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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft eine modulare Kraftfahrzeugarchitektur für Kraftfahrzeuge unterschiedlicher Kraftfahrzeugtypen mit jeweils zumindest einer Antriebsmaschine und zumindest einem der zumindest einen Antriebsmaschine zugeordneten Energiespeicher, der in einer modular aufgebauten Unterflur-Energiespeicherbaugruppe aufgenommen ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einer solchen modularen Kraftfahrzeugarchitektur mit einer modular aufgebauten Unterflur-Energiespeicherbaugruppe.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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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 bildet eine Batteriebaugruppe, die Batteriemodule aufweist, welche wiederum aus Batteriezellen aufgebaut sind. Die Batteriemodule sind in einem Gehäuse untergebracht, das zum Schutz der Batteriemodule und somit auch der Batteriezellen dient und das auch Vorrichtungen zur Klimatisierung und Steuerung der Batteriezellen enthält. Zum Beispiel ist eine derartige Batteriebaugruppe mit einem Gehäuse in einem Bodenbereich eines Kraftfahrzeugs zwischen Vorder- und Hinterachse des Kraftfahrzeugs als Unterflurbatterie angeordnet
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Batterieelektrische Fahrzeuge (BEV) sind weit verbreitet mit derartigen Unterflur-Batterieanordnungen versehen. Eine solche Anordnung der Batteriemodule sorgt für einen niedrigen Fahrzeugschwerpunkt, der im Hinblick auf das Fahrverhalten allgemein erwünscht ist. Des Weiteren ermöglicht die Unterfluranordnung einen unkomplizierten Zugang zu den Batteriemodulen und sogar einen schnellen Austausch der Batteriemodule im Reparatur- oder Servicefall. Die Batteriemodule, die aus einer Vielzahl von Batteriezellen zusammengesetzt sind, werden herkömmlicherweise an die Unterbodenarchitektur des jeweiligen Fahrzeugs angepasst. Diese Konstruktionsweise ist aufwendig, insbesondere wenn ein Fahrzeugtyp mehrere Fahrzeugderivate aufweist, also beispielsweise in mehreren Antriebsvarianten (BEV, Verbrennungsmotor-Fahrzeuge, Hybridfahrzeuge, Brennstoffzellenfahrzeuge) angeboten wird, die unterschiedliche Energiespeicher benötigen, und in mehreren Karosserievarianten mit beispielsweise unterschiedlichen Fahrzeughöhen, unterschiedlichen Radständen und unterschiedlichen Raddurchmessern angeboten wird (Limousine kurz/lang, Coupe, Cabrio, Kombi, SUV, Sportwagen etc.), die unterschiedliche Platzverhältnisse für eine Unterfluranordnung von Energiespeichern aufweisen.
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STAND DER TECHNIK
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In der
DE 10 2013 204 765 A1 ist 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 benachbart zu den Seitenwänden des Gehäuses gehörende Deformationszonen ausgebildet, wodurch die Speicherzellen in einem zentralen Bereich des Gehäuses angeordnet sind. In Fahrzeuglängsrichtung und Fahrzeugquerrichtung verlaufende Zwischenwände sind zur Versteifung des Gehäuses vorgesehen.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine modulare Kraftfahrzeugarchitektur für Kraftfahrzeuge unterschiedlicher Kraftfahrzeugtypen zu schaffen, mit der es möglich ist, die Kosten der Entwicklung und Produktion einer Vielzahl von unterschiedlichen Kraftfahrzeugtypen zu reduzieren und deren Herstellung zu vereinfachen. Ein weiterer Teil der Aufgabe ist es, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen modularen Kraftfahrzeugarchitektur anzugeben.
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Der auf die modulare Kraftfahrzeugarchitektur gerichtete Teil der Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Eine erfindungsgemäße modulare Kraftfahrzeugarchitektur ist vorgesehen für Kraftfahrzeuge unterschiedlicher Kraftfahrzeugtypen mit jeweils zumindest einer Antriebsmaschine und zumindest einem der zumindest einen Antriebsmaschine zugeordneten Energiespeicher, wobei der zumindest eine Energiespeicher in einer modular aufgebauten Unterflur-Energiespeicherbaugruppe aufgenommen ist, die eine Mehrzahl von in zumindest einer Außenabmessung standardisierten Energiespeichermodulen aufweist, wobei jedem Kraftfahrzeugtyp eine Unterflur-Energiespeicherbaugruppe aus einer Mehrzahl von standardisierten Unterflur-Energiespeicherbaugruppen zugeordnet ist und wobei die jeweilige Unterflur-Energiespeicherbaugruppe eine Mehrzahl von Einheitsmoduleinbauräumen aufweist, die in einer in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufenden Längsabmessung standardisiert sind und die ausgebildet sind, um jeweils zumindest ein standardisiertes Energiespeichermodul aufzunehmen.
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Der Begriff „standardisierte Energiespeichermodule“ bezeichnet insbesondere geometrisch einheitliche Energiespeichermodule.
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VORTEILE
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Die Verwendung von zumindest in ihrem Innenaufbau standardisierten Unterflur-Energiespeicherbaugruppen mit in ihrem jeweiligen Inneren vorgesehenen Einheitsmoduleinbauräumen, die zur Aufnahme von ihrerseits wieder standardisierten Energiespeichermodulen ausgebildet sind, erlaubt eine standardisierte Massenfertigung von gleichartigen standardisierten Energiespeichermodulen für unterschiedliche Fahrzeugtypen. Auch die Standardisierung der Unterflur-Energiespeicherbaugruppen zumindest hinsichtlich ihrer Innenarchitektur, also ihrem Innenaufbau, mit den ebenfalls standardisierten Einheitsmoduleinbauräumen ermöglicht nicht nur ein hohes Maß an Gleichteilefertigung, sondern auch eine effizientere Produktion, da die für eine Robotermontage maßgeblichen Abmessungen der Komponenten, beispielsweise der die Einheitsmodulbauräume aufweisenden Formteile, für unterschiedliche Fahrzeugtypen gleich sind.
