DE102020212682A1 - High-voltage battery for an electrically powered vehicle - Google Patents

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Damian Adamczyk
Madlen Triebs
Florian Homann
Karol Kowalski
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochvoltbatterie (9) für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, mit einem Batteriegehäuse (13), in dem zumindest ein Batteriezellenmodul (21) angeordnet ist, das einen Zellenstapel mit einer Vielzahl von Batteriezellen (23) aufweist, die in einer Stapelrichtung hintereinander gestapelt sind. Erfindungsgemäß ist in dem Zellenstapel zumindest ein Kraftübertragungs-Segment (25) als ein von den Batteriezellen (23) separates Bauteil angeordnet. Das Kraftübertragungs-Segment (25) ist in einem Crashfall in einem Crash-Lastpfad (Ly, Lx) eingebunden, über den die Crashkraft (FS) zu einer crashabgewandten Fahrzeugseite übertragbar ist.The invention relates to a high-voltage battery (9) for an electrically operated vehicle, having a battery housing (13) in which at least one battery cell module (21) is arranged, which has a cell stack with a large number of battery cells (23) arranged one behind the other in a stacking direction are stacked. According to the invention, at least one power transmission segment (25) is arranged in the cell stack as a component separate from the battery cells (23). In the event of a crash, the force transmission segment (25) is integrated into a crash load path (Ly, Lx), via which the crash force (FS) can be transmitted to a side of the vehicle facing away from the crash.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochvoltbatterie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein elektrisch betriebenes Fahrzeug nach dem Anspruch 13.The invention relates to a high-voltage battery for an electrically operated vehicle according to the preamble of claim 1 and an electrically operated vehicle according to claim 13.

Bei einem elektrisch betriebenen, zweispurigen Fahrzeug kann eine Hochvoltbatterie von fahrzeugunten in einen bodenseitig offenen Batterie-Montageraum eingesetzt sein. Der Batterie-Montageraum kann in der Fahrzeughochrichtung nach fahrzeugoben von einem, den Fahrzeuginnenraum begrenzenden Fahrzeugboden definiert sein und in der Fahrzeugquerrichtung von seitlichen Karosserielängsträgern begrenzt sein.In an electrically operated, two-track vehicle, a high-voltage battery can be inserted from below into a battery assembly space that is open on the floor. The battery mounting space may be defined upward in the vehicle vertical direction by a vehicle floor delimiting the vehicle interior and may be delimited in the vehicle width direction by side body side members.

Eine gattungsgemäße Hochvoltbatterie weist ein Batteriegehäuse auf, in dem zumindest ein Batteriezellenmodul mit einem Zellenstapel angeordnet ist, der aus einer Vielzahl von Batteriezellen aufgebaut ist. Die Batteriezellen sind im Zellenstapel in einer, in der Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten Stapelrichtung hintereinander gestapelt. Die Stapelrichtung kann ggf. auch in der Fahrzeugquerrichtung verlaufen und dann im Frontcrash stützen.A generic high-voltage battery has a battery housing in which at least one battery cell module is arranged with a cell stack that is made up of a large number of battery cells. The battery cells are stacked one behind the other in the cell stack in a stacking direction aligned in the vehicle longitudinal direction. If necessary, the stacking direction can also run in the transverse direction of the vehicle and then provide support in the front crash.

In gängiger Praxis ist die Hochvoltbatterie als eine crashsensible Komponente speziell bei einem Seitencrashfall oder bei einem Bodenaufsetzfall vor mechanischer Beschädigung zu schützen. Vor diesem Hintergrund sind im Stand der Technik die aus den Batteriezellen aufgebauten Batteriezellenmodulen in einem bauteilsteifen Batteriegehäuse angeordnet. Das Batteriegehäuse wirkt im Seitencrashfall oder im Bodenaufsetzfall als eine lasttragende Struktur, über die eine Seitencrashkraft von dem crashzugewandten Karosserielängsträger zum crashabgewandten Karosserielängsträger geleitet wird oder eine Bodenaufsetzkraft über das bauteilsteife Batteriegehäuse in die Karosseriestruktur eingeleitet wird, und zwar unter Überbrückung der weitgehend kraftfrei verbleibenden crashsensiblen Batteriezellen. Zudem kann im Stand der Technik die Hochvoltbatterie nach fahrzeugunten durch eine massive Bodenaufsetzplatte überdeckt sein, die das Batteriegehäuse der Hochvoltbatterie vor mechanischer Beschädigung durch Bodenaufsetzer schützt.In current practice, the high-voltage battery, as a crash-sensitive component, has to be protected from mechanical damage, especially in the event of a side crash or if it hits the ground. Against this background, the battery cell modules made up of the battery cells are arranged in a structurally rigid battery housing in the prior art. In the event of a side crash or ground impact, the battery housing acts as a load-bearing structure, via which a side crash force is transmitted from the longitudinal body member facing the crash to the longitudinal body member facing away from the crash, or a ground impact force is introduced into the body structure via the structurally rigid battery housing, while bridging the largely force-free remaining crash-sensitive battery cells. In addition, in the prior art, the high-voltage battery can be covered towards the bottom of the vehicle by a solid floor mounting plate, which protects the battery housing of the high-voltage battery from mechanical damage caused by floor mountings.

Die obigen Sicherheitsvorkehrungen für den Seitencrashfall und für den Bodenaufsetzfall sind mit einem hohen Bauteilaufwand, einem hohen Fertigungsaufwand sowie einem hohen Bauraumaufwand verknüpft, wodurch der für die Batteriezellen verbleibende Bauraum und damit die Batterie-Leistungsfähigkeit reduziert ist.The above safety precautions for the side crash and for the ground impact are associated with a high component cost, a high production cost and a high installation space, whereby the space remaining for the battery cells and thus the battery performance is reduced.

Aus der DE 10 2016 223 220 A1 ist ein Batteriegehäuse für ein Fahrzeug bekannt. Aus der DE 10 2018 112 377 A1 ist eine Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Crashschutzelement bekannt. Aus der DE 10 2016 009 930 A1 ist eine Fahrzeugbatterie mit zumindest einer Querverstrebung bekannt.From the DE 10 2016 223 220 A1 a battery case for a vehicle is known. From the DE 10 2018 112 377 A1 a battery arrangement for a motor vehicle with a crash protection element is known. From the DE 10 2016 009 930 A1 a vehicle battery with at least one cross brace is known.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Hochvoltbatterie sowie ein elektrisch betriebenes Fahrzeug bereitzustellen, bei dem die Hochvoltbatterie im Vergleich zum Stand der Technik mit reduziertem Bauteilaufwand, reduziertem Bauraumbedarf und/oder reduziertem Fertigungsaufwand vor einer mechanischen Beschädigung im Seitencrashfall und/oder im Bodenaufsetzfall geschützt werden kann.The object of the invention is to provide a high-voltage battery and an electrically operated vehicle in which the high-voltage battery is protected against mechanical damage in the event of a side crash and/or in the event of ground contact, compared to the prior art with reduced component complexity, reduced installation space requirements and/or reduced production costs can.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 oder des Anspruches 13 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is solved by the features of claim 1 or claim 13. Preferred developments of the invention are disclosed in the dependent claims.

