申请/专利权人：保时捷股份公司

申请日：2018-03-02

公开（公告）日：2021-11-19

公开（公告）号：CN108574064B

主分类号：H01M50/204(20210101)

分类号：H01M50/204(20210101);B60L50/60(20190101);B60L50/64(20190101)

优先权：["20170307 DE 102017104711.5"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.11.19#授权;2018.10.26#实质审查的生效;2018.09.25#公开

摘要：一种汽车高压储能器10具有壳体结构20、被布置在所述壳体结构20的壳体空间24中的多个电池模块16、以及在顶部封闭该壳体结构20的该壳体空间24的壳体盖件30，其中，该壳体盖件30具有多层构造、并且具有下金属层34和上金属层32，该下金属层和上金属层被相互布置以便基本上竖直地间隔开、并且该下金属层和上金属层在其间限定了盖件空间35、并且在周边处固定地相互连接，其中，塑料芯层36，该塑料芯层基本上填充该盖件空间35并且使这两个金属层34，32机械地相互连接。

主权项：1.一种汽车高压储能器10，该汽车高压储能器具有：壳体结构20；多个电池模块16，被布置在所述壳体结构20的壳体空间24中，其中该壳体结构20至少以侧向和或向下的方式来封闭该壳体空间24；以及，壳体盖件30，该壳体盖件至少以向上的方式封闭该壳体结构20的该壳体空间24并且封闭位于该壳体结构20的顶部的壳体开口；其中该壳体盖件30具有多层构造、并且具有下金属层34和上金属层32，该下金属层和该上金属层相互布置以便基本上竖直地间隔开、并且该下金属层和该上金属层在其之间限定了盖件空间35，并且该下金属层和该上金属层在周边处固定地相互连接，其特征在于：塑料芯层36，该塑料芯层在该壳体盖件30的区域的主要部分上完全地填充该盖件空间35，并且该塑料芯层在周边区域能够部分或完全省却，使得所述下金属层和上金属层在周边区域中能够机械地相互连接。

全文数据：汽车高压储能器技术领域[0001]本发明涉及一种用于在电力驱动的车辆或部分电力驱动的车辆中存储电能的电动汽车高压储能器。背景技术[0002]用于电力驱动的机动车辆的高压储能器以几百伏的运行电压运行，因此尤其在碰撞情况下会表现出火灾风险。因此，高压储能器被容纳在一方面具有高结构稳定性、另一方面对热和火具有高耐受性的电池壳体中。高压储能器通常安装在车辆地板中，使得储能器壳体的壳体盖件被指配有尽可能有效地且尽可能长时间地热屏蔽与车厢相关的储能器潜在燃烧的重要功能。[0003]在汽车工业中，通常存在最大程度地减轻重量的需求。因此，经常使用例如铝、镁、纤维增强塑料等轻质材料来代替钢。然而，所述轻质材料相对于钢来说具有相对较低的熔点、并且因此仅在有限程度上分别适合用于电池壳体或电池壳体的壳体盖件。[0004]分别从EP2863470A1和EP3041081A1中已知具有壳体结构的汽车高压储能器，电池模块被布置在所述壳体结构的壳体空间中。壳体空间或壳体结构相应地借助于单独的壳体盖件被封闭。壳体盖件由中空的金属体、一层或多层绝缘材料构成，所述一层或多层绝缘材料被松散地放置在所述中空金属体的盖件空间中。发明内容[0005]在此背景下，本发明的目的是获得具有良好防火性能的轻型且结构稳定的汽车高压储能器。[0006]根据本发明的这个目的是通过一种具有下述1的特征的汽车高压储能器来实现的。下述2-10为本发明的优选技术方案：[0007]1.一种汽车高压储能器，该汽车高压储能器具有:壳体结构；多个电池模块，被布置在所述壳体结构的壳体空间中，其中该壳体结构至少以侧向和或向下的方式来封闭该壳体空间；以及，壳体盖件，该壳体盖件至少以向上的方式封闭该壳体结构的该壳体空间；[0008]其中该壳体盖件具有多层构造、并且具有下金属层和上金属层，该下金属层和该上金属层相互布置以便基本上坚直地间隔开、并且该下金属层和该上金属层在其之间限定了盖件空间，并且该下金属层和该上金属层在周边处固定地相互连接，[0009]其特征在于：[0010]塑料芯层，该塑料芯层基本上填充该盖件空间并且使这两个金属层机械地相互连接。[0011]2.如上述1所述的汽车高压储能器，其中该塑料芯层固定地连接至该上金属层以及该下金属层。[0012]3.如上述1和2中任一项所述的汽车高压储能器，其中该塑料芯层由颗粒增强的或纤维增强的塑料体形成。[0013]4.如以上1-3之一所述的汽车高压储能器，其中该塑料芯层由塑料体形成，该塑料体包含多种耐火填充材料。[0014]5.如以上1-4之一所述的汽车高压储能器，其中该壳体盖件在周边上具有凸缘区域，这两个壳体盖件金属层在该凸缘区域中直接地相互连接，并且其中该壳体盖件借助于其凸缘区域抵靠在该壳体结构上。[0015]6.如以上1-5之一所述的汽车高压储能器，其中这两个壳体盖件金属层分别具有0.1圓至1.0mm的层厚度。[0016]7.如上述1或2所述的汽车高压储能器，其中该塑料芯层具有〇•1mm至2•0mm的层厚度。[0017]8.如以上1-7之一所述的汽车高压储能器，其中这两个壳体盖件金属层中的至少一者在该塑料芯层的区域中具有加强压纹。[0018]9.如以上1-8之一所述的汽车高压储能器，其中单独的密封元件被布置在该壳体盖件的凸缘区域与该壳体结构之间。[0019]10.如上述1所述的汽车高压储能器，其中该壳体结构被实施为多个部分、并且具有至少以侧向方式封闭该壳体空间的至少一个壳体框架以及至少以向下的方式封闭该壳体空间的至少一个壳体座。[0020]根据本发明的汽车高压储能器具有壳体结构、被布置在所述壳体结构的壳体空间中（也就是说，在壳体结构的内部空间中）的多个电池模块。电池模块是由多个电池单元组装而成、并且共同形成具有几百伏的运行电压的电能源。[0021]壳体结构至少在顶部具有由顶侧壳体盖件封闭的壳体开口。壳体盖件具有多层构造、并且具有下金属层和分开的上金属层，该上金属层被布置成相对于下金属层以一致的方式基本上竖直地间隔开。两个金属层被优选地布置成基本上相互平行、并且以基本上水平的方式定向。盖件空间被限定在这两个金属层之间。这两个金属层在周边被直接或间接固定地相互连接，例如粘性地连结、焊接、铆接、或拧接在一起。基本上填充盖件空间并且使这两个金属层机械地相互连接的塑料芯层被布置在这两个金属层之间的盖件空间中。因此，塑料芯层完全填充壳体盖件金属层的区域的主要部分。塑料芯层在周边区域可以部分或完全省却，使得周边区域中的两个金属层还可以直接机械地相互连接。[0022]塑料芯层被机械地连接至上金属层以及下金属层，从而形成具有两个金属层并且具有塑料芯层的实心三层夹心式复合物。以这样的方式来实施壳体盖件：由于两个金属层在整个区域上间接地机械互连，该壳体盖件在所有空间轴线上具有非常高的机械刚性。然而，由于针对这两个金属层可以选择相对较小的层厚度，因此该壳体盖件相对较轻。因此，可以省去特别轻的金属层材料，使得原则上可以将铝、钛、或钛合金用作金属层材料，针对这两个金属层特别优选地能够选择具有相对较高熔化温度的合适的钢。两个金属层可以是无涂覆的、或者然而还可以以耐腐蚀的方式涂覆。