用于电气运行的车辆的高压电池

技术领域

本发明涉及一种用于电气运行的车辆的高压电池(Hochvoltbatterie)，在其电池壳体中布置有一定数量的单元模块，其单元模块上侧在壳体竖向上经由电池内部的装配缝隙与电池壳体的壳体盖间隔开，其中，在单元模块中的一个的电池单元中在热电池单元事件的情况下燃气流出并且经由电池内部的装配缝隙能够引导至电池壳体的紧急放气排出口。

背景技术

装设在电气运行的车辆中的高压电池具有承载式电池壳体，在其中布置有一定数量的单元模块(Zellmodul)。在每个单元模块的模块壳体中布置有由实现为锂离子单元的电池单元(Batteriezelle)构成的单元联合(Zellenverbund)。

在这种类型的高压电池中，单元模块在其单元模块上侧处在壳体竖向上经由装配缝隙与电池壳体的壳体盖间隔开。在单元模块的电池单元中的热事件的情况下，燃气(Brandgas)流出，其经由装配缝隙被引导到电池壳体的紧急放气排出口(Notentgasungs-Auslass)。

在现有技术中采取结构上的措施，由此在这样的热事件中保留足够长的疏散持续时间(Evakuier-Zeitdauer)，在该持续时间内车辆乘客可安全地离开车辆。例如隔热材料(Hitzeschutzmaterial)能够以大面积的板的形式在壳体盖之下位于壳体内部空间中。隔热材料板遮蔽电池壳体以防从单元模块中出来的燃气。然而在此燃气直接经由邻近的、能运转的单元模块来导引，由此这些单元模块同样升温和排气。此外，大面积的隔热材料板具有较大的结构空间需求，其妨碍在装配缝隙中的燃气流动并且因此导致在高压电池的壳体内部空间中的热量积聚(Waermestau)。这同样促进还能运转的单元模块升温。

由文件WO 2018/108371 A1已知一种用于车辆的牵引电池的电池单位(Batterieeinheit)。由文件JP 2 019 091 628 A已知一种具有锂离子单元的电池模块。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压电池，在其中能够以结构上简单的方式在高压电池的热事件中提供足够长的疏散持续时间。此外应防止邻近的模块被过热损坏。

该目的根据本发明来实现。本发明的优选的改进方案在说明书中公开。

根据本发明，在单元模块上侧与壳体盖之间的装配缝隙中布置有一定数量的彼此分离的防热材料坯(Zuschnitt)。防热材料坯中的每个相应与刚好一个单元模块相关联。此外，每个防热材料坯具有至少一个弹性挠曲的挤压元件(Anpresselement)，其将防热材料坯以预定义的挤压力在压靠中(in Druckanlage)压到相应的单元模块上侧(也就是说单元模块盖)上。

根据本发明的防热材料坯与现有技术相比显著更薄壁地来设计。根据本发明，单元模块因此受在单元模块盖上的薄壁的防热材料坯保护。在此，防热材料坯通过弹性材料被挤压到单元模块处或在其处张紧。例如可通过弹性材料将防热材料坯从上借助于电池盖向下挤压。在排气的电池单元的情况中，隔热材料被流出的热燃气的冲击向上压向电池盖。由此燃气可从电池泄出并且经由装配缝隙被引导至电池壳体中的紧急放气排出口以及从那里向外泄出。在此余下的能运转的单元模块不被损坏，因为在那里防热材料坯如之前那样借助于弹性材料在相应的单元模块上侧上被保持就位。

本发明实现在热事件中从排气的电池元件中自由的燃气流。所有其它的、仍能运转的单元模块在此在热方面借助于相应的防热材料坯来遮蔽。根据本发明的保护与现有技术相比可显著更节省结构空间地来实现并且可用于所有电池类型。

在一优选的实施形式中，弹性挠曲的挤压元件可由泡沫材料形成。如果不仅挤压元件而且在壳体盖与壳体下部之间实现为密封带(Dichtraupe)的液体密封件材料相同地例如由上面所提及的泡沫材料制成，这在制造技术上是有利的。挤压元件紧固防热材料坯并且将其压到单元模块上。在电池单元的热事件的情况中，流出的燃气将防热材料坯逆着挤压力以冲击力(Impulskraft)向壳体盖的方向挤压(防热材料坯抬起)。由此燃气可泄出到装配缝隙中并且被引导直至电池壳体的紧急放气排出口。

优选地，弹性挠曲的挤压元件可支撑在壳体盖与防热材料坯之间。在该情况中，挤压元件直接位于壳体盖与防热材料坯之间的装配缝隙中。

如果弹性挠曲的挤压元件在其元件底部处固定地连结在壳体盖处或在相应的防热材料坯处，鉴于在组装高压电池时的简单操作这是优选的。与此相对，挤压元件能够以其元件顶部(Elementscheitel)无连结地贴靠在相对而置的防热材料坯或壳体盖处。

挤压元件必要时可整面地分布在相应的防热材料坯的大致整个表面上。备选于此，挤压元件与防热材料坯的表面相比可提供明显减小的挤压面。在该情况中，可将大量彼此间隔开的挤压元件定位在壳体盖与防热材料坯之间。

在一备选的实施形式中，弹性挠曲的挤压元件可实现为至少一个弹性的张紧带(Spannband)，防热材料坯利用其可固定在单元模块处。张紧带可施加预应力到防热材料坯上，借助于该预应力将防热材料坯以挤压力压靠单元模块上侧。