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Aus der Sicht des Konstrukteurs ist dabei von Vorteil, dass durch die Verwendung von standardisierten Komponenten ein hoher Anteil einheitlicher Strukturverläufe über alle Fahrzeugtypen und Fahrzeugderivate innerhalb der Fahrzeugarchitektur vorliegt.
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Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der erfindungsgemäßen modularen Kraftfahrzeugarchitektur sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 11.
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Vorzugsweise sind in der Unterflur-Energiespeicherbaugruppe in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs mehrere hintereinander gelegene standardisierte Einheitsmoduleinbauraumbereiche vorgesehen.
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Dabei ist es von Vorteil, wenn die in einer in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufende Längsabmessung eines jeden standardisierten Einheitsmoduleinbauraumbereichs der Längsabmessung des standardisierten Einheitsmoduleinbauraums entspricht.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Unterflur-Energiespeicherbaugruppe einen weiteren Einheitsmoduleinbauraumbereich mit zumindest einem verkürzten Einheitsmoduleinbauraum auf, wobei die in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufende Längsabmessung des weiteren Einheitsmoduleinbauraumbereichs und die in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufende Längsabmessung des verkürzten Einheitsmoduleinbauraums kürzer sind als jene eines regulären standardisierten Einheitsmoduleinbauraumbereichs beziehungsweise eines regulären standardisierten Einheitsmoduleinbauraums. Durch das Vorsehen eines solchen verkürzten Einheitsmoduleinbauraumbereichs kann bei Fahrzeugen, bei denen der Radstand nicht das Vorsehen eines ganzen Vielfachen der standardisierten Einheitsmodulbauräume zulässt, noch der verbleibende Raum zwischen den Achsen zum Einbau von zusätzlichen verkürzten Energiespeichern oder deren Peripheriekomponenten genutzt werden.
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Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass ein mittlerer, in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufender Kanal vorgesehen ist, der den jeweiligen Einheitsmoduleinbauraumbereich in einen linken und einen rechten Einheitsmoduleinbauraum teilt. Dieser Kanal kann zum Beispiel zur Unterbringung von elektrischen Leitungen, Kraftstoffleitungen oder anderen Peripheriekomponenten genutzt werden und er teilt den jeweiligen Einheitsmoduleinbauraumbereich in einen linken und einen rechten Einheitsmoduleinbauraum.
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Vorzugsweise ist zumindest ein Energiespeichermodul von zumindest einem elektrischen Batteriemodul gebildet oder es weist zumindest ein Batteriemodul auf.
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Zudem ist vorzugsweise zumindest eine Energiespeicher-Peripherieeinheit vorgesehen, die zur Aufnahme in einen Einheitsmoduleinbauraum ausgebildet ist und die elektrische Steuer- und/oder Regelungseinrichtungen für die elektrischen Batteriemodule aufweist. Bei einem batterieelektrischen Fahrzeug sind die standardisierten Energiespeichermodule beispielsweise die Batteriemodule und auch Batterie-Peripheriekomponenten, wie zum Beispiel Steuergeräte oder Schütze. Diese Batterie-Peripheriekomponenten orientieren sich in ihren Außenabmessungen an dem durch die standardisierten Energiespeichermodule vorgegebenen Formfaktor; sie sind in der Regel kleiner als oder gleich groß wie die standardisierten Energiespeichermodule. Insbesondere sind sie in ihrer Höhe und ihrer Ausdehnung in Fahrzeuglängsrichtung gleich groß wie die standardisierten Energiespeichermodule.
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Alternativ oder zusätzlich ist zumindest ein Energiespeichermodul von zumindest einem Flüssigkeitskraftstofftank gebildet oder es weist zumindest einen Flüssigkeitskraftstofftank auf.
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Dabei ist es von Vorteil, wenn zumindest eine Energiespeicher-Peripherieeinheit vorgesehen ist, die zur Aufnahme in einen Einheitsmoduleinbauraum ausgebildet ist und die Steuer- und/oder Regelungseinrichtungen für den Flüssigkeitskraftstoff aufweist.
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Weiter alternativ oder zusätzlich ist zumindest ein Energiespeichermodul von zumindest einem Drucktank für einen gasförmigen Kraftstoff gebildet oder es weist zumindest einen solchen Drucktank auf.
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Auch bei dieser Variante ist es von Vorteil, wenn zumindest eine Energiespeicher-Peripherieeinheit vorgesehen ist, die zur Aufnahme in einen Einheitsmoduleinbauraum ausgebildet ist und die Steuer- und/oder Regelungseinrichtungen für den gasförmigen Kraftstoff aufweist.
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Der auf das Kraftfahrzeug gerichtete Teil der Aufgabe wird gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12, nämlich durch ein Kraftfahrzeug mit einer modularen Kraftfahrzeugarchitektur mit einer erfindungsgemäßen modularen Unterflur-Energiespeicherbaugruppe.
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Bei einem solche Kraftfahrzeug mit einer modularen Kraftfahrzeugarchitektur mit einer modularen Unterflur-Energiespeicherbaugruppe weist vorzugsweise die modulare Unterflur-Energiespeicherbaugruppe in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs drei oder mehr Einheitsmoduleinbauraumbereiche auf.
