DE102018109509A1

DE102018109509A1 - Vorrichtung zur Aufnahme einer Mehrzahl von Akkumulatoren für den Betrieb eines einen Elektroantrieb aufweisenden Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102018109509A1
Application number: DE102018109509.0A
Authority: DE
Inventors: Georg Frost; Ludger Gehringhoff; Christian Handing
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2018-04-20
Filing date: 2018-04-20
Publication date: 2019-10-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme einer Mehrzahl von Akkumulatoren (10) für den Betrieb eines einen Elektroantrieb aufweisenden Kraftfahrzeuges bestehend aus einer Edelstahlwanne (1) mit einem Wannenboden (2) und einem umlaufenden Wannenrand (3). Dabei ist ein den Wannenrand (3) umlaufender Außenrahmen (4) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme einer Mehrzahl von Akkumulatoren für den Betrieb eines einen Elektroantrieb aufweisenden Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Vorrichtungen kommen in der Regel in Kraftfahrzeugen mit ausschließlichem oder zusätzlichem Elektroantrieb zum Einsatz und dienen der Aufnahme der mit elektrischer Energie aufladbaren Akkumulatoren, die für den Antrieb des Elektrofahrzeuges benötigt werden. Derartige Vorrichtungen zur Aufnahme einer Mehrzahl von Akkumulatoren für den Betrieb eines einen Elektroantrieb aufweisenden Kraftfahrzeuges werden auch Batterieträger genannt und bestehen in der Regel aus einer Edelstahlwanne mit einem Wannenboden und einem umlaufenden Wannenrand. Für den Betrieb des Kraftfahrzeuges wird eine derartige Vorrichtung im Unterflurbereich eines Elektrokraftfahrzeuges angeordnet. Dabei muss die Vorrichtung entsprechend ausgesteift ausgebildet sein, sodass im Falle eines Fahrzeugcrashs die auf die Vorrichtung einwirkenden Belastungen das Gehäuse nicht übermäßig verformen und die darin befindlichen Akkumulatoren nicht beschädigt werden können.
Hierzu ist im Stand der Technik gemäß der EP 2 501 576 B1 vorgesehen, an die Vorrichtung äußere Längsträger anzuordnen, welche sich über die gesamte Länge der Vorrichtung erstrecken.
Ferner ist es aus der DE 20 2016 102 223 U1 bekannt, gegenüberliegende Wände des Wannenrandes durch Versteifungen miteinander zu verbinden.
Zwar kann mit den aus diesem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen erreicht werden, dass bei den im Crashfall auftretenden Belastungen eine übermäßige Verformung der Vorrichtung und damit eine Beschädigung der darin aufgenommenen Akkumulatoren verhindert werden. Allerdings ist dazu zusätzlicher Bauraum, entweder im Innenbereich oder im Außenbereich der Metallwanne der Vorrichtung notwendig, um die zusätzlichen Elemente, die im Crashfall auftretende Belastungen beziehungsweise Energieeinträge aufnehmen beziehungsweise weiterleiten, an oder in der Vorrichtung zu montieren.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, dass sie korrosionsfest und dicht ausgebildet, wobei gleichzeitig sichergestellt sein soll, dass die Edelstahlwanne und/oder die Akkumulatoren im Inneren der Metallwanne im Crashfall nicht beschädigt werden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufnahme einer Mehrzahl von Akkumulatoren für den Betrieb eines einen Elektroantrieb aufweisenden Kraftfahrzeuges weist dabei eine Edelstahlwanne mit einem Wannenboden und einen umlaufenden Wannenrand auf, der mit dem Wannenboden dicht, insbesondere flüssigkeitsdicht, verbunden ist. Erfindungsgemäß ist ein den Wannenrand umlaufender Außenrahmen vorgesehen. Dieser Außenrahmen dient dazu, im Crashfall Energie aufzunehmen und in Deformationsenergie umzuwandeln sowie eine Deformation des Außenrahmens zuzulassen, ohne die Edelstahlwanne selbst und somit die Akkumulatoren im Inneren der Edelstahlwanne zu beschädigen. Der Außenrahmen ist dabei derart ausgestaltet, dass er im Falle eines Crashs unter einem geringeren Lastniveau zumindest außenseitig deformiert wie der umlaufende Wannenrand der Metallwanne. Hierdurch ist gewährleistet, dass die im Crashfall eingebrachte Energie in Deformationsenergie innerhalb des Außenrahmens umgewandelt wird und somit die Edelstahlwanne selbst und darin aufgenommene Akkumulatoren unbeschädigt bleiben.
