EP4727787A1 - Hochvoltbatterie und fahrzeug mit einer solchen - Google Patents

Hochvoltbatterie und fahrzeug mit einer solchen

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EP4727787A1
EP4727787A1 EP24808293.5A EP24808293A EP4727787A1 EP 4727787 A1 EP4727787 A1 EP 4727787A1 EP 24808293 A EP24808293 A EP 24808293A EP 4727787 A1 EP4727787 A1 EP 4727787A1
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Yusuf Yüce
Jan Kroggel
Andreas Schurz
Robin Böld
Fatih Engin
Ingo Laun
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Mercedes Benz Group AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochvoltbatterie (1) für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug, mit einer Mehrzahl von Batterieeinzelzellen (2), welche in einem Batteriegehäuse angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Hochvoltbatterie ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Batterieeinzelzellen (2) und zumindest einer Gehäusewand (5) des Batteriegehäuses ein Crashabsorber (6) angeordnet ist. Die Hochvoltbatterie (1) kann insbesondere im Unterboden eines Fahrzeugs eingesetzt werden.

Description

Mercedes-Benz Group AG
Hochvoltbatterie und Fahrzeug mit einer solchen
Die Erfindung betrifft eine Hochvoltbatterie für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit einer Mehrzahl von Batterieeinzelzellen, welche in einem Batteriegehäuse angeordnet sind. Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer solchen Hochvoltbatterie.
Der Begriff der Hochvoltbatterie ist im Bereich der Fahrzeuge durch die ECE 100R entsprechend definiert und allgemein geläufig. Solche Batterien werden als sogenannte Traktionsbatterien in Fahrzeugen eingesetzt, welche vollelektrisch angetrieben und als batterieelektrische Fahrzeuge (BEV) bezeichnet werden. Ebenso können solche Batterien in Hybridfahrzeugen zum Einsatz kommen, deren Antriebsenergie nur teilweise durch die elektrische Hochvoltbatterie bereitgestellt wird, und welche zu anderen Teilen beispielsweise über einen Verbrennungsmotor, eine Brennstoffzelle oder dergleichen erzeugt wird.
Die Hochvoltbatterie hat dabei definitionsgemäß einen relativ hohen Energieinhalt verbunden mit einer entsprechend hohen Betriebsspannung. Im Fahrzeugeinsatz kann eine Beschädigung einer solchen Hochvoltbatterie und hier insbesondere einer oder mehrerer der Batterieeinzelzellen in einer solchen Hochvoltbatterie also zu einem sicherheitskritischen Problem werden. So können beispielsweise intrudierte Batterieeinzelzellen thermisch reagieren, sodass sich hier eine hohe thermische Energie entwickelt, welche gegebenenfalls auf benachbarte Zellen übergreifen und zu einem thermischen Durchgehen, der sogenannten Thermal Propagation, der gesamten Hochvoltbatterie führen kann.
Dies gilt es in jedem Fall zu vermeiden. Aus dem Stand der Technik ist hierzu ein Batteriepack aus der DE 10 2007 059 805 A1 bekannt. Der dort beschriebene Batteriepack umfasst ein Batteriegehäuse und mehrere Batterieeinzelzellen. Die Batterieeinzelzellen sind zu mehreren Zellmodulen angeordnet, welche ihrerseits über Befestigungselemente aufgenommen worden sind, welche das Batteriegehäuse durchsetzen und mit diesem eine tragende Einheit ausbilden. Im Crashfall werden Kräfte damit durch das Batteriegehäuse hindurch weitergegeben, wobei das sehr steife Batteriegehäuse mit den Befestigungselementen idealerweise selbst nicht verformt wird, um die Batterieeinzelzellen zu schützen. Einem vergleichbaren Konstruktionsprinzip folgen auch die Batterien gemäß der WO 2023/ 121 067 A1 und der JP 2021-086679 A.
Zum weiteren Stand der T echnik kann ferner auf die DE 102022 111 722 B3 verwiesen werden, welche eine Trägerelement beschreibt, welches eine Mehrzahl von Batterieeinzelzellen aufnehmen kann.
