DE102022124584A1 - Vehicle with a high-voltage battery system - Google Patents

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André-Sven Klose
Julius Rausch
Christoph Zorn
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Volkswagen AG
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Audi AG
Volkswagen AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Hochvoltbatteriesystem mit einem Batteriegehäuse (3), unterhalb dessen Gehäuseboden (9) eine Unterfahrschutzplatte (13) angeordnet ist, die um einen Deformationsfreiraum (12) vom Gehäuseboden (9) nach fahrzeugunten beabstandet ist, so dass insbesondere in einem Bodenaufsetzfall eine fahrbahnseitige Störkontur, etwa ein Poller oder ein Bordstein, mit einer nach fahrzeugoben gerichteten Aufsetzkraft die Unterfahrschutzplatte (13) in den Deformationsfreiraum (12) hinein deformiert, wobei in dem Deformationsfreiraum (12) zumindest ein Federelement (17) angeordnet ist, das unter elastischer Verformung Deformationsenergie abbaut. Erfindungsgemäß ist das Federelement (17) ein im Querschnitt V-förmiges oder trapezförmiges Hohlprofilelement, das zumindest einen Profilscheitel (19) aufweist, von dem beidseitig elastisch federnde Profilflanken (21) abragen.The invention relates to a vehicle with a high-voltage battery system with a battery housing (3), beneath the housing base (9) of which an underrun protection plate (13) is arranged, which is spaced from the housing base (9) towards the bottom of the vehicle by a deformation space (12), so that in particular in In the event of a ground contact, an interfering contour on the road side, such as a bollard or a curb, deforms the underrun protection plate (13) into the deformation space (12) with a contact force directed towards the top of the vehicle, at least one spring element (17) being arranged in the deformation space (12). deformation energy dissipates under elastic deformation. According to the invention, the spring element (17) is a hollow profile element with a V-shaped or trapezoidal cross-section, which has at least one profile vertex (19), from which elastically resilient profile flanks (21) protrude on both sides.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Hochvoltbatteriesystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie einen Unterfahrschutz gemäß Anspruch 10.The invention relates to a vehicle with a high-voltage battery system according to the preamble of claim 1 and an underrun protection according to claim 10.

Bei einem elektrisch betriebenen, zweispurigen Fahrzeug kann die Hochvoltbatterie von fahrzeugunten in einen bodenseitig offenen Montageraum des Fahrzeugs eingesetzt sein. Die Hochvoltbatterie ist als eine crashsensible Komponente unter anderem bei einem Bodenaufsetzfall vor mechanischer Beschädigung zu schützen.In an electrically powered, two-lane vehicle, the high-voltage battery can be inserted from below the vehicle into an assembly space of the vehicle that is open at the bottom. As a crash-sensitive component, the high-voltage battery must be protected from mechanical damage if the vehicle hits the ground, among other things.

Vor diesem Hintergrund weist ein gattungsgemäßes Fahrzeug unterhalb des Batteriegehäusebodens eine Unterfahrschutzplatte auf. Diese ist um einen Deformationsfreiraum vom Gehäuseboden nach fahrzeugunten beabstandet. Im Bodenaufsetzfall kann eine fahrbahnseitige Störkontur, etwa ein Poller oder ein Bordstein, mit einer nach fahrzeugoben gerichteten Aufsetzkraft die Unterfahrschutzplatte in den Deformationsfreiraum hinein deformieren. Zur Steigerung der Deformationsfestigkeit ist in dem Deformationsfreiraum zumindest ein Federelement angeordnet, das unter elastischer Verformung Deformationsenergie abbaut.Against this background, a generic vehicle has an underrun protection plate below the battery housing base. This is spaced from the bottom of the housing by a deformation space towards the bottom of the vehicle. In the event of contact with the ground, an interfering contour on the road side, such as a bollard or a curb, can deform the underrun protection plate into the deformation space with a contact force directed towards the top of the vehicle. To increase the deformation resistance, at least one spring element is arranged in the deformation free space, which reduces deformation energy under elastic deformation.

Im Stand der Technik ist das Federelement fertigungstechnisch aufwendig zum Beispiel aus einem Schaumstoff-Grundmaterial gefertigt. Dessen elastische Verformungseigenschaften sind nicht ohne Weiteres so auslegbar, dass im Bodenaufsetzfall ein definierter Abbau von Deformationsenergie erfolgen kann.In the prior art, the spring element is manufactured in a complex manner, for example from a foam base material. Its elastic deformation properties cannot easily be designed in such a way that a defined reduction in deformation energy can occur in the event of ground contact.

