerstruktur 13 weitere Querträger, wie die Sitzquerträger 15, 16, 17 im Bereich einer vorderen Sitzreihe und einer B-Säule der Karosserie 1 auf. Im Bereich der hinteren Sitzreihe ist ein Fersenblechquerträger 18 angeordnet. Alle Querträger 15, 16, 17, 18 verlaufen zwischen dem linken Seitenschweller 7 und dem rechten Seitenschweller 8 und sind mit diesen verbunden. Der Bereich zwischen den Seitenschwellern 7 und 8 sowie den jeweiligen Querträgerstrukturen 11 und 13 bzw. den weiteren Querträgern 15, 16, 17, 18 ist offen. Die Bodengruppe 5 ist ohne Bodenblech zwischen diesen Trägern ausgebildet.

In Figur 4 ist die Bodengruppe 5 mit dem montierten Antriebsenergiespeicher 3 in einer Perspektivansicht von schräg oben gezeigt. Die schraffierten Flächen zwischen den Seitenschwellern 7 und 8 sowie der vorderen Querträgerträgerstruktur 11 und der hinteren Querträgerstruktur 13 der Bodengruppe zeigen eine Oberseite des Antriebsenergiespeichers 3, insbesondere des

Antriebsenergiespeichergehäuses 301 und des Zusatzgehäuses 302, in den offenen Bereichen zwischen den jeweiligen Trägern der Bodengruppe 5. Die Oberseite des Antriebsenergiespeichers 3 bildet in den schraffierten Bereichen einen Boden der Fahrgastzelle 9 und ersetzt somit ein herkömmliches Bodenblech. Wie ferner in Figur 4 zu sehen ist, erstreckt sich der Antriebsenergiespeicher 3 von einer vorderen Querträgerstruktur 11 mit einer Stirnwand bis zu einer hinteren Querträgerstruktur 13, die hintere Enden der Seitenschweller 7 und 8 miteinander verbindet, d.h. bis zu einem hinteren Radhaus der Bodengruppe 3 unterhalb einer Rücksitzbank, die die zweite Sitzreihe bildet.

Insgesamt liegt ein Montagedichtflansch 306 des Antriebsenergiespeichergehäuses 301 ringsum umlaufend dichtend an den entsprechenden Bestandteilen der Bodengruppe 5 an, so dass das Antriebsenergiespeichergehäuse 301 und die Bodengruppe 5 zusammenwirkend einen fluiddichten Boden der Fahrgastzelle 9 des Kraftfahrzeugs ausbilden. Der umlaufende Montagedichtflansch 306 befindet sich in diesem Ausführungsbeispiel in einer Dichtebene. Die Bodengruppe 5 hat im Vergleich zu einer herkömmlichen Bodengruppe einer Karosserie kein Bodenblech und damit Freiräume zwischen den benachbarten Querträgern/Querträgerstrukturen. Diese Freiräume sind durch das Antriebsenergiespeichergehäuse 301 verschlossen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind 65% der Bodengruppe 5 zwischen der vorderen Querträgerstruktur 11 und dem Fersenblechträger 18 ohne das Antriebsenergiespeichergehäuse 301 zwischen den Seitenschwellern 6, 7 und den Querträgerstrukturen 11 und 13 nach unten hin offen.

Der Antriebsenergiespeicher 3 weist zusätzlich zu dem

Antriebsenergiespeichergehäuse 301 das Zusatzgehäuse 302 auf, das im hinteren Bereich des Antriebsenergiespeichergehäuses 301, im Bereich unter der Rücksitzbank, also hinter dem Fersenblechquerträger 18, auf das Antriebsenergiespeichergehäuse 301 aufgesetzt ist. In dem Zusatzgehäuse 302 sind Lader, Wandler und Elektrik-/Elektronikkomponenten des Antriebsenergiespeichers 3 untergebracht. Das Zusatzgehäuse 302 ragt in den Zwischenraum zwischen dem Fersenblechquerträger 18 und der hinteren Querträgerstruktur 13 hinein. Eine Oberseite des Antriebsenergiespeichergehäuses 301 ist im Wesentlichen eben ausgebildet. Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, ist es aus einem Gehäuseunterteil 303 und einem Gehäuseoberteil 305 ausgebildet, wobei das Gehäuseunterteil 303 einen Gehäuseunterteilflansch 304 und das Gehäuseoberteil 305 einen Gehäuseoberteilflansch 306 aufweist, wobei Gehäuseunterteil 303 und das Gehäuseoberteil 305 über den Gehäuseunterteilflansch 304 und den Gehäuseoberteilflansch 306 miteinander verbunden sind, und wobei der Gehäuseoberteilflansch 306 zur Montage des Antriebsenergiespeichergehäuses 303 an der Bodengruppe 5 ausgebildet ist. Zwischen dem Gehäuseoberteilflansch 306 und dem Gehäuseunterteilflansch 304 ist eine Dichtung 307 angeordnet. Ferner ist zwischen dem Gehäuseoberteilflansch 306 und der Bodenbaugruppe 5 eine Dichtung 19 angeordnet.

