DE102014108160A1

DE102014108160A1 - Unterbodeneinheit für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102014108160A1
Application number: DE102014108160.9A
Authority: DE
Inventors: Dennis Berger; Thomas Fritz
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2014-06-11
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2015-12-17
Also published as: CN105270150A; US9884544B2; KR20150142614A; US20150360550A1; KR101701044B1; CN105270150B

Abstract

Unterbodeneinheit zur Versteifung einer Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zwischen einer Vorderachse und einer Hinterachse, mit einem mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbindbaren Bodenkörper (12) zum Abtragen von statischen und/oder dynamischen Lasten der Kraftfahrzeugkarosserie, wobei der Bodenkörper (12) eine im Wesentlichen nach oben weisende Oberseite (32) zum Tragen von Batteriezelleneinheiten (18) zur Ausbildung einer Traktionsbatterie zum rein elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs und der Bodenkörper (12) mindestens einen Kühlkanal (26) zur Kühlung der Oberseite (32) aufweist. Mit Hilfe des sowieso massiv ausgestalteten Bodenkörpers (12) der Unterbodeneinheit (10) kann die Unterbodeneinheit (10) die Batteriezellen (18) der Traktionsbatterie als Tragplatte eines Batteriegehäuses tragen, als Panzerung schützen und mit Hilfe des Kühlkanals (26) als Wärmetauscher aktiv und/oder passiv kühlen, so dass eine hohe Lebensdauer einer in einem unteren Bereich des Kraftfahrzeugs vorgesehenen Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Unterbodeneinheit für ein Kraftfahrzeug, mit dessen Hilfe eine Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs versteift werden kann.
Eine Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs kann eine tragende Tragstruktur aufweisen, bei der massiv ausgeführte Längsträger und massiv ausgeführte Querträger zu einem Tragrahmen miteinander verbunden sind, um eine stabile Plattform auszubilden, mit der die übrigen Bauteile des Kraftfahrzeugs verbunden werden können. Die Tragstruktur kann insbesondere einen Antrieb, die einzelnen Karosserieteile, Funktionseinheiten des Kraftfahrzeugs sowie eine Nutzlast tragen und deren Gewichtskräfte an einen Untergrund abtragen. Zur Versteifung der Tragstruktur und der Kraftfahrzeugkarosserie kann eine mit der Tragstruktur verbundene plattenförmige Unterbodeneinheit vorgesehen sein, welche den Unterboden des Kraftfahrzeugs ausbildet und oberhalb der Unterbodeneinheit angeordnete Baueinheiten gegenüber dem Untergrund abdeckt und schützt.
Aus WO 2013/051638 A1 ist es bekannt ein Batteriegehäuse einer Traktionsbatterie von unten mit einem Unterboden eines Kraftfahrzeugs zu verbinden. Eine zum Untergrund weisende Unterseite des Batteriegehäuses ist als dünnwandiges Aluminiumgussteil mit nach außen abstehenden Kühlrippen ausgestaltet.
Es besteht ein ständiges Bedürfnis für eine hohe Lebensdauer einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs.
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die eine hohe Lebensdauer einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs ermöglichen, insbesondere auch durch deren ausreichende Kühlung.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Unterbodeneinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Erfindungsgemäß ist eine Unterbodeneinheit zur Versteifung einer Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zwischen einer Vorderachse und einer Hinterachse, vorgesehen mit einem mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbindbaren Bodenkörper zum Abtragen von statischen und/oder dynamischen Lasten der Kraftfahrzeugkarosserie, wobei der Bodenkörper eine im Wesentlichen nach oben weisende Oberseite zum Tragen von Batteriezelleneinheiten zur Ausbildung einer Traktionsbatterie zum rein elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs aufweist und der Bodenkörper mindestens einen Kühlkanal zur Kühlung der Oberseite aufweist. Ein Kraftfahrzeug mit einer Traktionsbatterie zum rein elektrischen Antrieb ist dabei insbesondere ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug.