Aus der US 11 142 058 B2 und aus der US 10 811 649 B2 sind jeweils Fahrzeuge mit einem Unterfahrschutz bekannt.From the US 11 142 058 B2 and from the US 10 811 649 B2 Vehicles with underrun protection are known.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Fahrzeug bereitzustellen, bei dem die Hochvoltbatterie im Vergleich zum Stand der Technik mit reduziertem Bauteilaufwand, reduziertem Bauraumbedarf und/oder reduziertem Fertigungsaufwand vor einer mechanischen Beschädigung im Bodenaufsetzfall geschützt werden kann.The object of the invention is to provide a vehicle in which the high-voltage battery can be protected from mechanical damage in the event of contact with the ground compared to the prior art with reduced component costs, reduced installation space requirements and / or reduced manufacturing costs.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 oder 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The task is solved by the features of claim 1 or 10. Preferred developments of the invention are disclosed in the subclaims.

Die Erfindung geht von einem Fahrzeug mit einem Hochvoltbatteriesystem mit einem Batteriegehäuse aus. Unterhalb dessen Gehäuseboden ist eine Unterfahrschutzplatte angeordnet, die um einen Deformationsfreiraum vom Gehäuseboden nach fahrzeugunten beabstandet ist. Dadurch kann im Bodenaufsetzfall eine fahrbahnseitige Störkontur, etwa ein Poller oder ein Bordstein, mit einer nach fahrzeugoben gerichteten Aufsetzkraft die Unterfahrschutzplatte in den Deformationsfreiraum hinein deformieren. Im Deformationsfreiraum ist zumindest ein Federelement angeordnet, das unter elastischer Verformung Deformationsenergie abbauen kann. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ist das Federelement als ein im Querschnitt V-förmiges oder trapezförmiges Hohlprofilelement ausgebildet. Das Hohlprofilelement weist zumindest einen Profilscheitel auf, von dem beidseitig elastisch federnde Profilflanken abragen.The invention is based on a vehicle with a high-voltage battery system with a battery housing. Below the housing base there is an underrun protection plate, which is spaced from the housing base towards the bottom of the vehicle by a deformation space. As a result, in the event of ground contact, an interfering contour on the road side, such as a bollard or a curb, can deform the underrun protection plate into the deformation space with a contact force directed towards the top of the vehicle. At least one spring element is arranged in the deformation free space, which can reduce deformation energy under elastic deformation. According to the characterizing part of claim 1, the spring element is designed as a hollow profile element with a V-shaped or trapezoidal cross-section. The hollow profile element has at least one profile vertex, from which elastically resilient profile flanks protrude on both sides.

Der Profilquerschnitt des V-förmigen oder trapezförmigen Hohlprofilelements ist vergleichbar mit dem Profilquerschnitt einer Tellerfeder, mit dem Unterschied, dass der Profilquerschnitt des V-förmigen oder trapezförmigen Hohlprofilelements über seine gesamte Bauteillänge weitgehend konstant bleibt.The profile cross section of the V-shaped or trapezoidal hollow profile element is comparable to the profile cross section of a plate spring, with the difference that the profile cross section of the V-shaped or trapezoidal hollow profile element remains largely constant over its entire component length.

In einer technischen Umsetzung kann das Hohlprofilelement mit seinem Profilscheitel an einem Verbindungspartner, insbesondere Unterfahrschutzplatte, und mit seinen Profilflanken am anderen Verbindungspartner, insbesondere Batteriegehäuseboden, mit einer definierten Vorspannung abgestützt sein.In a technical implementation, the hollow profile element can be supported with its profile vertex on one connection partner, in particular underrun protection plate, and with its profile flanks on the other connection partner, in particular battery housing base, with a defined preload.

Bevorzugt können die Flankenenden seitlich von den Profilflanken nach außen abgewinkelte Stützflansche sein. Ein Kern der Erfindung besteht darin, dass die Flankenende des Hohlprofilelements in Gleitanlage sowie mit vordefinierter Vorspannung auf dem zugeordneten Verbindungspartner, insbesondere Batteriegehäuseboden, abgestützt sind. Auf diese Weise ist im Bodenaufsetzfall eine Relativbewegung quer zur Aufsetzkraftrichtung zwischen den Flankenenden des Hohlprofilelements und dem zugeordneten Verbindungspartner ermöglicht. The flank ends can preferably be support flanges that are angled laterally outwards from the profile flanks. A core of the invention is that the flank ends of the hollow profile element are supported in sliding contact and with a predefined preload on the associated connection partner, in particular the battery housing base. In this way, in the case of ground contact, a relative movement transverse to the contact force direction between the flank ends of the hollow profile element and the associated connection partner is made possible.