In der Regel sind erfindungsgemäße Vorrichtungen als Edelstahlwannen ausgebildet, wobei der umlaufende Wannenrand im Wesentlichen aus mehreren, ein Vieleck bildende Wände ausgebildet ist, sodass jede Wand an ihrem Ende mit einer anderen Wand des umlaufenden Wannenrandes verbunden ist. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden innerhalb der Metallwanne identische, vorzugsweise rechteckige beziehungsweise quaderförmige Akkumulatoren eingesetzt, wobei die Edelstahlwanne derart ausgebildet ist, dass sowohl über die Längserstreckung als auch über die Quererstreckung gegebenenfalls eine Mehrzahl von Akkumulatoren darin aufnehmbar sind.
Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Außenrahmen wenigstens eine Hohlkammer aufweist und mit der Edelstahlwanne über seinen Umfang gefügt ist. Unter dichtem Fügen soll hierbei verstanden werden, dass das Fügen kontinuierlich über den gesamten Umfang, beispielweise mittels einer Schweißnaht erfolgt. Dadurch, dass der Außenrahmen wenigstens eine Hohlkammer aufweist, die sich vorzugsweise über seinen gesamten Umfang erstreckt, ist in besonders guter Weise gewährleistet, dass dieser Außenrahmen im Crashfall Energie absorbieren kann, wobei der Außenrahmen beziehungsweise die Hohlkammer des Außenrahmens dabei deformiert wird. Die Edelstahlwanne selbst und die darin aufgenommenen Akkumulatoren werden dadurch vor Beschädigungen geschützt, da ausschließlich der Außenrahmen mit seiner Hohlkammer im Crashfall deformiert wird.
Bevorzugt weist der Außenrahmen nicht nur eine Hohlkammer auf, sondern ist als Mehrkammerhohlprofil mit wenigstens zwei Hohlkammern ausgebildet. Hierdurch wird die Energieabsorptionsfähigkeit des Außenrahmens nochmals verbessert und die Edelstahlwanne selbst und die darin aufgenommenen Akkumulatoren werden dadurch vor Beschädigungen noch besser geschützt, da der Außenrahmen mit seiner Hohlkammer im Crashfall noch gezielter deformiert wird. Derartige Mehrkammerhohlprofile zeichnen sich nämlich insbesondere dadurch aus, dass deren Deformation in sehr guter Weise voraussehbar ist, sodass die Edelstahlwanne und die darin aufgenommenen Akkumulatoren in besonders guter Weise im Crashfall vor Beschädigungen geschützt sind.
Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Außenrahmen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet. Aluminium oder Aluminiumlegierungen lassen sich in einfacher Weise zu Profilen, insbesondere zu Hohlprofilen, zur Verwendung als Außenrahmen für erfindungsgemäße Vorrichtungen herstellen und die Edelstahlwanne fügen.
Alternativ ist es natürlich auch möglich, dass der Außenrahmen aus Edelstahl oder verzinktem Stahlblech gebildet ist. Auch derartige Materialien lassen pressformtechnisch oder rollformtechnisch zu Außenrahmen für erfindungsgemäße Vorrichtungen mit entsprechenden Hohlkammern formen und sind ebenfalls besonders gut als Deformationselemente im Crashfall geeignet, da auch sie sich bereits in anderen Bereichen von Kraftfahrzeugen als derartige Deformationselemente bewährt haben.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Edelstahlwanne als Faltwanne aus einem ebenen Edelstahlblech ausgebildet ist, bei dem nach einem entsprechenden Zuschnitt die einzelnen Wände des Wannenrandes durch Umformen beziehungsweise Falten gebildet und dicht miteinander gefügt sind. Auch hierbei ist unter dem dichten Fügen zu verstehen, dass die Wände in ihrem gesamten Grenzbereich miteinander gefügt, insbesondere mittels einer Schweißnaht verschweißt sind. Dabei soll weiterhin unter dicht auch verstanden werden, dass die Wanne selbst flüssigkeitsdicht ausgebildet ist, sodass Luftfeuchtigkeit nach eventuellem Verschluss mit einem Deckel nicht in das Innere der Wanne eindringen kann.
Alternativ kann die Edelstahlwanne aus einem warm umgeformten oder tief gezogenen Edelstahlblech gebildet sein. Auch derartige Edelstahlwannen bieten den Vorteil, dass sie flüssigkeitsdicht ausgebildet sind und aufwändige Fügeoperationen zur Gewährleistung der Dichtheit können entfallen.
