DE102022130550A1

DE102022130550A1 - Batterieanordnung

Info

Publication number: DE102022130550A1
Application number: DE102022130550.3A
Authority: DE
Inventors: Johann Berger; Markus Thurmeier
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2022-11-18
Filing date: 2022-11-18
Publication date: 2024-05-23
Also published as: US20240170787A1; CN118056697A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterieanordnung (1) in einem Fahrzeug (F) umfassend zumindest zwei Karosserieträger (11) des Fahrzeugs (F), zwischen denen sich ein Aufnahmeraum (12) befindet, zumindest eine Batterie (13) welche zumindest bereichsweise im Aufnahmeraum (12) zwischen den Karosserieträgern (11) angeordnet ist, wobei sich zumindest auf einer Seite der Batterie (13) ein Abstand (A) zwischen einem Karosserieträger (11) und einer Begrenzungsfläche der Batterie (13) befindet und zumindest ein Fixierelement (14), welches den Abstand (A) in einem Einbauzustand überbrückt oder ausfüllt und in einen Montagezustand überführbar ist, in dem das Fixierelement (14) den Abstand (A) nicht oder nur zum Teil überbrückt oder ausfüllt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug (F) mit einer Batterieanordnung (1) sowie ein Verfahren zur Montage einer Batterie (13) in einem Fahrzeug (F).

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterieanordnung in einem Fahrzeug umfassend zumindest zwei Karosserieträger des Fahrzeugs, zwischen denen sich ein Aufnahmeraum befindet, zumindest eine Batterie, welche zumindest bereichsweise im Aufnahmeraum zwischen den Karosserieträgern angeordnet ist, wobei sich zumindest auf einer Seite der Batterie ein Abstand zwischen einem Karosserieträger und einer Begrenzungsfläche der Batterie befindet, und zumindest ein Fixierelement, welches den Abstand in einem Einbauzustand überbrückt oder ausfüllt und in einen Montagezustand überführbar ist, in dem das Fixierelement den Abstand nicht oder nur zum Teil überbrückt oder ausfüllt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug mit einer Batterieanordnung sowie ein Verfahren zur Montage einer Batterie in einem Fahrzeug.
In Fahrzeugen werden oftmals Batterien benötigt, welche ein hohes Gewicht aufweisen. Bei solchen Batterien kann es sich beispielsweise um Antriebsbatterien eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs handeln. Bevorzugt werden Batterien aufgrund ihrer großen Größe und ihres hohen Gewichtes im unteren Bereich des Fahrzeugs angeordnet, um einen tiefen Gesamtschwerpunkt des Fahrzeugs zu erreichen. Beispielsweise kann eine Batterie zwischen zwei Karosserieträgern, insbesondere zwischen zwei Schwellern, im Fahrzeug platziert werden. Um die Batterie zwischen zwei Karosserieträgern montieren und gegebenenfalls auch demontieren zu können, wird Spiel in Form eines Abstandes benötigt, um eine Bewegung der Batterie zwischen den Karosserieträgern zu ermöglichen. Dieses für die Montage benötigte Spiel bringt jedoch Nachteile bei einem Unfall des Fahrzeugs mit sich. Eine Last, welche bei einem Unfall auf das Fahrzeug wirkt, kann über den Abstand oder das Spiel nicht von den Karosserieträgern zu der Batterie und umgekehrt weitergeleitet werden. Die Last bzw. Energie, die beim Unfall wirkt, wird somit auf anderen Wegen weitergeleitet und kann dort zu Deformationen und Schäden führen. Darüber hinaus können bei einem Unfall auf die Batterie wirkende Massenkräfte nicht oder nur umständlich auf tragende Teile des Fahrzeugs weitergeleitet werden.
DE 10 2012 001 596 A1 beschreibt ein Energie absorbierendes Schutzelement, welches zwischen der Fahrzeugkarosserie und der Batterie angeordnet ist. Das Schutzelement ist durch ein Medium, insbesondere durch Druckluft, befüllbar und nimmt bei einem Unfall Last oder Energie auf.
In DE 10 2014 112 741 A1 wird ein Kraftfahrzeug mit einer im Unterboden verbauten Batterie beschrieben. Bei diesem Kraftfahrzeug ist entlang der Längsseiten ein Druckluftspeicherelement zwischen der Batterie und benachbarten Karosserieträgern angeordnet. Das Druckluftspeicherelement dient als Schutz für die Batterie bei einem Seitenaufprall.
DE 10 2018 218 789 A1 beschreibt ein Fahrzeug mit einer zwischen zwei Karosserielängsträgern angeordneten Batterie. Zwischen der Batterie und den Karosserielängsträgern ist jeweils ein Koppelelement angeordnet, welches, in seiner Form unveränderlich, an die Form der Batterie und der Karosserie des Fahrzeugs angepasst ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Lösungen vorzuschlagen, durch die die Unfallsicherheit bei Fahrzeugen mit einer Batterie verbessert werden kann und die Montage und Demontage der Batterie im Fahrzeug vereinfacht wird.
Diese Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Batterieanordnung in einem Fahrzeug umfassend

- zumindest zwei Karosserieträger des Fahrzeugs, zwischen denen sich ein Aufnahmeraum befindet,
- zumindest eine Batterie welche zumindest bereichsweise im Aufnahmeraum zwischen den Karosserieträgern angeordnet ist, wobei sich zumindest auf einer Seite der Batterie ein Abstand zwischen einem Karosserieträger und einer Begrenzungsfläche der Batterie befindet,
- zumindest ein Fixierelement, welches den Abstand in einem Einbauzustand überbrückt oder ausfüllt und in einen Montagezustand überführbar ist, in dem das Fixierelement den Abstand nicht oder nur zum Teil überbrückt oder ausfüllt, wobei das Fixierelement zumindest bereichsweise starr ausgeführt ist.