Die Erfindung betrifft eine Hochvoltbatterie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, mit einem Batteriegehäuse, in dem zumindest ein Batteriezellenmodul angeordnet ist. Das Batteriezellenmodul weist einen Zellenstapel mit einer Vielzahl von Batteriezellen auf, die in einer Stapelrichtung hintereinander gestapelt sind. Die Stapelrichtung kann in der Fahrzeuglängsrichtung oder in der Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet sein. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ist in dem Zellenstapel zumindest ein Kraftübertragungs-Segment als ein von den Batteriezellen separates Bauteil angeordnet. Das Kraftübertragungs-Segment ist in einem Crashfall in einem Crash-Lastpfad eingebunden, über den die Crashkraft zu einer crashabgewandten Fahrzeugseite übertragbar ist.The invention relates to a high-voltage battery for an electrically operated vehicle, having a battery housing in which at least one battery cell module is arranged. The battery cell module has a cell stack with a plurality of battery cells stacked one behind the other in a stacking direction. The stacking direction can be oriented in the vehicle longitudinal direction or in the vehicle transverse direction. According to the characterizing part of claim 1, at least one power transmission segment is arranged in the cell stack as a component separate from the battery cells. In the event of a crash, the force transmission segment is integrated into a crash load path, via which the crash force can be transmitted to a side of the vehicle facing away from the crash.

Gemäß einem ersten Erfindungsaspekt kann die Stapelrichtung des Zellenstapels in der Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet sein. In diesem Fall bildet das Kraftübertragungs-Segment ein Längsträger-Segment. Das Längsträger-Segment ist in einem Frontcrashfall in einem Längslastpfad eingebunden, über den die Längs-Crashkraft zur crashabgewandten Fahrzeugseite übertragbar ist.According to a first aspect of the invention, the stacking direction of the cell stack may be oriented in the vehicle width direction. In this case, the power transmission segment forms a side member segment. In the event of a frontal crash, the side member segment is integrated into a longitudinal load path, via which the longitudinal crash force can be transmitted to the side of the vehicle facing away from the crash.

Gemäß einem zweiten Erfindungsaspekt kann die Stapelrichtung des Zellenstapels in der Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet sein. In diesem Fall bildet das Kraftübertragungs-Segment ein Querträger-Segment. Das Querträger-Segment ist in einem Seitencrashfall in einem Querlastpfad eingebunden, über den die Seitencrashkraft zu einer crashabgewandten Fahrzeugseite übertragbar ist.According to a second aspect of the invention, the stacking direction of the cell stack may be aligned in the vehicle front-rear direction. In this case, the power transmission segment forms a cross member segment. In the event of a side crash, the cross member segment is integrated into a transverse load path, via which the side crash force can be transmitted to a side of the vehicle facing away from the crash.

Es ist hervorzuheben, dass der Erfindungskern insbesondere - jedoch nicht ausschließlich - auf eine Hochvoltbatterie abzielt, deren Batteriezellenmodule jeweils Zellenstapel aufweisen, in denen die Batteriezellen speziell in einer, in der Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten Stapelrichtung hintereinander gestapelt sind. Dies kann aufgrund von baulichen Gegebenheiten der Fahrzeugkarosserie erforderlich sein, um eine möglichst große Batteriezellen-Packagedichte und damit eine möglichst große Batterie-Leistungsfähigkeit zu erzielen. Von daher ist dem Zellenstapel des jeweiligen Batteriezellenmoduls zumindest ein Querträger-Segment als ein von den Batteriezellen separates Bauteil zugeordnet. Das Querträger-Segment ist in einem Seitencrashfall in einem Querlastpfad eingebunden, über den die Seitencrashkraft zu einer crashabgewandten Fahrzeugseite übertragen wird.It should be emphasized that the core of the invention is particularly - but not exclusively - aimed at a high-voltage battery whose battery cell modules each have cell stacks in which the battery cells are specifically in one, in the vehicle longitudinally aligned stacking direction are stacked one behind the other. This may be necessary due to structural conditions of the vehicle body in order to achieve the greatest possible battery cell package density and thus the greatest possible battery performance. For this reason, at least one cross member segment is assigned to the cell stack of the respective battery cell module as a component that is separate from the battery cells. In the event of a side crash, the cross member segment is integrated into a transverse load path, via which the side crash force is transmitted to a side of the vehicle facing away from the crash.

Im Hinblick auf ein einfacheres Verständnis werden nachfolgend weitere Erfindungsmerkmale speziell für ein als Querträger-Segment realisiertes Kraftübertragungs-Segment beschrieben:

  • So können in einer technischen Umsetzung in dem Batteriegehäuse nicht nur ein Batteriezellenmodul, sondern zumindest zwei oder mehr Batteriezellenmodule in der Fahrzeugquerrichtung nebeneinander angeordnet sein. In diesem Fall können die Querträger-Segmente der Batteriezellenmodule in der Fahrzeugquerrichtung zueinander in Querflucht ausgerichtet sein, und zwar unter Bildung eines Querträgers, der im Seitencrashfall im Querlastpfad eingebunden ist. Bevorzugt kann das Querträger-Segment im Zellenstapel in der Stapelrichtung jeweils in etwa mittig positioniert sein. In diesem Fall sind in der Stapelrichtung beidseitig des Querträger-Segments jeweils die gleiche Anzahl von Batteriezellen angeordnet.
With regard to a simpler understanding, further features of the invention are described below specifically for a force transmission segment realized as a cross member segment:
  • In a technical implementation, not only one battery cell module but at least two or more battery cell modules can be arranged next to one another in the vehicle transverse direction. In this case, the cross member segments of the battery cell modules can be aligned in transverse alignment with one another in the transverse direction of the vehicle, specifically with the formation of a cross member that is integrated in the transverse load path in the event of a side crash. The cross member segment can preferably be positioned approximately centrally in the cell stack in the stacking direction. In this case, the same number of battery cells are arranged on both sides of the cross member segment in the stacking direction.

