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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Kraftfahrzeugkarosserie und einer Speicherzellenbaugruppe, wobei das Kraftfahrzeug insbesondere einen Elektroantrieb aufweist.
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Bekannte Elektrofahrzeuge weisen eine sogenannte Traktionsbatterie auf, die zur Speicherung von elektrischer Energie für einen Elektroantrieb des Elektrokraftfahrzeugs dient. Eine derartige Traktionsbatterie ist aus Batteriezellen aufgebaut, die wiederum zu Batteriemodulen zusammengefasst sind. Die Batteriezellen bzw. Batteriemodule sind in einem Gehäuse untergebracht, das zum Schutz der Batteriezellen dient und Vorrichtungen enthält, die der Klimatisierung und Steuerung der Batteriezellen dient. Zum Beispiel ist eine derartige Batteriebaugruppe mit einem Gehäuse in einem Bodenbereich eines Kraftfahrzeugs zwischen Vorder- und Hinterachse des Kraftfahrzeugs angeordnet.
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Beispielsweise ist in der
DE 10 2013 204 765 A1 eine Speicherzellenbaueinheit zum Speichern von elektrischer Energie für den Antrieb eines Elektromotors eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Das Gehäuse ist von unten mit einem linken Seitenschweller und einem rechten Seitenschweller verbunden. Im Falle einer Seitenkollision wird eine Kollisionsenergie durch Verformung des betroffenen Seitenschwellers und einer daran angrenzenden Seitenwand des Gehäuses der Speicherzellenbaueinheit abgebaut. Zum Schutz der in dem Gehäuse untergebrachten Speicherzellen sind benachbarte zu den Seitenwänden des Gehäuses gehörende Deformationszonen ausgebildet.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftfahrzeug mit einer Kraftfahrzeugkarosserie und einer Speicherzellenbaugruppe zu schaffen, wobei die Speicherzellenbaugruppe in einer Bodenbaugruppe des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und wobei die Bodenbaugruppe eine geringe bzw. verringerte Bauhöhe bei hinreichender Kollisionsfestigkeit aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug gelöst, das die Merkmale von Patentanspruch 1 aufweist. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen genannt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung hat ein Kraftfahrzeug eine Kraftfahrzeugkarosserie, die eine Bodenbaugruppe mit einer Seitenschwellerstruktur, d.h. insbesondere seitliche, äußere und untere, linke und rechte Karosserielängsträger, zumindest zwei Querträgern, die mit der Seitenschwellerstruktur verbunden sind, und einer inneren Bodenplatte, die auch als obere Bodenplatte bezeichnet werden kann, aufweist. Die innere Bodenplatte ist (von oben) auf den Querträgern angeordnet. Insbesondere ist die innere Bodenplatte von oben an den Querträgern und gegebenenfalls zusätzlich an der Seitenschwellerstruktur befestigt. Zwischen den zwei Querträgern ist zumindest ein Speicherzellenmodul einer Speicherzellenbaugruppe angeordnet. Weiterhin ist eine äußere, d.h. eine untere, Bodenplatte unter den Querträgern angeordnet. Die äußere Bodenplatte ist von unten an den Querträgern und gegebenenfalls zusätzlich an der Seitenschwellerstruktur befestigt, insbesondere lösbar montiert. Erfindungsgemäß ist eine Fahrzeuginnenraumeinrichtung an zumindest einem Querträger lösbar montiert.
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Durch diese Anordnung des Speicherzellenmoduls zwischen den Querträgern und der Montage der Fahrzeuginnenraumeinrichtung an dem Querträger ist die Bodenbaugruppe des Kraftfahrzeugs trotz des Speicherzellenmoduls sehr flach ausgebildet. Die unmittelbare Anbindung der Fahrzeuginnenraumeinrichtung an den Querträgern ermöglicht eine sehr bodennahe Anordnung der Fahrzeuginnenraumeinrichtung, wodurch der Fahrzeuginnenraum bzw. das Kraftfahrzeug insgesamt sehr flach ausgeführt werden kann. Es ist im Gegensatz zu bekannten Konstruktionen kein auf der inneren Bodenplatte angebrachter Sitzquerträger, an dem beispielsweise ein Sitz als Fahrzeuginnenraumeinrichtung befestigt ist, erforderlich. Der Querträger, der durch die Speicherzellenbaugruppe, d.h. zwischen den Speicherzellenmodulen, und unterhalb der inneren Bodenplatte verläuft, ersetzt den herkömmlichen Sitzquerträger.
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Die Seitenschwellerstruktur und die Querträger bilden bevorzugt eine Rahmenstruktur, an der die innere Bodenplatte und/oder die äußere Bodenplatte befestigt sind/ist.