Das Antriebsenergiespeichergehäuse 301 ist über die Schraubverbindungen 21 über den Montagedichtflansch 304, 306 mit der Bodengruppe 5 verbunden. Ferner ist das Antriebsenergiespeichergehäuse 301 bzw. das Gehäuseoberteil 305 mit den Querträgern 15, 16, 17, 18 über die Schraubverbindungen 23 verbunden.

Fig. 5 zeigt eine schematische Schnittansicht des Antriebsenergiespeichers 3 parallel zu einer Hochachse des Personenkraftfahrzeugs. Das Gehäuseoberteil 305 bildet eine obere Wand des Antriebsenergiespeichers 3. Das Gehäuseunterteil 303 bildet eine untere Wand des Antriebsenergiespeichers 3. Zwischen Gehäuseunterteil 303 und Gehäuseoberteil 305 sind Batteriezellen 9 angeordnet. Insbesondere sind die Batteriezellen 9 mit dem Gehäuseoberteil 305, d.h. mit der oberen Wand, verklebt.

Das Gehäuseoberteil 305, d.h. die obere Wand, ist als Wärmetauscher ausgeführt. Insbesondere besteht der Wärmetauscher 305 aus einer unteren Lage bzw. Platte

305.1 und einer oberen Lage bzw. Platte 305.3 zwischen denen ein gewellte Lage

305.2 angeordnet ist. Die Lagen 305.1 , 305.2 und 305.3 sind miteinander durch Kleben oder Schweißen stofflich verbunden. Hierdurch sind Vorlaufkanäle 305.4 und Rücklaufkanäle 305.5 ausgebildet. Die Kanäle 305.4 und 305.5 bilden Kanäle des Wärmetauschers, die mit einem Temperiermedium durchströmbar sind. Der Wärmetauscher 305 bildet damit eine Fußbodenheizung bzw. -kühlung der Fahrgastzelle. Gleichzeitig bildet der Wärmetauscher aber auch eine Heizung bzw. Kühlung der Batteriezellen 309, die an den Wärmetauscher 305 angrenzen. Zusätzlich bildet der Wärmetauscher 305 als Boden des Zusatzgehäuses 302 eine Temperierung des Zusatzgehäuses 302, d.h. der darin angeordneten Elektrik- /Elektronikkomponenten. Der Wärmetauscher 305 ist über entsprechende Rohrleitungen mit einer Fahrzeugklimaanlage verbunden. In der Fahrzeugklimaanlage wird ein Temperiermedium auf eine bestimmte Temperatur gebracht und dann dem Wärmetauscher zugeführt. Über die Temperatur des Temperaturmediums bzw. seine Durchflussmenge je Zeiteinheit können dann die Fahrgastzelle 9 und gleichzeitig die Batteriezellen 309 temperiert werden. In der Schnittansicht von Fig. 2 ist der Wärmetauscher in dem Gehäuseoberteil 305 der Einfachheit halber nicht dargestellt.

Der Boden der Fahrgastzelle 9, und damit auch der Wärmetauscher 305, ist mit einer hinreichend wärmeleitfähigen Bodenverkleidung, z.B. ein Teppich oder io dergleichen, ausgekleidet bzw. bedeckt, so dass ein hinreichender Wärmeübergang in die Fahrgastzelle 9 ermöglicht ist.

Der Wärmetauscher 305 temperiert die Fahrgastzelle 9 lediglich ergänzend. Zusätzlich weist die Fahrzeugklimaanlage auch eine herkömmliche Klimatisierung über Lufteinlässe in der Fahrgastzelle 9 auf. Da der Wärmetauscher 305 als Flächentemperierung einer größeren Trägheit als eine Lufttemperierung unterliegt, kann der Wärmetauscher 305 zu einer Grundtemperierung beitragen, während die herkömmliche Klimatisierung über Lufteinlässe ergänzend eine schnellere Regelung der Temperatur in der Fahrgastzelle 9 ermöglicht.

Ebenso kann der Wärmetauscher 305 die Batteriezellen 309 lediglich ergänzend temperieren. Es können weitere Wärmetauscher mit eigenen Temperierkreisläufen zwischen den Batteriezellen 309 oder/und unterhalb der Batteriezellen 309 vorgesehen sein. Dies ist für eine größere Temperierleistung zum Temperieren der Batteriezellen 309 vorteilhaft und wenn ein zu großer Unterschied zwischen einer Solltemperatur der Batteriezellen und einer Solltemperatur der Fahrgastzelle besteht.

Der Wärmetauscher 305 ist ferner derart ausgeführt, dass er zusammen mit den anderen Bestandteilen der Antriebsbatterie 3 zu einer Karosseriesteifigkeit für einen Fährbetrieb des Kraftfahrzeugs und zu einer Karosseriefestigkeit für einen Kollisionslastfall beiträgt. Insbesondere sind die Bestandteile der Antriebsbatterie 3 einschließlich dem Wärmetauscher 305 und den Batteriezellen 309 sandwichartig miteinander verklebt. Die Batteriezellen 309 sind beispielsweise eine Vielzahl von kreiszylindrischen Zellen, die aneinander angrenzend angeordnet sind und die stirnseitig mit dem Wärmetauscher 305 verklebt sind.