Der Bodenkörper ist infolge seiner Funktion als ein die Kraftfahrzeugkarosserie versteifendes Bauteil entsprechend massiv ausgestaltet, um die im Betrieb des Kraftfahrzeugs und bei einem Unfall („crash“) zu erwartenden Lasten abtragen zu können. Dadurch ist der Bodenkörper stabil genug, um als Tragboden die schweren Batteriezelleneinheiten der Traktionsbatterie zu tragen und zusätzlich als Panzerung für die Batteriezelleneinheiten zu dienen, so dass die Batteriezelleneinheiten gegen eine Beschädigung durch den Untergrund, beispielsweise bei einem Aufsetzen des Kraftfahrzeugs an einem vom Untergrund nach oben abstehenden Hindernis, sowie gegen eindringende Gegenstände die auf dem Untergrund liegen und emporgeschleudert werden, sicher geschützt sind. Gleichzeitig weist der Bodenkörper der Unterbodeneinheit einen in horizontaler Richtung betrachteten vergleichsweise großen Querschnitt auf, so dass in dem Material des Bodenkörpers der mindestens eine Kühlkanal vorgesehen werden kann ohne den Bodenkörper signifikant zu schwächen. Der Bodenkörper kann dadurch die Batteriezelleneinheiten zusätzlich aktiv und/oder passiv kühlen. Eine Überhitzung und Beschädigung der Batteriezelleneinheiten durch nicht abgeführte Wärme kann dadurch vermieden werden. Der Bodenkörper kann dadurch mehrere Funktionen gleichzeitig erfüllen. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass in dem Fall, dass die Batteriezelleneinheiten nicht unterhalb sondern oberhalb der Unterbodeneinheit in einem unteren Bereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sind, die Unterbodeneinheit als Teil eines gepanzerten Batteriegehäuses genutzt werden kann und aufgrund der massiven Ausgestaltung auch als Tragboden und Wärmetauscher genutzt werden kann. Mit Hilfe des sowieso massiv ausgestalteten Bodenkörpers der Unterbodeneinheit kann die Unterbodeneinheit die Batteriezellen der Traktionsbatterie als Tragplatte eines Batteriegehäuses tragen, als Panzerung schützen und mit Hilfe des Kühlkanals bzw. der Kühlkanäle als Wärmetauscher aktiv und/oder passiv kühlen, so dass eine hohe Lebensdauer einer in einem unteren Bereich des Kraftfahrzeugs vorgesehenen Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs ermöglicht ist, insbesondere auch durch deren ausreichende Kühlung.
Der Bodenkörper kann sich in Querrichtung des Kraftfahrzeugs insbesondere zwischen einem maximal weit rechten und einem maximal weit linken Längsträger einer Tragstruktur der Kraftfahrzeugkarosserie erstrecken. Bei einem Abstand D der Mittellinien des rechten Längsträgers und des linken Längsträgers gilt für die Erstreckung d des Bodenkörpers in Querrichtung insbesondere 1,10 ≤ d/D ≤ 0,80, vorzugsweise 1,00 ≤ d/D ≤ 0,90 und besonders bevorzugt 0,98 ≤ d/D ≤ 0,95. Vorzugsweise sind sämtliche Batteriezelleneinheiten der Traktionsbatterie zwischen dem linken Längsträger und dem rechten Längsträger angeordnet. Vorzugsweise überdecken der linke Längsträger und der rechte Längsträger in Querrichtung betrachtet zumindest einen Teil der Batteriezelleneinheiten, so dass der rechte Längsträger und der linke Längsträger als Panzerung für die Batteriezelleneinheiten bei einem Seitencrash des Kraftfahrzeugs dienen können. Der Bodenkörper kann sich in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs insbesondere zwischen der Vorderachse und der Hinterachse des Kraftfahrzeugs erstrecken. Bei einem Radstand A zwischen der Vorderachse und der Hinterachse gilt für die Erstreckung a des Bodenkörpers in Längsrichtung insbesondere 1,10 ≤ a/A ≤ 0,30, vorzugsweise 1,00 ≤ a/A ≤ 0,40, weiter bevorzugt 0,90 ≤ a/A ≤ 0,50 und besonders bevorzugt 0,80 ≤ a/A ≤ 0,60. Der Bodenkörper ist insbesondere aus einem Aluminiummaterial, vorzugsweise durch Aluminiumguss, hergestellt.