In einer technischen Umsetzung kann die Hochvoltbatterie wie folgt in einer Karosseriestruktur des Fahrzeugs verbaut sein: So kann eine Karosseriebodenstruktur des Fahrzeugs einen nach fahrzeugunten offenen Batterie-Montageraum aufweisen, in dem die Hochvoltbatterie einsetzbar ist. Der Batterie-Montageraum kann in der Fahrzeughochrichtung nach fahrzeugoben von einem, den Fahrzeuginnenraum begrenzenden Fahrzeugboden abgeschlossen sein. Zudem kann der Batterie-Montageraum in der Fahrzeugquerrichtung durch seitliche Karosserielängsträger begrenzt sein. Im Seitencrashfall kann somit die Seitencrashkraft vom crashzugewandten Karosserielängsträger über den Querlastpfad in den crashabgewandten Karosserielängsträger übertragen werden.In a technical implementation, the high-voltage battery can be installed in a body structure of the vehicle as follows: A body floor structure of the vehicle can have a battery assembly space open towards the bottom of the vehicle, in which the high-voltage battery can be inserted. The battery installation space can be closed off in the vehicle vertical direction towards the top of the vehicle by a vehicle floor delimiting the vehicle interior. In addition, the battery mounting space in the vehicle width direction may be limited by side body side members. In the event of a side crash, the side crash force can thus be transmitted from the body side member facing the crash via the transverse load path to the body side member facing away from the crash.

In einer ersten Ausführungsvariante können die Querträger-Segmente des Querträgers voneinander separate Bauteile sein. Diese können im normalen Fahrbetrieb über einen Querspalt voneinander beabstandet sein. Zudem kann das in der Fahrzeugquerrichtung außenliegende Querträger-Segment des Querträgers im normalen Fahrbetrieb über einen Quer-Montagefreigang vom jeweiligen Karosserielängsträger beabstandet sein. In diesem Fall ergibt sich ein Seitencrash-Verlauf, bei dem im Crashzeitpunkt der crashzugewandte Karosserielängsträger, die Querträger-Segmente sowie der crashabgewandte Karosserielängsträger unter Aufbrauch des Quer-Montagefreigangs und/oder unter Aufbrauch des Querspalts kraftübertragend in den Querlastpfad eingebunden werden.In a first embodiment variant, the cross member segments of the cross member can be components that are separate from one another. In normal driving operation, these can be spaced apart from one another by a transverse gap. In addition, the cross member segment of the cross member that is on the outside in the transverse direction of the vehicle can be spaced apart from the respective body side member in normal driving operation via a transverse assembly clearance. In this case, a side crash occurs in which, at the time of the crash, the body side member facing the crash, the cross member segments and the body side member facing away from the crash are integrated into the transverse load path in a force-transmitting manner, using up the transverse assembly clearance and/or using up the transverse gap.

In einer zweiten Ausführungsvariante kann zumindest eines der Querträger-Segmente mit einem Quer-Überstand in der Fahrzeugquerrichtung verlängert sein, und zwar unter zumindest teilweiser, insbesondere vollständiger Überbrückung des Querspalts bereits im normalen Fahrbetrieb. In diesem Fall kann das Querträger-Segment die Batteriezellen in der Fahrzeugquerrichtung mit seinem Überstand seitlich überragen.In a second embodiment variant, at least one of the cross member segments can be extended with a transverse overhang in the vehicle transverse direction, specifically with at least partial, in particular complete bridging of the transverse gap even during normal driving. In this case, the cross member segment can protrude laterally beyond the battery cells in the vehicle transverse direction with its overhang.

In einer dritten Ausführungsvariante können die Querträger-Segmente des Querträgers nicht mehr als voneinander separate Bauteile realisiert sein. Vielmehr können die Querträger-Segmente über zumindest einen Verbindungssteg materialeinheitlich und/oder einstückig miteinander verbunden sein.In a third embodiment variant, the cross member segments of the cross member can no longer be implemented as components that are separate from one another. Rather, the cross member segments can be connected to one another from the same material and/or in one piece via at least one connecting web.

Das zumindest eine, im Batteriegehäuse angeordnete Batteriezellenmodul kann wie folgt aufgebaut sein: So kann das Batteriezellenmodul eine Spanneinheit aufweisen, mit der die Batteriezellen und das Querträger-Segment des Zellenstapels in der Stapelrichtung gegeneinander verspannt sind. Auf diese Weise kann bei der Batteriemontage das Batteriezellenmodul als kompakte Baueinheit in einfacher Weise gehandhabt werden und in das Batteriegehäuse halb- oder vollautomatisch eingesetzt werden. Die Spanneinheit kann zwei stirnseitige Druckplatten aufweisen, zwischen denen sich der Zellenstapel erstreckt. Die Druckplatten können über beidseitig des Zellenstapels angeordnete Spannelemente (zum Beispiel auf Zug beanspruchbare Spannbänder) miteinander verbunden sein, und zwar unter Spannungsaufbau im Zellenstapel. Die Vorspannung innerhalb des Zellenstapels verhindert auch das potentielle Ausknicken des Querträgers. Dieser kann dadurch dünner gestaltet werden im Vergleich zu einem frei stehendem „Knickstab“/Querträger.The at least one battery cell module arranged in the battery housing can be constructed as follows: The battery cell module can have a clamping unit with which the battery cells and the cross member segment of the cell stack are clamped against one another in the stacking direction. In this way, during battery assembly, the battery cell module can be handled easily as a compact structural unit and can be inserted into the battery housing semi-automatically or fully automatically. The tensioning unit can have two end pressure plates between which the cell stack extends. The pressure plates can be connected to one another via tensioning elements (for example tensioning straps that can be subjected to tensile stress) arranged on both sides of the cell stack, with tension building up in the cell stack. The preload within the cell stack also prevents potential buckling of the cross member. This can be made thinner compared to a free-standing "buckling rod"/crossbeam.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante können die Druckplatten der Spanneinheit in Doppelfunktion zusätzlich als Querträger-Segmente ausgebildet sein.In a preferred embodiment variant, the pressure plates of the tensioning unit can also be designed as crossbeam segments with a dual function.

Um das Batteriegehäuse vor mechanischer Beschädigung durch Bodenaufsetzer zu schützen, kann in der Fahrzeughochrichtung unterhalb des Gehäusebodens des Batteriegehäuses ein plattenförmiger Unterfahrschutz angeordnet sein. Der plattenförmige Unterfahrschutz kann um einen Deformations-Freiraum nach fahrzeugunten vom Gehäuseboden des Batteriegehäuses beabstandet sein. Im Bodenaufsetzfall kann eine fahrbahnseitige Störkontur (zum Beispiel ein Poller oder ein Bordstein) mit einer nach fahrzeugoben gerichteten Bodenaufsetzkraft den plattenförmigen Unterfahrschutz in den Deformations-Freiraum hineindeformieren.In order to protect the battery housing from mechanical damage caused by ground impact, a plate-shaped underride protection can be arranged in the vertical direction of the vehicle below the housing floor of the battery housing. the plat Ten-shaped underrun protection can be spaced from the bottom of the battery case by a deformation clearance down the vehicle. In the event of ground contact, an interfering contour on the roadway side (for example a bollard or a curb) with a ground contact force directed upwards from the vehicle can deform the plate-shaped underrun protection into the deformation free space.