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Von besonderem Vorteil ist auch ein Kraftfahrzeug mit einer modularen Kraftfahrzeugarchitektur mit einer modularen Unterflur-Energiespeicherbaugruppe, bei welchem in zumindest einem der Einheitsmoduleinbauraumbereiche zumindest ein Einheitsmoduleinbauraum als Fußraumulde ausgebildet ist. Diese Variante ist insbesondere bei niedrigen Fahrzeugen von Vorteil. Dabei kann der Einheitsmoduleinbauraum nach oben offen sein und einen abgesenkten Innenraumbodenbereich aufnehmen oder die obere Abdeckung der Unterflur-Energiespeicherbaugruppe kann im Bereich dieses Einheitsmoduleinbauraums abgesenkt sein.
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Die Grundidee des erfinderischen Konzepts für eine modulare Kraftfahrzeugarchitektur besteht somit in einem unterschiedliche Kraftfahrzeugtypen und Fahrzeugklassen übergreifenden Einsatz von standardisierten Einheitsmoduleinbauräumen zur Aufnahme von standardisierten Energiespeichermodulen für eine Kraftfahrzeugfamilie, zum Beispiel über zumindest zwei Fahrzeugklassen hinweg.
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Die unterschiedlichen Fahrzeugderivate innerhalb der Fahrzeugfamilie unterscheiden sich je nach Fahrzeugkonzept beispielsweise wie folgt:
- • Hohe Fahrzeuge (zum Beispiel SUV oder große Limousinen/Kombis) verfügen über eine durchgehende Unterflur-Energiespeicherbaugruppe mit vier Einheitsmoduleinbauraumbereichen („Modulreihen“); die zumindest eine Energiespeicher-Peripherieeinheit ist oberhalb der vierten, hintersten Modulreihe angeordnet.
- • Flache und aerodynamisch günstige Fahrzeuge (zum Beispiel Coupes) weisen ebenfalls vier Modulreihen auf, wobei die dritte, also die vorletzte, Modulreihe mit Fußraummulden für die Fondsitzpassagiere ausgebildet ist; es entfallen in der dritten von vier Modulreihen somit die Energiespeichermodule und die zumindest eine Energiespeicher-Peripherieeinheit ist auch hier oberhalb der vierten, hintersten Modulreihe angeordnet.
- • Raumfunktionale Fahrzeuge verfügen über eine durchgehende Unterflur-Energiespeicherbaugruppe mit vier Einheitsmoduleinbauraumbereichen („Modulreihen“); die zumindest eine Energiespeicher-Peripherieeinheit ist hinter der vierten, hintersten Modulreihe angeordnet; es besteht somit die Option, einen ebenen Innenraumboden bis zum Hinterwagen vorzusehen.
- • Sehr sportliche, zweisitzige Fahrzeuge weisen bei verkürztem Radstand eine durchgehende Unterflur-Energiespeicherbaugruppe mit nur drei Einheitsmoduleinbauraumbereichen („Modulreihen“) auf; die zumindest eine Energiespeicher-Peripherieeinheit ist oberhalb der dritten Modulreihe angeordnet.
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Bei den Antriebsarten Plug-in-Hybrid-Fahrzeug (PHEV), batterieelektrisches Fahrzeug mit Range-Extender (BEVx) und Brennstoffzellenfahrzeug (FCEV) erfolgt für den Hochvolt-Energiespeicher eine Teilbestückung der Einheitsmoduleinbauräume mit zwei bis vier als Hochvoltakku ausgebildeten Energiespeichermodulen (entsprechend ein bis zwei Modulreihen). In die übrigen Einheitsmodulbauräume sind zumindest ein Kraftstofftank (bei PHEV und BEVx) oder quer angeordnete Wasserstofftanks (bei FCEV) eingebaut.
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Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind eine aufwandsminimierte und somit kostenoptimale Gestaltung der Fahrzeuge einer Fahrzeugproduktfamilie sowie ein reduzierter Absicherungsaufwand durch standardisierte Energiespeichermodule und durch einen hohen Anteil einheitlicher Strukturverläufe über alle Fahrzeugderivate.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit zusätzlichen Ausgestaltungsdetails und weiteren Vorteilen sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben und erläutert.
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Figurenliste
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Es zeigt:
- 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erste Variante einer modular aufgebauten Unterflur-Energiespeicherbaugruppe einer erfindungsgemäßen modularen Kraftfahrzeugarchitektur;
- 2 einen schematischen Grundriss einer modular aufgebauten Unterflur-Energiespeicherbaugruppe einer erfindungsgemäßen modularen Kraftfahrzeugarchitektur;
- 3 einen schematischen Grundriss einer abgewandelten modular aufgebauten Unterflur-Energiespeicherbaugruppe;
- 4 einen schematischen Längsschnitt durch eine zweite Variante einer modular aufgebauten Unterflur-Energiespeicherbaugruppe einer erfindungsgemäßen modularen Kraftfahrzeugarchitektur;
- 5a - 5c unterschiedliche Varianten einer modular aufgebauten Unterflur-Energiespeicherbaugruppe in einem batterieelektrischen Kraftfahrzeug;
- 6a - 6c unterschiedliche Varianten einer modular aufgebauten Unterflur-Energiespeicherbaugruppe in einem Kraftfahrzeug mit Plug-In-Hybridantrieb;
- 7a - 7c unterschiedliche Varianten einer modular aufgebauten Unterflur-Energiespeicherbaugruppe in einem Brennstoffzellen-Kraftfahrzeug;
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DARSTELLUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine erste Variante einer modular aufgebauten Unterflur-Energiespeicherbaugruppe 2 in einem nur ausschnittsweise und schematisch dargestellten Kraftfahrzeug 1, das mit einer erfindungsgemäßen modularen Kraftfahrzeugarchitektur ausgestattet ist.
