Die Erfindung betrifft einen Energiespeicher, welcher in einer Fahrzeugstruktur, insbesondere in einer Struktur eines Kraftfahrzeugs aufgenommen ist und mit dieser zusammenwirkt. Die Erfindung geht von einer Fahrzeugstruktur aus, diese kann auch als eine sogenannten Crashstruktur aufgefasst werden, weiter befasst sich die DE 102011 122 527 A1 Crashstruktur für ein Kraftfahrzeug.

Nachfolgend ist die Erfindung in Zusammenhang mit einem batterieelektrischen Kraftfahrzeug beschrieben, dies ist nicht als eine Einschränkung der Erfindung auf eine derartige Ausführungsform zu verstehen. Der elektrochemische Energiespeicher enthält sogenanntes Aktivmaterial, welches im Falle eines Unfalls zu Beschädigungen führen kann und deshalb durch die Fahrzeugstruktur geschützt ist. Der Schutz des elektrischen Energiespeichers hat einen hohen Bauraumbedarf, dadurch verringert sich der für die Anordnung des Energiespeichers zur Verfügung stehende Bauraum. Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Fahrzeugstruktur mit einem elektrischen Energiespeicher anzugeben, welcher eine verbesserte Raumnutzung aufweist. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß dem ersten Patentanspruch gelöst, zu bevorzugende Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Im Sinn der Erfindung ist unter einer Fahrzeugstruktur eine Fahrzeugrahmenvorrichtung beziehungsweise ein Abschnitt einer mittragenden Fahrzeugkarosserie zu verstehen. Insbesondere bei findet die vorgeschlagene Fahrzeugstruktur im Zusammenhang mit einem batterieelektrischen Fahrzeug (BEV) Anwendung. Insbesondere bei einem solchen BEV ist der elektrochemische Energiespeicher im Bereich des Fahrzeugunterbodens angeordnet. Weiter vorzugweis ist eine Fahrzeugstruktur im Sinne der Erfindung damit als eine Fahrzeugbodengruppe beziehungsweise ein Abschnitt der Fahrzeugbodengruppe in welchem der elektrochemischen Energiespeicher angeordnet ist zu verstehen.

Im Sinne der Erfindung ist unter einem elektrischen Energiespeicher ein sogenannter elektrochemischer Energiespeicher zu verstehen, also ein Energiespeicher in welchem elektrische Leistung in Form von chemisch gebundener Energie abgespeichert ist und auch wieder aus dieser ausspeicherbar ist. Derartige Energiespeicher sind in Form von Lithium- Ionenspeicher oder dergleichen aus dem Stand der Technik bekannt. Im Zusammenhang der Erfindung ist dieser elektrochemische Energiespeicher in der Fahrzeugstruktur in einem Energiespeicheraufnahmeraum wenigstens teilweise oder vorzugsweise vollständig aufgenommen.

Der Energiespeicheraufnahmeraum ist in einer planmäßigen Einbaulage der Fahrzeugstruktur nach unten durch eine untere Querstrebe und nach oben durch eine obere Querstrebe wenigstens abschnittsweise begrenzt ist. Weiter weist die Fahrzeugstruktur ein Längsprofil auf, welches vorzugsweise den Energiespeicheraufnahmeraum wenigstens an einer Seite begrenzt. Bezogen auf ein Querschnittsprofil des

Energiespeicheraufnahmeraums ist dieser bildlich gesprochen vorzugsweise auf wenigstens einer Seite durch eine C-förmige Struktur begrenzt, wobei vorzugsweise der obere Schenkel durch die obere Querstrebe, der untere Schenkel durch die untere Querstrebe und der Steg des C‘s durch das Längsprofil gebildet ist. Vorzugsweise ist das Längsprofil mit wenigstens einer der beiden Querstreben verbunden, vorzugsweise formschlüssig verbunden und bevorzugt stoffschlüssig. Weiter vorzugsweise ist diese Fahrzeugstruktur, und damit insbesondere das Längsprofil, an einer Längsseite oder einer Stirn-, beziehungsweise Rückseite des Kraftfahrzeugs angeordnet.

Insbesondere ist geometrisch zwischen dem Längsprofil und dem elektrochemischen Energiespeicher ein Deformationsraum angeordnet beziehungsweise ausgebildet. Im Sinne der Erfindung ist unter einem Deformationsraum insbesondere ein Bereich zu verstehen, in welchen sich, insbesondere das Längsprofil, hinein deformieren kann, ohne dass dieses mit dem elektrischen Energiespeicher kollidiert. Anders gewendet ist der Deformationsraum als ein Zwischenraum zwischen dem Längsprofil und dem elektrischen Energiespeicher zu verstehen. Weiter vorzugsweise weist der elektrochemische Energiespeicher auf seiner dem Längsprofil zugewandten Seite eine Energiespeicherdruckplatte auf. Vorzugsweise ist eine solche Druckplatte als ein Schutz des elektrochemischen Energiespeichers zu verstehen, welcher diesen mechanischen schützen soll.