Die erfindungsgemäße Batterieanordnung dient der sicheren Befestigung einer Batterie in einem Fahrzeug. Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um ein Kraftfahrzeug, wie ein Automobil, handeln. Die Batterieanordnung kann jedoch auch in einem anderen Fahrzeug angeordnet sein, beispielsweise in einem Anhänger oder Waggon. Die Batterieanordnung umfasst zumindest zwei Karosserieträger des Fahrzeugs und einen dazwischen angeordneten Aufnahmeraum. Bei den Karosserieträgern handelt es sich um tragende Strukturen des Fahrzeugs. Die Karosserieträger können beispielsweise durch Schweller eines Automobils gebildet sein. Ein zwischen diesen Karosserieträgern angeordneter Aufnahmeraum ist der Ort, an welchem eine Batterie angeordnet ist. Bevorzugt befindet sich dieser Aufnahmeraum im unteren Bereich bzw. im Unterboden des Fahrzeugs. Im montierten Zustand füllt die Batterie lediglich einen Teil des Aufnahmeraumes aus. Auf zumindest einer Seite der Batterie ist ein Abstand im Aufnahmeraum zwischen einem Karosserieträger und einer Begrenzungsfläche oder Außenfläche der Batterie vorhanden. Bevorzugt ist auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Batterie jeweils ein Abstand zwischen der Batterie und dem jeweiligen benachbarten Karosserieträger angeordnet, um eine einfache Montage und Demontage der Batterie im Aufnahmeraum zu ermöglichen. Unter Batterie ist eine Baugruppe zu verstehen, welche einen elektrischen Energiespeicher aufweist, der in einem Gehäuse angeordnet ist. Üblicherweise erfolgt die Verbindung und Befestigung der Batterie im Aufnahmeraum über Teilbereiche des Gehäuses der Batterie. Im Folgenden wird die Baugruppe mit dem elektrischen Energiespeicher und dem dazugehörigen Gehäuse vereinfacht als Batterie bezeichnet. Unter Abstand ist sowohl eine Abmessung zu verstehen, welche sich im freien Raum zwischen einem Karosserieträger und einer Begrenzungsfläche der Batterie erstreckt, als auch der Hohlraum, welcher zwischen Batterie und Karosserieträger angeordnet ist. Die Abmessung des Abstandes erstreckt sich bevorzugt zwischen einem Teilbereich der Batterie und einem dazu parallel angeordneten Teilbereich eines Karosserieträgers. Die Abmessung des Abstandes kann auch als Richtungsangabe verwendet werden, wobei die Richtung des Abstandes bevorzugt senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs orientiert ist. Für andere Anwendungsfälle kann die Richtung des Abstandes auch parallel zur Fahrtrichtung orientiert sein. Der durch den Abstand definierte Hohlraum ist üblicherweise lediglich mit Luft gefüllt, es sei denn, in den Abstand ist bereits ein Fixierelement eingebracht. Erfindungsgemäß umfasst die Batterieanordnung zumindest ein Fixierelement, welches zwei Zustände einnehmen kann: einen Einbauzustand, welcher eingestellt wird, wenn die Batterieanordnung zusammengebaut ist, und einen Montagezustand, in dem die Batterie in den Aufnahmeraum eingebracht oder aus diesem entfernt werden kann. Bei dem Fixierelement handelt es sich um ein geometrisches, körperliches Element, welches zumindest eine veränderliche Abmessung aufweist, um eine Überführung vom Einbauzustand in den Montagezustand und umgekehrt zu ermöglichen. Im Einbauzustand überbrückt das Fixierelement den Abstand komplett oder füllt diesen komplett aus. Auf diese Weise besteht im Einbauzustand ein geschlossener Lastpfad zwischen dem Karosserieträger und der Batterie. Dieser geschlossene Lastpfad wird durch einen Formschluss zwischen diesen Elementen hergestellt und ermöglicht eine Weiterleitung von Last oder Energie, die bei einem Aufprall oder sonstigen Unfall des Fahrzeugs auf dessen Baugruppen wirkt. Durch diesen durch das Fixierelement bereitgestellten Lastpfad werden die beiden bevorzugt parallel zueinander angeordneten Karosserieträger durch die dazwischen angeordnete Batterie miteinander verbunden. Im Montagezustand des Fixierelementes verbleibt ein Teil des Abstandes oder Hohlraums zwischen der Batterie und einem benachbarten Karosserieträger, da das Fixierelement den Abstand nicht oder nur zum Teil überbrückt oder ausfüllt. Im Montagezustand besteht somit Spiel, um die Batterie im Aufnahmeraum zu montieren oder zu demontieren. Erfindungsgemäß ist das Fixierelement zumindest bereichsweise starr ausgeführt. Unter starr ist dabei zu verstehen, dass das Fixierelement im Wesentlichen nicht verformbar ist. Diese starre Ausführung bewirkt eine effiziente Weiterleitung von Druckkräften über das Fixierelement zwischen dem Karosserieträger und der Batterie. Durch die starre Ausführung leitet das Fixierelement Last und Energie direkt weiter, ohne die Last oder Energie durch Verformung aufzunehmen oder zu dämpfen. Das Fixierelement kann komplett starr ausgeführt sein oder zwei oder mehr starre ausgeführte Teilbereiche aufweisen, welche zueinander beweglich und in ihrer Position einstellbar ausgeführt und anschließend in ihrer Position zueinander fixierbar sind.
