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Die Erfindung betrifft einen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug zur Zwischenspeicherung elektrischer Energie, mit wenigstens einer in einem Batteriegehäuse angeordneten Batteriezelle und mit einer Aufprallschutzeinrichtung zur Aufnahme kinetischer Energie bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs, die wenigstens ein mittels eines Gasgenerators aufblasbares Prallkissen aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
DE 10 2011 108 545 A1 bekannt. Diese betrifft ein Fahrzeug mit wenigstens einem Antriebsmotor und Einrichtungen zur zumindest mittelbaren Bereitstellung von Brennstoff und/oder elektrischer Leistung für den Antriebsmotor. Dabei ist vorgesehen, dass wenigstens eine der Einrichtungen mit wenigstens einem Airbag sowie einem zugeordneten Gaserzeuger zum Aufblasen des Airbags versehen ist, welcher im Falle eines Unfalls auslöst und eine unfallbedingte Krafteinwirkung auf die Einrichtung oder von der Einrichtung auf benachbarte Bauteile abmildert.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welcher gegenüber bekannten Energiespeichern Vorteile aufweist, insbesondere einen zuverlässigen Aufprallschutz für das Batteriegehäuse und die Batteriezelle bereitstellt und zugleich die Sicherheit von Insassen des Kraftfahrzeugs im Falle eines Aufpralls beziehungsweise nach dem Aufprall verbessert.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einem Energiespeicher mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass das Prallkissen wenigstens bereichsweise aus einem Metallelement besteht, das in nicht aufgeblasenem Zustand des Prallkissens nach Art eines Faltenbalgs gefaltet ist.
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Der Energiespeicher dient zur Zwischenspeicherung elektrischer Energie, beispielsweise zum Betreiben einer elektrischen Maschine des Kraftfahrzeugs, bevorzugt einer Traktionsmaschine. Die Traktionsmaschine wiederum dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments. Die Traktionsmaschine ist mit in dem Energiespeicher zwischengespeicherter elektrischer Energie betreibbar. Umgekehrt kann es selbstverständlich vorgesehen sein, mithilfe der elektrischen Maschine beziehungsweise der Traktionsmaschine bereitgestellte Energie in dem Energiespeicher zwischenzuspeichern.
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Zur Zwischenspeicherung der elektrischen Energie verfügt der Energiespeicher über die Batteriezelle. Diese ist in dem Batteriegehäuse angeordnet, um die Batteriezelle vor äußeren Einflüssen, insbesondere vor Krafteinflüssen, zu schützen. Insbesondere bei einer Ausgestaltung der Batteriezelle als Lithium-lonen-Batteriezelle ist ein derartiger Schutz vor äußeren Einflüssen von besonderer Bedeutung. Es kann daher vorgesehen sein, das Batteriegehäuse starr und massiv auszugestalten, insbesondere aus Metall, beispielsweise Aluminium oder Stahl. In ersterem Falle liegt das Batteriegehäuse beispielsweise zumindest bereichsweise als Druckgussbauteil, Strangpressbauteil oder dergleichen vor. Insbesondere in letzterem Fall kann das Batteriegehäuse als Schweißkonstruktion ausgeführt sein.
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Eine solche Ausgestaltung führt jedoch zu einem äußerst schweren und bauraumbeanspruchenden Batteriegehäuse, was das Gesamtgewicht des Kraftfahrzeugs unerwünscht erhöht. Aus diesem Grund ist es vorgesehen, das Batteriegehäuse leichter zu gestalten und ihm stattdessen die Aufprallschutzeinrichtung zuzuordnen, mittels welcher bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs kinetische Energie aufgenommen werden kann, sodass das Batteriegehäuse und die darin angeordnete Batteriezelle vor dem Aufprall geschützt ist. Die Aufprallschutzeinrichtung verfügt über das Prallkissen sowie den Gasgenerator, mittels welchem das Prallkissen im Falle des Aufpralls aufblasbar ist.