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Die Unterflur-Energiespeicherbaugruppe 2 ist mit einer Mehrzahl in Längsrichtung X des Kraftfahrzeugs 1 hintereinander angeordneten Einheitsmoduleinbauräumen 20, 22, 24, 26, 28 versehen, in denen jeweils zumindest ein standardisiertes Energiespeichermodul 30, 32, 34, 36 eines Energiespeichers 3 angeordnet ist. Die in Fahrtrichtung F vorderen Einheitsmoduleinbauräume 20, 22, 24, 26 sind in ihrer in Längsrichtung X des Kraftfahrzeugs 1 verlaufenden Längsabmessung x standardisiert und somit gleich lang. Der hinterste Einheitsmoduleinbauraum 28 ist nur halb so lang wie die standardisierten Einheitsmoduleinbauräume 20, 22, 24, 26 und weist somit nur eine Längsabmessung von ½ x auf. In der Höhe sind alle Einheitsmoduleinbauräume gleich, so dass die obere Abdeckung 29 der Unterflur-Energiespeicherbaugruppe 2 im gezeigten Beispiel der 1 einen ebenen Innenraumboden 10 des Kraftfahrzeugs 1 bildet. An der Unterseite ist die Unterflur-Energiespeicherbaugruppe mit einem unteren Boden 29' versehen.
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Die Energiespeichermodule 30, 32, 34, 36 sind in ihrer sich in Längsrichtung X des Kraftfahrzeugs 1 erstreckenden Längsabmessung x' ebenfalls gleich ausgebildet und somit auch standardisiert. Dabei ist die Länge x' der Energiespeichermodule geringfügig kleiner als die Innenraumlänge, also die Längsabmessung x, der Einheitsmoduleinbauräume, so dass ein Energiespeichermodul 30, 32, 34, 36 in Längsrichtung passgenau in einen zugehörigen Einheitsmoduleinbauraum 20, 22, 24, 26 einsetzbar ist.
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In den letzten, halb so langen Einheitsmoduleinbauraum 28 ist eine Energiespeicher-Peripherieeinheit 38 eingesetzt, die Steuer- und/oder Regelungseinrichtungen 39 (in 1 nur schematisch dargestellt) für die Energiespeichermodule 30, 32, 34, 36 aufweist.
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2 zeigt in der Draufsicht die Unterflur-Energiespeicherbaugruppe 2 des Kraftfahrzeugs 1 in schematischer Darstellung im Grundriss, wobei die Abdeckung 29 weggelassen worden ist. Ein umlaufender Schutzrahmen 4 bildet ein Sicherheitsgehäuse der Unterflur-Energiespeicherbaugruppe 2.
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Der umlaufende Schutzrahmen 4 ist versehen mit seitlichen Längsträgern 40, 42 sowie einer vorderen und einer hintere Querträgeranordnung 44, 46. Der Schutzrahmen 4 bildet mit dem unteren Boden 29' eine Tragstruktur für die in den Einheitsmoduleinbauräumen 20, 22, 24, 26, 28 aufgenommenen standardisierten Energiespeichermodule 30, 32, 34, 36 und die zumindest eine Energiespeicher-Peripherieeinheit 38. Zwischen dem rechten seitlichen Längsträger 40 und dem linken seitlichen Längsträger 42 erstrecken sich innere Querträger 41, 43, 45, 47. Die inneren Querträger 41, 43, 45, 47 dienen einerseits der Versteifung des Schutzrahmens 4 in Querrichtung (Y-Richtung), sie sind andererseits auch dafür vorgesehen, Innenraumeinbauten des Kraftfahrzeugs 1, wie zum Beispiel Fahrzeugsitze abzustützen und zu haltern. Der Abstand zwischen einander benachbarten Querträgern in Längsrichtung X des Kraftfahrzeugs 1 entspricht jeweils der Längsabmessung x eines standardisierten Einheitsmoduleinbauraums 22, 24, 26 oder (nicht dargestellt) eines ganzzahligen Vielfachen der Längsabmessung x. Auf diese Weise sind zwischen der vorderen Querträgeranordnung 42 und dem vordersten inneren Querträger 41 sowie zwischen den inneren Querträgern 41, 43, 45, 47 die standardisierten Einheitsmoduleinbauräume 20, 22, 24, 26 gebildet. Der hintere, halbe Einheitsmoduleinbauraum 28 liegt zwischen dem hintersten inneren Querträger 47 und der hinteren Querträgeranordnung 46. Alle Einheitsmoduleinbauräume 20, 22, 24, 26, 28 erstrecken sich in ihrer Breite y in Fahrzeugquerrichtung Y über die gesamte Breite zwischen den seitlichen Längsträgern 40, 42.
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Die Breite y' der in den standardisierten Einheitsmoduleinbauräumen 20, 22, 24, 26 aufgenommenen standardisierten Energiespeichermodulen 30, 32, 34, 36 ist geringfügig kürzer als die Breite y der Einheitsmoduleinbauräume 20, 22, 24, 26, so dass die standardisierten Energiespeichermodule 30, 32, 34, 36 passgenau in die standardisierten Einheitsmoduleinbauräume 20, 22, 24, 26 einsetzbar sind. Auch die Energiespeicher-Peripherieeinheit 38 erstreckt sich im gezeigten Beispiel über die gesamte Breite des hintersten Einheitsmoduleinbauraums 28.