Mit dem mindestens einen Kühlkanal kann ein erster Anschluss zur Zufuhr eines Kühlmediums zum Kühlen des Bodenkörpers und ein zweiter Anschluss zur Abfuhr des Kühlmediums verbunden sein. Über den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss kann das Kühlmedium aus einer außerhalb der Unterbodeneinheit liegenden Quelle durch die Unterbodeneinheit hindurchgeleitet werden, um die Batteriezelleneinheiten zu temperieren, insbesondere kühlen oder heizen. Als Kühlmedium kann insbesondere eine Flüssigkeit, beispielsweise Kühlwasser, Kühlöl oder ein Kältemittel verwendet werden. Der erste Anschluss und der zweite Anschluss können insbesondere mit Schlauchleitungen eines Kühlsystems verbunden werden. Über den ersten Anschluss kann ein gekühltes Kühlmedium in die Unterbodeneinheit eingeleitet werden, das sich innerhalb des Kühlkanals erwärmt und im erwärmten Zustand die Unterbodeneinheit über den zweiten Anschluss verlässt. Der zweite Anschluss kann außerhalb der Unterbodeneinheit über einen Kühler und eine Pumpe mit dem ersten Anschluss verbunden sein, wodurch ein Kühlkreislauf ausgebildet wird. Es ist auch möglich, dass der zweite Anschluss mit einem Wärmetauscher einer Kältemaschine („Chiller“) verbunden ist, um dem Kühlmedium Wärme zu entziehen. Das gekühlte Kühlmedium kann über einen weiteren ersten Anschluss der Unterbodeneinheit zugeführt werden und über einen weiteren zweiten Anschluss zu einer Pumpe gelangen, welche das Kühlmedium über den ersten Anschluss in die Unterbodeneinheit pumpt. Die Kältemaschine kann insbesondere mit Hilfe eines Kondensators und eines Expansionsventils ein Kältemittel mit einer entsprechend niedrigen Temperatur dem Wärmetauscher zuführen, wo das Kältemittel von dem aus der Unterbodeneinheit kommenden Kühlmedium verdampft werden kann, um dem Kühlmedium Wärme zu entziehen. Das Kältemittel kann insbesondere mit Hilfe eines Kompressors im Kreis gefördert werden.
Der Bodenkörper kann insbesondere als Verdampfer zum zumindest teilweisen Verdampfen des Kühlmediums ausgestaltet sein. Durch den Phasenwechsel des insbesondere als Kältemittel ausgestalteten Kühlmittels kann eine entsprechend hohe Kühlleistung innerhalb der Unterbodeneinheit in dem Kühlkanal erreicht werden. Ferner kann das über die Anschlüsse angeschlossene Kühlsystem vereinfacht werden. Insbesondere kann für die Unterbodeneinheit und das Kühlsystem ein gemeinsames Kühlmedium verwendet werden, so dass ein Wärmeaustausch zwischen dem für die Bodeneinheit verwendeten Kühlmedium und einem für das Kühlsystem verwendeten Kältemittel nicht erforderlich ist und/oder nur ein einziges Förderaggregat, insbesondere Kompressor oder Pumpe, für den Kreisprozess des Kühlsystems ausreichend ist.
Insbesondere ist der Kühlkanal durch eine die Oberseite ausbildende Materiallage vollständig nach oben geschlossen ausgeführt. Der Kühlkanal ist dadurch gegenüber den Batteriezelleneinheiten durch die Materiallage abgedichtet. Ein Kontakt des durch den Kühlkanal geleiteten Kühlmediums mit den Batteriezelleneinheiten ist dadurch vermieden, so dass auch ein elektrischer Kurzschluss über das Kühlmedium verhindert ist. Die die Oberseite ausbildende Materiallage ist insbesondere einstückig mit dem den Kühlkanal ausbildenden Material des Bodenkörpers ausgeführt. Die Oberseite kann als flache Ebene ausgeführt sein. Vorzugsweise weist die Oberseite Verbindungsmittel zur Verbindung mit einem Batteriegehäuse auf. Ferner kann die Oberseite dreidimensional strukturiert und ausgeformt sein, insbesondere um eine definierte Anordnung und Platzierung der Batteriezelleneinheiten relativ zum Bodenkörper vorzugeben. Die Oberseite kann hierzu beispielsweise Positionierungsmarken und/oder formschlüssige Anlageflächen zur Ausrichtung und Positionierung der Batteriezelleneinheiten ausbilden.