Durch die erfindungsgemäße Batterieanordnung ist die Batterie in einem Fahrzeug mit zwei Karosserieträgern mechanisch gekoppelt, wodurch ein Lastpfad bereitgestellt wird, welcher bei einem Unfall die Weiterleitung von Last und Energie im Fahrzeug ermöglicht. Auf diese Weise wird die Unfallsicherheit des Fahrzeugs verbessert und Beschädigungen an Karosserie und Batterie reduziert. Gleichzeitig ermöglicht das in seiner Größe, Form oder Position veränderliche Fixierelement eine einfache und zügige Montage und Demontage der Batterie im Aufnahmeraum. Die Batterieanordnung ist sowohl geeignet für Fahrzeuge, in denen die Batterie für längere Zeit im Fahrzeug verbleibt, als auch für Fahrzeuge, bei denen die Batterie regelmäßig ausgetauscht wird. Ein solcher regelmäßiger Austausch der Batterie kann beispielsweise in Batteriewechselsystemen dazu genutzt werden, um in sehr kurzer Zeit durch einfachen Austausch der Batterie die Reichweite eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs zu erhöhen.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Karosserieträger im Wesentlichen in Fahrrichtung des Fahrzeugs verlaufen, insbesondere als Schweller ausgebildet sind, und sich der Abstand in einer Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs im Aufnahmeraum zwischen einem Karosserieträger und der Batterie befindet, wobei im Montagezustand des Fixierelementes zumindest ein Teilbereich des Abstandes verbleibt, um eine Montage oder Demontage der Batterie im Aufnahmeraum zu ermöglichen. In dieser Ausführungsform ist der Abstand in einer Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs zwischen einem Karosserieträger und der Batterie angeordnet und erstreckt sich auch in dieser Richtung. Das eingebrachte oder überbrückende Fixierelement ist somit Teil eines Lastpfades, auf welchem bei einem Seitenaufprall auf das Fahrzeug Lasten weitergeleitet werden können. Alternativ kann der Abstand auch in einer anderen, horizontal orientierten Richtung verlaufen, beispielsweise in Fahrtrichtung.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Fixierelement komplett starr ausgeführt ist und beweglich mit einem Karosserieträger verbunden ist, wobei im Einbauzustand das Fixierelement den Abstand überbrückt und an der Batterie anliegt oder formschlüssig mit einem Teilbereich der Batterie verbunden ist und im Montagezustand das Fixierelement von der Batterie getrennt ist. Das Fixierelement kann aus einem einzigen, starren Teil bestehen. In dieser Ausführungsform ist das Fixierelement kostengünstig herstellbar und robust ausgeführt.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Fixierelement drehbar oder/oder linear verschiebbar am Fixierelement befestigt ist und durch eine Drehbewegung und/oder eine translatorische Bewegung vom Einbauzustand in den Montagezustand und umgekehrt überführbar ist. Diese Ausführungsform betrifft ein komplett starr ausgeführtes Fixierelement. Das Fixierelement ist beweglich an einem Karosserieträger angebracht und kann durch eine einfache Drehbewegung oder Verschiebebewegung vom Einbauzustand in den Montagezustand überführt werden. Zusätzlich ist das Fixierelement in seiner Position zumindest im Einbauzustand fixierbar. Besonders günstig ist eine Verbindung des Fixierelementes des mit dem Karosserieträger über ein Gelenk. Bei der Überführung von Einbauzustand in den Montagezustand und umgekehrt wird das Fixierelement und die Gelenksachse verdreht, welche bevorzugt horizontal angeordnet ist. Das Fixierelement kann in Form eines Bügels oder Hakens ausgeführt sein, welcher im Einbauzustand den kompletten Abstand überbrückt und im Montagezustand von der Batterie weg geklappt ist, um eine einfache Montage und Demontage zu ermöglichen.