Zur Steigerung der Deformationsfestigkeit des plattenförmigen Unterfahrschutzes kann in dem Deformationsfreiraum ein Stützelement angeordnet sein. Das Stützelement kann in der Fahrzeughochrichtung in Vertikalflucht zum Querträger-Segment positioniert sein. Im Bodenaufsetzfall ist somit der plattenförmige Unterfahrschutz über das Stützelement sowie unter Zwischenlage des Batterie-Gehäusebodens am Querträger-Segment abstützbar. In diesem Fall wird die Bodenaufsetzkraft über einen Vertikal-Lastpfad nach fahrzeugoben in die Karosserie eingeleitet. In dem Vertikal-Lastpfad können der plattenförmige Unterfahrschutz, das Stützelement, der Batterie-Gehäuseboden, das Querträger-Segment sowie ein oberseitiger Batteriedeckel eingebunden sein.To increase the deformation resistance of the plate-shaped underrun protection, a support element can be arranged in the deformation free space. The support element can be positioned in vertical alignment with the cross member segment in the vertical direction of the vehicle. In the event of ground contact, the plate-shaped underrun protection can thus be supported on the cross member segment via the support element and with the battery housing base being interposed. In this case, the ground contact force is introduced into the vehicle body via a vertical load path upwards. The plate-shaped underride protection, the support element, the battery housing base, the cross member segment and a battery cover on the top can be integrated in the vertical load path.

Sämtliche obigen Erfindungsmerkmale sind ohne weiteres auch auf ein als Längsträger-Segment realisiertes Kraftübertragungs-Segment anwendbar: Bei einem solchen, als Längsträger-Segment realisierten Kraftübertragungs-Segment ändert sich lediglich die räumliche Ausrichtung des Kraftübertragungs-Segment, um im Frontcrashfall eine Stützfunktion zu bewirken. Die Längsträger-Segmente der Batteriezellenmodule können in der Fahrzeuglängsrichtung zueinander in Längsflucht ausgerichtet sein, und zwar unter Bildung eines Längsträgers, der im Längscrashfall im Längslastpfad eingebunden ist. Zudem können die Längsträger-Segmente des Längsträgers voneinander separate Bauteile sind, die im normalen Fahrbetrieb über einen Längsspalt voneinander beabstandet sind. Ferner können die Längsträger-Segmente jeweils mit einem Überstand in der Fahrzeuglängsrichtung verlängert sein, und zwar unter zumindest teilweiser, insbesondere vollständiger Überbrückung des Längsspalts. Alternativ dazu können die Längsträger-Segmente nicht als voneinander separate Bauteile realisiert sein, sondern die Längsträger-Segmente über zumindest einen Verbindungssteg materialeinheitlich und/oder einstückig miteinander verbunden sein. All of the above features of the invention are also readily applicable to a force transmission segment realized as a longitudinal member segment: With such a force transmission segment realized as a longitudinal member segment, only the spatial alignment of the force transmission segment changes in order to provide a support function in the event of a front crash. The longitudinal beam segments of the battery cell modules can be aligned in longitudinal alignment with one another in the longitudinal direction of the vehicle, to be precise with the formation of a longitudinal beam which is integrated in the longitudinal load path in the event of a longitudinal crash. In addition, the longitudinal member segments of the longitudinal member can be components that are separate from one another and are spaced apart from one another by a longitudinal gap during normal driving operation. Furthermore, the side member segments can each be extended with a projection in the longitudinal direction of the vehicle, specifically with at least partial, in particular complete, bridging of the longitudinal gap. As an alternative to this, the longitudinal member segments cannot be realized as separate components from one another, but rather the longitudinal member segments can be connected to one another in the same material and/or in one piece via at least one connecting web.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.Exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying figures.

Es zeigen:

  • 1 in einer Seitenansicht mit teilweisem Aufriss ein Fahrzeug mit einer darin verbauten Hochvoltbatterie;
  • 2 in einer perspektivischen Ansicht die Hochvoltbatterie in Alleinstellung sowie mit weggelassenem Batteriegehäuse-Oberteil;
  • 3 in einer Explosionsdarstellung ein Batteriezellenmodul;
  • 4 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene A-A aus der 1;
  • 5 und 6a jeweils Ansichten entsprechend der 4;
  • 6b und 6c jeweils Detailansichten; und
  • 7 eine perspektivische Ansicht einer Hochvoltbatterie mit plattenförmigem Unterfahrschutz.
Show it:
  • 1 in a side view with partial elevation, a vehicle with a high-voltage battery installed therein;
  • 2 in a perspective view, the high-voltage battery on its own and with the upper part of the battery housing omitted;
  • 3 in an exploded view a battery cell module;
  • 4 a sectional view along the section plane AA from FIG 1 ;
  • 5 and 6a each views according to the 4 ;
  • 6b and 6c detailed views in each case; and
  • 7 a perspective view of a high-voltage battery with plate-shaped underride protection.

In der 1 ist ein zweispuriges Fahrzeug in einer Seitenansicht dargestellt. Das Fahrzeug weist einen Fondbereich 1 mit einer angedeuteten Rücksitzbank 3 auf. Die Rücksitzbank 3 ist auf einer im Fahrzeug 1 im Aufriss teilweise ersichtlichen Karosserie-Bodengruppe angeordnet. Die Karosserie-Bodengruppe ist in der 1 nur insoweit angedeutet, als es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist.In the 1 a two-track vehicle is shown in a side view. The vehicle has a rear area 1 with an indicated rear bench seat 3 . The rear bench seat 3 is arranged on a body floor assembly that is partially visible in the vehicle 1 in the elevation. The body floor assembly is in the 1 indicated only insofar as it is necessary for understanding the invention.

In der 1 weist die Karosserie-Bodengruppe ein Fondblechteil 5 auf, dessen Unterseite einen nach fahrzeugunten offenen Montageraum 7 (4a oder 4b) für eine Hochvoltbatterie 9 definiert. Der Batterie-Montageraum 7 ist in der Fahrzeugquerrichtung y nach fahrzeugaußen durch heckseitige Karosserie-Längsträger 11 (4a oder 4b) begrenzt. Wie aus der 4a weiter hervorgeht, ist die Hochvoltbatterie 9 an einer Anbindungsstelle B auf einem fahrzeugunteren plattenförmigen Unterfahrschutz 10 aufgesetzt, der direkt an der Batterie befestigt ist und einen Teil des ZSB-Batteriesystems darstellt.In the 1 the body floor assembly has a rear sheet metal part 5, the underside of which has an assembly space 7 ( 4a or 4b) for a high-voltage battery 9 defined. The battery mounting space 7 is defined toward the vehicle outside in the vehicle width direction y by rear-side body side members 11 ( 4a or 4b) limited. How from the 4a further shows that the high-voltage battery 9 is placed at a connection point B on a plate-shaped underride protection 10 underneath the vehicle, which is attached directly to the battery and represents part of the ZSB battery system.