Vorzugsweise ist der Kühlkanal spanabhebend, insbesondere durch Fräsen, oder durch Strangpressen herstellbar. Durch die spanabhebende Bearbeitung des Bodenkörpers kann ein individuelles Profil des Kühlkanals, insbesondere mit einer Mehrzahl von Windungen und Umlenkungsbereichen, leicht hergestellt werden. Durch Strangpressen kann leicht und kostengünstig eine Mehrzahl von im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Kühlkanälen ausgebildet werden, die, beispielsweise über Bohrungen, miteinander verbunden werden können, wobei nicht benötigte Endöffnungen der Kühlkanäle verschlossen sein können.
Besonders bevorzugt weist der Bodenkörper ein den Kühlkanal und die Oberseite ausbildendes Oberteil und ein massiv ausgebildetes separates Unterteil auf, wobei das Oberteil und das Unterteil zur Begrenzung eines Strömungsquerschnitts des Kühlkanals, insbesondere durch Schweißen, miteinander verbunden sind. Das Unterteil kann insbesondere als eine massiv ausgeführte Platte ausgestaltet sein, die insbesondere im Wesentlichen unbearbeitet ist. Eine beispielsweise spanende Bearbeitung zur Herstellung des Kühlkanals kann insbesondere ausschließlich in dem Oberteil vorgesehen sein. Hierbei kann der Kühlkanal in dem Oberteil als einseitig offene Rinne ausgestaltet sein. Das Oberteil kann mit der offenen Seite des rinnenförmigen Kühlkanals auf das Unterteil aufgesetzt werden, so dass eine zum Oberteil weisenden Kontaktfläche des Unterteils einen Teil der Kanalwand des Kühlkanals ausbildet. Der Kühlkanal kann durch konstruktiv und herstellungstechnisch einfach umzusetzende Maßnahmen ausgebildet werden.
Insbesondere weist der Bodenkörper einen linken Befestigungsflansch zur Befestigung mit einem linken Längsträger einer Tragstruktur der Kraftfahrzeugkarosserie und einen rechten Befestigungsflansch zur Befestigung mit einem rechten Längsträger der Tragstruktur auf. Die Unterbodeneinheit kann dadurch direkt mit der Tragstruktur der Kraftfahrzeugkarosserie verbunden werden und über das Material des Bodenkörpers auftretende statische und/oder dynamische Lasten abtragen. Ein rahmenförmiges Zwischengehäuse und/oder ein Gehäusedeckel eines Batteriegehäuses kann insbesondere in vertikaler Verlängerung von äußeren Seitenwänden des Bodenkörpers mit dem Bodenkörper verbunden werden. Zusätzlich oder alternativ können Teile des Batteriegehäuses ebenfalls mit dem jeweiligen Befestigungsflansch verbunden werden, wodurch es nicht erforderlich ist in den Seitenwänden Befestigungsmittel vorzusehen, so dass beispielweise eine Oberseite der Seitenwände für eine Abdichtung des Batteriegehäuses genutzt werden kann. Ferner kann der insbesondere im Wesentlichen horizontal abstehende Befestigungsflansch als Kühlrippe wirken, um von dem Bodenkörper aufgenommene Wärme der Batteriezelleneinheiten konvektiv und/oder durch Wärmeleitung an die Längsträger abzuführen.