In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Fixierelement ein im Einbauzustand am Karosserieträger anliegendes Karosserieelement und ein an der Batterie anliegendes Batterieelement umfasst, wobei das Karosserieelement und das Batterieelement jeweils zumindest bereichsweise starr ausgeführt sind, wobei die relative Position des Batterieelementes zum Karosserieelement und damit eine sich im Einbauzustand zwischen dem Karosserieträger und der Batterie erstreckende Außenabmessung des Fixierelementes über einen Verstellmechanismus einstellbar ist, welcher das Batterieelement mit dem Karosserieelement verbindet, wobei das Fixierelement im Einbauzustand zumindest bereichsweise im Aufnahmeraum angeordnet ist und den Abstand ausfüllt und im Montagezustand den Abstand nicht oder nur teilweise ausfüllt und die Außenabmessung im Einbauzustand im Wesentlichen dem Abstand entspricht und im Montagezustand kleiner als der Abstand ist. In dieser Ausführungsform umfasst das Fixierelement zwei starr ausgeführte, relativ zueinander bewegliche Elemente: Ein Karosserieelement und ein Batterieelement. Beide Elemente sind durch einen Verstellmechanismus miteinander verbunden, welcher die Verstellung einer Außenabmessung ermöglicht, welche sich im Einbauzustand in Richtung des Abstands erstreckt. Durch den Verstellmechanismus lässt sich die relative Position der beiden Elemente so zueinander verstellen, dass das Fixierelement entweder den Abstand komplett ausfüllt oder aber die Außenabmessung kleiner als der Abstand ist und somit im Montagezustand Spiel zur Bewegung der Batterie im Aufnahmeraum vorhanden ist.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Karosserieelement und das Batterieelement jeweils bereichsweise keilförmig ausgeführt sind, wobei die keilförmigen Bereiche geneigt zum Abstand orientiert sind und der Verstellmechanismus ein senkrecht zum Abstand wirkendes Zugelement aufweist, welches das Karosserieelement und das Batterieelement in einer Richtung senkrecht zum Abstand bei Betätigung zueinander hin zieht und bei Betätigung des Zugelementes die keilförmigen Bereiche von Karosserieelement und Batterieelement aufeinander gleiten und dadurch die Relativbewegung von Karosserieelement und Batterieelement senkrecht zum Abstand aufeinander zu in eine Relativbewegung von Karosserieelement und Batterieelement in Richtung des Abstandes voneinander weg übersetzen, und die Au-ßenabmessung vergrößern. In dieser Ausführungsform wird eine Keilform von Karosserieelement und Batterieelement dazu genutzt, eine durch den Verstellmechanismus erzeugte Bewegung in einer Richtung senkrecht zum Abstand in eine Veränderung der Außenabmessung des Fixierelements in Richtung des Abstandes zu übersetzen. Der Verstellmechanismus ist einfach aufgebaut und umfasst ein Zugelement, welches beispielsweise als Gewindebolzen mit Flügelmutter ausgeführt sein kann. Bei Betätigung des Verstellmechanismus werden Karosserieelement und Batterieelement in Richtung der Längsachse des Zugelementes aufeinander zu bewegt. Die geneigten Flächen an den Elementen gleiten dabei aufeinander und übersetzen so die aufgebrachte Bewegung in eine Relativbewegung der beiden Elemente voneinander weg in Richtung des Abstandes. Zur Überführung in den Einbauzustand wird der Verstellmechanismus so lange betätigt, bis die Außenabmessung dem Abstand entspricht und das Fixierelement so den Abstand komplett ausfüllt. Alternativ zu einem zweiteilig ausgeführten Fixierelement, bei dem beide Teile einen keilförmigen Bereich umfassen, kann ein keilförmiger Teilbereich auch fest verbunden mit dem Karosserieträger oder der Batterie vorgesehen sein, welcher mit einem keilförmigen Element des Fixierelementes zusammenwirkt.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Karosserieelement und das Batterieelement in Richtung des Abstandes bereichsweise nebeneinander angeordnet sind, wobei der Verstellmechanismus eine zwischen dem Karosserieelement und dem Batterieelement angeordnete größenveränderliche Kammer umfasst, welche mit einem Medium befüllbar ist und eine Vergrößerung der Kammer durch Befüllung mit dem Medium eine Vergrößerung der Außenabmessung bewirkt, indem die Kammer das Karosserieelement und das Batterieelement in Richtung des Abstandes auseinander drückt und im Einbauzustand mehr Medium in der Kammer vorhanden ist, als im Montagezustand. In dieser Ausführungsform sind zwei starre Elemente des Fixierelementes vorgesehen, welche bereichsweise nebeneinander angeordnet sind und sich andererseits bereichsweise überlappen oder ineinander eindringen. Der Verstellmechanismus umfasst eine größenveränderliche Kammer, welche nach außen abgedichtet und mit einem Medium, wie beispielsweise Öl oder Luft, befüllbar ist. Eine Veränderung der Außenabmessung wird dadurch erreicht, dass in diese Kammer Medium eingebracht oder Medium daraus entnommen wird. Die Außenabmessung kann somit durch die in der Kammer enthaltene Menge an Medium stufenlos eingestellt werden. Das Fixierelement kann in dieser Ausführungsform beispielsweise durch einen Hydraulik- oder Pneumatikzylinder gebildet sein, welcher mit seiner Wirkungsrichtung parallel zum Abstand angeordnet ist.
Alternativ ist möglich, dass das Karosserieelement und das Batterieelement in Richtung des Abstandes bereichsweise nebeneinander angeordnet sind, wobei der Verstellmechanismus einen zwischen dem Karosserieelement und dem Batterieelement angeordneten Linearantrieb umfasst und eine Betätigung des Linearantriebs die relative Position von Karosserieelement und Batterieelement zueinander und damit die Außenabmessung verändert, wobei der Linearantrieb einen Elektromotor oder einen von Hand betätigbaren Antrieb umfasst. Auch in dieser Ausführungsform umfasst das Fixierelement zwei starr ausgeführte Elemente, welche bereichsweise nebeneinander angeordnet sind. Der Verstellmechanismus umfasst einen mechanisch wirkenden Linearantrieb, durch welchen die Außenabmessung des Fixierelementes einstellbar ist. Beispielsweise kann dieser Linearantrieb eine Zahnstange und ein damit verbundenes Zahnrad umfassen, wobei bei Drehung des Zahnrades die Zahnstange translatorisch in Richtung des Abstandes bewegt wird. Der Linearantrieb kann einen Elektromotor oder einen von Hand betätigbaren Antrieb umfassen. Der Linarantrieb ist zusätzlich zumindest im Einbauzustand fixierbar oder arretierbar ausgeführt.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch ein Fahrzeug mit einer Batterieanordnung nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen, wobei der Abstand zwischen zumindest einem Karosserieträger und der Batterie bevorzugt senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs orientiert ist. Das erfindungsgemäße Fahrzeug mit einer Batterieanordnung weist eine deutlich erhöhte Unfallsicherheit auf, da die Batterieanordnung einen Lastpfad zur Weiterleitung von bei einem Unfall entstehenden Lasten und Energien bereitstellt. Im Einbauzustand werden somit bei einem Unfall Lasten durch die Batterieanordnung hindurch weitergeleitet und somit Verformungen an den Komponenten der Batterieanordnung verringert oder vermieden. Darüber hinaus ist es im Montagezustand möglich, die Batterie im Fahrzeug in einfacher Weise einzubauen, auszubauen oder auszutauschen.