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Die in 2 gezeigte Unterflur-Energiespeicherbaugruppe 2 weist somit fünf Einheitsmoduleinbauraumbereiche A, B, C, D, E auf, von denen die vorderen Einheitsmoduleinbauraumbereiche A, B, C, D in diesem Beispiel jeweils einen standardisierten Einheitsmoduleinbauraum 20, 22, 24, 26 umfassen und wobei der hinterste Einheitsmoduleinbauraum 28 einen verkürzten Einheitsmoduleinbauraumbereich E bildet.
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3 zeigt einen schematischen Grundriss einer gegenüber dem Beispiel aus 2 geringfügig abgewandelten Unterflur-Energiespeicherbaugruppe 2' eines Kraftfahrzeugs 1' mit einer erfindungsgemäßen modularen Kraftfahrzeugarchitektur. Der umlaufende Schutzrahmen 4' ist vom Grundsatz her aufgebaut wie der umlaufende Schutzrahmen 4 der 2 und weist zwei seitliche Längsträger 40', 42' sowie eine vordere und eine hintere Querträgeranordnung 44', 46' auf. Die vordere Querträgeranordnung 44' umfasst einen linken vorderen Querträger 44A und einen rechten vorderen Querträger 44B, die sich jeweils zwischen dem zugeordneten seitlichen Längsträger 40', 42' und einem mittleren, in Längsrichtung X des Kraftfahrzeugs 1 verlaufenden Kanal 49 erstrecken. Der Kanal 49 bildet einen in Längsrichtung verlaufenden Mitteltunnel der Unterflur-Energiespeicherbaugruppe 2', in welchem beispielsweise elektrische Leitungen, Kraftstoffleitungen und/oder zumindest ein Abgasrohr die Unterflur-Energiespeicherbaugruppe 2' in Längsrichtung durchdringen. Der Kanal 49 teilt somit die Unterflur-Energiespeicherbaugruppe 2' in eine linke Hälfte und in eine rechte Hälfte, so dass auch die untere Querträgeranordnung 46' in einen linken hinteren Querträger 46A und einen rechten hinteren Querträger 46B geteilt ist. In entsprechender Weise sind auch die inneren Querträger in jeweils einen linken inneren Querträger 41A, 43A, 45A, 47A und einen rechten inneren Querträger 41 B, 43B, 45B, 47B unterteilt, obwohl zumindest einige der Querträger auch durchgehend ausgebildet sein können, wie es im Beispiel der 2 gezeigt ist.
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In entsprechender Weise sind auch die Einheitsmoduleinbauraumbereiche A, B, C, D, E jeweils mit einem linken standardisierten Einheitsmoduleinbauraum 20A, 22A, 24A, 26A und einem rechten standardisierten Einheitsmoduleinbauraum 20B, 22B, 24B, 26B ausgestattet. Auch der hinterste, verkürzte Einheitsmoduleinbauraumbereich E ist durch den Kanal 49 in zwei verkürzte hinterste Einheitsmoduleinbauräume 28A, 28B geteilt. Die jeweilige Länge der standardisierten Einheitsmoduleinbauräume 20A, 20B, 22A, 22B, 24A, 24B, 26A, 26B entspricht der Längsabmessung x der standardisierten Einheitsmoduleinbauräume 20, 22, 24, 26 der Ausführungsform aus 2. Auch die Länge der beiden hintersten Einheitsmoduleinbauräume 28A, 28B entspricht — wie im Beispiel der 2 — dem Wert ½x. Die Breite y'' der jeweiligen Einheitsmoduleinbauräume 20A, 20B, 22A, 22B, 24A, 24B, 26A, 26B, 28A, 28B ist auf der linken Seite und auf der rechten Seite gleich. Dementsprechend ist auch die Breite y''' der jeweiligen Energiespeichermodule 30A, 30B, 32A, 32B, 34A, 34B, 36A, 36B geringfügig kleiner als die Breite y'' der Einheitsmoduleinbauräume. Das bedeutet, dass in jedem standardisierten Einheitsmoduleinbauraum 20A, 20B, 22A, 22B, 24A, 24B, 26A, 26B ein standardisiertes Energiespeichermodul 30A, 30B, 32A, 32B, 34A, 34B, 36A, 36B, dessen Längserstreckung x' in Fahrzeuglängsrichtung X der Längserstreckung x' im Beispiel der 2 entspricht, passgenau aufgenommen ist. Der jeweilige hinterste, verkürzte Einheitsmoduleinbauraum 28A, 28B ist auch in diesem Beispiel zur Aufnahme von Energiespeicher-Peripherieeinheiten 38A, 38B ausgebildet.
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4 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine zweite Variante einer modular aufgebauten Unterflur-Energiespeicherbaugruppe 2" eines Kraftfahrzeugs 1", die in ihrer Teilung in Längsrichtung der Unterflur-Energiespeicherbaugruppe 2 aus 1 entspricht. In der Fahrzeugquerrichtung kann sie sowohl der Ausführungsform aus 2 als auch der Ausführungsform aus 3 entsprechen.