Vorzugsweise sind im Wesentlichen vertikal nach oben von dem Bodenkörper abstehende Versteifungsrippen vorgesehen, wobei die Versteifungsrippen mit dem Bodenkörper Aufnahmetaschen zur Aufnahme mindestens einer Batteriezelleneinheit zur Ausbildung einer Traktionsbatterie zum rein elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs begrenzen, wobei insbesondere die Versteifungsrippen einstückig mit dem Bodenkörper ausgeführt sind. Durch die Versteifungsrippen kann die Unterbodeneinheit hinreichend stabil und steif ausgeführt sein, dass im Betrieb des Kraftfahrzeugs auftretende statische und dynamische Lasten zur Versteifung der Tragstruktur der Kraftfahrzeugkarosserie bei geringem Materialeinsatz aufgenommen und abgetragen werden können. Der Bodenkörper kann beispielsweise in der Art einer Wanne mit nach innen in das Volumen der Wanne hineinragenden Versteifungsrippen ausgestaltet sein. Die Versteifungsrippen können insbesondere jeweils in Längsrichtung und Querrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufen und sich hierbei kreuzen, wodurch die insbesondere im Wesentlichen rechteckigen Aufnahmetaschen ausgebildet werden können. Die Versteifungsrippen sind zumindest zu einem Teil mit seitlich äußeren Seitenwänden des Bodenkörpers verbunden. Die Seitenwände können das von der Wanne aufgespannte Volumen seitlich begrenzen. In die Aufnahmetaschen können die Batteriezelleneinheiten zumindest teilweise von oben eingesetzt sein. Die Versteifungsrippen des Bodenkörpers können hierbei nicht nur der Versteifung der Unterbodeneinheit und der Kraftfahrzeugkarosserie, sondern auch der Aufnahme und Kühlung der Batteriezelleneinheiten dienen und dadurch mehrere Funktionen gleichzeitig erfüllen. Zusätzlich können die Versteifungsrippen in den Batteriezelleneinheiten erzeugte Wärme an den Bodenkörper ableiten, der mit Hilfe des durch den Kühlkanal geführten Kühlmediums gekühlt werden kann. Eine Überhitzung und Beschädigung der Batteriezelleneinheiten durch nicht abgeführte Wärme kann dadurch vermieden werden. Die Versteifungsrippen können entweder passiv Wärme ableiten oder aktiv mitgekühlt werden.
Besonders bevorzugt ist der Bodenkörper an einer nach unten weisenden Unterseite mit einer Schlagschutzlage gepanzert, wobei die Schlagschutzlage aus einem Aluminiummaterial, einem Stahlmaterial oder einem Faserverbundwerkstoff hergestellt ist. Die Schlagschutzlage kann von einem Untergrund kommende plötzliche Krafteinwirkungen abfedern und dadurch das Risiko einer Beschädigung und/oder Deformierung des Kühlkanals und/oder einer Beschädigung der Batteriezelleneinheiten reduzieren. Wenn die Schlagschutzlage aus einem metallischen Material hergestellt ist kann durch Wärmeleitungseffekte ein vergleichsweise hoher Wärmestrom an die Schlagschutzlage geleitet werden und über eine dem Fahrtwind ausgesetzten Unterseite der Schlagschutzlage konvektiv abgeführt werden. Wenn die Schlagschutzlage aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt ist, kann die Schlagschutzlage in einem größeren Ausmaß elastisch deformiert werden, so dass plastische Verformungen der Unterbodeneinheit vermieden sind.
Insbesondere weist der Bodenkörper im Bereich des Kühlkanals eine Höhe H in vertikaler Richtung und der Kühlkanal eine Erstreckung h in vertikaler Richtung auf, wobei 0,05 ≤ h/H ≤ 0,50, insbesondere 0,10 ≤ h/H ≤ 0,40, vorzugsweise 0,20 ≤ h/H ≤ 0,35 und besonders bevorzugt h/H = 0,30 ± 0,03 gilt, wobei insbesondere H = 7 mm ± 2 mm, vorzugsweise H = 7 mm ± 1 mm gilt. Dadurch kann der Kühlkanal einen hinreichend großen Strömungsquerschnitt ausbilden, um eine ausreichend hohe Kühlleistung bereitzustellen, während gleichzeitig der Bodenkörper hinreichend massiv ausgestaltet ist, um die Kraftfahrzeugkarosserie zu versteifen und für die Batteriezelleneinheiten als Tragboden und Panzerung zu wirken.