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Bevorzugt ist die innere Bodenplatte fluiddicht, d.h. dicht gegenüber gasförmigen oder flüssigen Medien, mit den Querträgern und gegebenenfalls mit der Seitenschwellerstruktur verbunden. Mit anderen Worten ist die Speicherzellenbaugruppe gegenüber einem darüber liegendem Fahrzeuginnenraum fluiddicht abgetrennt.
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Hierdurch ist ein Fluidaustausch zwischen der Speicherzellenbaugruppe und dem Fahrzeuginnenraum unterbunden.
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Die Verbindung der inneren Bodenplatte mit den genannten Karosseriebestandteilen ist bevorzugt stoffschlüssig und unlösbar, beispielsweise geschweißt oder geklebt, ausgeführt.
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Ferner ist bevorzugt die äußere Bodenplatte fluiddicht, d.h. dicht gegenüber gasförmigen oder flüssigen Medien, mit den Querträgern und gegebenenfalls mit der Seitenschwellerstruktur bzw. der Fahrzeugkarosserie verbunden.
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Hierdurch ist ein Fluidaustausch zwischen der Speicherzellenbaugruppe und einer Fahrzeugumgebung unterbunden.
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Insgesamt ist die Speicherzellenbaugruppe mit dem Speicherzellenmodul vorteilhaft gegenüber dem Fahrzeuginnenraum und der Fahrzeugumgebung fluiddicht in der Bodenbaugruppe untergebracht.
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Insbesondere ist die äußere Bodenplatte lösbar an der Bodenbaugruppe befestigt.
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Das Kraftfahrzeug hat zumindest einen Elektroantrieb. Das Kraftfahrzeug kann lediglich einen Elektroantrieb oder einen weiteren Antrieb, d.h. einen Hybridantrieb bestehend aus einem Elektroantrieb und einer weiteren Antriebsart, wie einem Verbrennungsmotor, aufweisen. Die Speicherzellenbaugruppe bildet hierbei eine Antriebsbatterie für den Elektroantrieb.
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Die Speicherzellenbaugruppe weist bevorzugt weitere Speicherzellenmodule sowie Kühlvorrichtungen, Strom- und Steuerleitungen sowie desweiteren eine Steuereinrichtung auf.
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Die Querträger sind vorteilhaft Bestandteil des Karosserierohbaus. Die Querträger sind demnach nicht Querträger einer als Einheit montierbaren Speicherzellenbaug ru ppe.
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Die erfindungsgemäße Speicherzellenbaugruppe ist bevorzugt insgesamt von der karosserieintegrierten Bauweise - im Gegensatz zu einer Speicherzellenbaugruppe, die als separate Einheit in einem separaten, insbesondere fluiddichten Gehäuse an einer Fahrzeugkarosserie montierbar ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Fahrzeuginnenraumeinrichtung eine Sitzeinrichtung. Die Sitzeinrichtung kann zum Beispiel eine Sitzmontageeinrichtung sein - also eine Einrichtung, an der ein Fahrzeugsitz, d.h. ein Fahrzeuginsassensitz wie ein Fahrersitz, Beifahrersitz, ein Rücksitz, eine Sitzbank (also ein Sitz mit mehreren Sitzplätzen), beweglich oder unbeweglich montiert sein kann. Die Sitzeinrichtung kann beispielsweise eine Sitzschiene sein, an der ein Fahrzeugsitz im Fahrzeugbetrieb verschiebbar montierbar ist. Die Fahrzeuginnenraumeinrichtung kann jedoch auch eine Ablageeinrichtung, z.B. ein Tisch, eine Armlehne usw., und/oder eine Verstaueinrichtung, z.B. ein Aufbewahrungsbehälter wie eine Kühlbox oder ein Schrank, sein.
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Durch die erfindungsgemäße Bodenbaugruppe kann die Fahrzeuginnenraumeinrichtung sehr tief, d.h. fahrbahnnah, angeordnet werden. Im Falle der Sitzeinrichtung kann ein Fahrzeugsitz sehr tief angeordnet werden und damit das Kraftfahrzeug insgesamt flach ausgeführt werden. Hierdurch ist es beispielsweise möglich ein Elektrofahrzeug zu schaffen, das entsprechend einem Sportwagen sehr flach ausgeführt ist. Wenn die Sitzschiene unmittelbar an dem Querträger befestigt ist, kann eine Sitzfläche des daran montierbaren Sitzes ebenfalls sehr tief ausgeführt sein.