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Die Einheitsmoduleinbauraumbereiche A, B und D entsprechen hier den Einheitsmoduleinbauraumbereichen A, B und D der Ausführungsform aus 1. Der dritte Einheitsmoduleinbaubereich C ist bei der Variante der 4 jedoch abgewandelt ausgebildet. Anstelle des Vorsehens von Einheitsmoduleinbauräumen im Einheitsmoduleinbauraumbereich C ist hier die Abdeckung 29" der Unterflur-Energiespeicherbaugruppe 2" abgesenkt und bildet zwischen dem Einheitsmoduleinbauraumbereich B und dem Einheitsmoduleinbauraumbereich D einen nach unten abgesenkten Innenraumbodenbereich 29''' aus, so dass auf diese Weise im Einheitsmoduleinbauraumbereich C eine Fußraummulde M gebildet ist, in der die auf einer hinteren Sitzbank 12 des Kraftfahrzeugs 1" sitzenden Passagiere ihre Füße abstellen können.
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Da das Kraftfahrzeug 1" einen kürzeren Radstand aufweist, als das Kraftfahrzeug 1 des Ausführungsbeispiels aus 1 fehlt bei der Ausführungsform nach 4 der verkürzte, hinterste Einheitsmoduleinbauraumbereich. Daher ist bei dieser Ausführungsform die Energiespeicher-Peripherieeinheit 38" oberhalb des Energiespeichermoduls 36" im Einheitsmoduleinbauraumbereich D unterhalb eines hinteren Sitzes 12 vorgesehen.
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Die 5a bis 5c zeigen in vereinfachter Darstellung die Bodengruppen dreier unterschiedlicher Kraftfahrzeugtypen eines batterieelektrischen Kraftfahrzeugs.
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Das in 5a gezeigte Kraftfahrzeug 101 weist einen kurzen Radstand auf und ist mit einer Unterflur-Energiespeicherbaugruppe 102 mit vier in Längsrichtung hintereinander gelegenen Einheitsmoduleinbauraumbereichen A, B, C, D ausgestattet, in denen jeweils als elektrische Batterien ausgebildete standardisierte Energiespeichermodule 130, 132, 134, 136 aufgenommen sind. In Querrichtung kann die Unterflur-Energiespeicherbaugruppe 102 aufgebaut sein, wie jene der 2 oder wie jene der 3. Die Energiespeicher-Peripherieeinheit 138 mit der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung ist bei diesem Fahrzeug 101 im vierten Einheitsmoduleinbauraumbereich D oberhalb des dortigen Energiespeichermoduls 136 und unterhalb eines (nicht gezeigten) hinteren Fahrzeugsitzes angeordnet.
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5b zeigt eine Bodengruppe eines Kraftfahrzeugs 101' mit einem verlängerten Radstand, dessen Unterflur-Energiespeicherbaugruppe 102' fünf in Längsrichtung hintereinander gelegene Einheitsmoduleinbauraumbereiche A, B, C, D, E aufweist, wie dies bereits in Verbindung mit 1 beschrieben worden ist. Die Standard-Einheitsmoduleinbauraumbereiche A, B, C, D sind mit ebenfalls als elektrische Batterien ausgebildeten Standard-Energiespeichermodulen 130', 132', 134', 136' ausgestattet. Im hintersten, verkürzten Einheitsmoduleinbauraumbereich ist, wie im Beispiel der 1, eine Energiespeicher-Peripherieeinheit 138 mit der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung vorgesehen.
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5c zeigt die Bodengruppe eines Kraftfahrzeugs 101" mit einer Unterflur-Energiespeicherbaugruppe 102", wobei das Kraftfahrzeug 101" den gleichen kurzen Radstand aufweist wie das Kraftfahrzeug 101 aus 5a. Die Unterflur-Energiespeicherbaugruppe 102" im Beispiel der 5c entspricht dem Aufbau, wie er bereits in Verbindung mit 4 beschrieben worden ist, so dass hier die Einheitsmoduleinbauraumbereiche A, B und D mit als elektrische Batterien ausgebildeten Standard-Energiespeichermodulen 130", 132", 136" ausgestattet sind und wobei im dritten Standard-Einheitsmoduleinbauraumbereich C eine Fußraummulde M ausgebildet ist. Die Energiespeicher-Peripherieeinheit 138" mit der Steuer- und/oder Regelungseinrichtung ist auch hier im Einheitsmoduleinbauraumbereich D oberhalb des dortigen Energiespeichermoduls 136" und unterhalb eines (nicht gezeigten) hinteren Fahrzeugsitzes angeordnet.
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Die 6a bis 6c zeigen in vereinfachter Darstellung die Bodengruppen dreier unterschiedlicher Kraftfahrzeugtypen eines Plug-In-Hybrid- Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor.
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Auch hier weist das in 6a gezeigte Kraftfahrzeug 201 einen kurzen Radstand und das in 6b gezeigte Kraftfahrzeug 201' einen längeren Radstand auf. Das Kraftfahrzeug 201" in 6c ist auch hier mit kurzem Radstand versehen und im Bereich des dritten Standard-Einheitsmoduleinbauraumbereichs C mit einer Fußraummulde M ausgestattet.
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Bei den Varianten der 6a und 6b ist die jeweilige Unterflur-Energiespeicherbaugruppe 202, 202' in den beiden vorderen Standard-Einheitsmoduleinbauraumbereichen A und B mit als elektrische Batterie ausgebildeten standardisierten Energiespeichermodulen 230, 232, 230', 232' bestückt und im dritten Standard-Einheitsmoduleinbauraumbereich C ist jeweils eine Energiespeicher-Peripherieeinheit 238, 238' vorgesehen.
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In der Variante der 6a mit kurzem Radstand ist im vierten Einheitsmoduleinbauraumbereich D ein Flüssigkeitskraftstofftank 237 für die Versorgung des Verbrennungsmotors 214 vorgesehen. Der Kraftstofftank 237 erstreckt sich in der Höhe über die Standardhöhe eines standardisierten Energiespeichermoduls hinaus bis unter einen hinteren Fahrzeugsitz.
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In der Variante der 6b mit längerem Radstand ist der Flüssigkeitskraftstofftank 237' in dem vierten Einheitsmoduleinbauraumbereich D und dem hintersten, verkürzten Einheitsmoduleinbauraumbereich E untergebracht, deren Einheitsmoduleinbauräume zur Aufnahme des Flüssigkeitskraftstofftanks 237' für die Versorgung des Verbrennungsmotors 214' zusammengefasst sind. Die Energiespeicherbaugruppe 202' weist daher eine ebene Oberseite auf, so dass das Kraftfahrzeug 201' einen durchgehend ebenen Innenraumboden 210' besitzt.
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Die Energiespeicherbaugruppe 202" der Variante der 6c ist im Grundsatz so aufgebaut wie die in 6a gezeigte Variante mit kurzem Radstand. In den beiden vorderen Einheitsmoduleinbauraumbereichen A und B sind die als elektrische Batterie ausgebildeten standardisierten Energiespeichermodulen 230", 232" vorgesehen und im vierten Einheitsmoduleinbauraumbereich D ist der Flüssigkeitskraftstofftank 237" für die Versorgung des Verbrennungsmotors 214" - wie im Beispiel der 6a - vorgesehen. Die Energiespeicher-Peripherieeinheit 238" ist entweder in einem Einheitsmoduleinbauraum im zweiten Einheitsmoduleinbauraumbereich B oder im vierten Einheitsmoduleinbauraumbereich D untergebracht.
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Die 7a bis 7c zeigen in vereinfachter Darstellung die Bodengruppen dreier unterschiedlicher Kraftfahrzeugtypen eines Brennstoffzellen-Kraftfahrzeugs 301, 301', 301''.
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Hier weist das in 7a gezeigte Kraftfahrzeug ebenfalls den kurzen Radstand und das in 7b gezeigte Kraftfahrzeug den längeren Radstand auf. Das Kraftfahrzeug in 7c ist auch hier mit kurzem Radstand ausgebildet und im Bereich des dritten Standard-Einheitsmoduleinbauraumbereichs C mit einer Fußraummulde M ausgestattet.
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Bei allen drei Varianten sind in den Einheitsmoduleinbauräumen der jeweiligen Unterflur-Energiespeicherbaugruppe 302, 302', 302'' in den Einheitsmoduleinbauraumbereichen A, B und D Drucktanks 331, 331', 331'' für einen gasförmigen Kraftstoff zur Versorgung der Brennstoffzelle 315, 315', 315" in entsprechenden standardisierten Energiespeichermodulen 330, 332, 336, 330', 332', 336', 330", 332", 336" aufgenommen. Während bei der dritten Variante der 7c der dritte Standard-Einheitsmoduleinbauraumbereich C mit einer Fußraummulde M versehen ist, sind bei den beiden ersten Varianten der 7a und 7b in den Einheitsmoduleinbauräumen des dritte Standard-Einheitsmoduleinbauraumbereichs C ebenfalls mit Drucktanks 331, 331' für den gasförmigen Kraftstoff bestückte standardisierte Energiespeichermodule 334, 334' vorgesehen. Zusätzlich zu den Drucktanks 331, 331', 331" ist in jeder der drei Varianten ein als elektrische Batterie ausgebildetes Energiespeichermodul 333, 333', 333" vorgesehen, das bei den Varianten mit kurzem Radstand (7a und 7b) unter einem hinteren Fahrzeugsitz im vierten Einheitsmoduleinbauraumbereich D und bei der in 7b dargestellten Variante mit langem Radstand im verkürzten, hintersten Einheitsmoduleinbauraumbereich E angeordnet ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt, die lediglich der allgemeinen Erläuterung des Kerngedankens der Erfindung dienen. Im Rahmen des Schutzumfangs kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vielmehr auch andere als die oben beschriebenen Ausgestaltungsformen annehmen. Die Vorrichtung kann hierbei insbesondere Merkmale aufweisen, die eine Kombination aus den jeweiligen Einzelmerkmalen der Ansprüche darstellen.