Nachfolgend wird anhand der 2 bis 4b der Aufbau des Batteriegehäuses 13 der Hochvoltbatterie 9 beschrieben: Demzufolge weist das Batteriegehäuse 13 in der 4a einen umlaufenden Gehäuserahmen 15 auf, der als ein Aluminium-Gussteil realisiert werden kann. Der umlaufende Gehäuserahmen 15 ist in der, in der 4a gezeigten Einbaulage in etwa auf gleicher Höhe wie der heckseitige Karosserie-Längsträger 11 positioniert. Am Gehäuserahmen 15 ist oberseitig ein Gehäuse-Oberteil 17 sowie an dessen Unterseite ein Gehäuseboden 19 montiert. Diese begrenzen einen Batterie-Innenraum, in dem in der 2 insgesamt vier Batteriezellenmodule 21 angeordnet sind.The following is based on the 2 until 4b the structure of the battery case 13 of the high-voltage battery 9 described: Accordingly, the battery case 13 in the 4a a peripheral housing frame 15, which can be realized as an aluminum casting. The peripheral housing frame 15 is in the, in the 4a Installation position shown positioned approximately at the same height as the rear body side member 11. A housing upper part 17 is mounted on the upper side of the housing frame 15 and a housing base 19 is mounted on its underside. These limit a battery interior in which the 2 a total of four battery cell modules 21 are arranged.

In der 3 weist das in Explosionsdarstellung gezeigte Batteriezellenmodul 21 einen Zellenstapel mit einer Vielzahl von Batteriezellen 23 auf. Diese sind in einer, in der Fahrzeuglängsrichtung x ausgerichteten Stapelrichtung hintereinander gestapelt. In dem Zellenstapel ist in etwa mittig ein Querträger-Segment 25 als ein von den Batteriezellen 23 separates Bauteil angeordnet. Das Querträger-Segment 25 kann bevorzugt eine Strangpressplatte sein. In der Stapelrichtung betrachtet sind beidseitig des Querträger-Segments 25 jeweils die gleiche Anzahl von Batteriezellen 23 positioniert. Dem Batteriezellenmodul 21 ist zudem eine Spanneinheit 27 zugeordnet, mittels der die Batteriezellen 23 sowie das Querträger-Segment 25 des Zellenstapels in der Stapelrichtung gegeneinander verspannt sind. Die Spanneinheit 27 weist in der 3 zwei stirnseitige Druckplatten 29 auf, zwischen denen sich der Zellenstapel erstreckt. Die beiden Druckplatten 29 sind über beidseitig des Zellenstapels angeordnete Spannbänder 31 miteinander verbunden, und zwar unter Spannungsaufbau im Zellenstapel. Im Zusammenbauzustand ist das Batteriezellenmodul 21 über Schraubbolzen 33 am Gehäuseboden 19 befestigt. Die Schraubbolzen 33 sind durch die Druckplatten 29 geführt sowie in Schraubverbindung mit am Gehäuseboden 19 ausgebildeten Schraubdomen (nicht gezeigt).In the 3 the battery cell module 21 shown in an exploded view has a cell stack with a multiplicity of battery cells 23 . These are arranged one behind the other in a stacking direction aligned in the vehicle longitudinal direction x pelt. A cross member segment 25 is arranged approximately in the center of the cell stack as a component separate from the battery cells 23 . The cross member segment 25 can preferably be an extruded plate. Viewed in the stacking direction, the same number of battery cells 23 are positioned on both sides of the cross member segment 25 . The battery cell module 21 is also assigned a tensioning unit 27, by means of which the battery cells 23 and the cross member segment 25 of the cell stack are braced against one another in the stacking direction. The clamping unit 27 has in the 3 two end-side pressure plates 29, between which the cell stack extends. The two pressure plates 29 are connected to one another by means of tensioning straps 31 arranged on both sides of the cell stack, with tension building up in the cell stack. In the assembled state, the battery cell module 21 is fastened to the housing base 19 via screw bolts 33 . The screw bolts 33 are guided through the pressure plates 29 and in screw connection with screw domes (not shown) formed on the housing base 19 .

Wie aus der 4 hervorgeht, sind die Querträger-Segmente 25 der Batteriezellenmodule 21 in der Fahrzeugquerrichtung y zueinander in Querflucht ausgerichtet, und zwar unter Bildung eines Querträgers 35, der in einem Seitencrashfall im Querlastpfad Ly (4b) eingebunden ist. Im normalen Fahrbetrieb sind die in der 4 gezeigten Querträger-Segmente 25 über einen Querspalt s voneinander beabstandet. Die in der Fahrzeugquerrichtung y außenliegenden Querträger-Segmente 25 des Querträgers 35 sind im normalen Fahrbetrieb über einen Quer-Montagefreigang m vom jeweiligen zugeordneten Karosserie-Längsträger 11 beabstandet. Im Seitencrashfall werde der crashzugewandte Karosserie-Längsträger 11, die Querträger-Segmente 25 sowie der crashabgewandte Karosserie-Längsträger 11 unter Aufbrauch des Quer-Montagefreigangs m sowie unter Aufbrauch der Querspalte s kraftübertragend in den Querlastpfad Ly eingebunden. Zur Steigerung der Crash-Performance ist am Karosserie-Längsträger 11 eine Krafteinleitungsstruktur 39 (nur in der 2 gezeigt) ausgebildet.How from the 4 shows that the cross member segments 25 of the battery cell modules 21 are aligned in transverse alignment with one another in the vehicle transverse direction y, specifically with the formation of a cross member 35 which, in the event of a side crash, in the transverse load path L y ( 4b) is involved. In normal driving are in the 4 shown cross member segments 25 spaced apart by a transverse gap s. The cross member segments 25 of the cross member 35 which are on the outside in the vehicle transverse direction y are spaced apart from the respective associated longitudinal body member 11 in normal driving operation via a transverse assembly clearance m. In the event of a side crash, the longitudinal body member 11 facing the crash, the cross member segments 25 and the longitudinal body member 11 facing away from the crash are integrated into the lateral load path L y in a force-transmitting manner, using up the transverse assembly clearance m and using up the transverse gap s. To increase the crash performance, a force introduction structure 39 (only in the 2 shown) formed.

In der 5 ist eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung gezeigt, bei der die Querträger-Segmente 25 mit einem Überstand 37 in der Fahrzeugquerrichtung y über die Batteriezellen 23 hinaus verlängert sind. Auf diese Weise wird der Querspalt s zwischen den Batteriezellen 23 überbrückt.In the 5 a further embodiment variant of the invention is shown, in which the cross member segments 25 are extended with a projection 37 in the vehicle transverse direction y beyond the battery cells 23. In this way, the transverse gap s between the battery cells 23 is bridged.