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Bevorzugt ist in Hochrichtung des Querträgers ein Gewindeeinsatz an dem Querträger fixiert. Der Gewindeeinsatz kann ein Zuganker in Form einer Schraubhülse sein, wobei die Schraubhülse jeweils einen Flansch zur Anlage an dem Querträger oder der Fahrzeuginnenraumeinrichtung aufweist.
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Der Flansch verhindert vorteilhaft, dass der Gewindeeinsatz bzw. die Schraubhülse bei auf die Fahrzeuginnenraumeinrichtung wirkenden Kräften in Folge einer Kollision des Kraftfahrzeugs aus dem Querträger gezogen werden kann.
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Vorteilhaft ist die innere Bodenplatte über den Gewindeeinsatz mit dem Querträger verspannt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die äußere Bodenplatte ebenfalls an dem Gewindeeinsatz montiert. Beispielsweise kann hierfür an dem unteren Ende des Gewindeeinsatzes ein Innengewinde für eine Befestigungsschraube der Bodenplatte vorgesehen sein.
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Hierdurch kann vorteilhaft der Gewindeeinsatz zusätzlich als Befestigungspunkt für die äußere Bodenplatte verwendet sein, so dass kein separater Befestigungspunkt erforderlich ist.
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Zusätzlich kann die äußere Bodenplatte auch an weiteren Stellen der Bodenbaugruppe der Kraftfahrzeugkarosserie wie beispielsweise der Seitenschwellerstruktur befestigt sein.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Fahrzeuginnenraumeinrichtung an dem Gewindeeinsatz montiert.
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Hierdurch ist keine separate Befestigungseinrichtung an der Bodenbaugruppe für die Fahrzeuginnenraumeinrichtung erforderlich und die Fahrzeuginnenraumeinrichtung ist gegenüber Kräften einer Kollision sicher an der Bodenbaugruppe montiert.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist das Speicherzellenmodul an den Querträgern befestigt, wobei das Speicherzellenmodul insbesondere seitliche Flansche aufweist, die von unten an den Querträgern lösbar befestigt sind.
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Hierdurch ist die Montage und Demontage des Speicherzellenmoduls an der Bodenbaugruppe vereinfacht.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist der Querträger mit einer Mittellängsträgerstruktur verbunden.
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Bevorzugt ist die Mittellängsträgerstruktur Bestandteil des Karosserierohbaus und insbesondere zur Übertragung von Kollisionslasten in Fahrzeugquerrichtung, über die Querträger ausgebildet.
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Die Mittellängsträgerstruktur hat zumindest zwei voneinander getrennte sich in Längsrichtung erstreckenden Kammern.
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Bevorzugt erstreckt sich die äußere Bodenplatte über die Mittellängsträgerstruktur. D.h. die äußere Bodenplatte überdeckt die Mittellängsträgerstruktur von unten.
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Bevorzugt ist die innere Bodenplatte im Wesentlichen eben ausgeführt.
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Dies ermöglicht eine Vielzahl von Freiheitsgraden bei einer Fahrzeuginnenausstattung des über der Bodenbaugruppe angeordneten Fahrzeuginnenraums. Insbesondere ermöglicht dies eine größere Variabilität bei der Anordnung von Fahrzeugsitzen in dem Fahrzeuginnenraum.
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Vorstehend aufgeführte Weiterbildungen der Erfindung können soweit möglich und sinnvoll beliebig miteinander kombiniert werden.
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Es folgt eine Kurzbeschreibung der Zeichnungen.
- 1 ist eine schematische Schnittansicht eines Teils einer Bodenbaugruppe einer Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine schematische Perspektivansicht der Bodenbaugruppe der Kraftfahrzeugkarosserie des Kraftfahrzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Es folgt eine detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 und 2.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung hat ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Elektroantrieb eine Kraftfahrzeugkarosserie mit einer Bodenbaugruppe 1 und Seitenschweller 3 auf der linken und rechten Seite der Bodenbaugruppe 1. In der Schnittansicht von 1 ist hier lediglich ein äußerer linker Bereich der Bodenbaugruppe 1 gezeigt, wobei die der äußere rechte Bereich analog aufgebaut ist. Über der Bodenbaugruppe 1 befindet sich ein Fahrzeuginnenraum. Ferner erstreckt sich die Bodenbaugruppe 1 in einem Bereich bzw. im Wesentlichen in dem gesamten Bereich zwischen einer Vorderachse und einer Hinterachse des Kraftfahrzeugs. Die Bodenbaugruppe 1 weist ferner mehrere Querträger 5 auf, die zwischen den Seitenschwellern 3 in Fahrzeugquerrichtung, d.h. in y-Richtung im Fahrzeugkoordinatensystem, verlaufen und mit den Seitenschwellern 3 unlösbar verbunden sind. Die Bodenbaugruppe 1 weist ferner eine innere Bodenplatte 7 auf, die an der Oberseite der Querträger 5 und der Seitenschweller 3 angeordnet ist. Die innere Bodenplatte 7 ist mit den Seitenschwellern 3 verschweißt.