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Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken. Zur besseren Übersichtlichkeit der Ansprüche wurden nicht alle Bezugszeichen aller Ausführungsformen in die übergeordneten Ansprüche eingetragen, was aber keine Beschränkung der übergeordneten Ansprüche darstellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 1'
- Kraftfahrzeug
- 1"
- Kraftfahrzeug
- 2
- Unterflur-Energiespeicherbaugruppe
- 2'
- Unterflur-Energiespeicherbaugruppe
- 2"
- Unterflur-Energiespeicherbaugruppe
- 4
- Schutzrahmen
- 4'
- Schutzrahmen
- 10
- Innenraumboden
- 12
- hinterer Sitz
- 20
- Einheitsmoduleinbauraum
- 20A
- Einheitsmoduleinbauraum
- 20B
- Einheitsmoduleinbauraum
- 22
- Einheitsmoduleinbauraum
- 22A
- Einheitsmoduleinbauraum
- 22B
- Einheitsmoduleinbauraum
- 24
- Einheitsmoduleinbauraum
- 24A
- Einheitsmoduleinbauraum
- 24B
- Einheitsmoduleinbauraum
- 26
- Einheitsmoduleinbauraum
- 26A
- Einheitsmoduleinbauraum
- 26B
- Einheitsmoduleinbauraum
- 28
- Einheitsmoduleinbauraum
- 28A
- Einheitsmoduleinbauraum
- 28B
- Einheitsmoduleinbauraum
- 29
- Abdeckung der Unterflur-Energiespeicherbaugruppe
- 29'
- unterer Boden
- 29"
- Abdeckung der Unterflur-Energiespeicherbaugruppe
- 29'''
- abgesenkter Innenraumbodenbereich
- 30
- Energiespeichermodul
- 30A
- Energiespeichermodul
- 30B
- Energiespeichermodul
- 32
- Energiespeichermodul
- 32A
- Energiespeichermodul
- 32B
- Energiespeichermodul
- 34
- Energiespeichermodul
- 34A
- Energiespeichermodul
- 34B
- Energiespeichermodul
- 36
- Energiespeichermodul
- 36"
- Energiespeichermodul
- 36A
- Energiespeichermodul
- 36B
- Energiespeichermodul
- 38
- Energiespeicher-Peripherieeinheit
- 38"
- Energiespeicher-Peripherieeinheit
- 38A
- Energiespeicher-Peripherieeinheit
- 38B
- Energiespeicher-Peripherieeinheit
- 39
- Steuer- und/oder Regelungseinrichtung
- 40
- rechter seitlicher Längsträger
- 41
- innerer Querträger
- 41A
- linker innerer Querträger
- 41B
- rechter innerer Querträger
- 42
- linker seitlicher Längsträger
- 43
- innerer Querträger
- 43A
- linker innerer Querträger
- 43B
- rechter innerer Querträger
- 44
- vordere Querträgeranordnung
- 44'
- vordere Querträgeranordnung
- 44A
- linker vorderer Querträger
- 44B
- rechter vorderer Querträger
- 45
- innerer Querträger
- 45A
- linker innerer Querträger
- 45B
- rechter innerer Querträger
- 46
- hintere Querträgeranordnung
- 46'
- hintere Querträgeranordnung
- 46A
- linker hinterer Querträger
- 46B
- rechter hinterer Querträger
- 47
- innerer Querträger
- 47A
- linker innerer Querträger
- 47B
- rechter innerer Querträger
- 49
- Kanal
- 101
- Kraftfahrzeug
- 101'
- Kraftfahrzeug
- 101"
- Kraftfahrzeug
- 102
- Unterflur-Energiespeicherbaugruppe
- 102'
- Unterflur-Energiespeicherbaugruppe
- 102"
- Unterflur-Energiespeicherbaugruppe
- 130
- Energiespeichermodul
- 130'
- Energiespeichermodul
- 130"
- Energiespeichermodul
- 132
- Energiespeichermodul
- 132'
- Energiespeichermodul
- 132"
- Energiespeichermodul
- 134
- Energiespeichermodul
- 134'
- Energiespeichermodul
- 136
- Energiespeichermodul
- 136'
- Energiespeichermodul
- 136"
- Energiespeichermodul
- 138
- Energiespeicher-Peripherieeinheit
- 138'
- Energiespeicher-Peripherieeinheit
- 138"
- Energiespeicher-Peripherieeinheit
- 201
- Kraftfahrzeug
- 201'
- Kraftfahrzeug
- 201"
- Kraftfahrzeug
- 202
- Unterflur-Energiespeicherbaugruppe
- 202'
- Unterflur-Energiespeicherbaugruppe
- 202"
- Unterflur-Energiespeicherbaugruppe
- 210'
- Innenraumboden
- 214
- Verbrennungsmotor
- 214'
- Verbrennungsmotor
- 230
- Energiespeichermodul
- 230'
- Energiespeichermodul
- 230"
- Energiespeichermodul
- 232
- Energiespeichermodul
- 232'
- Energiespeichermodul
- 232"
- Energiespeichermodul
- 237
- Flüssigkraftstofftank
- 237'
- Flüssigkraftstofftank
- 237"
- Flüssigkraftstofftank
- 238
- Energiespeicher-Peripherieeinheit
- 238'
- Energiespeicher-Peripherieeinheit
- 238"
- Energiespeicher-Peripherieeinheit
- 301
- Kraftfahrzeug
- 301'
- Kraftfahrzeug
- 301"
- Kraftfahrzeug
- 302
- Unterflur-Energiespeicherbaugruppe
- 302'
- Unterflur-Energiespeicherbaugruppe
- 302"
- Unterflur-Energiespeicherbaugruppe
- 315
- Brennstoffzelle
- 315'
- Brennstoffzelle
- 315
- Brennstoffzelle
- 330
- Energiespeichermodul
- 330'
- Energiespeichermodul
- 330"
- Energiespeichermodul
- 331
- Drucktank
- 331'
- Drucktank
- 331"
- Drucktank
- 332
- Energiespeichermodul
- 332'
- Energiespeichermodul
- 332"
- Energiespeichermodul
- 333
- Energiespeichermodul
- 333'
- Energiespeichermodul
- 333"
- Energiespeichermodul
- 336
- Energiespeichermodul
- 336'
- Energiespeichermodul
- 336"
- Energiespeichermodul
- A
- Einheitsmoduleinbaubereich
- B
- Einheitsmoduleinbaubereich
- C
- Einheitsmoduleinbaubereich
- D
- Einheitsmoduleinbaubereich
- E
- Einheitsmoduleinbaubereich
- M
- Fußraummulde
- x
- Längsabmessung eines Einheitsmoduleinbauraums
- x'
- Längsabmessung
- X
- Längsrichtung
- y
- Breite eines Einheitsmoduleinbauraums
- y''
- Breite eines Einheitsmoduleinbauraums
- y'''
- Breite eines Einheitsmoduleinbauraums
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013204765 A1 [0004]