Die Edelstahlwanne besteht in einer besonderen Ausführungsform der Erfindung bevorzugt aus einem monolithischen rostfreien Stahl. Auch diese Ausführung der Edelstahlwanne bietet die bereits zuvor genannten Vorzüge.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Außenrahmen aus warm- und/oder rollgeformten und miteinander gefügten Hohlprofilen gebildet ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist durch die Hohlprofile auch der Wannenrand der Edelstahlwanne gebildet, wobei der Außenrahmen mit dem Wannenboden, insbesondere im Bereich des Wannenrandes dicht gefügt ist. Auch durch diese Ausgestaltung der Erfindung wird eine Edelstahlwanne zur Verfügung gestellt, wobei allerdings der Außenrahmen Teil dieser Edelstahlwanne ist, da er den umlaufenden Wannenrand der Edelstahlwanne bildet. Dabei ist der Wannenboden mit dem Hohlprofil dicht gefügt, insbesondere über den gesamten Umfang dicht verschweißt, wobei somit eine den gesamten Wannenrand umlaufende Schweißnaht ausgebildet ist.
Um ein hermetisches Abschließen der Edelstahlwanne gegen die Umwelt zu gewährleisten, ist nach einem anderen Gedanken der Erfindung ein Deckel zum Verschließen der Edelstahlwanne vorgesehen. Auch hierbei ist unter einem Verschließen zu verstehen, dass der Deckel die Wanne flüssigkeitsdicht gegenüber der Umwelt abschließt, insbesondere auch durch ein Verschrauben, wobei vorzugsweise zwischen Deckel und Edelstahlwanne dabei eine entsprechend umlaufende Dichtung vorgesehen beziehungsweise angeordnet sein kann.
Damit der Deckel mit der Edelstahlwanne in einfacher Weise zum Verschließen der Edelstahlwanne mit dieser verbunden werden kann, ist zum Fügen des Deckels mit der Edelstahlwanne an dieser ein umlaufender Kragen beziehungsweise Flansch ausgebildet.
Grundsätzlich ist es dabei auch möglich, dass der Deckel ebenfalls wannenförmig als eine Art Oberschale ausgebildet ist, während die Unterschale durch die Edelstahlwanne gebildet ist. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass in diesem Fall nicht nur die Edelstahlwanne einen umlaufenden Kragen aufweist, sondern auch der Deckel selbst. Somit können Deckel und Edelstahlwanne an ihren Kragen miteinander gefügt werden, wobei zum flüssigkeitsdichten Fügen vorteilhafterweise eine Dichtung zwischen den beiden Kragen angeordnet ist.
Dabei hat es sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, dass der Außenrahmen als den Wannenrand umlaufendes Deformationselement ausgebildet ist. Hierdurch ist sichergestellt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung umlaufend mit einem Deformationselement versehen ist, das im Crashfall die eingebrachte Energie in die Deformationselemente einleitet, sodass eine Deformation dieses Deformationselementes auf jeder Seite der Edelstahlwanne stattfinden kann. Zudem bewirkt der umlaufende Außenrahmen ein hohes Maß an Steifigkeit der Vorrichtung und Aufprallbedingte Lasten werden dadurch auf die umfallobjektferne Seite der Vorrichtung gezielt weitergeleitet oder abgeleitet.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung sind innerhalb der Edelstahlwanne längs und/oder quer und/oder diagonal verlaufende Innenträger vorgesehen, die bevorzugt aus Stahl, insbesondere Edelstahl, oder Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen, wobei bei einer Ausführung aus Stahl diese bevorzugt verzinkt sind. Derartige Innenträger sind im Wesentlichen chemisch sehr beständig und in Verbindung mit der Edelstahlwanne relativ korrosionsfest. Weiterhin dienen derartige Innenträger auch dazu, zwei aufzunehmende Akkumulatoren voneinander zu trennen und zu beabstanden. Von Vorteil ist dabei, wenn jeder Innenträger zwei gegenüberliegende Wände des Wannenrandes miteinander verbindet, wobei die Innenträger bevorzugt senkrecht auf den verbindenden Wänden und anderen Innenträgern stehen, wodurch der Raum für die im Wesentlichen rechteckig ausgebildeten Akkumulatoren besonders gut und effizient innerhalb der Wanne genutzt werden kann. Die Innenträger tragen zudem zur Lastweiteleitung beziehungsweise günstigen Lastverteilung und damit zum Schutz des Innenraums und der Akkumulatoren bei.
Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die Innenträger als Hutprofile ausgebildet sind und mit der Edelstahlwanne, insbesondere durch Punktschweißen gefügt sind. Derartige Innenträger mit Hohlprofil können durch ihre Form in einfacher Weise durch Punktschweißen mit der Edelstahlwanne verbunden werden, sodass dies verfahrenstechnisch einfach geschehen kann. Allerdings können die Innenträger auch u-förmig ausgebildet und mit dem Wannenrand verbunden sein.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass eine Wanddicke des Außenrahmens um einen Faktor 1,3 bis 3 größer ist als eine Wanddicke der Edelstahlwanne. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung wird im Crashfall ermöglicht, dass eine Deformation des Außenrahmens unter hoher Energieaufnahmeerfolgen kann, wobei die Deformationsenergie beziehungsweise Absorptionsenergie im Außenrahmen teilweise absorbiert und teilweise umgeleitet wird und die Edelstahlwanne unbeschädigt bleibt.
Da während des Betriebs der Akkumulatoren diese Wärme erzeugen, hat es sich als sinnvoll erwiesen, dass eine Kühleinrichtung mit Kühlelementen für die Vorrichtung vorgesehen ist. Mithilfe einer derartigen Kühleinrichtung mit Kühlelementen ist es in einfacher Weise möglich, die durch die Akkumulatoren erzeugte Wärmeenergie abzuführen, sodass die Leistung der Akkumulatoren durch die erzeugte Wärme nicht vermindert wird.
Vorteilhafterweise sind dabei die Kühlelemente der Kühleinrichtung im Wannenboden und/oder im Wannenrand, beispielsweise als Kühlplatten, und/oder in den Innenträgern angeordnet. Hierdurch ist es ermöglicht, flächige Kühlelemente bereitzustellen, die die Akkumulatoren über eine möglichst große Fläche kontaktieren, sodass die durch die Akkumulatoren erzeugte Wärme besonders effizient in die Kühlelemente eingeleitet und durch das Kühlmittel abgeführt werden kann.
Von Vorteil hat sich dabei erwiesen, dass die Kühlelemente mittels Roll-Bonding bereits beim Herstellen der Edelstahlwanne gebildet werden können. Bei einem derartigen Roll-Bonding fügt man zwei Bleche durch Walzen bei großem Druck zusammen. Dabei wird ein Verbinden der beiden Bleche dadurch in bestimmten Bereichen verhindert, dass diese dort mit Trennmitteln behandelt sind, sodass sie sich dort nicht verbinden können. Anschließend werden diese Bereiche beispielsweise durch ein sogenanntes Aufblasen geweitet, sodass sich dort feine Kanäle bilden können. Diese Kanäle können in der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit den zu den Akkumulatoren gerichteten Wände der Edelstahlwanne als Kühlelemente genutzt werden.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Kühlelemente näher zum Außenbereich der Edelstahlwanne oder näher zum Innenbereich der Edelstahlwanne angeordnet sind, je nachdem, wie man die beim Roll Bonding verwendeten Bleche miteinander verbindet.
Alternativ ist es natürlich auch möglich, derartige Kühlelemente durch eine Wanddopplung später zur Verfügung zu stellen beziehungsweise in die Edelstahlwanne zu integrieren. Dabei müssen diese durch die Wanddopplung gebildeten Wände natürlich zumindest noch partiell unter Ausbildung der Kühlelemente der Kühleinrichtung miteinander gefügt werden. Dies kann in besonders einfacher Weise durch ein Verschweißen oder Verlöten oder auch Verkleben geschehen. Zumindest eine der Wände der Wanddopplung weist dabei eine Profilierung auf, bestehend insbesondere aus grabenförmigen Vertiefungen.
Damit entsprechendes Kühlmittel in die Kühlelemente der Kühleinrichtung eingebracht und wieder abgeführt werden können, sind zur Kühlmittelversorgung Kühlmittelzuführleitungen und Kühlmittelabführleitungen vorgesehen. Diese Kühlmittelzuführ- und Kühlmittelabführleitungen können dabei auch in die Innenträger integriert sein. Dabei ist es natürlich auch möglich, dass die gesamte Kühleinrichtung mit samt Kühlelementen und Kühlmittelzuführ- und Kühlmittelabführleitungen durch ein Pressteil, insbesondere aus Edelstahl, gebildet ist, welches in der Edelstahlwanne an diese gefügt, beispielsweise angelötet oder dergleichen ist.
