CN111937224B - 用于机动车的高压电池和机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的高压电池，其包括线路安装装置，该线路安装装置用于将高压电池(1)的线路敷设在高压电池的电池模块(2)上，该线路安装装置具有用于保持形式为电线的第一线路(11)和形式为冷却剂线路的第二线路(12)的线夹(14)，该线夹设计成用于，将各线路作为线路组合体引导到所述电池模块的一侧(7)上面，所述一侧具有所述电池模块的电池单体(4)的排气开口(8)，该线夹具有为各线路防护从排气开口排出的热气体的耐火材料，该耐火材料是是玻璃纤维增强的、掺杂有红磷的聚酰胺，线夹具有下部件(15)和上部件(16)，下部件具有通孔(17)，用于穿过冷却剂线路的冷却剂接头(18)。本发明还涉及机动车。

Description

用于机动车的高压电池和机动车
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的高压电池的线路安装装置，用于将高压电池的线路敷设在高压电池的至少一个电池模块上。本发明还涉及一种线路系统、一种高压电池和一种机动车。
背景技术
如今关注用于能用电驱动的机动车例如电动车辆或混合动力车辆的高压电池或者说高压蓄电器。高压电池可以经由高压线路与高压负载例如机动车的驱动电机电连接并且具有多个电池模块。每个电池模块又可以具有多个电池单体，这些电池单体堆叠成单体堆并且相互连接。为了避免电池单体在运行中过热，电池单体通常被冷却。为此，在电池模块的单体堆的一侧上，例如在单体堆的下侧上，可以设置冷却板，冷却剂在该冷却板中引导并且沿着单体堆的这一侧引导。冷却板通常具有用于将冷却剂导入到冷却板中和用于从冷却板中提取冷却剂的冷却剂接头。冷却剂接头可以例如与高压电池的冷却回路的冷却剂线路耦合。
电线和冷却剂线路在此通常分开地装配在高压电池上并且沿着电池模块的上侧引导。通过分开地固定各线路，它们的装配是费时和成本昂贵的。此外，在电池模块的上侧有电池单体的排气开口。这些排气开口用于，将在电池单体的单体壳体中例如在单体间短路时产生的热气体从单体壳体中排出。热气体在此可以具有直至1200℃的温度并且因此破坏也设置在电池模块的上侧上的线路。
发明内容
本发明的目的是，提供一种解决方案，借此，用于机动车的高压电池的线路可以特别简单且不耗费地以及防热气体地在高压电池中敷设。
所述目的按本发明通过具有按本发明的特征的一种线路安装装置、一种线路系统、一种高压电池以及一种机动车达到。本发明的一些有利的实施方式是说明书以及附图的内容。
按本发明的用于机动车的高压电池的线路安装装置用于将高压电池的线路敷设在高压电池的至少一个电池模块上。线路安装装置具有用于保持形式为电线的至少一个第一线路和用于保持形式为冷却剂线路的至少一个第二线路的至少一个线夹。所述至少一个线夹设计成用于，将各线路作为线路组合体引导到所述至少一个电池模块的一侧上面，所述一侧具有所述至少一个电池模块的电池单体的排气开口。此外，所述至少一个线夹具有为各线路防护从排气开口排出的热气体的耐火材料。
本发明还涉及一种用于机动车的高压电池的线路系统，所述线路系统包括至少一个电线、至少一个冷却剂线路和按本发明的线路安装装置。本发明还涉及一种用于机动车的高压电池，所述高压电池具有至少一个电池模块，所述电池模块具有由沿着堆叠方向相互堆叠的电池单体构成的单体堆，并且所述高压电池具有按本发明的线路系统，所述线路系统的线路安装装置设计成用于，将线路基本上与堆叠方向垂直地引导到电池模块的具有排气开口的一侧的上面。尤其是，所述至少一个线夹设置在所述至少一个电池模块的两个相邻的电池单体的两个排气开口之间。
可再充电的高压电池可以具有多个相互连接的电池模块，每个电池模块可以又具有多个棱柱形的电池单体或者说次级单体，它们沿着堆叠方向堆叠成单体堆。在此，高压电池具有至少一个电线或者说至少一个电缆。高压电池尤其是具有多个电线，它们例如可以是高压线路和/或模块连接线路。通过这样的电线可以将电池模块与机动车的高压构件电连接和/或可以将电池模块相互电连接。电线尤其是构成为圆导体。电线也可以包括低压线路，各个电池单体为了通信而经由低压线路与单体监控系统电连接。
为了在高压电池的运行中冷却电池单体，所述高压电池可以具有冷却装置。冷却装置例如可以包括冷却板，所述冷却板可以设置在电池模块的下侧并且具有用于引导冷却剂的冷却通道。冷却板可以与高压电池的冷却循环的至少一个冷却剂线路连接，冷却剂能经由所述冷却剂线路导入到冷却板的冷却通道中和/或从冷却板的冷却通道中提取。尤其是，高压电池具有形式为输入线路的第一冷却剂线路和形式为输出线路的第二冷却剂线路。
为了将各线路敷设或固定在高压电池的电池模块上，采用线路安装装置。该线路安装装置可以在被装备线路的情况下设置在电池模块上。换言之，线路可以预装配在线路安装装置上并且借助于线路安装装置敷设或固定在电池模块上。线路安装装置因此设计成用于，将各线路合并成线路复合体，并且线路安装装置用作为用于保持线路复合体的支架(“骨架”)。
线路安装装置尤其是对于每个电池模块具有用于将线路敷设在该电池模块上的线夹。线夹将线路在沿着线路的延伸方向的长度区段中包裹。线夹为此可以具有多个通孔或者一个连续的通道区域，线路通过所述通孔或者通道区域。借助于线夹，各线路可以支撑在电池模块上，并且可以在相对彼此的预定位置中、即以预定的最小间距和/或误差引导到电池模块上。这例如意味着，通过将线路设置在线夹中，已经考虑了线路相对彼此的预定的误差和最小间距。例如线夹设计成用于，将各线路沿着线路的延伸方向基本上彼此平行地引导。线路的延伸方向尤其是对应于电池模块的与电池单体的堆叠方向成横向的宽度方向。例如沿着宽度方向可以并排地设置多个电池模块，使得线路在多个电池模块上延伸。
棱柱形的电池单体的单体壳体在此具有排气开口，通过所述排气开口，在一个电池单体损坏情况下在该电池单体的单体壳体中产生的热气体可以从单体壳体中排出。在此，排气开口通常设置在单体壳体的上侧，所述上侧构成电池模块的上侧。线路也沿着电池模块的上侧引导。现在为了避免，线路被产气的电池单体的热气体破坏，线路被线夹沿着如下的长度区段包围，所述长度区段处于电池单体的排气路径中。线路在一个电池模块内即在上侧的具有至少一个排气开口的区域中被支撑，并且在此通过线夹被保护。线夹为此具有耐火材料，所述耐火材料处于排气开口与线路之间的排气路径中。耐火材料在此尤其是可以理解成一种直至热气体的温度、尤其是直至1200℃耐热的材料。
线路安装装置的应用产生以下优点，线路在高压电池中具有小的空间需求，因为在线路之间应遵守的误差或最小间距可以保持尽可能地小。此外，线路可以用较小的装配耗费固定在电池模块上。此外，通过线夹构造有耐火材料，线路可以被保护以防止被产气的电池单体的热气体破坏。因此，线路安装装置构造成多功能的。
在此可以规定，线夹至少局部地由耐火材料构成，所述耐火材料的形式为防火的聚酰胺，尤其是玻璃纤维增强的、掺杂有红磷的聚酰胺。这种聚酰胺可以例如是具有DIN(德国工业标准)简称PA66GF 30的聚酰胺。优选地，线夹完整地或者说完全地由防火的聚酰胺构成。这样的线夹可以尤其简单地制造，例如通过注塑来制造。
也可以规定，线夹至少局部地用形式为金属材料的耐火材料涂布。例如线夹可以由塑料构成并且具有金属涂层。例如线夹可以仅仅在朝向排气开口的外侧上涂布用金属涂层。金属涂层例如可以通过冷等离子体喷射或者模内金属喷涂而施加到线夹的材料、例如塑料上。
在本发明中，线夹具有朝向所述至少一个电池模块的具有排气开口的那一侧的下部件和与该下部件对置的上部件，线路设置在下部件与上部件之间，并且至少朝向所述至少一个电池模块的具有排气开口的那一侧的外侧由耐火材料构成。因此线夹由两个半体即下部件和上部件构成。例如至少下部件可以完全地由防火的聚酰胺构成，或者下部件的外侧可以用金属材料涂布。
在此可以规定，上部件和下部件单侧地经由铰链连接。因此，上部件和下部件设置成能相对于彼此翻转，使得上部件和下部件可以为了将线路设置或预装配在上部件与下部件之间而相互翻开。在将线路设置在上部件与下部件之间之后，上部件和下部件可以又合拢，并且例如经由卡扣连接而形锁合地相互连接。通过可翻转的构造，线路可以特别简单和舒服地预装配。
特别优选地，线夹构成为两件式的，其中，上部件和下部件经由卡扣连接而形锁合地连接。因此，上部件和下部件可以为了线路的预装配而完全地彼此松开并且在装配之后又合拢。为了构成卡扣连接，上部件和下部件具有相互对应的卡扣元件例如卡扣钩。这样的卡扣连接是无破坏地可松开的，使得线路例如在损坏情况下可以按简单的方式更换。
在本发明中，下部件具有至少一个通孔，用于穿过冷却剂线路的冷却剂接头，所述冷却剂接头通向所述至少一个电池模块的冷却装置的至少一个冷却剂接管。冷却装置尤其是具有两个冷却剂接管，即一个输入接管和一个输出接管。各冷却剂接管用于，将冷却装置与敷设在电池模块上侧上的冷却剂线路导流地耦合，所述冷却装置尤其是构成为冷却板并且设置在电池模块的下侧上。为此，各冷却剂接管可以例如穿过设置在一个电池模块的两个电池单体之间的中间压板，从该电池模块的下侧引导到该电池模块的上侧上。为此，中间压板可以具有通孔，这些通孔从电池模块的下侧延伸至上侧并且冷却板的冷却剂接管可以插入到这些通孔中。在此，冷却剂线路具有冷却剂接头，其例如包括两个T形元件。在此，一个T形元件可以与输入线路和输入接管连接，并且一个T形元件可以与输出线路和输出接管连接。两个T形元件可以例如相互连接，使得冷却剂接头构成为一件式的或者单体式的。冷却剂接头因此构成为双T形件。
为了引导从冷却剂线路到冷却剂接管的冷却剂接头，线夹的下部件具有通孔。在将线路预装配在线夹上时，电线可以固定在壳体上部件上。冷却剂线路设置在下部件中并且在此插穿通孔。然后上部件可以固定在下部件上并且线路系统可以通过将冷却剂接头插接到冷却板的所述至少一个冷却剂接管上而固定在电池模块上。
本发明还包括一种机动车，其包括按本发明的高压电池。机动车尤其是构成为电动车辆或混合动力车辆。
参考按本发明的线路安装装置介绍的实施方式及其优点相应地适用于按本发明的线路系统、按本发明的高压电池以及按本发明的机动车。
本发明的一些其他的特征由附图和针对附图的说明得到。前面在说明书中提及的特征和特征组合以及后面在针对附图的说明中提及的和/或在附图中单独地显示的特征和特征组合不仅可以在相应地说明的组合中应用，而且可以在其他的组合中或者单独地应用。
附图说明
现在借助优选实施例和参照附图更详细地解释本发明。
图1是具有按现有技术的线路系统的高压电池的示意图；并且
图2是按本发明的线路系统的实施方式的示意图。
在附图中，相同的元件以及功能相同的元件设有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中显示用于能用电驱动的机动车的高压电池1。高压电池1具有多个相互连接的电池模块2以及一个按现有技术的线路系统3。每个电池模块2具有多个在堆叠方向S上相互堆叠的电池单体4。各电池模块2沿着与堆叠方向S成横向地定向的宽度方向B并排地设置。按现有技术的线路系统3具有多个线路5、6，这些线路在此固定在电池模块2上。线路5可以例如是电缆并且线路6例如可以是冷却剂管。线路5、6在此分开地或者说单独地敷设在电池模块2的上侧7上并且在那里需要经由单独的固定点来固定。此外，在线路5、6之间需要遵守一定的误差和最小间距。线路5、6在高压电池1中的敷设因此是非常耗费的。
此外，电池单体4在相应的电池模块2的上侧7上具有排气开口8，在电池单体4内产生的热气体可以通过排气开口排出。在此问题在于，线路5、6也设置在电池模块2的上侧7上。尤其是，线路5、6的靠近排气开口8设置的线路区段可能被热气体破坏，所述热气体可能具有直至1200℃的温度。
图2显示按本发明的线路系统9的实施方式，该线路系统可以取代按图1的线路系统3设置在高压电池1的电池模块2上。线路系统9具有线路安装装置10，其设计成用于敷设线路11、12。线路11在此是电线，在当前情况下是高压线路。但是线路11也可以包括模块连接线路和/或通信线路或者说低压线路。各线路12是冷却剂线路，其中，第一冷却剂线路12是输入线路并且第二冷却剂线路12是输出线路。通过冷却剂线路12，高压电池1的在此未显示的冷却装置可以被输送用于冷却电池单体的冷却剂。冷却装置可以例如对于每个电池模块2包括具有冷却通道的冷却板，其中，冷却板设置在电池模块2的下侧13(见图1)上。
线路安装装置10具有至少一个线夹14。尤其是，线路安装装置10具有的线夹14的数量对应于电池模块2的数量，使得线路11、12可以在每一个电池模块2上借助一个线夹14被支撑。线夹14具有下部件15，所述下部件朝向电池模块2的具有排气开口8的上侧7。此外，线夹14具有上部件16，其在高度方向H上设置在下部件15上面。线夹14在此构成为两件式的，使得下部件15和上部件16可以完全地彼此松开。在下部件15与上部件16的松开状态下，线路11、12可以定位在上部件16中。下部件15具有多个通孔17，冷却剂线路12的冷却剂接头18可以引导通过这些通孔。冷却剂接头18于是可以与电池模块2的冷却装置的在此未显示的冷却剂接管导流地耦合。冷却剂接头18在此构造成T形的，并且为此具有两个冷却通道18a、18b。第一冷却通道18a可以例如与输入线路连接并且与冷却板的输入接管连接，并且第二冷却通道18b可以与输出线路连接并且与冷却板的输出接管连接。
在线路11、12设置在上部件16中之后，上部件可以安置到下部件15上并且经由卡扣连接19与下部件15连接。为了构成卡扣连接19，上部件16在此具有卡扣钩20，其可以导入下部件15的相应的接板21中。在此，线路安装装置10还具有线路聚束元件22，其也构成为环圈。该线路聚束元件用于将线路11、12聚束和引导。
具有设置在线夹14中的线路11、12的线路系统9现在可以设置在电池模块2上和固定在那里，例如方式为，穿过下部件15的冷却剂接头18与冷却剂接管连接。在此，线路系统9定位在电池模块2的上侧7上，使得线夹14设置在排气开口8的区域中。例如可以沿着堆叠方向S居中地在电池模块2中设置中间压板，冷却剂接管穿过该中间压板从电池模块2的下侧13引导至上侧7。为此，中间压板可以具有沿着高度方向H定向的通孔，所述通孔沿着宽度方向B居中地设置在中间压板中。冷却剂接头18可以借助于螺钉例如自攻螺钉旋拧在中间压板上。排气开口8沿着宽度方向B也居中地设置在电池模块2的上侧7上。如果冷却剂接头18插到冷却剂接管上，那么线夹14在堆叠方向S上设置在两个排气开口8之间。
现在为了避免线路11、12被热气体损坏，线夹14具有耐火材料或者说耐热材料。尤其是，至少下部件15、优选上部件16也由耐火材料构成。耐火材料可以例如是玻璃纤维增强的掺杂有红磷的聚酰胺。线夹14可以例如构成为由玻璃纤维增强的掺杂有红磷的聚酰胺支撑的注塑部件。但是也可能的是，至少下部件15在朝向上侧7的外侧上用金属材料涂布。例如线夹14在这种情况下可以由塑料制成，其中，至少下部件15的外侧具有金属涂层。这种耐火材料防止，热气体的热量进入线路11、12和破坏这些线路。
附图标记列表
1 高压电池
2 电池模块
3 线路系统
4 电池单体
5 电缆
6 冷却剂管
7 电池模块的上侧
8 排气元件
9 线路系统
10 线路安装装置
11 电线
12 冷却剂线路
13 电池模块的下侧
14 线夹
15 下部件
16 上部件
17 通孔
18 冷却剂接头
18a,18b冷却通道
19 卡扣连接
20 卡扣钩
21 接片
22 线路聚束元件
B 宽度方向
S 堆叠方向
H 高度方向

Claims (7)

1.一种用于机动车的高压电池(1)，所述高压电池具有至少一个电池模块(2)，所述电池模块具有由沿着堆叠方向(S)相互堆叠的电池单体(4)构成的单体堆，并且所述高压电池具有线路系统(9)，所述线路系统包括至少一个电线(11)、两个冷却剂线路(12)即一个冷却剂输入线路和一个冷却剂输出线路和线路安装装置(10)，所述线路安装装置(10)设计成用于，将各线路(11、12)基本上与堆叠方向(S)垂直地引导到电池模块(2)上面，其中，所述线路安装装置(10)用于将高压电池(1)的各线路(11、12)敷设在高压电池(1)的电池模块(2)上，所述线路安装装置具有用于保持所述至少一个电线(11)和用于保持所述两个冷却剂线路(12)的至少一个线夹(14)，所述线夹(14)设计成用于，将各线路(11、12)作为线路组合体引导到所述至少一个电池模块(2)的一侧(7)上面，所述一侧具有所述至少一个电池模块(2)的电池单体(4)的排气开口(8)，并且所述线夹(14)具有为各线路(11、12)防护从排气开口(8)排出的热气体的耐火材料，所述线夹(14)具有朝向所述至少一个电池模块(2)的具有排气开口(8)的那一侧(7)的下部件(15)和与下部件(15)对置的上部件(16)，各线路(11、12)设置在下部件(15)与上部件(16)之间，并且至少朝向所述至少一个电池模块(2)的具有排气开口(8)的那一侧(7)的外侧由耐火材料构成，所述耐火材料是是玻璃纤维增强的、掺杂有红磷的聚酰胺，所述下部件(15)具有至少一个通孔(17)，用于穿过所述两个冷却剂线路(12)的冷却剂接头(18)，所述冷却剂接头通向所述至少一个电池模块(2)的冷却装置的两个冷却剂接管即一个冷却剂输入接管和一个冷却剂输出接管。
2.根据权利要求1所述的用于机动车的高压电池(1)，其特征在于，所述线夹(14)至少局部地由耐火材料构成，所述耐火材料的形式为防火的聚酰胺。
3.根据权利要求1或2所述的用于机动车的高压电池(1)，其特征在于，所述线夹(14)至少局部地用形式为金属材料的耐火材料涂布。
4.根据权利要求1或2所述的用于机动车的高压电池(1)，其特征在于，所述上部件(16)和下部件(15)单侧地经由铰链连接。
5.根据权利要求1或2所述的用于机动车的高压电池(1)，其特征在于，所述线夹(14)构成为两件式的，其中，上部件(16)和下部件(15)经由卡扣连接(19)而形锁合地连接。
6.根据权利要求1或2所述的用于机动车的高压电池(1)，其特征在于，所述冷却剂接头(18)构造成T形的，并且具有两个冷却通道(18a、18b)，其中，第一冷却通道(18a)与冷却剂输入线路连接并且与冷却剂输入接管连接，并且第二冷却通道(18b)与冷却剂输出线路连接并且与冷却剂输出接管连接。
7.一种机动车，其具有根据权利要求1至6中任一项所述的用于机动车的高压电池(1)。
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