Die Erfindung betrifft ferner eine Traktionsbatterie zum rein elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs mit mehreren in einem Batteriegehäuse eingesetzten Batteriezelleneinheiten, wobei das Batteriegehäuse eine die Batteriezelleneinheiten tragende und thermisch mit den Batteriezelleneinheiten gekoppelte Trägerplatte aufweist und die Trägerplatte als eine Unterbodeneinheit, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zur Versteifung einer Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs ausgestaltet ist. Mit Hilfe des sowieso massiv ausgestalteten Bodenkörpers der Unterbodeneinheit kann die Unterbodeneinheit die Batteriezellen der Traktionsbatterie als Tragplatte eines Batteriegehäuses tragen, als Panzerung schützen und mit Hilfe des Kühlkanals als Wärmetauscher aktiv und/oder passiv kühlen, so dass eine hohe Lebensdauer einer in einem unteren Bereich des Kraftfahrzeugs vorgesehenen Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer eine tragende Tragstruktur aufweisenden Kraftfahrzeugkarosserie und einer an einer Unterseite der Kraftfahrzeugkarosserie mit der Tragstruktur verbundenen Traktionsbatterie, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zur Versteifung der Kraftfahrzeugkarosserie. Mit Hilfe des sowieso massiv ausgestalteten Bodenkörpers der Unterbodeneinheit der Traktionsbatterie kann die Unterbodeneinheit die Batteriezellen der Traktionsbatterie als Tragplatte eines Batteriegehäuses tragen, als Panzerung schützen und mit Hilfe des Kühlkanals als Wärmetauscher aktiv und/oder passiv kühlen, so dass eine hohe Lebensdauer einer in einem unteren Bereich des Kraftfahrzeugs vorgesehenen Traktionsbatterie des Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
1: beispielhaft eine schematische perspektivische Ansicht einer Unterbodeneinheit,
2: beispielhaft eine schematische perspektivische Ansicht der Unterbodeneinheit aus 1 mit eingesetzten Batteriezelleneinheiten und
3: eine schematische Schnittansicht der Unterbodeneinheit aus 1.
Die in 1 dargestellte Unterbodeneinheit 10 zur Versteifung eines Kraftfahrzeugs weist einen massiv ausgestalteten Bodenkörper 12 auf, von dem einstückig ausgeführte in Längsrichtung und in Querrichtung verlaufende Versteifungsrippen 14 nach oben abstehen. Zwischen den sich kreuzenden Versteifungsrippen 14 und äußeren Seitenwänden des Bodenkörpers 12 sind Aufnahmetaschen 16 ausgebildet, in die Batteriezelleneinheiten 18 zur Ausbildung einer Traktionsbatterie von oben eingesetzt werden können (2). Die Batteriezelleneinheiten 18 sind miteinander elektrisch verbunden und können über einen Elektroanschluss 20 gespeicherte elektrische Energie abgeben und/oder von einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs mechanisch erzeugte elektrische Energie zur Speicherung aufnehmen. Der Bodenkörper 12 weist einen seitlich abstehenden linken Befestigungsflansch 22 und einen gegenüberliegenden seitlich abstehenden rechten Befestigungsflansch 24 auf, über welche die Unterbodeneinheit 10 mit einem linken und rechten Längsträger einer Tragstruktur einer Kraftfahrzeugkarosserie des Kraftfahrzeugs befestigt werden kann.
Wie in 3 dargestellt kann der Bodenkörper 12 mehrere mit einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss verbundene im Wesentlichen horizontal verlaufende Kühlkanäle 26 aufweisen. Der Bodenkörper 12 kann aus einem Oberteil 28 und einem mit dem Oberteil 28, beispielweise durch Schweißen verbundenes separates Unterteil 30 zusammengesetzt sein. Die Kühlkanäle 26 können hierbei z.B. durch Fräsen in dem Unterteil 30 eingebracht sein. Das Oberteil 28 bildet eine Oberseite 32 aus, auf der die Batteriezelleneinheiten 18 aufgesetzt sein können und von der die Versteifungsrippen 14 abstehen können. Zwischen der Oberseite 32 und den Kühlkanälen 26 ist eine Materiallage 34 des Bodenkörpers 12 vorgesehen, über welche die Kühlkanäle 26 zu den Batteriezelleneinheiten 18 beabstandet und ausreichend abgedichtet sind. Alternativ kann das Oberteil 28 und das Unterteil 30 einstückig ausgeführt sein, wobei insbesondere die Kühlkanäle 26 durch Strangpressen des Bodenkörpers 12 ausgebildet sind.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Unterbodeneinheit 10 eine separate, insbesondere aus einen von dem Bodenkörper 12 abweichenden Material hergestellte, Schlagschutzlage 36 auf. Der Bodenkörper 12 kann aus einem Aluminiummaterial hergestellt sein, während die Schlagschutzlage 36 aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt sein kann. Die Schlagschutzlage 36 ist an einer Unterseite 38 des Bodenkörpers 12 vorgesehen und kann den Bodenkörper 12 vor plötzlichen Krafteinwirkungen von einem Untergrund aus schützen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2013/051638 A1 [0003]

Claims

Unterbodeneinheit zur Versteifung einer Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zwischen einer Vorderachse und einer Hinterachse, mit einem mit der Kraftfahrzeugkarosserie verbindbaren Bodenkörper (12) zum Abtragen von statischen und/oder dynamischen Lasten der Kraftfahrzeugkarosserie, wobei der Bodenkörper (12) eine im Wesentlichen nach oben weisende Oberseite (32) zum Tragen von Batteriezelleneinheiten (18) zur Ausbildung einer Traktionsbatterie zum rein elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs und der Bodenkörper (12) mindestens einen Kühlkanal (26) zur Kühlung der Oberseite (32) aufweist.
Unterbodeneinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (26) durch eine die Oberseite (32) ausbildende Materiallage (34) vollständig nach oben geschlossen ausgeführt ist.
Unterbodeneinheit nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (26) spanabhebend, insbesondere durch Fräsen, oder durch Strangpressen herstellbar ist.
Unterbodeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenkörper (12) ein den Kühlkanal (26) und die Oberseite (32) ausbildendes Oberteil (28) und ein massiv ausgebildetes separates Unterteil (30) aufweist, wobei das Oberteil (28) und das Unterteil (30) zur Begrenzung eines Strömungsquerschnitts des Kühlkanals (26), insbesondere durch Schweißen, miteinander verbunden sind.
Unterbodeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenkörper (12) einen linken Befestigungsflansch (22) zur Befestigung mit einem linken Längsträger einer Tragstruktur der Kraftfahrzeugkarosserie und einen rechten Befestigungsflansch (24) zur Befestigung mit einem rechten Längsträger der Tragstruktur aufweist.
Unterbodeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass im Wesentlichen vertikal nach oben von dem Bodenkörper (12) abstehende Versteifungsrippen (14) vorgesehen sind, wobei die Versteifungsrippen (14) mit dem Bodenkörper (12) Aufnahmetaschen (16) zur Aufnahme mindestens einer Batteriezelleneinheit (18) zur Ausbildung einer Traktionsbatterie zum rein elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs begrenzen, wobei insbesondere die Versteifungsrippen (14) einstückig mit dem Bodenkörper (12) ausgeführt sind.
Unterbodeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenkörper (12) an einer nach unten weisenden Unterseite (38) mit einer Schlagschutzlage (36) gepanzert ist, wobei die Schlagschutzlage (36) aus einem Aluminiummaterial, einem Stahlmaterial oder einem Faserverbundwerkstoff hergestellt ist.
Unterbodeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenkörper (12) im Bereich des Kühlkanals (26) eine Höhe H in vertikaler Richtung und der Kühlkanal (26) eine Erstreckung h in vertikaler Richtung aufweist, wobei 0,05 ≤ h/H ≤ 0,50, insbesondere 0,10 ≤ h/H ≤ 0,40, vorzugsweise 0,20 ≤ h/H ≤ 0,35 und besonders bevorzugt h/H = 0,30 ± 0,03 gilt, wobei insbesondere H = 7 mm ± 2 mm, vorzugsweise H = 7 mm ± 1 mm gilt.
Traktionsbatterie zum rein elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs mit mehren in einem Batteriegehäuse eingesetzten Batteriezelleneinheiten (18), wobei das Batteriegehäuse eine die Batteriezelleneinheiten (18) tragende und thermisch mit den Batteriezelleneinheiten (18) gekoppelte Trägerplatte aufweist und die Trägerplatte als eine Unterbodeneinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Versteifung einer Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs ausgestaltet ist.
Kraftfahrzeug mit einer eine tragende Tragstruktur aufweisenden Kraftfahrzeugkarosserie und einer an einer Unterseite der Kraftfahrzeugkarosserie mit der Tragstruktur verbundenen Traktionsbatterie nach Anspruch 9 zur Versteifung der Kraftfahrzeugkarosserie.