Im Unterschied zur den Flankenenden ist der Profilscheitel des Hohlprofilelementes in stoffschlüssiger oder kraftschlüssiger, fester Verbindung mit dem anderen Verbindungspartner, insbesondere Unterfahrschutzplatte. Die feste Verbindung wird bevorzugt durch Schweißen, Kleben und/oder mittels eines mechanischen Hilfsfügelements (zum Beispiel Schrauben oder Nieten) realisiert.In contrast to the flank ends, the profile apex of the hollow profile element is firmly connected to the other connection partner, in particular the underrun protection plate, by means of a material or force fit. The firm connection is preferably achieved by welding, gluing and/or by means of a mechanical auxiliary joining element (for example screws or rivets).

In einer konkreten Ausführungsform kann der Profilscheitel des Hohlprofilelements fest an der Unterfahrschutzplatte angebunden sein, während die Profilflanken des Hohlprofilelements in Gleitanlage mit dem Batteriegehäuseboden sind. Im Bodenaufsetzfall wirkt daher der Profilscheitel des Hohlprofilelementes als eine Knotenstelle, an der eine Kraftverteilung in die beiden Profilflanken erfolgt.In a specific embodiment, the profile apex of the hollow profile element can be firmly connected to the underrun protection plate, while the profile flanks of the hollow profile element are in sliding contact with the battery housing base. In the case of ground contact, the profile apex of the hollow profile element therefore acts as a junction point at which force is distributed into the two profile flanks.

Fertigungstechnisch vorteilhaft ist es, wenn die Unterfahrschutzplatte und das Hohlprofilelement als eine einteilige Baueinheit vorgehalten werden. Die Unterfahrschutz-Baueinheit kann dann während der Fahrzeugmontage an der Fahrzeugunterseite befestigt werden.From a manufacturing perspective, it is advantageous if the underrun protection plate and the hollow profile element are provided as a one-piece structural unit. The underrun protection assembly can then be attached to the underside of the vehicle during vehicle assembly.

Der Grundwerkstoff des V-förmigen oder trapezförmigen Hohlprofilteils kann vorzugsweise ein Kunststoff aus endlosfaserverstärkten Halbzeugen (z.B. Organoblechen, Laminaten aus Unidirektionaltapes (hier vorzugsweise aus GF/PP)), alternativ ein Spritzgussmaterial oder ein Blech (Aluminium oder Stahl) sein. Beispielhaft kann sowohl die Unterfahrschutzplatte als auch das Hohlprofilelement aus Kunststoff, insbesondere Faserverbundkunststoff, gefertigt sein. In diesem Fall kann das Hohlprofilelement durch Ultraschallschweißen an der Unterfahrschutzplatte angebunden werden. Im Hinblick auf eine einwandfreie Schweißverbindung kann vor Durchführung des Schweißprozesses das Hohlprofilelement und/oder die Unterfahrschutzplatte an der Schweißfügestelle mit einer Kunststoff-Zusatzschicht versehen werden, um ausreichend Schweißmaterial für die Schweißlinse zwischen der Unterfahrschutzplatte und dem Hohlprofilelement bereitzustellen. Für die Verschweißung ist es erforderlich, dass der Kunststoff-Grundwerkstoff des jeweiligen Federelements chemisch kompatibel bzw. arteigen zum Grundwerkstoff im Endlosfaserbereich der Unterfahrschutzplatte (z.B. Polypropylen mit Polypropylen) ist.The base material of the V-shaped or trapezoidal hollow profile part can preferably be a plastic made from continuous fiber-reinforced semi-finished products (e.g. organic sheets, laminates made of unidirectional tapes (here preferably made of GF/PP)), alternatively an injection molding material or a sheet metal (aluminum or steel). For example, both the underrun protection plate and the hollow profile element can be made of plastic, in particular fiber composite plastic. In this case, the hollow profile element can be connected to the underrun protection plate by ultrasonic welding. With a view to a perfect welded connection, before carrying out the welding process, the hollow profile element and/or the underrun protection plate can be provided with an additional plastic layer at the welding joint in order to provide sufficient welding material for the welding lens between the underrun protection plate and the hollow profile element. For welding, it is necessary that the plastic base material of the respective spring element is chemically compatible or specific to the base material in the continuous fiber area of the underrun protection plate (e.g. polypropylene with polypropylene).

Das Hohlprofilelement kann zum Beispiel aus einem Endlosstrang zugeschnitten sein und/oder sich über eine Profillänge leistenförmig sowie geradlinig erstrecken. Zudem kann das Hohlprofilelement in der Profillängsrichtung eine konstante oder variierende Wandstärke aufweisen. In gleicher Weise kann das Hohlprofilelement auch quer zur Profillängsrichtung eine konstante oder variierende Wandstärke aufweisen. Ferner ist das V-förmige oder trapezförmige Hohlprofilelement in unterschiedlichen Geometrien und/oder mit unterschiedlichen Wandstärken, Krümmungswinkeln und Radien realisierbar, um eine definierte Energieabsorption zu ermöglichen. Die Wandstärken können auch über die Länge des Bauteils variabel sein und reichen von 0,5mm bis 5 mm.The hollow profile element can, for example, be cut from an endless strand and/or extend in a strip-like and straight line over a profile length. In addition, the hollow profile element can have a constant or varying wall thickness in the longitudinal direction of the profile. In the same way, the hollow profile element can also have a constant or varying wall thickness transversely to the longitudinal direction of the profile. Furthermore, the V-shaped or trapezoidal hollow profile element can be implemented in different geometries and/or with different wall thicknesses, curvature angles and radii in order to enable defined energy absorption. The wall thicknesses can also be variable over the length of the component and range from 0.5mm to 5mm.

Zur Bereitstellung eines Batterie-Kühlsystems kann an der Unterseite des Batteriegehäusebodens eine Kühlplatte befestigt sein. Die Kühlplatte kann zumindest eine Kühlverprägung aufweisen, die um eine Prägehöhe von einem Kühlplatten-Basisabschnitt nach fahrzeugunten abragt. Die Kühlverprägung begrenzt zusammen mit dem Batteriegehäuseboden einen Kühlmittelkanal. Der Kühlplatten-Basisabschnitt ist dagegen in fester Anbindung mit dem Batteriegehäuseboden. Im Bodenaufsetzfall ist eine einwandfreie Funktionsfähigkeit des Hohlprofilelements von entscheidender Bedeutung. Vor diesem Hintergrund können die Flankenenden des Hohlprofilelements in Gleitanlage mit dem jeweiligen Kühlplatten-Basisabschnitt sein. Demgegenüber ist es bevorzugt, wenn die Profilflanken des Hohlprofilelementes über einen Freigang von der Kühlverprägung beabstandet sind, das heißt berührungsfrei gegenüber der Kühlverprägung sind.To provide a battery cooling system, a cooling plate can be attached to the underside of the battery housing base. The cooling plate can have at least one cooling embossing that projects downwards from a cooling plate base section to the bottom of the vehicle by an embossing height. The cooling embossment, together with the battery housing base, delimits a coolant channel. The cooling plate base section, on the other hand, is firmly connected to the battery housing base. In the event of contact with the ground, it is crucial that the hollow profile element functions properly. Against this background, the flank ends of the hollow profile element can be in sliding contact with the respective cooling plate base section. In contrast, it is preferred if the profile flanks of the hollow profile element are spaced apart from the cooling stamping via a clearance, that is to say they are contact-free with respect to the cooling stamping.

Im Hinblick auf eine bauraumreduzierte Anordnung ist es zudem bevorzugt, wenn die an der Kühlplatte ausgebildete Kühlverprägung verschachtelt in den zwischen den Profilflanken des Hohlprofilelementes begrenzten Hohlraum einragen.With regard to an arrangement with reduced installation space, it is also preferred if the cooling embossing formed on the cooling plate protrudes nested into the cavity delimited between the profile flanks of the hollow profile element.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the attached figures.

Es zeigen:

  • 1 bis 10 jeweils unterschiedliche Ansichten, anhand derer der erfindungsgemäße Unterfahrschutz veranschaulicht ist.
Show it:
  • 1 to 10 each show different views, which illustrate the underrun protection according to the invention.

In der 1 ist in einer Seitenansicht mit teilweisem Aufriss ein zweispuriges Fahrzeug in Seitenansicht dargestellt. Das Fahrzeug weist unterhalb eines Fahrzeugbodens 1 einen Montageraum auf, in dem eine Hochvoltbatterie 2 von fahrzeugunten verbaut ist. Ein Batteriegehäuse 3 (2) der Hochvoltbatterie 2 ist mit einem oberen Gehäusedeckel 5, einer seitlich umlaufenden Gehäuseseitenwand 7 und einem Gehäuseboden 9 ausgebildet. Der Gehäuseboden 9 ist gemäß der 4 doppelwandig aus einer oberen Bodenplatte 4, auf der Batteriezellen 29 (3) angeordnet sind, und einer unteren Kühlplatte 6 eines später beschriebenen Kühlsystems ausgeführt. Von der Gehäuseseitenwand 7 des Batteriegehäuses 3 ragt seitlich nach außen ein Gehäuseflansch 11 (2 oder 3) ab, der an einer Unterseite eines (nicht gezeigten) Fahrzeugschwellers montierbar ist.In the 1 A two-lane vehicle is shown in a side view with a partial elevation. The vehicle has an assembly space below a vehicle floor 1, in which a high-voltage battery 2 is installed from below the vehicle. A battery case 3 ( 2 ) of the high-voltage battery 2 is formed with an upper housing cover 5, a laterally circumferential housing side wall 7 and a housing base 9. The housing base 9 is according to the 4 double-walled from an upper base plate 4, on which battery cells 29 ( 3 ) are arranged, and a lower cooling plate 6 of a cooling system described later. A housing flange 11 ( 2 or 3 ), which can be mounted on an underside of a vehicle sill (not shown).

Die Kühlplatte 6 des Kühlsystems ist an der Unterseite der Bodenplatte 4 befestigt und weist gemäß der 3 oder 4 eine Anzahl von Kühlverprägungen 8 auf, die um eine Prägehöhe von einem Kühlplatten-Basisabschnitt 10 nach fahrzeugunten abragen. Die Kühlverprägungen 8 begrenzen zusammen mit der Bodenplatte 4 Kühlmittelkanäle 25 (4).The cooling plate 6 of the cooling system is attached to the underside of the base plate 4 and has, according to the 3 or 4 a number of cooling embossments 8, which protrude from a cooling plate base section 10 towards the bottom of the vehicle by an embossing height. The cooling embossments 8, together with the base plate 4, delimit coolant channels 25 ( 4 ).

Unterhalb des Gehäusebodens 9 ist zudem ein Unterfahrschutz 13 vorgesehen, der im Bodenaufsetzfall das Batteriegehäuse 3 vor einer mechanischen Beschädigung schützt. Der Unterfahrschutz 13 ist in den 3 oder 4 aus einer Unterfahrschutzplatte 15 und einer Mehrzahl von Federelementen 17 ausgebildet. Diese sind in den Figuren als V-förmige Hohlprofilelemente ausgeführt, und zwar im Querschnitt betrachtet mit einem Profilscheitel 19 sowie davon beidseitig schräg nach außen hochgezogenen Profilflanken 21.Below the housing base 9, an underrun protection 13 is also provided, which protects the battery housing 3 from mechanical damage in the event of contact with the ground. The underrun protection 13 is in the 3 or 4 formed from an underrun protection plate 15 and a plurality of spring elements 17. These are shown in the figures as V-shaped Hollow profile elements are carried out, viewed in cross section with a profile vertex 19 and profile flanks 21 raised obliquely outwards on both sides.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sowohl die Unterfahrschutzplatte 15 als auch die Federelemente 17 exemplarisch aus einem Faserverbundkunststoff gefertigt. Der Profilscheitel 19 ist zum Beispiel über eine Schweißung oder Klebung in fester Verbindung 20 mit der Unterfahrschutzplatte 15, während die Flankenenden 23 in Gleitanlage auf der Kühlplatte 6 mit einer vordefinierten Vorspannkraft abgestützt sind. Die Flankenenden 23 der Federelemente 17 sind zum Beispiel gemäß der 4 als seitlich von den Profilflanken 21 abgewinkelte Stützflansche realisiert.In the present exemplary embodiment, both the underrun protection plate 15 and the spring elements 17 are made, for example, from a fiber composite plastic. The profile apex 19 is firmly connected 20 to the underrun protection plate 15, for example via welding or gluing, while the flank ends 23 are supported in sliding contact on the cooling plate 6 with a predefined preload force. The flank ends 23 of the spring elements 17 are, for example, according to 4 realized as support flanges angled laterally from the profile flanks 21.

Wie aus der 3 oder 4 hervorgeht, ragen jeweils zwei Kühlverprägungen 8 in den zwischen den Profilflanken 21 des jeweiligen Federelements 17 begrenzten Hohlraum 26 ein. Die Breite b (4) der Kühlplatten-Basisabschnitte 10 ist so bemessen, dass sich die Flankenenden 23 quer zur Längserstreckung der Federelemente 17 in einer Relativbewegung R frei bewegen können, ohne mit den Kühlverprägungen 8 zu kollidieren. Zudem sind die Profilflanken 21 über einen Freigang f von den Kühlverprägungen 8 beabstandet, um eine störkonturfreie Relativbewegung R zu gewährleisten.As from the 3 or 4 , two cooling embossments 8 protrude into the cavity 26 defined between the profile flanks 21 of the respective spring element 17. The width b ( 4 ) of the cooling plate base sections 10 is dimensioned such that the flank ends 23 can move freely in a relative movement R transversely to the longitudinal extension of the spring elements 17 without colliding with the cooling embossings 8. In addition, the profile flanks 21 are spaced from the cooling embossings 8 by a clearance f in order to ensure a relative movement R free of interference contours.

Wie aus der 3 weiter hervorgeht, sind am Gehäuseboden 9 Gasdurchlässe 27 ausgebildet. Im Falle eines thermischen Events in einer der Batteriezellen 29 der Hochvoltbatterie 2 erfolgt ein Gasaustritt aus der havarierenden Batteriezelle 29 über den zugeordneten Gasdurchlass 27 bis in den Deformationsfreiraum 12 hinein. Über den Deformationsfreiraum 12 kann das Gas bis zu einer (nicht gezeigten) Notentgasungsöffnung geführt werden und dort nach fahrzeugaußen austreten. Um eine störungsfreie Gasströmung im Deformationsfreiraum 12 zu gewährleisten, sind die Profilflanken 21 der Federelemente 17 mit Strömungsdurchlässen 31 (4) ausgebildet.Like from the 3 As can be seen further, 9 gas passages 27 are formed on the housing base. In the event of a thermal event in one of the battery cells 29 of the high-voltage battery 2, gas escapes from the failing battery cell 29 via the associated gas passage 27 into the deformation space 12. The gas can be guided via the deformation space 12 to an emergency degassing opening (not shown) and exit there to the outside of the vehicle. In order to ensure a trouble-free gas flow in the deformation space 12, the profile flanks 21 of the spring elements 17 are provided with flow passages 31 ( 4 ) educated.

Jedes der Federelemente 17 ist über eine Profillänge I (9 oder 10) leistenförmig sowie geradlinig langgestreckt ausgeführt. Das Federelement 17 kann in der Profillängsrichtung eine konstante oder eine variierende Wandstärke s aufweisen. Zudem kann das Federelement 17 quer zur Profillängsrichtung eine konstante Wandstärke s oder eine variierende Wandstärke aufweisen, wie es in der 8 angedeutet ist. Gemäß der 8 weist das Federelement 17 an den Kantenübergängen zwischen Profilscheitel 19 und Profilflanken 21 sowie zwischen Profilflanken 21 und Flankenenden 23 jeweils Materialaufdickungen s2 auf, während die übrigen Wandabschnitte eine demgegenüber reduzierte Wandstärke s1 aufweisen.Each of the spring elements 17 has a profile length I ( 9 or 10 ) strip-shaped and elongated in a straight line. The spring element 17 can have a constant or a varying wall thickness s in the longitudinal direction of the profile. In addition, the spring element 17 can have a constant wall thickness s or a varying wall thickness transversely to the longitudinal direction of the profile, as in the 8th is indicated. According to the 8th the spring element 17 has material thickenings s 2 at the edge transitions between the profile vertex 19 and profile flanks 21 and between the profile flanks 21 and flank ends 23, while the remaining wall sections have a reduced wall thickness s 1 .

Um einen einwandfreien Ultraschallschweißprozess zu gewährleisten, werden gemäß der 6 vor der Durchführung des Schweißprozesses das Federelement 17 und/oder die Unterfahrschutzplatte 15 mit einer Kunststoff-Zusatzschicht 33 versehen. Auf diese Weise wird ausreichend Schweißmaterial für eine Schweißlinse zwischen der Unterfahrschutzplatte 15 und dem Federelement 17 bereitgestellt.In order to ensure a flawless ultrasonic welding process, according to the 6 Before carrying out the welding process, the spring element 17 and/or the underrun protection plate 15 are provided with an additional plastic layer 33. In this way, sufficient welding material is provided for a welding lens between the underrun protection plate 15 and the spring element 17.

Wie aus der 7 hervorgeht, können die Profilflanken 21 des Federelements 17 in geometrisch beliebiger Weise realisiert sein. Beispielhaft ist in der 7, die linke Profilflanke 21 in drei Varianten a bis c angedeutet. In der Variante a ist die Profilflanke 21 in flacher Ausrichtung sowie geradlinig schräg nach außen geführt. In der Variante b ist die Profilflanke 21 steiler ausgerichtet sowie mit einem Knick versehen. In der Variante c ist die Profilflanke 21 ebenfalls steil sowie mit geradlinigem Verlauf ausgeführt.Like from the 7 As can be seen, the profile flanks 21 of the spring element 17 can be implemented in any geometric manner. An example is in the 7 , the left profile flank 21 indicated in three variants a to c. In variant a, the profile flank 21 is guided outwards in a flat orientation and in a straight line. In variant b, the profile flank 21 is aligned steeper and has a bend. In variant c, the profile flank 21 is also steep and has a straight course.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
Fahrzeugbodenvehicle floor
22
HochvoltbatterieHigh voltage battery
33
BatteriegehäuseBattery case
44
Bodenplattebase plate
55
GehäusedeckelHousing cover
66
Kühlplattecooling plate
77
GehäuseseitenwandHousing side wall
99
GehäusebodenCase back
1111
GehäuseflanschHousing flange
1212
DeformationsfreiraumDeformation space
1313
UnterfahrschutzUnderrun protection
1515
UnterfahrschutzplatteSkid plate
1717
FederelementeSpring elements
1919
ProfilscheitelProfile crest
2020
feste Verbindungstable connection
2121
Profilflankenprofile flanks
2323
Flankenendenflank ends
2525
KühlmittelkanalCoolant channel
2626
Hohlraumcavity
2727
GasdurchlassGas passage
2929
BatteriezelleBattery cell
3131
StrömmungsdurchlässeFlow passages
3333
Kunststoff-ZusatzschichtPlastic additional layer
ff
FreigangRelease
s1, s2s1, s2
WandstärkeWall thickness
II
FederelementlängeSpring element length
RR
RelativbewegungRelative movement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 11142058 B2 [0005]US 11142058 B2 [0005]
  • US 10811649 B2 [0005]US 10811649 B2 [0005]

Claims (10)

Fahrzeug mit einem Hochvoltbatteriesystem mit einem Batteriegehäuse (3), unterhalb dessen Gehäuseboden (9) eine Unterfahrschutzplatte (13) angeordnet ist, die um einen Deformationsfreiraum (12) vom Gehäuseboden (9) nach fahrzeugunten beabstandet ist, so dass insbesondere in einem Bodenaufsetzfall eine fahrbahnseitige Störkontur, etwa ein Poller oder ein Bordstein, mit einer nach fahrzeugoben gerichteten Aufsetzkraft die Unterfahrschutzplatte (13) in den Deformationsfreiraum (12) hinein deformiert, wobei in dem Deformationsfreiraum (12) zumindest ein Federelement (17) angeordnet ist, das unter elastischer Verformung Deformationsenergie abbaut, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (17) ein im Querschnitt V-förmiges oder trapezförmiges Hohlprofilelement ist, das zumindest einen Profilscheitel (19) aufweist, von dem beidseitig elastisch federnde Profilflanken (21) abragen.Vehicle with a high-voltage battery system with a battery housing (3), below the housing base (9) of which an underrun protection plate (13) is arranged, which is spaced from the housing base (9) towards the bottom of the vehicle by a deformation clearance (12), so that, in particular in the event of a ground contact, a roadside one Interference contour, such as a bollard or a curb, deforms the underrun protection plate (13) into the deformation free space (12) with a contact force directed towards the top of the vehicle, at least one spring element (17) being arranged in the deformation free space (12), which generates deformation energy under elastic deformation degrades, characterized in that the spring element (17) is a V-shaped or trapezoidal hollow profile element in cross-section, which has at least one profile vertex (19), from which elastically resilient profile flanks (21) protrude on both sides. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofilelement mit seinem Profilscheitel (19) an einem Verbindungspartner, insbesondere Unterfahrschutzplatte (15), und mit seinen Profilflanken (21) am anderen Verbindungspartner, insbesondere Batteriegehäuseboden (9), mit definierter Vorspannung abgestützt ist.Vehicle after Claim 1 , characterized in that the hollow profile element is supported with its profile vertex (19) on a connection partner, in particular underrun protection plate (15), and with its profile flanks (21) on the other connection partner, in particular battery housing base (9), with a defined preload. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flankenenden (23) seitlich von den Profilflanken (21) abgewinkelte Stützflansche sind, und/oder dass die Flankenenden (23) des Hohlprofilelements in Gleitanlage mit dem zugeordneten Verbindungspartner, insbesondere Batteriegehäuseboden (9), sind, so dass insbesondere im Bodenaufsetzfall eine Relativbewegung (R) quer zur Aufsetzkraftrichtung ermöglicht ist.Vehicle after Claim 1 or 2 , characterized in that the flank ends (23) are support flanges angled laterally from the profile flanks (21), and / or that the flank ends (23) of the hollow profile element are in sliding contact with the associated connection partner, in particular the battery housing base (9), so that in particular In the event of ground contact, a relative movement (R) transverse to the contact force direction is made possible. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilscheitel (19) des Hohlprofilelements in fester Verbindung (20) mit dem anderen Verbindungspartner, insbesondere Unterfahrschutzplatte (15), ist, etwa durch Schweißen, Kleben und/oder mittels eines mechanischen Hilfsfügelements, und oder dass insbesondere in den Profilflanken (21) des Federelements (17) Strömungsdurchlässe (31) ausgebildet sind.Vehicle according to one of the Claims 1 , 2 or 3 , characterized in that the profile vertex (19) of the hollow profile element is in a firm connection (20) with the other connection partner, in particular the underrun protection plate (15), for example by welding, gluing and / or by means of a mechanical auxiliary joining element, and or that in particular in the Profile flanks (21) of the spring element (17) flow passages (31) are formed. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterfahrschutzplatte (15) und das Hohlprofilelement als eine einteilige Baueinheit vorgehalten wird, die bei der Fahrzeugmontage an der Fahrzeugunterseite befestigt wird.Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the underrun protection plate (15) and the hollow profile element are provided as a one-piece structural unit which is attached to the underside of the vehicle during vehicle assembly. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterfahrschutzplatte (15) und das Hohlprofilelement aus Kunststoff, insbesondere Faserverbundkunststoff, gefertigt sind, und dass das Hohlprofilelement durch Ultraschallschweißen an der Unterfahrschutzplatte (15) anbindbar ist, und dass insbesondere vor Durchführung des Schweißprozesses das Hohlprofilelement und/oder die Unterfahrschutzplatte (15) an der Schweißfügestelle mit einer Kunststoff-Zusatzschicht (33) versehen wird zur Bereitstellung von Schweißmaterial zwischen der Unterfahrschutzplatte (15) und dem Hohlprofilelement.Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the underrun protection plate (15) and the hollow profile element are made of plastic, in particular fiber composite plastic, and that the hollow profile element can be connected to the underrun protection plate (15) by ultrasonic welding, and in particular before the welding process is carried out the hollow profile element and/or the underrun protection plate (15) is provided with an additional plastic layer (33) at the welding joint in order to provide welding material between the underrun protection plate (15) and the hollow profile element. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofilelement über eine Profillänge (I) leistenförmig geradlinig langgestreckt ist, und/oder dass das Hohlprofilelement in Profillängsrichtung eine konstante oder variierende Wandstärke (s) aufweist, und/oder dass das Hohlprofilelement quer zur Profillängsrichtung eine konstante oder variierende Wandstärke (s1, s2) aufweist.Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow profile element is elongated in a strip-like straight line over a profile length (I), and/or that the hollow profile element has a constant or varying wall thickness (s) in the longitudinal direction of the profile, and/or that the hollow profile element is transverse to the Profile longitudinal direction has a constant or varying wall thickness (s 1 , s 2 ). Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Batteriegehäusebodens (9) zumindest teilweise doppelwandig ausgebildet ist mit einer oberen Bodenplatte (4) und einer unteren Kühlplatte (6) eines Kühlsystems, und dass insbesondere die Kühlplatte (6) zumindest eine Kühlverprägung (8) aufweist, die um eine Prägehöhe von einem Kühlplatten-Basisabschnitt (10) nach fahrzeugunten abragt und einen Kühlmittelkanal (25) begrenzt, und dass insbesondere die Flankenenden (23) des Hohlprofilelements in Gleitanlage mit dem jeweiligen Kühlplatten-Basisabschnitt (10) ist.Vehicle according to one of the Claims 2 until 7 , characterized in that the battery housing base (9) is at least partially double-walled with an upper base plate (4) and a lower cooling plate (6) of a cooling system, and that in particular the cooling plate (6) has at least one cooling embossment (8) which an embossing height projects from a cooling plate base section (10) towards the bottom of the vehicle and delimits a coolant channel (25), and in particular the flank ends (23) of the hollow profile element are in sliding contact with the respective cooling plate base section (10). Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Kühlplatte (6) ausgebildete Kühlverprägung (8) in einen zwischen den Profilflanken (21) des Hohlprofilelements begrenzten Hohlraum (26) einragt, und/oder dass die Profilflanken (21) des Hohlprofilelements über einen Freigang (f) von der Kühlverprägung (8) beabstandet ist.Vehicle after Claim 8 , characterized in that the cooling embossment (8) formed on the cooling plate (6) projects into a cavity (26) delimited between the profile flanks (21) of the hollow profile element, and / or that the profile flanks (21) of the hollow profile element have a clearance (f ) is spaced from the cooling stamp (8). Unterfahrschutz (13) für ein Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Unterfahrschutzplatte (15) und zumindest einem Federelement (17).Underrun protection (13) for a vehicle according to one of the preceding claims, with an underrun protection plate (15) and at least one spring element (17).
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