Weiter ist in diesem Deformationsraum eine erweiterte Druckplatte angeordnet. Die erweiterte Druckplatte ist dabei vorzugsweise dazu eingerichtet, im Fall einer Deformation, insbesondere einer Deformation des Längsprofils in Richtung zum elektrochemischen Energiespeicher hin, Kräfte aufzunehmen und zu verteilen, beziehungsweise umzuleiten, vorzugsweise auf eine der Querstreben umzuleiten und so den elektrochemischen Energiespeicher mechanisch zu schützen. Vorzugsweise weist die erweitere Druckplatte einen Längsprofilkontaktbereich, eine obere Druckplattenquerstrebe und eine untere Druckplattenquerstrebe auf. Dabei ist der Längsprofilkontaktbereich dazu eingerichtet, dass das Längsprofil, insbesondere wenn dieses in Richtung zum elektrochemischen Energiespeicher deformiert wird, diesen kontaktiert, beziehungsweise kontaktiert das Längsprofil den Längsprofilkontaktbereich bereits im undeformierten Zustand, so dass eine Deformation des Längsprofils in Richtung zum elektrochemischen Energiespeicher unmittelbar oder nach dem das Längsprofil den Längsprofilkontaktbereich kontaktiert zu einer Beanspruchung der erweiterten Druckplatte führt, wobei diese Kräfte, welche vom Längsprofil auf die erweiterte Druckplatte aufbringt in Richtung zu der oder zu den Querstreben mittels der oder den Druckplattenquerstreben abführt. Denkt man die erweitere Druckplatte hinweg, würde sich bei ansonsten gleicher Struktur, das Längsprofil bis zum elektrochemischen Energiespeicher deformieren, beziehungsweise bis zur Energiespeicherdruckplatte des elektrochemischen Energiespeichers. Mit der Erfindung hingegen werden die vom Längsprofil bei einer Deformation in Richtung zum elektrochemischen Energiespeicher wirksamen Kräfte auf die obere beziehungsweise untere Querstrebe abgeleitet. Insbesondere um eine solche Umleitung der Kraft zu ermöglichen, weist die erweitere Druckplatte die obere und unter Druckplattenquerstrebe auf, welche sich ausgehend von der erweiterten Druckplatte in Richtung zur oberen Querstrebe (obere Druckplattenquerstrebe) beziehungsweise zur unteren Querstrebe (untere Druckplattenquerstrebe) erstreckt. Mit der vorgeschlagenen Ausbildung der erweiterten Druckplatte wird dem Längsprofil bei einer Deformation desselben in Richtung zum elektrochemischen Energiespeicher ein größerer Widerstand entgegengebracht, beziehungsweise kann bei gleichem Widerstand der Bauraum für die den elektrochemischen Energiespeicher umgebenden Bauteile verringert und damit der Bauraum für den elektrochemischen Energiespeicher vergrößert werden.

In einer bevorzugt Ausführungsform weist die erweiterte Druckplatte, beziehungsweise die Druckplatte, eine Druckplattendruckstrebe auf. Vorzugsweise erstreckt sich diese Druckplattendruckstrebe von der erweiterten Druckplatte in Richtung beziehungsweise zur Energiespeicherdruckplatte und weiter vorzugsweise von der Energiespeicherdruckplatte in Richtung zu der erweiterten Druckplatte beziehungsweise bis zur erweiterten Druckplatte. Insbesondere mittels einer solchen Druckplattendruckstrebe ist eine weitere Abstützung der erweiterten Druckplatte erreichbar und somit ist eine weitere Verringerung des Bauraumbedarfs bei Erhaltung der Stabilität ermöglicht.