Zur weiteren Steigerung der Crash-Performance sind in der 6a die Querträger-Segmente 25 nicht mehr als voneinander separate Bauteile realisiert. Vielmehr sind die Querträger-Segmente 25 über Verbindungsstege 41 miteinander materialeinheitlich und/oder einstückig verbunden.To further increase the crash performance are in the 6a the cross member segments 25 are no longer implemented as separate components from one another. Rather, the cross member segments 25 are connected to one another via connecting webs 41 of the same material and/or in one piece.

Auf diese Weise ergibt sich ein in der 6a oder 6b gezeigter materialeinheitlicher und einstückiger Querträger 35, der sich im Gehäuse-Inneren des Batteriegehäuses 13 in der Fahrzeugquerrichtung y erstreckt. In der 6c ist der materialeinheitliche und einstückige Querträger 35 bei weggelassenen Batteriezellen 23 gezeigt. Demzufolge sind die Querträger-Segmente 25 in der Fahrzeugquerrichtung y über Querspalte s voneinander beabstandet. Durch die Querspalte s sind die Spannelemente 31 der Spanneinheiten 27 der Batteriezellenmodule 21 geführt. Die Querspalte s sind nach fahrzeugunten von den Verbindungsstegen 41 begrenzt, die die Querträger-Segmente 25 miteinander verbinden.In this way, a 6a or 6b shown of the same material and one-piece cross member 35, which extends inside the housing of the battery housing 13 in the vehicle transverse direction y. In the 6c the cross member 35 made of the same material and in one piece is shown with the battery cells 23 omitted. Accordingly, the cross member segments 25 are spaced apart from one another in the vehicle transverse direction y by transverse gaps s. The clamping elements 31 of the clamping units 27 of the battery cell modules 21 are guided through the transverse gaps s. The transverse gaps s are delimited at the bottom of the vehicle by the connecting webs 41 which connect the cross member segments 25 to one another.

In der 6c sind die in der Fahrzeugquerrichtung y nebeneinander angeordneten Druckplatten 29 der Batteriezellenmodule 21 in Doppelfunktion ebenfalls als Querträger-Segmente realisiert. Gemäß der 6c sind die Druckplatten 29 der Batteriezellenmodule 21 zueinander in kraftübertragender Anlage.In the 6c the pressure plates 29 of the battery cell modules 21 arranged next to one another in the vehicle transverse direction y are also implemented as cross member segments with a double function. According to the 6c the pressure plates 29 of the battery cell modules 21 are in force-transmitting contact with one another.

Wie aus der 1 oder 7 weiter hervorgeht, ist in der Fahrzeughochrichtung z unterhalb des Gehäusebodens 19 des Batteriegehäuses 13 der plattenförmige Unterfahrschutz 10 angeordnet. Der Unterfahrschutz 10 ist um einen Deformations-Freiraum 43 vom Gehäuseboden 19 des Batteriegehäuses 13 nach fahrzeugunten beabstandet. In einem Bodenaufsetzfall deformiert eine fahrbahnseitige Störkontur mit einer nach fahrzeugoben gerichteten Bodenaufsetzkraft den Unterfahrschutz 10 in den Deformations-Freiraum 43 hinein. How from the 1 or 7 As can further be seen, the plate-shaped underrun protection 10 is arranged below the housing base 19 of the battery housing 13 in the vehicle vertical direction z. The underrun protection 10 is spaced from the housing base 19 of the battery housing 13 toward the vehicle bottom by a deformation clearance 43 . In the event of a ground impact, an interference contour on the roadway side deforms the underride protection 10 into the deformation free space 43 with a ground impact force directed upwards from the vehicle.

Zur Steigerung der Deformationsfestigkeit des Unterfahrschutzes 10 ist in dem Deformations-Freiraum 43 ein Stützelement 45 angeordnet. Das Stützelement 45 ist als ein Quer-Hohlträger realisiert, der am plattenförmigen Unterfahrschutz 10 befestigt ist. Gemäß der 7 ist das Stützelement 45 in der Fahrzeughochrichtung z in Vertikalflucht zum Querträger 35 positioniert. Im Bodenaufsetzfall wird daher der plattenförmige Unterfahrschutz 10 über das Stützelement 45 sowie unter Zwischenlage des Gehäusebodens 19 am Querträger 35 abgestützt.A support element 45 is arranged in the deformation free space 43 in order to increase the deformation resistance of the underride protection 10 . The support element 45 is implemented as a transverse hollow beam which is attached to the plate-shaped underrun protection 10 . According to the 7 the support element 45 is positioned in vertical alignment with the cross member 35 in the vehicle vertical direction z. In the event of ground contact, the plate-shaped underrun protection 10 is therefore supported on the cross member 35 via the support element 45 and with the housing base 19 being interposed.

BezugszeichenlisteReference List

11
Fondbereichrear area
33
Rücksitzbankback seat
55
Fondblechteilrear sheet metal part
77
Batterie-Montageraumbattery assembly room
99
Hochvoltbatteriehigh-voltage battery
1010
plattenförmiger Unterfahrschutzplate-shaped underrun protection
1111
Karosserie-LängsträgerBody side member
1313
Batteriegehäusebattery case
1515
Gehäuserahmencase frame
1717
Gehäuse-Oberteilhousing upper part
1919
Gehäusebodencaseback
2121
Batteriezellenmodulbattery cell module
2323
Batteriezellenbattery cells
2525
Kraftübertragungs-Segmentpower transmission segment
2727
Spanneinheitclamping unit
2929
Druckplattenpressure plates
3131
Spannelementeclamping elements
3333
Schraubbolzenbolts
3535
Querträgercross member
3737
ÜberstandGot over
3939
Krafteinleitungsstrukturforce introduction structure
4141
Verbindungsstegeconnecting bars
4343
Deformations-Freiraumdeformation clearance
4545
Stützelementsupport element
BB
Anbindungsstelleconnection point
ss
Querspalttransverse gap
mm
Montage-Freigangassembly clearance
Ly, LxLy, Lx
Crash-Lastpfadcrash load path

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102016223220 A1 [0006]DE 102016223220 A1 [0006]
  • DE 102018112377 A1 [0006]DE 102018112377 A1 [0006]
  • DE 102016009930 A1 [0006]DE 102016009930 A1 [0006]

Claims (13)