张紧带可由任何类型的弹性元件代替。附加地还存在利用较弱的粘胶或其它固定元件紧固隔热材料的可能性。倘若热事件发生，该元件撕裂或断开。

通过本发明防止热事件蔓延到邻近的、仍能运行的单元模块上，由此显著减轻对车辆和环境的后果。在热事件中所产生的热燃气被针对性地导出，由此减小邻近单元模块的加热并且延长蔓延到邻近的、仍能运行的单元模块上的时间。

附图说明

接下来根据附图来说明本发明的实施例，其中：

图1以半剖示图示出了带有装设在其中的高压电池的电气运行的车辆的底板侧的车身结构，

图1a单独示出了单元模块，

图2示出了高压电池的放大的部分剖视图，

图3示出了相应于图2的视图，其说明了热事件，以及

图4、5和6相应示出了在图2中所示的实施例的实施变体。

具体实施方式

在图1中以半剖视图示出了双轨(zweispurig)车辆的底板侧的车身结构，其接下来就对于理解本发明所必需的来说明。因此，该底板侧的车身结构具有两个侧向的、在车辆纵向x上伸延的门槛(Schweller)1，在图1中仅示出了其中的一个。在图1中未示出的右边的车辆半部大致镜像于所示出的左边的车辆半部来实施。门槛1在车辆纵向上延伸并且形成用于车辆乘客的底板侧的进门区域2。在车身结构的车辆底板3中在其下侧装设有高压电池5。其在车辆横向y上在这两个门槛1之间的装配空间中延伸。高压电池5在图1中位于大约与门槛1相同的高度上。

如从图1另外得悉的那样，高压电池5具有电池壳体，其由壳体下部7和上面的壳体盖7来构建，壳体盖经由装配缝隙11与布置在之上的车辆底板3间隔开。

在高压电池5的壳体内部空间中布置有一定数量的单元模块13。在每个单元模块13的模块壳体中布置有由实现为锂离子单元的电池单元15构成的单元联合。单元模块13中的每个在图1中在所表示的旋拧部位17处与电池壳体的底座19旋拧。在图1和2中，单元模块13在其单元模块上侧处(也就是说在根据图1和1a的单元模块盖35处)在壳体竖向z上经由电池内部的装配缝隙21与电池壳体的壳体盖9间隔开。在图1和2中，在单元模块上侧35与壳体盖9之间的电池内部的装配缝隙21中布置有一定数量的彼此分离的防热材料坯23。防热材料坯23中的每个相应关联于刚好一个单元模块13。防热材料坯23此外具有弹性挠曲的挤压元件25。其在根据图1和图2的正常运行中未被压缩地位于壳体盖9与单元模块上侧之间的装配缝隙21中。

在图1中，壳体盖9在边缘侧在作为液体密封件起作用的密封带27的中间放置(Zwischenlage)下装配在壳体下部7上。根据图1和2，各单元模块13提供有两个与相应的防热材料坯23相比面积减小的挤压元件25。其在图1和2中在制造技术上简单地由泡沫材料制成，该泡沫材料也被用于制造在壳体盖9与壳体下部7之间的密封带27。

在图1或2中示出的挤压元件25以其元件底部29(图2)连结(也就是说粘合)在壳体盖9处。与此相对，挤压元件25的元件顶部31相对于防热材料坯23是无连结的。

接下来根据图3来说明在锂离子单元15中的一个的热事件中根据本发明的防热材料坯23的功能方式：在该情况中，受损的单元15以及单元模块上侧35打开并且热燃气以及发热的微粒逸出。通过流出的燃气或微粒将防热材料坯23逆着挤压力F

如由图3得悉的那样，仍能运转的邻近的单元模块13的防热材料坯23未改变地保持与单元模块上侧35相压靠。燃气因此在装配缝隙21中不直接被引导经过邻近的单元模块13的单元模块上侧35处，而是在中间放置防热材料坯23的情况下。以该方式防止热事件T蔓延到邻近的单元模块13上。

接下来根据图4至6来说明本发明的另外的实施变体。在图4中，挤压元件25以其相应的元件底部不再连结在壳体盖9处，而是固定地连结在相应的防热材料坯23处。在其他方面，图4的实施例相应于图2的实施例。

在图5中，对于各单元模块13放弃提供较大数量的较小面积的挤压元件25。取而代之，在图5中对于各单元模块应用仅仅一个弹性挠曲的挤压元件25，其整面地在相应的防热材料坯23的整个表面上延伸。

在图6中，弹性挠曲的挤压元件25不再实现为位于壳体盖9与防热材料坯23之间的压挤元件，而是实现为张紧带。弹性张紧带25根据图6独立于电池盖9直接固定在单元模块13的侧壁33处。借助于张紧带25来施加预应力到相应的防热材料坯23上，借助于该预应力可利用挤压力F

附图标记清单

1 门槛

2 进门区域

3 车辆底板

5 高压电池

7 壳体下部

9 壳体盖

11 电池外部的装配缝隙

13 单元模块

15 电池单元

17 旋拧部位

19 底座

21 电池内部的装配缝隙

23 防热材料坯

25 挤压元件

27 密封带

29 元件底部

31 元件顶部

33 单元模块侧壁

35 单元模块盖

E 车辆中心纵向平面

T 热事件

F