Der Aufbau mit möglichst steifem Batteriegehäuse hat dabei den Nachteil, dass er vergleichsweise aufwändig in der Herstellung und dementsprechend schwer und teuer ist. Dies führt insgesamt zu einer Verringerung der möglichen Energiedichte in einer solchen Hochvoltbatterie.
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin ein verbesserte Hochvoltbatterie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, welche einen einfachen und effizienten Aufbau erlaubt, bei welchem die Batterieeinzelzellen dennoch einen guten Schutz im Crashfall genießen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Hochvoltbatterie mit den Merkmalen im Anspruch 1 , und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen in einer solchen Hochvoltbatterie gemäß der Erfindung ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Außerdem löst ein im Anspruch 11 angegebenes Fahrzeug mit einer derartigen Hochvoltbatterie die Aufgabe.
Bei der erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie ist ein Crashabsorber vorgesehen, welcher zwischen den Batterieeinzelzellen und zumindest einer Gehäusewand des Batteriegehäuses angeordnet ist. Im Falle einer Beeinträchtigung des Batteriegehäuses bei einem Crash, oder im Falle eines Einbaus im Unterboden eines Fahrzeugs, beim Überfahren eines Hindernisses oder bei Steinschlag, schützt der Crashabsorber die Batterieeinzelzellen in dem Batteriegehäuse vor einer Intrusion.
Die Hochvoltbatterie gemäß der Erfindung sieht es außerdem vor, dass der Crashabsorber geometrisch so gestaltet ist, dass die Batterieeinzelzellen sich in ihren Randbereichen über Stützstrukturen des Crashabsorbers an der Gehäusewand abstützen, wobei Zentralbereiche der der Gehäusewand zugewandten Seiten der Batterieeinzelzellen frei bleiben.
Erfindungsgemäß ist es also vorgesehen, dass die Batterieeinzelzellen sich in ihren Randbereichen, also dort, wo das Material des jeweiligen Zellgehäuses angeordnet ist, über Stützstrukturen, welche Teil des Crashabsorbers sind, an der Gehäusewand abstützten. Eventuell auf die Gehäusewand einwirkende Kräfte werden so also über die Stützstrukturen in die einzelnen Zellgehäuse abgeleitet, sodass eine Beeinträchtigung der dazwischenliegenden Seitenflächen der jeweiligen Batterieeinzelzellen weitgehend vermieden werden kann. Dabei sind die Zentral bereiche der der entsprechenden Gehäusewand zugewandten Seiten der Batterieeinzelzellen frei, sodass die Stütztstrukturen also nur in den Randbereichen so angeordnet sind, dass sie dort die Zellgehäuse stützen, während im Zentralbereich keine Unterstützung durch den Crashabsorber erfolgt.
Die Batterieeinzelzellen können dabei in beliebiger Form aufgebaut sein. Besonders bevorzugt sind die Batterieeinzelzellen jedoch als Rundzellen ausgebildet, welche auf den Stützstrukturen stehend angeordnet sind. Der Crashabsorber kann also unterhalb der einzelnen Rundzellen angeordnet sein, sodass diese als auf den Stützstrukturen des Crashabsorbers stehende zylindrische Elemente ausgebildet sind, wobei die Randbereiche und damit die zylindrischen Teile der einzelnen Zellgehäuse sich entsprechend auf den Stützstrukturen abstützen.
Diese Abstützung kann dabei gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung nur in Teilabschnitten der Randbereiche erfolgen, wobei diese Teilabschnitte gleichmäßig über dem Umfang der Randbereiche verteilt angeordnet sind. Die Abstützung kann also beispielsweise um den Umfang verteilt an drei oder mehr einzelnen Stellen für jeweils einen Teil des Umfangs erfolgen. Dies ermöglicht dazwischen freibleibende Kanäle, sodass beispielsweise, und so ist es in einer besonders günstigen Weiterbildung vorgesehen, die Batterieeinzelzellen ihre Zellterminals und/oder Venting-Öffnungen in den freien Zentralbereichen aufweisen. Diese sind hiermit besonders gut geschützt und gleichzeitig kann für den Fall, dass eine der Venting-Öffnungen anspricht und unter Druck stehende Gase aus dem Zellgehäuse entweichen, ein Strömungsweg für diese Gase zwischen den Stützstrukturen des Crashabsorbers geschaffen werden.
Vorzugsweise ist es dabei so, dass die Stützstrukturen mehrerer oder besonders bevorzugt aller Batterieeinzelzellen innerhalb des Batteriegehäuses miteinander verbunden sind, wobei die Verbindung über Verbindungsstege erfolgt und wobei die Verbindungsstege eine geringere Höhe als die Stützstrukturen aufweisen. Die Verbindungsstege können damit prinzipiell in jeder beliebigen Art angeordnet werden. Im Crashfall berührt die jeweils betroffene Gehäusewand aufgrund der geringeren Höhe der Verbindungsstege lediglich die Stützstrukturen und gibt Kräfte gegebenenfalls über diese weiter, ohne dass die Verbindungstrukturen hieran beteiligt sind. Diese halten damit nur die Stützstrukturen des Crashabsorbers an ihren vorgesehenen Positionen.
Gemäß einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie kann es dabei vorgesehen sein, dass der Crashabsorber aus einem Kunststoffmaterial mit eingebrachten Füllstoffen ausgebildet ist. Ein solches Kunststoff mate rial mit eingebrachten Füllstoffen wie beispielsweise Verstärkungsfasern und/oder -partikeln zum gezielten Beeinflussen der Eigenschaften des Kunststoffes erlaubt dabei einerseits eine einfache und effiziente Herstellung des Crashabsorbers und ermöglicht andererseits eine kostengünstige und leichte Struktur desselben, bei welcher diverse Eigenschaften wie beispielsweise die mechanische Stabilität, das Brandverhalten oder dergleichen durch die Füllstoffe leicht beeinflusst und damit maßgeschneidert werden können.
Besonders effizient ist dies, wenn die Batterieeinzelzellen über eine Vergussmasse miteinander verbunden sind. Solche Vergussmassen zum Fixieren der Batterieeinzelzellen sind soweit gängig und allgemein bekannt und üblich. Der Einsatz einer derartigen Vergussmasse, um aus einer Vielzahl von Batterieeinzelzellen einen stabilen Verbund zu schaffen, unterstützt die Funktionalität des Crashabsorbers. Dieser kann über seine Stützstrukturen Kräfte in den Randbereich der jeweiligen Batterieeinzelzelle einleiten. In diesem Bereich befindet sich einerseits das Zellgehäuse und andererseits die Vergussmasse, welche das Zellgehäuse mit benachbarten Zellgehäusen verbindet. In diesen Bereichen herrscht eine hohe Steifigkeit, sodass ohne zusätzliche Elemente, wie es im Stand der Technik der Fall ist, eine Möglichkeit geschaffen wird, die Kräfte abzuleiten, ohne eine Intrusion der Batterieeinzelzellen befürchten zu müssen.
Der Crashabsorber kann dabei gemäß einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung zumindest auf der Unterseite der Batterieeinzelzellen zwischen einer Bodenplatte des Batteriegehäuses und den Batterieeinzelzellen angeordnet sein.
Bei einem Fahrzeug mit einer solchen Hochvoltbatterie kann die dem Crashabsorber benachbarte Gehäusewand des Batteriegehäuses eine Karosserieaußenfläche ausbilden. Damit werden auf diese einwirkende Stöße und dergleichen über den Crashabsorber bei minimaler Gefahr einer Intrusion der Batterieeinzelzellen abgeleitet. Besonders bevorzugt kann diese Karosserieaußenfläche eine Unterbodenfläche des Fahrzeugs sein. Die Hochvoltbatterie wird also im Unterbodenbereich des Fahrzeugs positioniert, wobei die Bodenplatte des Batteriegehäuses gleichzeitig den unteren Abschluss des Fahrzeugs, also dessen Unterbodenplatte, ausbildet. Werden nun Hindernisse überfahren, kommt es zu einem Steinschlag oder dergleichen, kann dieser Unterboden entsprechenden Kräften und auf ihn einwirkenden Stößen ausgesetzt sein. Über den Crashabsorber kann dafür gesorgt werden, dass dies nicht zu einer Intrusion einzelner Batterieeinzelzellen führt. Auf zusätzliche Karosserieelemente im Außenbereich des Fahrzeugs kann durch die gemeinsame Nutzung der Gehäusewand des Batteriegehäuses als Außenfläche des Fahrzeugs verzichtet werden. Damit werden, ohne dass es zu Sicherheitseinbußen kommt, Material, Bauraum und Gewicht eingespart.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Hochvoltbatterie und ihres Crashabsorbers ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.
Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie in einer dreidimensionalen Schnittdarstellung;
Fig. 2 eine Ansicht des in Fig. 1 gezeigten Ausschnitts von unten ohne die Bodenplatte des Batteriegehäuses; Fig. 3 eine dreidimensionale Ansicht einer möglichen Ausführungsform des Crashabsorbers; und
Fig. 4 eine Draufsicht und eine Seitenansicht auf einen Ausschnitt einer möglichen Ausführungsform eines Crashabsorbers für die erfindungsgemäße Hochvoltbatterie.
In der Darstellung der Figur 1 ist ein Ausschnitt aus einer Hochvolt- bzw. HV-Batterie 1 dargestellt. Eine solche Hochvoltbatterie 1 besteht typischerweise aus einer Mehrzahl von Batterieeinzelzellen 2. In der Darstellung der Figur 1 sind dabei lediglich die Zellgehäuse 21 von vier derartigen Batterieeinzelzellen 2 dargestellt. Auf eine Darstellung der Aktivmaterialien innerhalb der Zellgehäuse 21 der Batterieeinzelzellen 2 wurde zur Verbesserung der Übersichtlichkeit verzichtet.
Die beiden hier im Halbschnitt dargestellten Batterieeinzelzellen 2 bzw. Zellgehäuse 21 weisen in der Darstellung der Figur 1 nach unten gerichtet ihre Zellterminals auf, was hier durch die beiden mittig angeordneten beispielsweise positiven elektrischen Pole 3 der Batterieeinzelzellen 2 entsprechend angedeutet ist. Sie sind zusätzlich von einer jeweils mit dem Bezugszeichen 4 versehenen Sollbruchstelle umgeben, sodass für den Fall eines Überdrucks innerhalb der jeweiligen Batterieeinzelzelle 2 bzw. ihres Zellgehäuses 21 die Bodenfläche des Zellgehäuses 21 entlang dieser Sollbruchstelle 4 aufreißt, der mittlere Teil des Bodens nach untern klappt und heiße Gase durch die so entstehende Öffnung aus den Zellgehäusen 21 abströmen können.
Die Batterieeinzelzellen 2 sind dabei in einem Batteriegehäuse angeordnet, von welchem lediglich eine mit 5 bezeichnete Gehäusewand, welche hier die Bodenplatte des Batteriegehäuses bildet, dargestellt ist. Die Batterieeinzelzellen 2 stützten sich nun über einen in seiner Gesamtheit mit 6 bezeichneten Crashabsorber auf dieser unteren Gehäusewand 5 ab. In der Ansicht der Figur 2, welche den Aufbau von unten ohne die Gehäusewand 5 zeigt, ist nochmals zu erkennen, wie die Batterieeinzelzellen 2 angeordnet sind. Sie weisen die über die Sollbruchstellen 4 begrenzten Venting- Öffnungen ebenso wie (hier nicht erkennbare) Zellterminals, welches die positiven Pole 3 und die Zellgehäuse 21 als negative Pole entsprechend kontaktiert, auf. Dabei ist hier auf eine detaillierte Darstellung der Zellterminals aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet worden. Ferner ist in der Darstellung der Figur 2 der Crashabsorber 6 zu erkennen. Er liegt in der Blickrichtung der Figur 2 vor den Zellgehäusen 21 bzw. Batterieeinzelzellen 2 und umfasst im Wesentlichen die nachfolgend beschriebenen Elemente. Diese sind auch in der Darstellung der Figur 1 und der nachfolgenden Darstellung der Figur 3, welche lediglich den Crashabsorber 6 in einer dreidimensionalen Darstellung zeigt, erkennbar. Es handelt sich bei diesen Elementen einerseits um mit 61 bezeichnete Stützstrukturen und andererseits um mit 62 bezeichnete Verbindungsstege, welche die Stützstrukturen 61 miteinander und zu dem Crashabsorber 6 verbinden.
Die Stützstrukturen 61 haben dabei, wie es der Name schon sagt und wie es aus der Darstellung der Figur 1 ersichtlich ist, die Aufgabe, die Batterieeinzelzellen 2 auf der Gehäusewand 5 abzustützen. Sie weisen dafür, wie es wiederum am besten aus den Darstellungen der Figuren 3 und 4 zu erkennen ist, eine erste Höhe auf, welche größer als die Höhe der sie verbindenden Verbindungsstege 62 ist. Diese haben eine deutlich geringere Höhe und sind lediglich dafür vorgesehen die Stützstrukturen 61 in Position zu halten, sodass die senkrecht stehenden zylindrischen Zellgehäusewände 7, welche in der Darstellung der Figur 1 zu erkennen sind, sich unmittelbar über die Stützstrukturen 61 auf der Gehäusewand 5 abstützen können. Die Verbindungsstege 62 verbinden dabei vorzugsweise über ringförmige Abschnitte die Stützstrukturen 61 miteinander.
Im Zentralbereich der Batterieeinzelzellen 2 ist dabei kein Material des Crashabsorbers 6 vorgesehen, sodass diese Zentralbereiche frei bleiben, wie es insbesondere aus den Darstellungen der Figuren 2 und 3 sehr gut zu erkennen ist.
Die gleichmäßig über den Umfang jeder der Batterieeinzelzellen 2 verteilten Stützstrukturen 61 stützen im Zweifelsfall, beispielsweise bei einer Beeinträchtigung der Gehäusewand 5 durch eine mechanische Verformung von unten bezogen auf die Darstellung in Figur 1, die Batterieeinzelzellen 2 ab. Sie leiten Kräfte nicht in den Bereich des Bodens der Batteriegehäuse 21 sondern in deren Randbereich und damit in die senkrecht verlaufenden Zellgehäusewände 7 ein. Typischerweise ist zwischen den einzelnen Zellgehäusewänden 7 außerdem ein hier nicht explizit dargestellte Vergussmasse vorgesehen, sodass die Kombination aus Vergussmasse und Zellgehäusewänden 7 die eingeleiteten Kräfte sehr gut weiterleiten können, ohne dass eine Beeinträchtigung der Böden der Batterieeinzelzellen 2 bzw. ihrer Zellgehäuse 21 zu befürchten ist. Die mechanisch vergleichsweise instabilen durch die Sollbruchstellen 4 geschaffenen Venting-Öffnungen werden so also sicher geschützt, ebenso wie die Pole 3 bzw. Zellverbinder in diesem Bereich.
Gleichzeitig ist der Aufbau so gehalten, dass er einfach und effizient in der Herstellung und vergleichsweise leicht in seiner Ausführung ist. Insbesondere kann hier ein mit Glasfasern oder Glaskugeln gefüllter Kunststoff zum Einsatz kommen, beispielsweise Polyamid. In den bisherigen Versuchen der Erfinder hat sich das als PA6 GF30 bekannte Material als sehr geeignet erwiesen.
Dieses Material kann nun beispielsweise über ein Spritzgussverfahren, zu dem in Figur 4 dargestellten Crashabsorber 6 geformt werden. Vorzugsweise kann der Crashabsorber 6 dabei die gesamte (Unter-)Seite der HV-Batterie 1 in einem einzigen Crashabsorber 6 bedecken. Die spezielle Ausgestaltung für die Rundzellen ist dabei in der Draufsicht der Figur 4a) gut zu erkennen. Der Höhenunterschied zwischen den Stützstrukturen 61 einerseits und den Verbindungsstegen 62 andererseits ist in der Seitenansicht der Figur 4b) gut zu erkennen. Dieser Unterschied in der Höhe ermöglicht es für den Fall, dass eine oder mehrere Venting-Öffnungen der Batterieeinzelzellen 2 aufreißen und heiße Gase entweichen, dass diese trotz des Crashabsorbers 6 in ihre gewohnten Venting-Pfade abgeleitet werden können, weil der Crashabsorber 6 zwischen den einzelnen Stützstrukturen 61 für diese Gase durchlässig bleibt, sodass diese beispielsweise zu einer zentralen Venting-Öffnung des Batteriegehäuses gelangen und von dort in einen sicherheitstechnisch unkritischen Bereich abgeleitet werden können.

Claims

Mercedes-Benz Group AG Patentansprüche
1. Hochvoltbatterie (1) für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug, mit einer Mehrzahl von Batterieeinzelzellen (2), welche in einem Batteriegehäuse angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Batterieeinzelzellen (2) und zumindest einer Gehäusewand (5) des Batteriegehäuses ein Crashabsorber (6) angeordnet ist, wobei der Crashabsorber (6) geometrisch so ausgestaltet ist, dass die Batterieeinzelzellen (2) sich in ihren Randbereichen über Stütztstrukturen (61) des Crashabsorbers (6) an der Gehäusewand (5) abstützen, wobei Zentralbereiche der der Gehäusewand (5) zugewandten Seiten von Zellgehäusen (21) der Batterieeinzelzellen (2) frei bleiben.
2. Hochvoltbatterie (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Crashabsorber (6) aus einem Kunststoffmaterial mit eingebrachten Füllstoffen ausgebildet ist.
3. Hochvoltbatterie (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieeinzelzellen (2) als Rundzellen ausgebildet sind, welche auf den Stützstrukturen (61) des Crashabsorbers (6) stehend angeordnet sind.
4. Hochvoltbatterie (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung nur in Teilabschnitten der Randbereiche erfolgt, wobei diese Teilabschnitte gleichmäßig über den Umfang der Randbereiche verteilt angeordnet sind.
5. Hochvoltbatterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieeinzelzellen (2) ihre Zellterminals und/oder ihre Venting-Öffnungen in den freien Zentralbereichen aufweisen.
6. Hochvoltbatterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstrukturen (61) mehrerer oder aller der Batterieeinzelzellen (2) über Verbindungsstege (62) miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungsstege (62) eine geringere Höhe als die Stützstrukturen (61) aufweisen.
7. Hochvoltbatterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieeinzelzellen (2) über eine Vergussmasse miteinander verbunden sind.
8. Hochvoltbatterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Crashabsorber (6) zumindest auf der Unterseite der Batterieeinzelzellen (2) zwischen einer als Bodenplatte ausgebildeten Gehäusewand (5) des Batteriegehäuses und den Batterieeinzelzellen (2) angeordnet ist.
9. Hochvoltbatterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Crashabsorber (6) aus einem mit Glasfasern oder Glaskugeln verstärkten Kunststoff ausgebildet ist.
10. Fahrzeug mit einer Hochvoltbatterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die dem Crashabsorber (6) benachbarte Gehäusewand (5) des Batteriegehäuses eine Karosserieaußenfläche, insbesondere eine Unterbodenfläche, ausbildet.
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Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007059805A1 (de) 2007-12-11 2009-06-25 Evonik Degussa Gmbh Batteriepack
JP7423275B2 (ja) * 2019-11-26 2024-01-29 パナソニックエナジー株式会社 電池パック
JP2024526610A (ja) * 2021-07-23 2024-07-19 バイエリシエ・モトーレンウエルケ・アクチエンゲゼルシヤフト 原動機付き車両用の駆動バッテリ及びこのような駆動バッテリを有する原動機付き車両
JP7813360B2 (ja) * 2021-12-24 2026-02-12 エルジー エナジー ソリューション リミテッド バッテリーパック及びそれを含む自動車
DE102022111722B3 (de) * 2022-05-11 2023-09-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Trägerelement für Batteriezellen für ein Hochvoltspeichermodul

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