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Die innere Bodenplatte 7 ist an mehreren Stellen über als Zuganker wirkende Schraubhülsen 13, die einen erfindungsgemäßen Gewindeeinsatz bilden, mit den Querträgern 5 verbunden. Hierzu weist der Querträger 5 ein Durchgangsloch auf. Hiermit fluchtend weist die innere Bodenplatte 7 ebenfalls ein zugeordnetes Durchgangsloch auf. Die Schraubhülse 13 ist zweiteilig mit einem Oberteil 131 und einem Unterteil 135 ausgeführt. Das Oberteil 131 hat einen Flansch 132 zur Anlage an der Oberseite der inneren Bodenplatte 7. Das Unterteil 135 hat einen Flansch 136 zur Anlage an der Unterseite des entsprechenden Querträgers 5. Das Unterteil 135 ist von unten in das Durchgangsloch des Querträgers 5 eingeführt. Das Oberteil 131 ist von oben durch das Durchgangsloch der inneren Bodenplatte 7 in das Durchgangsloch des Querträgers 5 eingeführt. Das Unterteil 135 hat ein Innengewinde, in das ein Außengewinde des Oberteils 131 geschraubt ist. Hierdurch sind die innere Bodenplatte 7 und der Querträger 5 miteinander in Fahrzeughochrichtung verspannt. Das Oberteil 131 und das Unterteil 135 sind in der Zeichnung der Einfachheit halber einstückig dargestellt.
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An der Oberseite der Schraubhülse 13 ist ferner ein Innengewinde vorhanden, in das von außen und oben eine Sitzschiene 15, die ein erfindungsgemäßes Inneneinrichtungsteil bildet, mittels einer Befestigungsschraube 17 befestigt ist. Insbesondere weist das Oberteil 131 der Schraubhülse 13 ein Durchgangsloch (in der 1 der Einfachheit halber nicht dargestellt) auf, durch das die Befestigungsschraube 17 durchgeführt ist. Das Unterteil 135 weist weiterhin ein Innengewinde für die Befestigungsschraube 17 auf, mit dem die Befestigungsschraube 17 verschraubt ist. Die Befestigungsschraube 17 ist demnach vorteilhaft in Eingriff mit dem Unterteil 135. Auf diese Weise sind alle Sitzschienen 15 im Fahrzeuginnenraum mit entsprechenden Schraubhülsen 13 verbunden. An jeweils zwei Sitzschienen 15 ist wiederum ein nicht gezeigter Fahrzeugsitz verschiebbar gelagert. Der Fahrzeugsitz kann ein Fahrersitz, Beifahrersitz, ein Rücksitz oder eine Sitzbank mit mehreren Sitzplätzen sein. Durch diese Anordnung ist die Sitzschiene 15 sehr nah zur Oberseite des inneren Bodens 7 angeordnet. Dementsprechend tief können die Fahrzeugsitze im Fahrzeuginnenraum angeordnet sein, so dass das Kraftfahrzeug insgesamt sehr flach ausgebildet sein kann. Die innere Bodenplatte 7 ist im Wesentlichen flach ausgeführt und ermöglicht somit einen ebenen Boden für den Fahrzeuginnenraum mit einem maximalen Freiheitsgrad zur Gestaltung des Fahrzeuginnenraums, insbesondere zur Anordnung der Fahrzeugsitze. Im Gegensatz zu einer Bodenbaugruppe eines herkömmlichen Karosserierohbaus weist die Bodenbaugruppe 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel keine zusätzlichen Sitzquerträger auf, die auf der inneren Bodenplatte aufgesetzt sind. Dies ist durch die Integrierung der Antriebsbatterie in die Bodenbaugruppe 1 und die Befestigung der Sitzschienen 15 an dem Querträger 5 unterhalb der inneren Bodenplatte 7 möglich. Die Querträger 5 der Antriebsbatterie haben somit zusätzlich die Funktion eines Sitzquerträgers, an die die Fahrzeugsitze montiert sind, wobei die Querträger 5 unterhalb der inneren Bodenplatte 7 angeordnet sind.