In einer bevorzugt Ausführungsform weist die Druckplattendruckstrebe eine Sollbruchstelle auf. Im Sinne der Erfindung ist unter einer Sollbruchstelle eine Schwächung der Druckplattendruckstreben gegenüber der diese Sollbruchstelle umgebenden Bereich zu verstehen. Aus dem Stand der Technik sind Sollbruchstellen als solche bekannt. Insbesondere mittels einer Sollbruchstelle ist erreichbar, dass ein Deformation, insbesondere des Längsprofils, in Richtung auf den elektrochemischen Energiespeicher zu zunächst ein hoher Widerstand entgegengesetzt wird, bevor es zu einer Beschädigung der Energiespeicherdruckplatte kommt, versagt die Druckplattendruckstrebe und Kräfte werden über wenigstens eine der Druckstreben auf die Querstreben umgeleitet. Vorzugsweise ist die Sollbruchstelle dabei insbesondere derart gestaltet, dass es bei einer Belastung der erweiterten Druckplatte in Richtung der Druckplattendruckstrebe zu einem versagen der Druckplattendruckstrebe kommt, bevor wenigstens eine der beiden Druckplattenquerstreben versagt. Insbesondere mittels einer solchen Ausgestaltung ist eine hohen Sicherheit des elektrochemischen Energiespeichers gegenüber mechanischer Beschädigung und ein geringer Bauraumbedarf für die diesen umgebende Fahrzeugstruktur erreichbar.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die obere Querstrebe einen oberen Querstrebenanschlag auf und weiter vorzugsweise weist die untere Querstrebe einen unteren Querstrebenanschlag auf. Vorzugsweise ist der der obere Querstrebenanschlag von der oberen Druckplattenquerstrebe kontaktierbar beziehungsweise wird von dieser kontaktiert und weiter vorzugsweise ist der untere Querstrebenanschlag von der unteren Druckplattenquerstrebe kontaktierbar beziehungsweise wird von dieser kontaktiert. Vorzugsweise ist ein solcher Anschlag dabei derart ausgestaltet, dass damit eine Bewegung wenigstens einer der Druckstreben in Richtung von dem Längsprofil zum elektrochemischen Energiespeicher verhindert ist. Insbesondere mittels einer solchen Ausgestaltung mit Querstrebenanschlag ist eine besonders effiziente Kraftumleitung von der erweiterten Druckplatte auf wenigstens eine der beiden Querstreben ermöglicht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Energiespeicherdruckplatte einen oberen Druckplattenanschlag und einen unteren Druckplattenanschlag auf. Weiter vorzugsweise kontaktiert der obere Druckplattenanschlag den oberen Querstrebenanschlag und der untere Druckplattenanschlag kontaktiert den unteren Querstrebenanschlag kontaktiert. Insbesondere mittels einer solchen Ausgestaltung ist eine präzise Positionierung der Energiespeicherdruckplatte gegenüber der Fahrzeugstruktur ermöglicht.

Nachfolgend ist exemplarisch eine Ausführungsform der Erfindung, sowie einzelne Merkmale, welche auch in anderer Kombination als in der in den Figuren dargestellten Form kombinierbar sind gezeigt, dabei zeigt:

Fig. 1: eine Teilschnittdarstellung einer ersten Ausführungsform der Fahrzeugstruktur mit darin aufgenommen elektrochemischen Energiespeicher, Fig. 2: eine Teilschnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform der Fahrzeugstruktur mit darin aufgenommen elektrochemischen Energiespeicher.

Figur 1 zeigt eine Teilschnittdarstellung einer Fahrzeugstruktur, welche das Längsprofil 1 , die obere 2 und die untere Querstrebe 3 aufweist. In der Figur 1 ist dabei allerdings nur der „linke“ Rand der Anordnung dargestellt. Die Fahrzeugstruktur erstreckt ist in Fahrzeuglängsrichtung 7. In der Fahrzeugstruktur ist der elektrochemische Energiespeicher 6 aufgenommen. Der elektrochemische Energiespeicher ist mittels einer Energiespeicherdruckplatte 4, insbesondere gegenüber mechanischen Beanspruchungen aus Richtung des Längsprofils 1, geschützt. Im Fall eines Seitenaufpralls, also einer Beanspruchung der Fahrzeugstruktur in Fahrzeugquerrichtung 8, kann das Längsprofil 1 in Richtung zum elektrochemischen Energiespeicher 6 deformiert werden. Insbesondere die Energiespeicherdruckplatte 4 schützt den elektrochemischen Energiespeicher 6 mechanisch.

Im Deformationsraum 9, ist die erweiterte Druckplatte 5 angeordnet. Die erweiterte Druckplatte 5 weist in der dargestellten Ausführungsform die obere Druckplattenquerstrebe 5a, die untere Druckplattenquerstrebe 5b und die Druckplattendruckstrebe 5c auf. Bei einer entsprechenden Beanspruchung des Längsprofils 1 in Fahrzeugquerrichtung 8, kontaktiert diese die erweitere Druckplatte 5 im Längsprofilkontaktbereich 5d. Die erweitere Druckplatte 5 leitet die so auf diese aufgebrachten Kräfte über Druckstreben (5a, 5b, 5c) ab. Insbesondere die obere Druckplattenquerstrebe 5a und die untere Druckplattenquerstrebe 5b leiten über den oberen und unteren Querstrebenanschlag 2a, 3a die Kräfte an die obere und die untere und die obere Querstrebe 2, 3 ab.