Besonders vorteilhaft ist es allerdings, dass zum Fügen der Innenträger mit den Wänden des Wannenbodens und des Wannenrandes Verbindungselemente vorgesehen sind. Mit derartigen Verbindungselementen ist nicht nur ein sicheres Verbinden der Innenträger mit den Wänden der Metallwanne sichergestellt. Vielmehr können derartige Verbindungselemente auch einen gewissen Toleranzausgleich ermöglichen, sodass bei der Fertigung größere Toleranzwerte eingehalten werden müssen und somit effektiver und kostengünstiger produziert werden können.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung als Rolling Chassis ausgebildet ist, wobei der den Wannenrand umlaufende Außenrahmen vorzugsweise wenigstens teilweise einen Fahrzeugrahmen bildet und wobei besonders bevorzugt die Edelstahlwanne einen Teil eines Karosserieunterbodens bildet. Hierdurch kann in vorteilhafter weise die Vorrichtung bereits mit besonders vielen Kraftfahrzeugkomponenten, wie beispielsweise Fahrzeugrahmen, Antrieb, Achsen, Räder und dergleichen mehr ausgestattet sein, wodurch die Weiterverarbeitung zu dem fertigen Kraftfahrzeug optimiert und vereinfacht ist.
Selbstständig geschützt sein soll auch ein Kraftfahrzeug mit einem Elektroantrieb und einer zuvor beschriebenen Vorrichtung.
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen:

1: ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
2: ein Detail der Vorrichtung der 1 in einer perspektivischen Schnittdarstellung,
3: ein Detail der Vorrichtung der 1 in einer Querschnittdarstellung,
4: die erfindungsgemäße Vorrichtung der 1 samt Anbindung an ein Kraftfahrzeug in einer perspektivischen Schnittdarstellung,
5: die erfindungsgemäße Vorrichtung der 1 in einer perspektivischen Detailansicht ohne Außenrahmen,
6: ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Detaildarstellung und
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Ansicht von oben.

In der 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Aufnahme einer Mehrzahl von hier aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellten Akkumulatoren für den Betrieb eines einen Elektroantrieb aufweisenden Kraftfahrzeugs, welche eine Edelstahlwanne 1 mit einem Wannenboden 2 und einem umlaufenden Wannenrand 3 aufweist.
Wie aus der 1 zu entnehmen ist, sind die Innenwände des Wannenrandes 3 mittels zwei längs verlaufenden Innenträger 8 und vier dazu senkrecht stehenden, quer verlaufender Innenträger 8 miteinander verbunden. Diese Innenträger 8 dienen dazu, hier nicht dargestellte Akkumulatoren 10 voneinander zu trennen und zu beabstanden. Ferner tragen sie auch zu einer erhöhten Stabilität der Edelstahlwanne 1 und des Fahrzeugs selbst bei einem Unfall bei. Deutlich zu erkennen ist hierbei auch, dass die vier quer verlaufenden Innenträger 8 ein Hutprofil aufweisen und somit in einfacher Weise durch ein Punktverschweißen mit dem Wannenboden 2 der Edelstahlwannen gefügt werden können. Im Wannenboden 2 können hierbei bereits hier nicht dargestellte Kühlelemente einer Kühleinrichtung integriert sein, die über in der 1 ebenfalls nicht angezogene Kühlmittelzuführleitungen und Kühlmittelabführleitungen, welche in den Innenträger 8 angeordnet sein können mit einem Kühlmittel, insbesondere einer Kühlmittelflüssigkeit versorgt und gekühlt werden können.
Der 1 ist weiterhin zu entnehmen, dass der Außenrahmen 4 zur Versteifung mit Verstärkungssicken 13 über seinen gesamten Umfang versehen ist.
Auch sind Verbindungselemente 14 über den gesamten Umfang des Außenrahmens 4 angeordnet, mit welcher die gesamte Vorrichtung an einem Kraftfahrzeug montiert werden kann beziehungsweise durch welche an der Vorrichtung Komponenten eines Kraftfahrzeuges angeordnet werden können.
Die längs verlaufenden Innenträger 8 sind vorliegend U-förmig ausgebildet und über Verbindungselemente 15 mit den Innenwänden des umlaufenden Wannenrandes 3 gefügt.
Im Wannenboden 2 sind optionale Sicken 16 angeordnet, die zur Verstärkung des Wannenbodens 2 dienen. Auch können in diesen Sicken Versorgungs- oder Verbindungsleitungen für die einzelnen Akkumulatoren 10, die in der Vorrichtung angeordnet werden sollen, untergebracht werden.
Ferner ist in der 1 auch ein umlaufender Kragen 7 zu erkennen, an dem ein hier nicht gezeigter Deckel zum Schließen der Edelstahlwanne 1 angeordnet werden kann.