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Die Schraubhülse 13 könnte alternativ auch lediglich aus einem Unterteil 131 bestehen, mit dem die Befestigungsschraube 17 verspannt ist. Auf diese Weise kann der obere Boden 7 direkt mittels der Befestigungsschraube 17 und der Sitzschiene 15 mit dem Querträger 5 verspannt sein.
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Die Querträger 5 sind in Fahrzeuglängsrichtung voneinander beabstandet angeordnet, so dass zwischen zwei benachbarten Querträgern 5 ein Raum zur Aufnahme von Batteriemodulen 9, d.h. eines erfindungsgemäßen Speicherzellenmoduls, vorhanden ist. Die Batteriemodule 9 sind Bestandteil einer Antriebsbatterie, die des Weiteren Kühlvorrichtungen, Strom- und Steuerleitungen sowie eine Leistungssteuereinrichtung aufweist. In 1 ist die Position eines Batteriemoduls 9 mit einer gestrichelten Linie schematisch gezeigt.
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Die innere Bodenplatte 7, die Seitenschweller 3 und die Querträger 5 sind Bestandteil eines sogenannten Karosserierohbaus des Kraftfahrzeugs und miteinander verschweißt.
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An der Unterseite der Bodengruppe 1 ist eine äußere Bodenplatte 11 lösbar und fluiddicht montiert. Die äußere Bodenplatte 11 bildet damit einen Deckel, der zu Wartungs- und Reparaturzwecken der Antriebsbatterie entfernt werden kann. Die äußere Bodenplatte 11 ist unter anderem auch mit dem Unterteil 135 der Schraubhülse 13 verschraubt. Hierzu weist das Unterteil 135 ein Innengewinde auf, in das eine Befestigungsschraube 19 zur Befestigung der äußeren Bodenplatte 11 eingeschraubt ist. Auf diese Art und Weise kann die äußere Bodenplatte 11 mit allen Schraubhülsen 13 verschraubt sein. Ferner kann die äußere Bodenplatte 11 noch über eine Vielzahl weiterer Verbindungspunkte mit der Bodenbaugruppe 1, insbesondere den Seitenschwellern 3 und den Querträgern 5, verbunden sein.
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Die Bodenbaugruppe 1 bildet zusammen mit der äußeren Bodenplatte 11 einen fluiddichten Innenraum zur Aufnahme der Antriebsbatterie mit den Batteriemodulen 9, so dass die Antriebsbatterie gegenüber Umgebungseinflüssen geschützt ist und ebenso keine Stoffe aus der Antriebsbatterie in die Umgebung oder den Fahrzeuginnenraum gelangen können. Die Antriebsbatterie ist damit karosserieintegriert ausgebildet, da die Bodenbaugruppe Bestandteil des Karosserierohbaus ist - im Gegensatz zu einem Antriebsbatteriekonzept, bei dem die Antriebsbatterie in einem separaten Gehäuse untergebracht ist, das an der Fahrzeugkarosserie lösbar montiert ist.
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Die Batteriemodule 9 sind über in 1 nicht gezeigte Klemmleisten an der Unterseite der Querträger 5 befestigt. Die Klemmleisten bilden Flansche, die von einer Unterseite des Batteriemoduls 9 seitlich vorstehen.
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In 2 ist die Bodenbaugruppe 1 in einer Perspektivansicht von schräg oben mit linkem und rechtem Seitenschweller gezeigt. Ein Teil der inneren Bodenplatte 7 ist in der Darstellung freigeschnitten, so dass ein Teil der unter der inneren Bodenplatte 7 angeordneten Querträger 5 und Batteriemodule 9 sichtbar ist. Auf der Bodenplatte 7 ist ferner die paarweise Anordnung von Sitzschienen 15 für Vordersitze und Rücksitze gut erkennbar.
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Die Bodenbaugruppe 1 kann ferner in der Mitte parallel zu den äußeren, linken und rechten Seitenschwellern 3 eine Mittellängsträgerstruktur aufweisen, die die jeweiligen Querträger 5 in einen rechten Querträger und einen linken Querträger teilt. Die Mittellängsträgerstruktur ist derart ausgebildet, dass sie Kollisionslasten in Fahrzeugquerrichtung zwischen rechtem Querträger und linkem Querträger übertragen können. Die Mittellängsträgerstruktur ist als Teil der Bodenbaugruppe 1 auch Bestandteil des Karosserierohbaus. Die Mittellängsträgerstruktur kann mehrere voneinander getrennte sich in Längsrichtung erstreckende Kammern aufweisen. Die innere Bodenplatte 7 erstreckt sich über die Mittellängsträgerstruktur. Auch die äußere Bodenplatte 11 erstreckt sich über die Mittellängsträgerstruktur.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013204765 A1 [0003]