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Die Aufprallschutzeinrichtung, insbesondere das Prallkissen, kann an dem Batteriegehäuse, insbesondere unmittelbar an dem Batteriegehäuse, befestigt sein und liegt - insbesondere im Falle der unmittelbaren Befestigung - permanent an diesem an, also sowohl in nichtaufgeblasenem Zustand als auch in aufgeblasenem Zustand des Prallkissens. Besonders bevorzugt ist die Verbindung zwischen der Aufprallschutzeinrichtung beziehungsweise dem Prallkissen und dem Batteriegehäuse elektrisch leitfähig, sodass im Falle eines elektrischen Kontakts zwischen der Batteriezelle und dem Batteriegehäuse elektrische Energie über die Aufprallschutzeinrichtung von dem Batteriegehäuse abgeführt werden kann, insbesondere in Richtung einer Karosserie des Kraftfahrzeugs und damit in Richtung einer Erdung.
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Das Prallkissen besteht zumindest bereichsweise aus dem Metallelement, um eine elektrisch leitfähige Ausgestaltung des Prallkissens zu schaffen. Besonders bevorzugt besteht das Prallkissen vollständig aus dem Metallelement. Selbstverständlich können jedoch auch lediglich wenigstens ein Metallstreifen beziehungsweise Metallfolienstreifen oder mehrere voneinander beabstandete Metallstreifen oder Metallfolienstreifen zur Ausbildung des Prallkissens herangezogen werden. Das Metallelement kann zum Beispiel in Form einer Metallfolie oder eines Metallblechs vorliegen. Die Abgrenzung zwischen Metallfolie und Metallblech wird bevorzugt anhand einer Wandstärke des Metallelements vorgenommen. Bei einer Wandstärke kleiner als einem Millimeter kann von der Metallfolie gesprochen werden, wohingegen bei einer Wandstärke von mindestens einem Millimeter das Metallelement in Form des Metallblechs vorliegt. Das Metallblech ist aufgrund seiner größeren Wandstärke starrer als die Metallfolie. Bevorzugt ist die Wandstärke größer als 1 mm, insbesondere beträgt sie wenigstens 1,5 mm, wenigstens 2,0 mm oder wenigstens 2,5 mm.
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Das Metallelement und/oder das Prallkissen insgesamt sollen in nichtaufgeblasenem Zustand des Prallkissens möglichst platzsparend angeordnet werden. Aus diesem Grund sind sie nach Art eines Faltenbalgs gefaltet, weisen also randseitig mehrere Knicke auf, an welchen das Metallelement beziehungsweise das Prallkissen jeweils gefaltet ist. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass das Metallelement schlauchförmig ist und an seinen Enden fluiddicht verschlossen ist. Das Metallelement liegt insbesondere im Falle der schlauchförmigen Ausgestaltung als Strangpressprofil vor, wird als durch Strangpressen und anschließendem fluiddichtem Verschließen der offen ausgebildeten Enden hergestellt. Entlang zweier voneinander beabstandeter, jeweils die beiden Enden miteinander verbindender Strecken ist das Metallelement jeweils mehrfach gefaltet, um es in nichtaufgeblasenem Zustand nach Art eines Faltenbalgs anzuordnen. Eine derartige Ausgestaltung der Aufprallschutzeinrichtung stellt ein zuverlässiges Abführen von elektrischer Energie von dem Batteriegehäuse beziehungsweise dem Energiespeicher in Richtung einer Erdung im Falle des Aufpralls des Kraftfahrzeugs sicher.
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Ganz allgemein gesprochen betrifft die Erfindung also auch eine Aufprallschutzeinrichtung für einen Energiespeicher beziehungsweise ein Batteriegehäuse des Energiespeichers. Der Energiespeicher ist vorzugsweise zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen und ausgestaltet und dient der Zwischenspeicherung elektrischer Energie. Der Energiespeicher verfügt vorzugsweise über wenigstens eine in dem Batteriegehäuse angeordnete Batteriezelle. Die Aufprallschutzeinrichtung dient der Aufnahme kinetischer Energie bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs und verfügt über wenigstens ein mittels eines Gasgenerators aufblasbares Prallkissen. Dabei ist vorgesehen, dass das Prallkissen wenigstens bereichsweise aus einem Metallelement besteht, das in nicht aufgeblasenem Zustand des Prallkissens nach Art eines Faltenbalgs gefaltet ist. Die Ausführungen zu dem Energiespeicher mit der Aufprallschutzeinrichtung im Rahmen dieser Beschreibung sind auf die Aufprallschutzeinrichtung ohne weiteres übertragbar, können also - optional - zur weiteren Ausgestaltung herangezogen werden.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine dem Batteriegehäuse zugewandte Rückseite des Prallkissens in aufgeblasenem Zustand des Prallkissens flächig und plan an dem Batteriegehäuse anliegt. Beispielsweise ist das Prallkissen über seine Rückseite an dem Batteriegehäuse befestigt, vorzugsweise vollflächig. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Rückseite des Prallkissens auf andere Art und Weise an dem Batteriegehäuse gehalten ist, nämlich durch eine entsprechende Befestigung der Aufprallschutzeinrichtung an dem Batteriegehäuse. Vorzugsweise ist durch das flächige Anliegen der Rückseite an dem Batteriegehäuse eine elektrische Kontaktierung zwischen dem Batteriegehäuse und dem Prallkissen hergestellt. Das flächige Anliegen liegt bevorzugt sowohl in nichtaufgeblasenem Zustand als auch in aufgeblasenem Zustand des Prallkissens vor, sodass stets die elektrische Kontaktierung gegeben ist.
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Selbstverständlich kann es alternativ auch vorgesehen sein, dass das Prallkissen als Bestandteil des Batteriegehäuses vorliegt. Bei einer derartigen Ausführungsform ist beispielsweise das Metallelement fluiddicht mit einer die Rückseite bildenden Rückwand des Batteriegehäuses verbunden. Auch eine einstückige und/oder materialeinheitliche Ausgestaltung des Prallkissens beziehungsweise des Metallelements mit dem Batteriegehäuse kann selbstverständlich realisiert sein.
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Vorzugsweise weist die Rückseite des Prallkissens, welche insbesondere vollständig an dem Batteriegehäuse anliegt, Abmessungen auf, welche in nichtaufgeblasenem Zustand maximalen Abmessungen des Prallkissens entsprechen. In zumindest zwei senkrecht aufeinander stehenden Richtungen, welche beide vorzugsweise parallel zu einer Wand des Batteriegehäuses vorliegen, an welcher die Rückseite des Prallkissens befestigt ist, entsprechen die Abmessungen der Rückseite des Prallkissens also den Abmessungen des gesamten Prallkissens. Entsprechend ist durch die Faltung des Prallkissens nach Art des Faltenbalgs eine äußerst platzsparende Ausgestaltung umgesetzt.
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Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Abmessungen der Rückseite in den genannten Abmessungen auch in aufgeblasenem Zustand nicht oder lediglich unwesentlich kleiner sind als die Abmessungen des Prallkissens. Beispielsweise entsprechen die Abmessungen der Rückseite in einer der Richtungen auch in aufgeblasenem Zustand den Abmessungen des Prallkissens in derselben Richtung. In einer anderen der Richtungen kann es vorgesehen sein, dass das Prallkissen in aufgeblasenem Zustand Abmessungen aufweist, welche größer sind als die Abmessungen der Rückseite, insbesondere um höchstens 25 %, höchstens 20 %, höchstens 15 %, höchstens 10 % oder höchstens 5 %. Die Vergrößerung der Abmessungen in dieser Richtung rührt insbesondere durch das Entfalten des Prallkissens her.