In der 2 ist nunmehr eine Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung der 1 entlang der Schnittebene A-A der Figur A1 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Deutlich ist hierbei zu erkennen, dass die Edelstahlwanne 1 einen Kragen 7 aufweist, an welchem der Außenrahmen 4 einerseits mit der Edelstahlwanne gefügt ist, während der Außenrahmen 4andererseits noch im Bereich des Wannenbodens 2 mit der Edelstahlwanne 1 gefügt ist. Dabei bildet der Außenrahmen 4 eine Hohlkammer 6. Deutlich zu erkennen sind in dieser Darstellung auch die in den Außenrahmen 4 eingebrachten Verstärkungssicken 13 sowie die Verbindungselemente 14.
Weiterhin ist in der 2 zu erkennen, dass die längs verlaufenden Innenträger 8 ein U-förmiges Profil aufweisen und mit Verbindungselementen 15 an Innenwänden des umlaufenden Wannenrandes 3 mit der Edelstahlwanne verbunden sind. Innerhalb der längs verlaufenden Innenträger 8 sind dabei Öffnungen eingebracht, durch welche die quer verlaufenden Innenträger 8, die eine geringere Höhe als die längs verlaufenden Innenträger 8 aufweisen, durchgeführt sind. Im Wannenboden 2 sind hierbei ebenfalls die Sicken 16 deutlich zu erkennen, in welche Leitungen zum elektrischen Verbinden der Akkumulatoren eingebracht werden können.
In der Schnittdarstellung der 3 ist deutlich zu erkennen, dass der Außenrahmen 4 als geschlossenes Hohlkammerprofil mit einer Hohlkammer 6 ausgebildet ist. Der Außenrahmen 4 wird dabei zu einem geschlossenen Profil, wenn die Enden des Außenrahmens im Bereich des Wannenbodens 2 miteinander und mit dem Wannenboden 2 gefügt werden. Dabei ist der Außenrahmen 4 zusätzlich im Bereich des Kragens 7 der Edelstahlwanne 1 mit dieser gefügt. Bei dieser Anordnung ist nicht nur durch den Außenrahmen 4 selbst eine Hohlkammer 6 gebildet. Vielmehr ist zwischen dem Außenrahmen 4 und dem Wannenrand 3 eine zusätzliche Hohlkammer 18 gebildet. Durch die spezielle Ausgestaltung des Außenrahmens 4 ist es ermöglicht, im Crashfall besonders gut Energie in den Außenrahmen 4 einzuführen, sodass dieser deformiert wird und eine Beschädigung der Edelstahlwanne 1 und somit der darin befindlichen Akkumulatoren verhindert wird.
In der Darstellung der 3 ist die Edelstahlwanne 1 mit einem Deckel 5 verschlossen, der im Bereich des Kragens 7 mit der Edelstahlwanne 1 gefügt ist. Dieses Fügen erfolgt vorzugsweise flüssigkeitsdicht, unter Einbringung einer hier nicht dargestellten Dichtung zwischen dem Deckel 5 und dem Kragen 7 der Edelstahlwanne 1.
In der 4 ist nunmehr die Vorrichtung der 1 bis 3 in einer perspektivischen Schnittdarstellung gezeigt, wobei sie über die Verbindungselemente 14 des Außenrahmens 4 mit einem Schweller 17 eines Kraftfahrzeuges verbunden ist. Dabei liegt die Edelstahlwanne 1 mit ihrem Kragen 7 an einer Rückwand 19 des Schwellers 17 an, sodass zwischen der Rückwand 19 des Schwellers 17 und dem Wannenrand 3 ein Teil des Außenrahmens 4 und der Hohlkammer 6 des Außenrahmens 4 sowie die Hohlkammer 18 zwischen Außenrahmen und Wannenrand 3 angeordnet ist.
In 5 ist nunmehr die erfindungsgemäße Vorrichtung der 1 bis 4 in einer perspektivischen Schnittdarstellung gezeigt, wobei hierbei der Außenrahmen 4 noch nicht an der Edelstahlwanne 1 angeordnet ist. Diese Darstellung soll verdeutlichen, dass die Edelstahlwanne 1 der erfindungsgemäßen Vorrichtung der 1 bis 5 aus einem Edelstahlblech hergestellt wurde, welches entsprechend ausgeschnitten und durch Umformen beziehungsweise Falten zu einer Faltwanne aus Edelstahl gebildet wurde. Dabei sind angrenzende Wandbereiche 3 mittels einer Schweißnaht 20 flüssigkeitsdicht miteinander gefügt. Auch der umlaufende Kragen 7 ist in den Verbindungsbereichen mittels einer Schweißnaht 21 miteinander gefügt.
In der 6 ist nunmehr ausschnittsweise eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit integrierter Kühleinrichtung gezeigt. Zur Verdeutlichung ist in die dortige Edelstahlwanne 1 bereits ein einzelner Akkumulator 10 eingelegt. Damit nunmehr die entsprechende Kühlmittelzuführleitung 11 sichtbar ist, wurde der längs verlaufende Innenträger 8, in welchem diese Kühlmittelzuführleitung 11 untergebracht ist, ausgeblendet. Über diese Kühlmittelzuführleitung 11 wird Kühlmittelflüssigkeit in die Kühlelemente 9, welche vorliegend als Kühlplatte ausgebildet ist, geführt. Der Fluss des Kühlmittels ist in der 6 durch die schwarzen Pfeile angedeutet. Aus den Kühlelementen 9 wird das Kühlmittel dann wieder über Kühlmittelabführleitungen 12 zurückgeführt, wobei diese Kühlmittelabführleitung 12 in einem längs verlaufenden Innenträger 8 angeordnet und hier nur gestrichelt angedeutet ist.
Die Kühlelemente 9 in Form von Kühlplatten können dabei separat in die Edelstahlwanne eingelegt worden sein, beispielsweise als separates Pressteil zusammen mit den Kühlmittelzuführleitungen 11 und den Kühlmittelabführleitungen 12. Andererseits können derartige Kühlelemente auch bereits bei der Herstellung der Edelstahlwanne durch ein Roll-Bonding in die Edelstahlwanne 1 integriert sein. Bei einem derartigen Roll Bonding fügt man zwei Bleche durch Walzen bei großem Druck zusammen. Dabei wird ein Verbinden der beiden Bleche dadurch in bestimmten Bereichen verhindert, dass diese dort mit Trennmitteln behandelt sind, sodass sie sich dort nicht verbinden können. Anschließend werden diese Bereiche geweitet, sodass sich dort feine Kanäle bilden können. Diese Kanäle können in der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Kühlelemente genutzt werden.
In der 6 sind ferner noch Befestigungspunkte 22 für Akkumulatoren dargestellt. An diesen Befestigungspunkten 22 können die Akkumulatoren 10 in der Edelstahlwanne 1 fixiert werden.
In der 7 ist abschließend ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Ansicht von oben dargestellt, welches als Rolling Chassis 23 ausgebildet ist. Bei diesem Rolling Chassis 23 ist eine Edelstahlwanne 1 bereits an einem Fahrzeugrahmen 24 angeordnet, der derart ausgebildet ist, dass er einen Außenrahmen 4 bildet, der den Wannenrand der Edelstahlwanne 1 kontinuierlich umläuft und mit der Edelstahlwanne 1 auch dicht gefügt, insbesondere umlaufend dicht verschweißt ist. Die Edelstahlwanne 1, in welcher sich schon Akkumulatoren befinden, ist dabei durch einen Deckel 5 verschlossen, wobei der Deckel 5 mit der Edelstahlwanne 1 über Verschraubungen 25 gefügt ist. Dabei ist zwischen dem Deckel 5 und der Edelstahlwanne 1 eine hier nicht angezogene Dichtung angeordnet, sodass die Edelstahlwanne 1 durch den Deckel 5 flüssigkeitsdicht verschlossen ist. Der Übersichtlichkeitshalber sind in der Darstellung der 7 nicht alle Verschraubungen 25 mit Bezugszeichen angezogen, sondern beispielhaft nur eine. Die 7 macht aber deutlich, dass die Verschraubungen 25 den Deckel 5 an seinem Rand vollständig umlaufen und der Deckel 5 so mit einem Kragen beziehungsweise Flansch der Edelstahlwanne 1 umlaufend verschraubt ist.
Das Rolling Chassis 23 der 7 weist neben der Edelstahlwanne 1 samt Deckel 5 und Verschraubungen 25 sowie Außenrahmen 4 noch den vollständigen Fahrzeugrahmen 24, eine Vorderachse 30 sowie eine Hinterachse 31, an denen jeweils ein Antrieb 32 beziehungsweise 33 angeordnet ist, auf. An der Vorderachse 30 sind zudem bereits ein linkes Rad 27 und ein rechtes Rad 26 angeordnet. Entsprechend sind an der Hinterachse 31 bereits ein linkes Rad 29 und ein rechtes Rad 28 angeordnet. Ferner sind an dem Fahrzeugrahmen 24 des Rolling Chassis 23 noch ein vorderes Stoßfängersystem 34 und ein hinteres Stoßfängersystem 35 angeordnet. Das Rolling Chassis 23 kann so vorgefertigt in eine weitere Montage für das Kraftfahrzeug angeliefert werden. Natürlich ist es auch möglich, dass noch weitere Komponenten des Kraftfahrzeuges an dem Rolling Chassis 23 angeordnet sein können, bevor die Endmontage des Kraftfahrzeuges erfolgt.
Bezugszeichenliste

1: Edelstahlwanne
2: Wannenboden
3: Wannenrand
4: Außenrahmen
5: Deckel
6: Hohlkammer
7: Kragen
8: Innenträger
9: Kühlelement
10: Akkumulator
11: Kühlmittelzuführleitung
12: Kühlmittelabführleitung
13: Verstärkungssicke
14: Verbindungselement
15: Verbindungselement
16: Sicke
17: Schweller
18: Hohlkammer
19: Rückwand
20: Schweißnaht
21: Schweißnaht
22: Befestigungspunkt
23: Rolling Chassis
24: Fahrzeugrahmen
25: Verschraubung
26: Rad
27: Rad
28: Rad
29: Rad
30: Vorderachse
31: Hinterachse
32: Antrieb
33: Antrieb
34: Stoßfängersystem
35: Stoßfängersystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2501576 B1 [0003]
DE 202016102223 U1 [0004]

Claims

Vorrichtung zur Aufnahme einer Mehrzahl von Akkumulatoren (10) für den Betrieb eines einen Elektroantrieb aufweisenden Kraftfahrzeuges mit einer Edelstahlwanne (1), die einem Wannenboden (2) und einem umlaufenden Wannenrand (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Wannenrand (3) umlaufender Außenrahmen (4) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrahmen (4) eine Hohlkammer (6) aufweist und mit der Edelstahlwanne (1) über seinen Umfang gefügt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrahmen (4) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrahmen (4) aus Edelstahl oder verzinktem Stahlblech gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrahmen (4) mit der Edelstahlwanne (1) unter Bildung wenigstens einer Hohlkammer (18) gefügt
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Edelstahlwanne (1) als Faltwanne aus einem ebenen Edelstahlblech ausgebildet ist, bei dem nach einem entsprechenden Zuschnitt die einzelnen Wände des Wannenrandes (3) durch Umformen beziehungsweise Falten gebildet und die einzelnen Wände dicht miteinander gefügt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Edelstahlwanne (1) als warmumgeformtes und/oder tiefgezogenes Edelstahlblech ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Edelstahlwanne (1) aus einem monolithischen rostfreien Stahl gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrahmen (4) aus warm- und/oder rollgeformten und miteinander gefügten Hohlprofilen gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlprofile den Wannenrand (3) bilden, wobei der Außenrahmen (4) mit dem Wannenboden (2), insbesondere im Bereich des Wannenrandes (3), dicht gefügt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Deckel (5) zum Verschließen der Edelstahlwanne (1) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum Fügen des Deckels (5) mit der Edelstahlwanne (1) an dieser ein umlaufender Kragen (7) beziehungsweise Flansch ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (5) wannenförmig als Oberschale ausgebildet ist und mit der als Unterschale ausgebildeten Edelstahlwanne (1) gefügt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Edelstahlwanne (1) und Deckel (5) eine Dichtung angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Edelstahlwanne (1) längs und/oder quer und/oder diagonal verlaufende Innenträger (8) vorgesehen sind, die bevorzugt aus verzinktes Stahl, Edelstahl, oder Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenträger (8) als Hutprofile ausgebildet sind und mit der Edelstahlwanne (1), insbesondere durch Punktschweißen, gefügt sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wanddicke des Außenrahmens (4) um einen Faktor 1,3 bis 3 größer ist als eine Wanddicke der Edelstahlwanne (1).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühleinrichtung mit Kühlelementen (9) für die Vorrichtung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente (9) im Wannenboden (2) und/oder im Wannenrand (3) und/oder in den Innenträgern (8) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlelemente (9) mittels Roll-Bonding oder durch eine Wanddopplung gebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kühlmittelversorgung Kühlmittelzuführleitungen (11) und Kühlmittelabführleitungen (12) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Rolling Chassis (23) ausgebildet ist, wobei der den Wannenrand (3) umlaufende Außenrahmen (4) vorzugsweise wenigstens teilweise einen Fahrzeugrahmen (24) bildet und wobei besonders bevorzugt die Edelstahlwanne (1) einen Teil eines Karosserieunterbodens bildet.
Kraftfahrzeug mit einem Elektroantrieb und einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.