Hochvoltbatterie (9) für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, mit einem Batteriegehäuse (13), in dem zumindest ein Batteriezellenmodul (21) angeordnet ist, das einen Zellenstapel mit einer Vielzahl von Batteriezellen (23) aufweist, die in einer Stapelrichtung hintereinander gestapelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zellenstapel zumindest ein Kraftübertragungs-Segment (25) als ein von den Batteriezellen (23) separates Bauteil angeordnet ist, und dass das Kraftübertragungs-Segment (25) in einem Crashfall in einem Crash-Lastpfad (Ly, Lx) eingebunden ist, über den die Crashkraft (FS) zu einer crashabgewandten Fahrzeugseite übertragbar ist.High-voltage battery (9) for an electrically operated vehicle, with a battery housing (13) in which at least one battery cell module (21) is arranged, which has a cell stack with a multiplicity of battery cells (23) which are stacked one behind the other in a stacking direction, thereby characterized in that at least one power transmission segment (25) is arranged in the cell stack as a component separate from the battery cells (23), and that in the event of a crash the power transmission segment (25) is in a crash load path (L y , L x ) is integrated, via which the crash force (F S ) can be transmitted to a side of the vehicle facing away from the crash. Hochvoltbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stapelrichtung des Zellenstapels in der Fahrzeugquerrichtung (y) ausgerichtet ist, so dass das Kraftübertragungs-Segment (25) ein Längsträger-Segment bildet, und dass das Längsträger-Segment (25) in einem Frontcrashfall in einem Längslastpfad (Lx) eingebunden ist, über den die Längs-Crashkraft (Fs) zur crashabgewandten Fahrzeugseite übertragbar ist.high-voltage battery claim 1 , characterized in that the stacking direction of the cell stack is aligned in the vehicle transverse direction (y), so that the power transmission segment (25) forms a longitudinal member segment, and that the longitudinal member segment (25) in a front crash in a longitudinal load path (L x ) is integrated, via which the longitudinal crash force (Fs) can be transmitted to the side of the vehicle facing away from the crash. Hochvoltbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stapelrichtung des Zellenstapels in der Fahrzeuglängsrichtung (x) ausgerichtet ist, so dass das Kraftübertragungs-Segment (25) ein Querträger-Segment bildet, und dass das Querträger-Segment (25) in einem Seitencrashfall in einem Querlastpfad (Ly) eingebunden ist, über den die Seitencrashkraft (FS) zu einer crashabgewandten Fahrzeugseite übertragbar ist.high-voltage battery claim 1 , characterized in that the stacking direction of the cell stack is aligned in the vehicle longitudinal direction (x), so that the force transmission segment (25) forms a cross member segment, and that the cross member segment (25) in a side crash in a transverse load path (L y ) is involved, via which the side crash force (F S ) can be transmitted to a side of the vehicle facing away from the crash. Hochvoltbatterie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Batteriegehäuse (13) zumindest zwei Batteriezellenmodule (21) in der Fahrzeugquerrichtung (y) nebeneinander angeordnet sind, und dass die Querträger-Segmente (25) der beiden Batteriezellenmodule (21) in der Fahrzeugquerrichtung (y) zueinander in Querflucht ausgerichtet sind, und zwar unter Bildung eines Querträgers (35), der im Seitencrashfall im Querlastpfad (Ly) eingebunden ist.high-voltage battery claim 3 , characterized in that in the battery housing (13) at least two battery cell modules (21) are arranged next to one another in the vehicle transverse direction (y), and in that the cross member segments (25) of the two battery cell modules (21) in the vehicle transverse direction (y) are in Are aligned transverse alignment, with the formation of a cross member (35), which is involved in the lateral load path (L y ) in the event of a side crash. Hochvoltbatterie nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochvoltbatterie (9) in einem nach fahrzeugunten offenen Batterie-Montageraum (7) einer Karosseriebodenstruktur des Fahrzeugs einsetzbar ist, und dass der Montageraum (7) in der Fahrzeughochrichtung (z) nach fahrzeugoben von einem, den Fahrzeuginnenraum begrenzenden Fahrzeugboden (5) abgeschlossen ist, und/oder dass der Batterie-Montageraum (7) in der Fahrzeugquerrichtung (y) durch seitliche Karosserielängsträger (11) begrenzt ist, und/oder dass insbesondere im Seitencrashfall die Seitencrashkraft (Fs) vom crashzugewandten Karosserielängsträger (11) über den Querlastpfad (Ly) in den crashabgewandten Karosserielängsträger (11) übertragbar ist.high-voltage battery claim 3 or 4 , characterized in that the high-voltage battery (9) can be used in a battery assembly space (7) of a body floor structure of the vehicle that is open towards the bottom of the vehicle, and that the assembly space (7) in the vehicle vertical direction (z) upwards from a vehicle floor delimiting the vehicle interior (5) is closed off, and/or that the battery installation space (7) is delimited in the vehicle transverse direction (y) by lateral longitudinal body members (11), and/or that, particularly in the event of a side crash, the side crash force (Fs) from the longitudinal body member (11) facing the crash can be transmitted via the transverse load path (L y ) to the longitudinal body member (11) facing away from the crash. Hochvoltbatterie nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Querträger-Segmente (25) des Querträgers (35) voneinander separate Bauteile sind, und/oder dass im normalen Fahrbetrieb die Querträger-Segmente (25) über einen Querspalt (s) voneinander beabstandet sind, und/oder dass das in der Fahrzeugquerrichtung (y) außen liegende Querträger-Segment (25) des Querträgers (35) im normalen Fahrbetrieb über einen Quer-Montagefreigang (m) vom jeweiligen Karosserielängsträger (11) beabstandet ist, und/oder dass im Seitencrashfall der crashzugewandte Karosserielängsträger (11), die Querträger-Segmente (25) sowie der crashabgewandte Karosserielängsträger (11) unter Aufbrauch des Quer-Montagefreigangs (m) und/oder des Querspalts (s) kraftübertragend im Querlastpfad (Ly) eingebunden sind.high-voltage battery claim 3 , 4 or 5 , characterized in that the cross member segments (25) of the cross member (35) are separate components from one another and/or that during normal driving operation the cross member segments (25) are spaced apart from one another by a transverse gap (s) and/or that the cross member segment (25) of the cross member (35) lying on the outside in the transverse direction (y) of the vehicle is spaced apart from the respective longitudinal body member (11) in normal driving operation by a transverse assembly clearance (m), and/or that in the event of a side crash the longitudinal body member facing the crash ( 11), the cross member segments (25) and the body side member (11) facing away from the crash are integrated in the transverse load path (L y ) in a force-transmitting manner using up the transverse assembly clearance (m) and/or the transverse gap (s). Hochvoltbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Querträger-Segment (25) mit einem Überstand (37) in der Fahrzeugquerrichtung (y) verlängert ist, und zwar unter zumindest teilweiser, insbesondere vollständiger Überbrückung des Querspalts (s), und dass insbesondere das Querträger-Segment (25) die Batteriezellen (23) mit seinem Überstand (37) seitlich überragt.High-voltage battery according to one of the preceding claims, characterized in that at least one cross member segment (25) is extended with a projection (37) in the vehicle transverse direction (y), specifically with at least partial, in particular complete bridging of the transverse gap (s), and that in particular the cross member segment (25) protrudes laterally beyond the battery cells (23) with its overhang (37). Hochvoltbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querträger-Segmente (25) nicht als voneinander separate Bauteile realisiert sind, sondern die Querträger-Segmente (25) über zumindest einen Verbindungssteg (41) materialeinheitlich und/oder einstückig miteinander verbunden sind.High-voltage battery according to one of the preceding claims, characterized in that the cross member segments (25) are not realized as separate components from one another, but rather the cross member segments (25) are connected to one another from the same material and/or in one piece via at least one connecting web (41). Hochvoltbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriezellenmodul (21) eine Spanneinheit (27) aufweist, mit der die Batteriezellen (23) und das Querträger-Segment (25) des Zellenstapels in der Stapelrichtung gegeneinander verspannt sind, und dass insbesondere die Spanneinheit (27) zwei stirnseitige Druckplatten (29) aufweist, zwischen denen sich der Zellenstapel erstreckt, und dass die Druckplatten (29) über beidseitig des Zellenstapels angeordnete Spannelemente (31) miteinander verbunden sind, und zwar unter Spannungsaufbau im Zellenstapel.High-voltage battery according to one of the preceding claims, characterized in that the battery cell module (21) has a tensioning unit (27) with which the battery cells (23) and the cross member segment (25) of the cell stack are braced against one another in the stacking direction, and that in particular the tensioning unit (27) has two end pressure plates (29) between which the cell stack extends, and that the pressure plates (29) are connected to one another via tensioning elements (31) arranged on both sides of the cell stack, with tension building up in the cell stack. Hochvoltbatterie nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatten (29) der Spanneinheit (27) in Doppelfunktion zusätzlich als Querträger-Segmente (25) ausgebildet sind, und/oder dass das Querträger-Segment (25) mittig im Zellenstapel positioniert ist, und/oder dass in Stapelrichtung beidseitig des Querträger-Segments (25) jeweils die gleiche Anzahl von Batteriezellen (23) angeordnet ist.high-voltage battery claim 9 , characterized in that the pressure plates (29) of the clamping unit (27) are also designed in a dual function as a cross member segments (25), and / or that the cross member segment (25) in the middle of Zel lens stack is positioned, and/or that the same number of battery cells (23) is arranged on both sides of the cross member segment (25) in the stacking direction. Hochvoltbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Fahrzeughochrichtung (z) unterhalb des Gehäusebodens (19) des Batteriegehäuses (13) ein plattenförmiger Unterfahrschutz (10) angeordnet ist, der um einen Deformations-Freiraum (43) vom Gehäuseboden (19) des Batteriegehäuses (13) nach fahrzeugunten beabstandet ist, und dass in einem Bodenaufsetzfall eine fahrbahnseitige Störkontur, insbesondere ein Poller oder ein Bordstein, mit einer nach fahrzeugoben gerichteten Bodenaufsetzkraft den plattenförmigen Unterfahrschutz (10) in den Deformations-Freiraum (43) hinein deformiert.High-voltage battery according to one of the preceding claims, characterized in that in the vehicle vertical direction (z) below the housing base (19) of the battery housing (13) is arranged a plate-shaped underride guard (10) which extends around a deformation clearance (43) from the housing base (19 ) of the battery housing (13) is spaced below the vehicle, and that in the event of ground contact, an interfering contour on the roadway side, in particular a bollard or a curb, deforms the plate-shaped underrun protection (10) into the deformation free space (43) with a ground contact force directed upwards from the vehicle. Hochvoltbatterie nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steigerung der Deformationsfestigkeit des Unterfahrschutzes (10) in dem Deformations-Freiraum (43) ein Stützelement (45) angeordnet ist, und dass insbesondere das Stützelement (45) in der Fahrzeughochrichtung (z) in Vertikalflucht zum Querträger-Segment (25) positioniert ist, und dass insbesondere ein Bodenaufsetzfall der Unterfahrschutz (10) über das Stützelement (45) sowie unter Zwischenlage des Gehäusebodens (19) am Querträger-Segment (25) abstützbar ist.high-voltage battery claim 11 , characterized in that a support element (45) is arranged in the deformation free space (43) to increase the deformation resistance of the underrun protection (10), and in that in particular the support element (45) in the vehicle vertical direction (z) is in vertical alignment with the cross member segment (25) is positioned, and that in particular if the underrun protection (10) is placed on the ground, it can be supported on the cross member segment (25) via the support element (45) and with the housing base (19) being interposed. Fahrzeug mit einer Hochvoltbatterie (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Vehicle with a high-voltage battery (9) according to one of the preceding claims.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009035492A1 (en) 2009-07-31 2011-02-03 Daimler Ag Battery e.g. lithium ion battery for use in motor vehicle, has plate-shaped element arranged in cell stack parallel to individual battery cells and projecting from cell stack in two opposite directions toward battery housing
EP2910394A1 (en) 2012-10-16 2015-08-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Cell installation structure for vehicle
DE102016009930A1 (en) 2016-08-16 2017-02-16 Daimler Ag Motor vehicle battery with at least one cell block and at least one cross-brace and / or at least one side wall
WO2017075523A2 (en) 2015-10-30 2017-05-04 Faraday&Future Inc. Joint for an underbody of a motor vehicle
DE102016223220A1 (en) 2016-11-23 2018-05-24 Volkswagen Aktiengesellschaft Battery housing for a vehicle
EP3565023A1 (en) 2017-04-14 2019-11-06 LG Chem, Ltd. Drawer type battery pack
DE102018112377A1 (en) 2018-05-23 2019-11-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Battery arrangement for a motor vehicle with a crash protection element

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009035492A1 (en) 2009-07-31 2011-02-03 Daimler Ag Battery e.g. lithium ion battery for use in motor vehicle, has plate-shaped element arranged in cell stack parallel to individual battery cells and projecting from cell stack in two opposite directions toward battery housing
EP2910394A1 (en) 2012-10-16 2015-08-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Cell installation structure for vehicle
WO2017075523A2 (en) 2015-10-30 2017-05-04 Faraday&Future Inc. Joint for an underbody of a motor vehicle
DE102016009930A1 (en) 2016-08-16 2017-02-16 Daimler Ag Motor vehicle battery with at least one cell block and at least one cross-brace and / or at least one side wall
DE102016223220A1 (en) 2016-11-23 2018-05-24 Volkswagen Aktiengesellschaft Battery housing for a vehicle
EP3565023A1 (en) 2017-04-14 2019-11-06 LG Chem, Ltd. Drawer type battery pack
DE102018112377A1 (en) 2018-05-23 2019-11-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Battery arrangement for a motor vehicle with a crash protection element

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