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Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Prallkissen ein die Rückseite ausbildendes erstes Metallelement und ein eine Vorderseite des Prallkissens ausbildendes zweites Metallelement aufweist, wobei das erste Metallelement und das zweite Metallelement jeweils einen ersten Befestigungsstreifen und einen von dem ersten Befestigungsstreifen beabstandeten und parallel zu diesem verlaufenden zweiten Befestigungsstreifen aufweisen, wobei die ersten Befestigungsstreifen der Metallelemente einerseits und die zweiten Befestigungsstreifen der Metallelemente andererseits miteinander verbunden sind. Das vorstehend erwähnte Metallelement kann von dem ersten Metallelement und dem zweiten Metallelement gemeinsam ausgebildet sein. Das erste Metallelement und das zweite Metallelement stellen insoweit Teile dieses Metallelements dar.
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Die Rückseite des Prallkissens, welche an dem Batteriegehäuse anliegt, wird nun von dem ersten Metallelement ausgebildet beziehungsweise liegt an diesem vor. Die der Rückseite abgewandte Vorderseite des Prallkissens wird hingegen von dem zweiten Metallelement ausgebildet beziehungsweise liegt an diesem vor. Die beiden Metallelemente, also das erste Metallelement und das zweite Metallelement, sind über die Befestigungsstreifen miteinander verbunden. Hierzu weist das erste Metallelement einen ersten Befestigungsstreifen und einen zweiten Befestigungsstreifen sowie das zweite Metallelement ebenfalls einen ersten Befestigungsstreifen und einen zweiten Befestigungsstreifen auf.
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Der erste Befestigungsstreifen des ersten Metallelements ist nun mit dem ersten Befestigungsstreifen des zweiten Metallelements verbunden, wohingegen der zweite Befestigungsstreifen des ersten Metallelements mit dem zweiten Befestigungsstreifen des zweiten Metallelements verbunden ist. Beispielsweise sind die Befestigungsstreifen der Metallelemente stoffschlüssig miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verklebt. Besonders bevorzugt ist die Verbindung zwischen den Befestigungsstreifen elektrisch leitfähig, sodass die beiden Metallelemente elektrisch miteinander verbunden sind. Eine derartige Ausgestaltung des Prallkissens ermöglicht eine besonders einfache Herstellung sowie eine platzsparende Anordnung durch die gefaltete Anordnung des Prallkissens.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Rückseite und die Vorderseite des Prallkissens in nichtaufgeblasenem Zustand plan verlaufen und parallel zueinander angeordnet sind. Das bedeutet, dass die Rückseite vollständig in einer ersten gedachten Ebene und die Vorderseite vollständig in einer zweiten gedachten Ebene liegt, wobei die beiden gedachten Ebenen beabstandet parallel zueinander liegen. Besonders bevorzugt weisen die Rückseite und die Vorderseite denselben Flächeninhalt auf und sind in nichtaufgeblasenem Zustand in Überdeckung zueinander angeordnet. Diese Ausgestaltung dient erneut der platzsparenden Anordnung des Prallkissens in nichtaufgeblasenem Zustand.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Prallkissen zwei voneinander beabstandete Faltungsbereiche aufweist, die jeweils wenigstens einen Falz aufweisen, entlang dem das Prallkissen in nichtaufgeblasenem Zustand gefaltet ist. Jeder der Faltungsbereiche erstreckt sich vorzugsweise von dem ersten Befestigungsstreifen bis hin zu dem zweiten Befestigungsstreifen, verbindet diese also miteinander. In dem Faltungsbereich ist der jeweils wenigstens eine Falz vorgesehen. Unter dem Falz ist eine vorzugsweise gerade Linie zu verstehen, entlang welcher das Prallkissen gefaltet ist. In nichtaufgeblasenem Zustand sind die beiden Faltungsbereiche vorzugsweise parallel zueinander angeordnet und liegen auf gegenüberliegenden Seiten des Prallkissens vor. So wird in nichtaufgeblasenem Zustand des Prallkissens zumindest in Draufsicht eine nahezu rechteckige Form des Prallkissens und mithin eine auch bei Anordnung an dem Batteriegehäuse platzsparende Geometrie erzielt.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Faltungsbereiche sich jeweils von dem ersten Befestigungsstreifen bis hin zu dem zweiten Befestigungsstreifen erstrecken. Auf eine derartige Ausgestaltung wurde bereits hingewiesen. Sie ermöglicht die besonders platzsparende Anordnung des Prallkissens in gefaltetem Zustand beziehungsweise in nichtaufgeblasenem Zustand. Vorzugsweise verläuft der wenigstens eine Falz jedes der Faltungsbereiche über die gesamte Erstreckung des jeweiligen Faltungsbereichs. Insbesondere verläuft also auch der wenigstens eine Falz ausgehend von dem ersten Befestigungsstreifen bis hin zu dem zweiten Befestigungsstreifen. Hierdurch wird ein besonders großes Volumenverhältnis zwischen dem Volumen des Prallkissens in aufgeblasenem Zustand und dem Volumen des Prallkissens in nichtaufgeblasenem Zustand erzielt.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das erste Metallelement und/oder das zweite Metallelement in den Faltungsbereichen im Schnitt gesehen mäanderförmig angeordnet sind/ist. Insoweit weist das jeweilige Metallelement in den Faltungsbereichen jeweils mehrere Falze auf, entlang welchen es jeweils gefaltet ist. Mithilfe der mäanderförmigen Anordnung des jeweiligen Metallelements beziehungsweise der Metallelemente wird ein besonders großes Volumenverhältnis gemäß der vorstehend wiedergegebenen Definition umgesetzt. Hieraus resultiert eine besonders gute Dämpfungswirkung des Prallkissens.
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Schließlich kann im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass der Gasgenerator außerhalb des Prallkissens und an einem der Befestigungsstreifen angeordnet ist, oder dass der Gasgenerator innerhalb des Prallkissens vorliegt. Die Anordnung des Gasgenerators im Bereich des Befestigungsstreifens bei der Anordnung außerhalb des Prallkissens ist vorteilhaft, weil zwischen den Befestigungsstreifen auf einfache Art und Weise eine Druckgasleitung in das Prallkissen eingeführt werden kann, welche auf ihrer dem Prallkissen abgewandten Seite einen Gasgenerator angeschlossen ist.
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Die Druckgasleitung wird insoweit zwischen den jeweiligen Befestigungsstreifen hindurchgeführt. Es sind keine weiteren Ausnehmungen in dem Prallkissen notwendig, um die Druckgasleitung in dieses einzubringen beziehungsweise an das Prallkissen strömungstechnisch anzuschließen. Vorzugsweise sind die Befestigungsstreifen, an welchem der Gasgenerator angeordnet ist, zudem ortsfest an dem Batteriegehäuse angeordnet beziehungsweise befestigt, sodass auch bei einem Aufblasen des Prallkissens mittels des Gasgenerators der Gasgenerator im Wesentlichen ortsfest verbleibt. Dies stellt eine zuverlässige Druckgasversorgung des Prallkissens mittels des Gasgenerators sicher.