Die Druckplattendruckstrebe 5c weist eine sollbruchstelle 5e auf, welche sicherstellt, dass bei einer entsprechenden Beanspruchung die Druckplattendruckstrebe 5c versagt bevor die obere und die untere Druckplattenquerstrebe 5a, 5b versagen, so dass die Beanspruchung auf die Energiespeicherdruckplatte 4 beschränkt ist.

In Figur 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei im nachfolgenden auf die wesentlichen Unterschiede dieser zu der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform eingegangen wird.

Die Energiespeicherdruckplatte 4 weist einen oberen Druckplattenanschlag 4a und einen unteren Druckplattenanschlag 4b auf, welche zu einer Abstützung und Zentrierung der Energiespeicherdruckplatte 4 gegenüber der oberen Querstrebe 2 und der unteren Querstrebe 3 führt. Mittels einer solchen Ausgestaltung ist insbesondere eine zusätzliche Versteifung der Fahrzeugstruktur erreichbar.

Mit anderen Worten ausgedrückt, wird bei bekannten System zum Schutz des elektrochemischen Energiespeichers, insbesondere also des sogenannten Traktionsakkus, die Quer- und Längsstreben der Fahrzeugstruktur eingesetzt. Diese Streben verhindern die Beschädigung des elektrochemischen Energiespeichers durch von außen einwirkende Kräfte. Dabei ist das Funktionsprinzip, dass im Fall einer Deformation der Fahrzeugstruktur die Energieabsorption wenigstens im Wesentlichen über die Komprimierung/Deformation der Streben (Längsprofil, obere, untere Querstrebe) stattfindet, vorhandene Hohlräume zwischen dien Streben und dem elektrochemischen Energiespeicher werden nicht genutzt, beziehungsweise werden nicht aktiv genutzt.

Die Erfindung schlägt demgegenüber insbesondere vor, eine sogenannte erweiterte Druckplatte vorzusehen, welche Kräfte, insbesondere in einem Crashfall, auf die Querstreben umleitet, weiter vorzugsweise wird dabei diese erweitere Druckplatte ebenfalls deformiert und nimmt so zusätzlich Deformationsenergie auf und führt zu einer Verbesserung der Sicherheit. Vorzugsweise ist eine Sollbruchstelle an der erweiterten Druckplatte vorgesehen, vorzugsweise an der Druckplattendruckstrebe. Insbesondere ist diese Sollbruchstelle dazu eingerichtet die erweitere Druckplatte von der Energiespeicherdruckplatte zu entkoppeln, insbesondere beim Erreichen oder überschreiten einer vorbestimmten Belastung, und damit Beanspruchungen auf den elektrochemischen Energiespeicher zu verringern, insbesondere also die auf die Zellen wirkende Kraft, insbesondere im Crashfall, zu verringern. Anders gewendet ist mittels der Erfindung insbesondere erreichbar, dass der Bauraumbedarf für das Längsprofil sinkt und der Bauraum für die Zellmodule, also den elektrochemischen Energiespeicher, steigt. Weiter vorteilhaft ist, dass keine zusätzlichen Bauteile notwendig sind, vielmehr ist es ausreichend vorhandene Bauteile umzugestalten. Vorzugsweise sind die Energiespeicherdruckplatte und die erweiterte Druckplatte als separate Bauteile ausgestaltet und vorzugsweise sind diese einstückig ausgebildet. Weiter vorzugsweise ist es ermöglicht im Bereich der erweiterten Druckplatte Leitungen, insbesondere elektrische Leistungen, vorzugsweise Kabel, anzuordnen.

Mit der vorgeschlagenen Erfindung sind nachfolgende Vorteile, abhängig von der Ausgestaltung der Ausführungsform erreichbar: zusätzliche Energieabsorption im Crashfall weniger Bauraumbedarf mehr Platz fürZellmodule des elektrochemischen Energiespeichers, höhere elektrische Reichweite des Fahrzeugs geringer Bauaufwand zusätzlicher geschützter Bauraum - Verringerung von frei durchbiegbare Flächen für Bodendurchbiegung bei

Belastung von unten

Zusätzliche Energieabsorption in Fahrzeugquerrichtung.

Bezugszeichenliste: