用于车辆的高压电池

技术领域

本发明涉及一种用于至少部分以电的方式运行的车辆的高压电池(Hochvoltbatterie，有时称为高伏电池)。

背景技术

这种高压电池的电池壳体的内部空间划分成子空间，在所述子空间中分别布置有电池模块。电池模块支撑在固定在壳体处的螺旋凸台上且经由螺栓牢固地与其夹紧。

这种类型的电池壳体具有环绕的壳体框架，在其框架内侧处构造有在固定在壳体处的螺旋凸台，分别的电池模块可支撑且可牢固夹紧在所述螺旋凸台处。

壳体框架是电池壳体承载结构的组成部分。电池壳体承载结构如此设计，即使得在由碰撞引起的力导入的情况下防止由于面向碰撞的构件侵入到电池模块中造成的对碰撞敏感的电池模块的损坏。在现有技术中，固定在壳体处的螺旋凸台是坚固的，也就是说，完全连接刚性地连结到环绕的壳体框架处。因此，在由碰撞引起的到电池壳体承载结构中的力导入的情况下，在固定在壳体处的螺旋凸台处未发生用于耗散碰撞能量的变形功。

由EP 2 910 394 A1已知一种用于车辆的高压电池。

发明内容

本发明的任务在于，提出一种用于至少部分地以电的方式运行的车辆的高压电池，对于该高压电池而言相比于现有技术，以结构上更简单以及安装空间上更有利的方式提高了电池壳体承载结构的碰撞性能。

根据本发明，用于连结电池模块的固定在壳体处的螺旋凸台(下面通常也称为连结凸台)不再完全连接刚性地构造在壳体框架处。相反地，在框架部分的框架内侧与螺旋凸台之间提供了自由的变形空间。在碰撞情况中，壳体框架的面向碰撞的框架部分可经由变形距离变形进入到变形空间中，由此可部分地耗散碰撞能量，而不出现框架部分侵入到面向碰撞的电池模块中。

在一种技术的实现方案中，螺旋凸台和壳体框架的框架部分可经由跨越自由的变形空间的连接桥接部相互连接。连接桥接部可在电池高度方向中具有明显(即以多倍)减小的材料厚度，确切地说相比于连结凸台结构高度和/或相比于框架部分结构高度。

高压电池的壳体框架在电池构架层(Konstruktionslage)中具有水平的框架平面。在侧向碰撞情况中，作用到壳体框架上的碰撞力基本上与壳体框架的水平的框架平面共面地取向。电池模块安装区段可支撑在螺旋凸台的上侧的支撑面处且与其拧紧。该螺旋连接的螺旋轴线在这种情况中可垂直于框架平面取向。在螺旋凸台的由碰撞决定的变形性方面优选的是，螺旋凸台以其底部侧的螺旋凸台底脚经由自由的高度偏差与电池壳体底部间隔开。

环绕的壳体框架是电池壳体承载结构的组成部分。在电池组装状态中，壳体底部连结在壳体框架底侧处。在壳体框架上侧处可连结有壳体上部件。

在附加地提高的碰撞性能方面优选的是，连接桥接部直接地连结在底侧的连结凸台底脚处。在这种情况中，连接桥接部在电池高度方向中向下限制自由的变形空间。与此相比，除了连接桥接部外，螺旋凸台可相对于壳体框架的框架部分完全无连结。

在一种具体的实施变型方案中，壳体框架可连同螺旋凸台一起构造为铸件，在该铸件中螺旋凸台以及壳体框架的框架部分构造成材料一致的且单件式的。

在根据本发明的壳体框架中，螺旋凸台可在其面向框架部分的外侧处经由自由变形空间与框架部分间隔开。螺旋凸台附加地可在其面向电池模块的内侧经由另外的第二变形空间间隔开。优选地，可由第一变形空间和第二变形空间提供的变形距离大致一样大。

电池模块安装区段可经由螺栓与连结凸台旋紧。在这种情况中，连结凸台可具有内螺纹，该内螺纹可与螺栓处于螺纹接合中。

螺旋凸台可在框架部分纵向方向中以螺旋凸台长度伸延。该螺旋凸台长度是支撑肋的壁厚的多倍，该支撑肋必要时(除了连接桥接部之外附加地)可跨越在框架部分与连结凸台之间的自由变形空间。支撑肋可以底侧的连接桥接部为出发点经由肋高度向电池上部伸延。优选地，肋上边缘可以高度偏差布置在连结凸台支撑面下方。通过调节肋结构高度，可如此调节在连结凸台与框架部分之间的连接刚度，使得在碰撞情况中发生框架部分无缺陷地变形进入到自由的变形空间中。

环绕的壳体框架可在轮廓方面构造成U形的，确切地说，构造成带有形成框架内侧的U轮廓底部以及带有在其处侧向向外拉伸的水平的U支脚。在电池高度方向上下部的U轮廓支脚可以内支脚朝向框架内部延长，该内部支脚提高壳体框架的构件刚度。内支脚可在分别的螺旋凸台处具有中断部(Unterbrechung)，螺旋凸台在该中断部中与内支脚独立地连结在框架内侧处。

附图说明

下面借助于附图描述本发明的实施例。其中：

图1以带有部分的剖面的侧视图显示了带有安装于其中的高压电池的车辆；

图2显示了沿着来自图1的截平面A-A的放大的截面示图；

图3显示了高压电池的电池壳体的环绕的壳体框架的部分的透视示图；

图4和5显示了高压电池在正常运行中(图4)以及在侧面碰撞情况中(图5)的部分截面示图；以及

图6显示了相应于图4的视图。

具体实施方式

在图1中以侧视图示出双车迹的车辆。车辆具有带有简绘的后排长座椅3的后座区域1。后排长座椅3布置在图1中在剖面中部分地可看出的车身底板总成上。车身底板总成在图1中和在图2中仅在对于理解本发明而言必需的范围内示出。因此，不仅图1而且图2未显示车辆的车身底板总成的符合实际的构造。

在图1中，车身底板总成具有后座板件5，该后座板件的底侧限定用于高压电池9的朝向车辆下部敞开的安装空间7。电池安装空间7在车辆横向方向y中朝向车辆外部通过尾部侧的车身纵梁11(图2)限制。如从图2中进一步得知的那样，高压电池9在连结部位B处安装在车辆下部的电池承载元件8上。电池承载元件8具有板状的着地保护件10以及侧向上从该着地保护件伸出的安装托架12，电池承载元件8经由该安装托架在连结部位K处固定在后面的车身纵梁11处。

下面借助于图2至4描述高压电池9的电池壳体13的构造：据此，在图2中电池壳体13具有实现为铝铸件的环绕的壳体框架15。环绕的壳体框架15在图2中显示的装配位置中大致以与尾部侧的车身纵梁11相同的高度定位。在壳体框架15处在上侧安装有壳体上罩17以及在其下侧处安装有壳体底部19。它们限制电池内部空间，在该电池内部空间中布置有多个电池模块21，在附图中部分地简绘出其中的仅仅一个电池模块21。

壳体框架15在电池构架层中以其框架部分23展开水平的框架平面R(图3)。在图2中，壳体框架15在横截面中构造成U轮廓状的，确切地说带有形成框架内侧的U轮廓底部25以及带有从其水平地向外拉伸的U轮廓支脚27,29。为了提高框架刚度，在图3中下部的U轮廓支脚29朝向框架内部利用内支脚31延长。此外，在框架内侧25处模制有螺旋凸台33，电池模块安装区段37可支撑在该螺旋凸台的上部的支撑面35上。螺旋凸台33的上部的支撑面35大致以与壳体框架15的上部的U轮廓支脚27相同的高度定位。电池模块安装区段37借助于螺栓39牢固夹紧在螺旋凸台33处，该螺旋凸台的螺旋轴线垂直于框架平面R取向。

如例如在图2中显示的那样，在壳体框架15的框架部分23的框架内侧25与螺旋凸台33之间提供了第一自由的变形空间41。变形空间41在电池高度方向z中向下通过连接桥接部43限制。该连接桥接部跨越自由的变形空间41并且材料一致地且单件式地连结在下部的螺旋凸台底脚45处。螺旋凸台底脚45经由自由的高度偏差Δz(图4)与电池壳体底部19间隔开。此外在图2或4中螺旋凸台33在其面向电池模块21的内侧47处经由第二变形空间49与电池模块21间隔开。第一变形空间41的间隙宽度b(图6)和第二变形空间49的间隙宽度a(图6)大致相同大小地确定尺寸。

下面借助于图5描述在车辆侧面碰撞时的碰撞过程：据此，碰撞力F

如从图6中进一步得知的那样，在螺旋凸台33与框架内侧25之间的第一自由变形空间41通过附加的支撑肋55跨越。支撑肋55以底侧的连接桥接部43为出发点经由肋高度c向电池上部伸延。它的肋上边缘以高度偏差布置在螺旋凸台支撑面35下方。支撑肋55的壁厚在框架部分纵向方向中尺寸确定成以多倍小于螺旋凸台长度l(图3)。支撑肋55的肋高度c在此如此调节，即使得在侧向上作用的碰撞力F

参考标号列表

1 后座区域

3 后排长座椅

5 后座板件

7 安装空间

8 电池承载元件

9 高压电池

10 板状的着地保护件

12 安装托架

11 车身纵梁

13 电池壳体

15 壳体框架

17 壳体上部件

19 壳体底部

21 电池模块

23 框架部分

25 U轮廓底部

27,29 U轮廓支脚

31 内支脚

33 螺旋凸台

35 支撑面

37 电池模块安装区段

39 螺栓

41 第一变形空间

43 连接桥接部

45 螺旋凸台底脚

47 螺旋凸台内侧

49 第二变形空间

55 支撑肋

R 框架平面

K 车身侧的连结点

B 电池侧的连结点

a,b 第一和第二变形空间的间隙宽度

c 支撑肋的肋高度

F

l 螺旋凸台长度