Die Aufgabe der Erfindung wird schließlich gelöst durch ein Verfahren zur Montage einer Batterie in einem Fahrzeug, wobei zur Durchführung des Verfahrens eine Batterieanordnung nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, umfassend die Verfahrensschritte

A) Überführung des zumindest einen Fixierelementes in den Montagezustand,
B) Einbringung der Batterie in den Aufnahmeraum zwischen zwei Karosserieträger des Fahrzeugs, wobei der Abstand zwischen der Batterie und zumindest einem Karosserieträger als Spiel bei der Einbringung dient,
C) Überführung des Fixierelementes in den Einbauzustand, in dem das Fixierelement den Abstand überbrückt oder ausfüllt, wodurch die Batterie im Aufnahmeraum formschlüssig und/oder kraftschlüssig zwischen den Karosserieträgern fixiert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Montage oder dem Einbau einer Batterie in ein Fahrzeug. Bevorzugt wird das Verfahren in der angegebenen Reihenfolge der Verfahrensschritte A) bis C) durchgeführt. Das Verfahren kann in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden, um eine Batterie in einem Fahrzeug zu demontieren oder aus dem Fahrzeug zu entfernen. Für den Austausch einer Batterie in einem Fahrzeug kann das Verfahren zunächst zum Ausbau in umgekehrter Reihenfolge der Verfahrensschritte C) bis A) durchgeführt werden und anschließend zum Einbau der Batterie in der Reihenfolge der Verfahrensschritte A) bis C).
In einem ersten Verfahrensschritt A) wird zumindest ein Fixierelement in den Montagezustand überführt, in dem es nicht den kompletten Abstand ausfüllt oder überbrückt.
In einem zweiten Verfahrensschritt B) wird nun die Batterie in den Aufnahmeraum eingebracht. Der Abstand dient dabei als Spiel, um die Batterie ohne Beschädigung in den Aufnahmeraum einbringen zu können.
Schließlich wird in einem dritten Verfahrensschritt das Fixierelement in den Einbauzustand überführt, wodurch ein durchgehender Lastpfad zwischen dem Karosserieträger und der Batterie bereitgestellt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist unter Verwendung der Batterieanordnung einfach durchzuführen, sodass die Montage der Batterie im Aufnahmeraum zügig und sicher durchgeführt werden kann. Nach Durchführung des Verfahrens weist das Fahrzeug mit der Batterie eine erhöhte Unfallsicherheit auf, da die Batterie im Aufnahmeraum form- und/oder kraftschlüssig fixiert ist.
Merkmale, Wirkungen und Vorteile, welche in Zusammenhang mit der Batterieanordnung und dem Fahrzeug offenbart sind, gelten auch in Zusammenhang mit dem Verfahren als offenbart. Gleiches gilt in umgekehrter Richtung, Merkmale, Wirkungen und Vorteile, welche in Zusammenhang mit dem Verfahren offenbart sind, gelten auch im Zusammenhang mit der Batterieanordnung und dem Fahrzeug als offenbart.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigt:

1 in einer schematischen Ansicht eine mögliche Ausführungsform einer Batterieanordnung gemäß der Erfindung,
2 in einer schematischen Ansicht eine alternative Ausführungsform einer Batterieanordnung gemäß der Erfindung.

1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine mögliche Ausführungsform einer Batterieanordnung 1 gemäß der Erfindung. In 1 ist eine Batterieanordnung 1 betrachtet in Richtung der Fahrtrichtung eines Fahrzeugs F zu sehen. In der Mitte befindet sich eine Batterie 13, welche in einem Batteriegehäuse untergebrachte Batteriezellen umfasst. Einzelheiten zum Batteriegehäuse und den einzelnen Batteriezellen sind nicht dargestellt. Am äußeren linken und am äußeren rechten Rand befindet sich je ein Karosserieträger 11 des Fahrzeugs F, welcher sich hier in Fahrtrichtung, das bedeutet in die Zeichnungsebene hinein und aus der Zeichnungsebene hinaus, erstreckt. Zwischen den beiden Karosserieträgern 11 befindet sich ein Aufnahmeraum 12, in welchem die Batterie 13 untergebracht ist. Aufgrund des hohen Gewichtes der Batterie 13 ist die Batterieanordnung 1 bevorzugt im Unterboden des Fahrzeugs F angeordnet, wobei die beiden Karosserieträger 11 bevorzugt durch Schweller gebildet werden. Zwischen der Batterie 13 und jedem der beiden Karosserieträger 11 befindet sich ein Abstand A. Dieser Abstand A dient im Montagezustand dazu, ausreichend Spiel für die Montage und Demontage der Batterie 13 im Aufnahmeraum 12 zu ermöglichen. In der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich der Abstand A senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs F. In 1 ist der Einbauzustand der Batterieanordnung 1 dargestellt, in welchem in oder benachbart zu den beiden der Abstände A jeweils ein Fixierelement 14 angebracht ist. Das Fixierelement 14 bildet jeweils eine Brücke zur Weiterleitung von Last oder Energie bei einem Unfall des Fahrzeugs F zwischen einem Karosserieträger 11 und der Batterie 13 über den Abstand A hinweg. Um eine sichere und zuverlässige Weiterleitung von Last und Energie zu ermöglichen, ist das Fixierelement 14 zumindest bereichsweise starr ausgeführt und somit sehr gut zur Weiterleitung von Druckkräften geeignet. In 1 sind in oder an den beiden Abständen A jeweils unterschiedlich ausgeführte Fixierelemente 14 angeordnet. Auf diese Weise können anhand einer Figur zwei unterschiedliche Ausführungsformen von Fixierelementen 14 beschrieben werden. Bevorzugt werden beim Vorhandensein von zwei Abständen A jedoch gleich ausgeführte Fixierelemente 14 zur Verbindung von Batterie 13 und Karosserieträgern 11 im Aufnahmeraum 12 eingesetzt. Auf der rechten Seite ist ein komplett starr ausgeführtes Fixierelement 14 zu sehen, welchen den rechten Abstand A überbrückt. Dieses Fixierelement 14 ist drehbar beweglich mit dem rechten Karosserieträger 11 über ein Gelenk verbunden. Das nach links gewandte Ende des Fixierelements 14 ist bereichsweise in eine Hinterschneidung in der Batterie 13 eingebracht, wodurch die Batterie 13 und das Fixierelement 14 im dargestellten Einbauzustand formschlüssig miteinander verbunden sind. Um das Fixierelement 14 in den Montagezustand zu überführen, kann der Formschluss zwischen der Batterie 13 und dem Fixierelement 14 aufgehoben werden und das Fixierelement 14 um das Gelenk in einer Drehbewegung nach unten geklappt werden. In diesem nach unten geklappten Zustand überbrückt das Fixierelement 14 dann nicht mehr den Abstand A und ermöglicht so eine Montage oder Demontage der Batterie 13 im Aufnahmeraum 12. In der dargestellten Ausführungsform ist das rechte Fixierelement 14 als Haken oder Kralle ausgeführt. Das Fixierelement 14 kann entweder von Hand oder durch einen automatischen Mechanismus vom Einbauzustand in den Montagezustand und umgekehrt überführt werden.
In dem linken Abstand A in 1 ist ein Fixierelement 14 angeordnet, welches zwei starr ausgeführte Teilbereiche umfasst, welche beweglich oder formveränderlich miteinander verbunden sind. Dieses Fixierelement 14 umfasst ein am Karosserieträger 11 anliegendes Karosserieelement 14a und ein an der Batterie 13 anliegendes Batterieelement 14b. Weiterhin umfasst das Fixierelement 14 einen nicht dargestellten, im Inneren angeordneten Verstellmechanismus 14c, welcher eine Verstellung der relativen Position vom Karosserieelement 14a zum Batterieelement 14b ermöglicht. Das Fixierelement 14 weist eine Außenabmessung AM auf, welche sich im dargestellten Einbauzustand In Richtung des Abstandes A erstreckt. Im dargestellten Einbauzustand füllt das Fixierelement 14 den linken Abstand A aus. Der Verstellmechanismus 14c im Inneren umfasst eine größenveränderliche Kammer, welche mit Medium befüllt ist. Wird mehr dieses Mediums in die Kammer eingefüllt, so vergrößert sich diese und drückt so das Karosserieelement 14a und das Batterieelement 14b auseinander, sodass sich die Außenabmessung AM vergrößert. Wird dagegen Medium aus der Kammer entnommen, verkleinert sich diese, was wiederum zu einer Verkleinerung der Au-ßenabmessung AM führt. Auf diese Weise kann durch eine Veränderung der Außenabmessung AM das links dargestellte Fixierelement 14 vom Einbauzustand in den Montagezustand und umgekehrt überführt werden. Bei dem Medium kann es sich beispielsweise um Hydrauliköl, Wasser oder auch Luft handeln. Das Aus- und Einfüllen des Mediums in die größenveränderliche Kammer kann über eine Handpumpe oder einen automatischen, motorgetriebenen Mechanismus erfolgen. Alternativ zu der größenveränderlichen, mit einem Medium befüllbaren Kammer kann der Verstellmechanismus 14c im Inneren des linken Fixierelementes 14 auch als mechanischer Linearantrieb ausgeführt sein, welcher eine Verstellung der Außenabmessung AM ermöglicht.
2 zeigt in einer schematischen Ansicht eine alternative Ausführungsform einer Batterieanordnung 1 gemäß der Erfindung. Die in 2 dargestellte Batterieanordnung 1 unterscheidet sich von der Batterieanordnung 1 in 1 durch die Ausführungsform der beiden Fixierelemente 14. Die Komponenten Karosserieträger 11, Batterie 13 und Aufnahmeraum 12 sowie die Abstände A sind identisch zur der in 1 dargestellten Ausführungsform. Auch in 2 sind die beiden Fixierelemente 14 unterschiedlich ausgeführt bzw. unterschiedlich relativ zur Batterie 13 und einem Karosserieträger 11 orientiert. Beide in 2 dargestellten Fixierelemente 14 weisen ein starr ausgeführtes, an einem Karosserieträger 11 anliegendes Karosserieelement 14a, ein starr ausgeführtes, an der Batterie 13 anliegendes Batterieelement 14b und einen diese beiden Elemente verbinden Verstellmechanismus 14c auf. Auch in diesen Ausführungsformen ist eine sich in Richtung des Abstandes A erstreckende Außenabmessung AM der Fixierelemente 14 einstellbar und veränderlich ausgeführt. Bei beiden Fixierelementen 14 sind sowohl das Karosserieelement 14a als auch das Batterieelement 14b bereichsweise keilförmig ausgeführt, wobei die keilförmigen Bereiche geneigt zum Abstand A orientiert sind. Diese Keilform ist bei dem rechten Fixierelement 14 gut zu erkennen, da die keilförmigen Bereiche geneigt zur Vertikalen ausgeführt sind. Bei dem linken Fixierelement sind die keilförmigen Bereiche geneigt zur horizontalen Fahrtrichtung ausgeführt, wodurch im dargestellten Zustand die Keilform nicht sichtbar ist. Die beiden Fixierelemente 14 umfassen jeweils einen Verstellmechanismus 14c mit einem Zugelement, welches das Karosserieelement 14a und das Batterieelement 14b in einer Richtung senkrecht zum Abstand A miteinander verbindet und bei Betätigung zueinander hinzieht. Das Zugelement kann beispielsweise als Gewindebolzen mit einer darauf aufgeschraubten Mutter ausgeführt sein. Bei Betätigung des Verstellmechanismus 14c werden das Karosserieelement 14a und das Batterieelement 14b in einer Richtung senkrecht zum Abstand A aufeinander zu bewegt und diese Bewegung durch ein Gleiten der keilförmigen Bereiche aufeinander in eine Bewegung parallel zum Abstand A übersetzt. Durch diese Bewegung parallel zum Abstand A von Karosserieelement 14a und Batterieelement 14b verändert sich die Außenabmessung AM und das Fixierelement 14 kann jeweils vom Montagezustand in den Einbauzustand und umgekehrt überführt werden. Bei dem links dargestellten Fixierelement 14 ist das Zugelement des Verstellmechanismus 14c horizontal, parallel zur Fahrtrichtung orientiert, wogegen das Zugelement des Verstellmechanismus 14c beim rechten Fixierelement in vertikaler Richtung, senkrecht zur Fahrtrichtung orientiert ist. Die Betätigung des Verstellmechanismus 14c kann durch Hand erfolgen, beispielsweise durch Aufbringen einer Drehbewegung auf eine Flügelmutter am Zugelement. Alternativ kann auch ein automatisch arbeitender Mechanismus vorgesehen sein, welcher den Verstellmechanismus 14c betätigt. Es ist möglich, dass das Karosserieelement 14a oder Batterieelement 14b fest mit dem Karosserieträger 11 bzw. der Batterie 13 verbunden ist und das jeweils andere Element beweglich dazu ausgeführt ist. Schließlich ist es auch möglich, an einem Karosserieträger 11 oder an der Batterie 13 eine keilförmig angeordnete Fläche anzuordnen. In diesem Fall kann das Fixierelement 14 vereinfacht ausgeführt sein und lediglich ein keilförmiges Element 14a oder 14b sowie einen Verstellmechanismus 14c umfassen. Bevorzugt werden auch bei der in 2 dargestellten Ausführungsform zwei identisch ausgeführte oder orientierte Fixierelemente 14 zum Auffüllen der Abstände A im Einbauzustand eingesetzt.
BEZUGSZEICHENLISTE:

1: Batterieanordnung
11: Karosserieträger
12: Aufnahmeraum
13: Batterie
14: Fixierelement
14a: Karosserieelement
14b: Batterieelement
14c: Verstellmechanismus
A: Abstand
AM: Außenabmessung
F: Fahrzeug

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012001596 A1 [0003]
DE 102014112741 A1 [0004]
DE 102018218789 A1 [0005]

Claims

Batterieanordnung (1) in einem Fahrzeug (F) umfassend - zumindest zwei Karosserieträger (11) des Fahrzeugs (F), zwischen denen sich ein Aufnahmeraum (12) befindet, - zumindest eine Batterie (13), welche zumindest bereichsweise im Aufnahmeraum (12) zwischen den Karosserieträgern (11) angeordnet ist, wobei sich zumindest auf einer Seite der Batterie (13) ein Abstand (A) zwischen einem Karosserieträger (11) und einer Begrenzungsfläche der Batterie (13) befindet, - zumindest ein Fixierelement (14), welches den Abstand (A) in einem Einbauzustand überbrückt oder ausfüllt und in einen Montagezustand überführbar ist, in dem das Fixierelement (14) den Abstand (A) nicht oder nur zum Teil überbrückt oder ausfüllt, wobei das Fixierelement (14) zumindest bereichsweise starr ausgeführt ist.
Batterieanordnung (1) nach Anspruch 1, bei der die Karosserieträger (11) im Wesentlichen in Fahrrichtung des Fahrzeugs (F) verlaufen, insbesondere als Schweller ausgebildet sind, und sich der Abstand (A) in einer Richtung senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs (F) im Aufnahmeraum (12) zwischen einem Karosserieträger (11) und der Batterie (13) befindet, wobei im Montagezustand des Fixierelementes (14) zumindest ein Teilbereich des Abstandes (A) verbleibt, um eine Montage oder Demontage der Batterie (13) im Aufnahmeraum (12) zu ermöglichen.
Batterieanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, bei der das Fixierelement (14) komplett starr ausgeführt ist und beweglich mit einem Karosserieträger (11) verbunden ist, wobei im Einbauzustand das Fixierelement (14) den Abstand (A) überbrückt und an der Batterie (13) anliegt oder formschlüssig mit einem Teilbereich der Batterie (13) verbunden ist und im Montagezustand das Fixierelement (14) von der Batterie (13) getrennt ist.
Batterieanordnung (1) nach Anspruch 3, bei der das Fixierelement (14) drehbar oder/oder linear verschiebbar am Fixierelement (14) befestigt ist und durch eine Drehbewegung und/oder eine translatorische Bewegung vom Einbauzustand in den Montagezustand und umgekehrt überführbar ist.
Batterieanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der das Fixierelement (14) ein im Einbauzustand am Karosserieträger (11) anliegendes Karosserieelement (14a) und ein an der Batterie (13) anliegendes Batterieelement (14b) umfasst, wobei das Karosserieelement (14a) und das Batterieelement (14b) jeweils zumindest bereichsweise starr ausgeführt sind, wobei die relative Position des Batterieelementes (14b) zum Karosserieelement (14a) und damit eine sich im Einbauzustand zwischen dem Karosserieträger (11) und der Batterie (13) erstreckende Außenabmessung (AM) des Fixierelementes (14) über einen Verstellmechanismus (14c) einstellbar ist, welcher das Batterieelement (14b) mit dem Karosserieelement (14a) verbindet, wobei das Fixierelement (14) im Einbauzustand zumindest bereichsweise im Aufnahmeraum (12) angeordnet ist und den Abstand (A) ausfüllt und im Montagezustand den Abstand (A) nicht oder nur teilweise ausfüllt und die Au-ßenabmessung (AM) im Einbauzustand im Wesentlichen dem Abstand (A) entspricht und im Montagezustand kleiner als der Abstand (A) ist.
Batterieanordnung (1) nach Anspruch 5, bei der das Karosserieelement (14a) und das Batterieelement (14b) jeweils bereichsweise keilförmig ausgeführt sind, wobei die keilförmigen Bereiche geneigt zum Abstand (A) orientiert sind und der Verstellmechanismus (14c) ein senkrecht zum Abstand (A) wirkendes Zugelement aufweist, welches das Karosserieelement (14a) und das Batterieelement (14b) in einer Richtung senkrecht zum Abstand (A) bei Betätigung zueinander hinzieht und bei Betätigung des Zugelementes die keilförmigen Bereiche von Karosserieelement (14a) und Batterieelement (14b) aufeinander gleiten und dadurch die Relativbewegung von Karosserieelement (14a) und Batterieelement (14b) senkrecht zum Abstand (A) aufeinander zu in eine Relativbewegung von Karosserieelement (14a) und Batterieelement (14b) in Richtung des Abstandes (A) voneinander weg übersetzen, und die Außenabmessung (AM) vergrößern.
Batterieanordnung (1) nach Anspruch 5, bei der das Karosserieelement (14a) und das Batterieelement (14b) in Richtung des Abstandes (A) bereichsweise nebeneinander angeordnet sind, wobei der Verstellmechanismus (14c) eine zwischen dem Karosserieelement (14a) und dem Batterieelement (14b) angeordnete größenveränderliche Kammer umfasst, welche mit einem Medium befüllbar ist und eine Vergrößerung der Kammer durch Befüllung mit dem Medium eine Vergrößerung der Außenabmessung (AM) bewirkt, indem die Kammer das Karosserieelement (14a) und das Batterieelement (14b) in Richtung des Abstandes (A) auseinander drückt und im Einbauzustand mehr Medium in der Kammer vorhanden ist, als im Montagezustand.
Batterieanordnung (1) nach Anspruch 5, bei der das Karosserieelement (14a) und das Batterieelement (14b) in Richtung des Abstandes (A) bereichsweise nebeneinander angeordnet sind, wobei der Verstellmechanismus (14c) einen zwischen dem Karosserieelement (14a) und dem Batterieelement (14b) angeordneten Linearantrieb umfasst und ein Betätigung des Linearantriebs die relative Position von Karosserieelement (14a) und Batterieelement (14b) zueinander und damit die Außenabmessung (AM) verändert, wobei der Linearantrieb einen Elektromotor oder einen von Hand betätigbaren Antrieb umfasst.
Fahrzeug (F) mit einer Batterieanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, wobei der Abstand (A) zwischen zumindest einem Karosserieträger (11) und der Batterie (13) bevorzugt senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs (F) orientiert ist.
Verfahren zur Montage einer Batterie (13) in einem Fahrzeug (F), wobei zur Durchführung des Verfahrens eine Batterieanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 verwendet wird, umfassend die Verfahrensschritte A) Überführung des zumindest einen Fixierelementes (14) in den Montagezustand, B) Einbringung der Batterie (13) in den Aufnahmeraum (12) zwischen zwei Karosserieträger (11) des Fahrzeugs (F), wobei der Abstand (A) zwischen der Batterie (13) und zumindest einem Karosserieträger (11) als Spiel bei der Einbringung dient, C) Überführung des Fixierelementes (14) in den Einbauzustand, in dem das Fixierelement (14) den Abstand (A) überbrückt oder ausfüllt, wodurch die Batterie (13) im Aufnahmeraum (12) formschlüssig und/oder kraftschlüssig zwischen den Karosserieträgern (11) fixiert wird.