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Alternativ kann die zuverlässige Druckgasversorgung mithilfe der Anordnung des Gasgenerators innerhalb des Prallkissens erzielt werden. Eine Druckgasleitung wie bei der Anordnung des Gasgenerators außerhalb des Prallkissens entfällt hier vollständig.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug, mit einem Energiespeicher zur Zwischenspeicherung elektrischer Energie, insbesondere einem Energiespeicher gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei der Energiespeicher über wenigstens eine in einem Batteriegehäuse angeordnete Batteriezelle und eine Aufprallschutzeinrichtung zur Aufnahme kinetischer Energie bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs verfügt, wobei die Aufprallschutzeinrichtung wenigstens ein mittels eines Gasgenerators aufblasbares Prallkissen aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass das Prallkissen wenigstens bereichsweise aus einem Metallelement besteht, das in nichtaufgeblasenem Zustand des Prallkissens nach Art eines Faltenbalgs gefaltet ist. Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung des Energiespeichers beziehungsweise des Kraftfahrzeugs wurde bereits hingewiesen. Sowohl das Kraftfahrzeug als auch der Energiespeicher des Kraftfahrzeugs können im Rahmen der Ausführungen dieser Beschreibung weitergebildet sind, sodass insoweit auf diese verwiesen wird. Beispielsweise ist die Aufprallschutzeinrichtung an dem Batteriegehäuse befestigt ist.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Prallkissen in einem zwischen dem Batteriegehäuse und einem Karosserieelement des Kraftfahrzeugs vorliegenden Hohlraum angeordnet ist, wobei das Prallkissen zumindest zeitweise auch in aufgeblasenem Zustand beabstandet von dem Karosserieelement vorliegt. Das Karosserieelement kann grundsätzlich ein beliebiges Element des Kraftfahrzeugs beziehungsweise dessen Karosserie sein. Beispielsweise liegt das Karosserieelement in Form eines Querträgers, eines Heckabschlussblechs oder dergleichen vor. Bevorzugt ist das Karosserieelement das dem Batteriegehäuse im Schnitt gesehen nächstgelegene Karosserieelement. Insbesondere ist unter dem Karosserieelement dasjenige Element des Kraftfahrzeugs zu verstehen, welches bei einer aufprallbedingten Verformung des Kraftfahrzeugs beziehungsweise der Karosserie als erstes mit dem Prallkissen in Berührkontakt tritt.
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Vor der Verformung beziehungsweise bei nichtverformtem Kraftfahrzeug liegt zwischen dem Batteriegehäuse und dem Karosserieelement der Hohlraum vor. In diesem ist das Prallkissen angeordnet. Ohne die aufprallbedingte Verformung der Karosserie soll das Prallkissen in jedem Zustand, also sowohl in nichtaufgeblasenem Zustand als auch in aufgeblasenem Zustand, insbesondere in vollständig aufgeblasenem Zustand, beabstandet von dem Karosserieelement vorliegen. Der Hohlraum ist entsprechend bemessen, insbesondere auf die Abmessungen des vollständig aufgeblasenen Prallkissens abgestimmt. Bei einer aufprallbedingten Verformung des Kraftfahrzeugs kann jedoch das Karosserieelement mit dem Prallkissen in Berührkontakt treten. Alternativ kann es jedoch selbstredend auch vorgesehen sein, dass das Prallkissen bereits ohne die aufprallbedingte Verformung in aufgeblasenem Zustand an de Karosserieelement anliegt und insoweit sich einerseits an dem Batteriegehäuse und andererseits an dem Karosserieelement abstützt beziehungsweise klemmend zwischen ihnen angeordnet ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Energiespeicher, der eine Aufprallschutzeinrichtung aufweist,
- 2 das Kraftfahrzeug zu Beginn eines Aufpralls eines weiteren Kraftfahrzeugs auf ein Heck des Kraftfahrzeugs,
- 3 das Kraftfahrzeug sowie das weitere Kraftfahrzeug nach einer aufprallbedingten Verformung des Kraftfahrzeugs,
- 4 ein Energiespeicher des Kraftfahrzeugs mit einem Prallkissen der Aufprallschutzeinrichtung, wobei das Prallkissen in nichtaufgeblasenem Zustand vorliegt,
- 5 der Energiespeicher gemäß 4, wobei das Prallkissen in vollständig aufgeblasenem Zustand vorliegt,
- 6 der Energiespeicher in einer zweiten Ausführungsform, wobei die Aufprallschutzeinrichtung mehrere Prallkissen aufweist, die in nichtaufgeblasenem Zustand dargestellt sind, sowie
- 7 eine schematische Darstellung des Energiespeichers gemäß der 6, wobei die Prallkissen in vollständig aufgeblasenem Zustand gezeigt sind.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 1 in Draufsicht, welches über einen Energiespeicher 2 zur Zwischenspeicherung elektrischer Energie verfügt. Der Energiespeicher 2 weist ein Batteriegehäuse 3 auf, in dem wenigstens eine Batteriezelle 4, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel vier Batteriezellen 4, angeordnet sind. Weiterhin verfügt der Energiespeicher 2 über eine Aufprallschutzeinrichtung 5, mittels welcher bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs 1 zum Schutz des Batteriegehäuses 3 beziehungsweise der Batteriezelle 4 kinetische Energie aufgenommen wird beziehungsweise aufnehmbar ist.
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Die Aufprallschutzeinrichtung 5 verfügt über ein Prallkissen 6, das mittels eines Gasgenerators 7 aufblasbar ist. Der Gasgenerator 7 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in dem Prallkissen 6 angeordnet. Auch eine Anordnung außerhalb des Prallkissens 6 kann jedoch realisiert sein. Es ist erkennbar, dass die Aufprallschutzeinrichtung 5 beziehungsweise das Prallkissen 6 unmittelbar an dem Batteriegehäuse 3 befestigt ist. Insbesondere liegt eine dem Batteriegehäuse 3 zugewandte Rückseite 8 des Prallkissens 6 flächig an dem Batteriegehäuse 3 an.
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Das Prallkissen 6 besteht aus einem Metallelement 9, das in nichtaufgeblasenem Zustand des Prallkissens 6 nach Art eines Faltenbalgs gefaltet ist. Das Metallelement 9 setzt sich beispielsweise aus einem ersten Metallelement 10 und einem zweiten Metallelement 11 zusammen. An dem ersten Metallelement 10 ist die Rückseite 8 des Prallkissens 6 ausgebildet, wohingegen an dem zweiten Metallelement 11 eine Vorderseite des Prallkissens 6 vorliegt. Jedes der Metallelemente 10 und 11 weist jeweils einen ersten Befestigungsstreifen 12 und einen zweiten Befestigungsstreifen 13 auf, wobei die Befestigungsstreifen 12 und 13 für beide Metallelemente 10 und 11 der Übersicht wegen nur gemeinsam angedeutet sind.
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Die Metallelemente 10 und 11 sind an ihren jeweiligen Befestigungsstreifen 12 und 13 miteinander verbunden. Insbesondere ist der erste Befestigungsstreifen 12 des ersten Metallelements 10 an dem ersten Befestigungsstreifen 12 des zweiten Metallelements 11 befestigt, wohingegen der zweite Befestigungsstreifen 13 des ersten Metallelements 10 an dem zweiten Befestigungsstreifen 13 des zweiten Metallelements 11 befestigt ist. Es kann vorgesehen sein, dass die Befestigungsstreifen 12 und 13 zudem an dem Batteriegehäuse 3 befestigt sind. Dies ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel jedoch nicht der Fall.
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Es ist erkennbar, dass die Vorderseite und die Rückseite 8 des Prallkissens 6 in dem hier dargestellten nichtaufgeblasenen Zustand des Prallkissens 6 jeweils plan verlaufen und parallel zueinander angeordnet sind. Das Prallkissen 6 weist auf gegenüberliegenden Seiten Faltungsbereiche 14 auf, von welchen hier lediglich einer erkennbar ist. In dem Faltungsbereich 14 ist wenigstens ein Falz 15 ausgebildet, entlang welchem das Prallkissen 6 beziehungsweise das Metallelement 9 in nichtaufgeblasenem Zustand gefaltet ist. Es wird deutlich, dass sich die Faltungsbereiche 14 von dem ersten Befestigungsstreifen 12 bis hin zu dem zweiten Befestigungsstreifen 13 erstrecken. Dies gilt ebenso für den Falz 15. In dem Faltungsbereich 14 ist das Metallelement 9 beziehungsweise sind die Metallelemente 10 und 11 im Schnitt gesehen mäanderförmig angeordnet. Hierzu sind mehrere Falze 15 vorgesehen.
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Die 2 zeigt eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugs 1 zu Beginn eines Aufpralls eines weiteren Kraftfahrzeugs 16 auf das Kraftfahrzeug 1, nämlich zu Beginn eines Aufpralls auf ein Heck des Kraftfahrzeugs 1. Dieser Aufprall wird mittels einer entsprechenden Sensorik erfasst. Wird auf einen Aufprall erkannt, was in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall ist, so wird das Prallkissen 6 mit Hilfe des Gasgenerators 7 aufgeblasen. Entsprechend vergrößert sich das Volumen des Prallkissens 6 deutlich. Es ist erkennbar, dass das Prallkissen 6 in einem Hohlraum 17 angeordnet ist, der zwischen dem Batteriegehäuse 3 und einem Karosserieelement 18 des Kraftfahrzeugs 1, beispielsweise einem Querträger oder einem Heckabschlussblech oder dergleichen, vorliegt. Der Hohlraum 17 ist derart bemessen, dass das Prallkissen 6 auch in vollständig aufgeblasenem Zustand beabstandet von dem Karosserieelement 18 vorliegt, solange das Kraftfahrzeug 1 nicht aufprallbedingt verformt ist. Es liegt zu Beginn des Aufpralls also auch in dargestellten vollständig aufgeblasenen Zustand beabstandet von dem Karosserieelement 18 vor.
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Die 3 zeigt eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugs 1 und des weiteren Kraftfahrzeugs 16 während oder nach dem Aufprall, wobei eine aufprallbedingte Verformung des Kraftfahrzeugs 1 derart auftritt, dass das Karosserieelement 18 in Anlagekontakt mit dem Prallkissen 6 gerät. Mithilfe des Prallkissens 6 werden das Batteriegehäuse 3 und mithin die Batteriezellen 4 vor einem aufprallbedingten Einfluss geschützt. Insbesondere wird über das Prallkissen 6, welches aus dem Metallelement 9 besteht, eine elektrische Verbindung zwischen dem Batteriegehäuse 3 und dem Karosserieelement 18 hergestellt. Somit kann auf einfache Art und Weise eine Erdung des Batteriegehäuses 3 über das Prallkissen 6 und das Karosserieelement 18 erfolgen, sodass auch bei einer Beschädigung der Batteriezelle 4 keine negativen Einflüsse zu erwarten sind.
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Die 4 zeigt eine schematische Darstellung des Energiespeichers 2 in einer ersten Ausführungsform. Erkennbar sind das Batteriegehäuse 3 sowie das Prallkissen 6, welches hier in nichtaufgeblasenem Zustand dargestellt ist. Deutlich erkennbar sind die Befestigungsstreifen 12 und 13 sowie die zwischen diesen verlaufenden Faltungsbereiche 14, die jeweils mehrere Falze 15 aufweisen.
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Die 5 zeigt den Energiespeicher gemäß 4, wobei das Prallkissen 6 nunmehr in vollständig aufgeblasenem Zustand vorliegt. Es zeigt sich, dass durch das Aufblasen des Prallkissens 6 die Falze 15 zumindest teilweise entfallen sind, sodass eine große Volumenzunahme des Prallkissens 6 realisiert ist.
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Die 6 zeigt den Energiespeicher 2 in einer zweiten Ausführungsform, welche sich von der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform nur insoweit unterscheidet, dass mehrere Prallkissen 6 vorliegen, welche zudem teilweise auf unterschiedlichen Seiten des Batteriegehäuses 3 an diesem angeordnet sind. Grundsätzlich können die Prallkissen 6 beliebig an dem Batteriegehäuse 3 angeordnet sein, insbesondere kann auf jeder Seite des Batteriegehäuses 3 eine beliebige Anzahl an Prallkissen 6 vorliegen.
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Die 7 zeigt erneut die zweite Ausführungsform des Energiespeichers 2 in schematischer Darstellung, wobei die Prallkissen 6 nunmehr vollständig aufgeblasen sind. Auch hier zeigt sich die deutliche Volumenzunahme der Prallkissen 6.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011108545 A1 [0002]