[0023]两个金属层直接或间接固定地相互连接、尤其以不漏流体的方式来在周边区域相互连接，使得盖件空间相对于环境以不漏流体的方式而得以屏蔽。[0024]由于外侧上的两个金属层由金属并且尤其由钢构成，因此壳体盖件具有非常好的防火性能。[0025]以此方式获得了一种相对较轻且结构上非常稳定的汽车高压储能器，该汽车高压储能器具有良好的防火性能。[0026]塑料芯层优选地在整个区域固定地连接至上金属层以及下金属层。例如，这些层可以在整个区域分别彼此粘性地相连结。然而原理上，借助于另一种机械连接来近似地在整个区域上实施三层的相互连接也是可能的。[0027]原理上，塑料体可以被配置成是非增强的。根据一个优选的设计实施例，塑料芯层由颗粒增强的或纤维增强的塑料体形成。例如可以使用短的、长的、和或环状的纤维来增强塑料。[0028]塑料体可以特别优选地包括耐火性填充材料。芯层塑料体本身优选地由热塑性塑料例如聚酰胺、聚丙烯、或聚乙燦构成。[0029]壳体盖件在周边尤其优选地具有凸缘区域，两个壳体盖件金属层在该凸缘区域直接地相互连接。壳体盖件借助于这个凸缘区域而直接抵靠在壳体结构上。因此，在凸缘区域不提供塑料芯层。就机械壳体盖件的稳定性而言，该塑料芯层在凸缘区域也就是说，在壳体盖件的周边区域是可省却的，并且该塑料芯层在这个区域不能实现任何有利的效果。通过在周边区域省略塑料芯层，以对应的方式减少壳体盖件的重量，而不会由此危害壳体盖件的基本性能。[0030]两个壳体盖件金属层优选地分别具有0.1mm至1mm的层厚度，也就是说，所述层被配置成是相对较薄的层。塑料芯层的层厚度优选地在0.1mm到2.0mm的范围内。塑料芯层的层厚度尤其优选地近似对应于两个金属层的组合的累加层厚度。以此方式获得了非常紧凑的壳体盖件，该壳体盖件具有显著的机械稳定性、较轻、并且具有非常好的防火性能。[0031]两个壳体盖件金属层中的至少一者在塑料芯层的区域中可以特别优选地具有加强压纹。该加强压纹可以具体地被配置为长形的凸的或凹的槽，借助于该槽实现高的结构刚性。特别优选的是，在两个金属层上分别设置了平行的基槽，其中一个金属层的槽被优选地布置成与另一个金属层的槽不平行、而是例如以90°相交。由此，该壳体盖件被设定为就所有空间方向而言具有高的结构刚性。[0032]单独的弹性可变形的或塑性可变形的密封元件被优选地布置在壳体盖件凸缘区域与壳体结构之间，由此，以不漏流体的方式来相应地密封一方面壳体盖件或壳体盖件凸缘区域与另一方面壳体结构之间的间隙。[0033]以材料配合的方式例如，可以通过粘性连结或焊接）、以力配合的方式、以形状配合的方式、或者借助于上述类型的连接的组合来建立壳体盖件与壳体结构之间的连接。该连接可以具体地通过螺纹连接件、或铆钉连接件来建立。壳体盖件与壳体结构之间的连接可以优选地被实施为是可释放的。附图说明[0034]以下将借助于附图对本发明的示例性实施例进行更详细地解释，在附图中：[0035]图1示出了包括壳体盖件的汽车高压储能器的示意性截面;并且[0036]图2示出了图1的图示在凸缘区域的放大片段。具体实施方式[0037]图1中以横截面或纵截面分别展示了汽车高压储能器10,其壳体基本上是由以桶形件的方式配置的壳体结构2〇和在顶部封闭壳体结构20的壳体盖件30形成。共同形成具有几百伏的运行电压的储能器的多个电池模块16被布置在壳体结构20的壳体空间24中。[0038]壳体结构2〇由壳体本体22形成，壳体本体由适合的钢制成的深拉金属板构成。壳体盖件30具有多层的构造、并且具有下金属层34、上金属层32,并且在下金属层与上金属层之间的盖件空间35中具有塑料芯层36,该塑料芯层在壳体盖件30的区域的主要部分上完全地填充盖件空间35。塑料芯层％借助于整个区域上的粘合连接件而分别固定地机械连接至两个金属层34、32。两个金属层34、32由适合的钢板金属体32’、34,构成，这些钢板金属体在整个区域上以耐腐蚀的方式被涂覆。[0039]塑料芯层％由纤维增强塑料体加’形成，该纤维增强塑料体此外包含耐火填充材料。塑料体36’的塑料是聚酰胺、聚丙烯、或聚乙烯。纤维尤其是由碳制成的长纤维和环状纤维。[0040]两个壳体盖件金属层32、34的层厚度32”、34”分别约为0.5mm。塑料芯层36的层厚度36”约为1.5mm。[0041]上金属层32具有多个加强压纹38,当从外部看时，这些加强压纹被配置成凹的并且分别在塑料芯层36的整个水平范围上延伸。[0042]环绕的凸缘区域31被设置在壳体盖件3〇的周边区域，其中两个壳体盖件金属层32、34借助于粘性连结以平面的方式在环绕的凸缘区域直接地相互连接。因此，在凸缘区域31中没有设置塑料芯层。[0043]壳体盖件3〇的环绕的凸缘区域31以平面的方式抵靠在壳体结构20的对应凸缘50上。呈环绕的扁平、弹性环形密封件形式的单独的密封元件42被布置在壳体盖件凸缘区域31与壳体结构凸缘50之间，由此以相对于环境不漏流体的方式来密封壳体空间24。两个凸缘31、50以固定但可释放的方式借助于竖直的螺纹连接件40来相互连接。

权利要求：1.一种汽车高压储能器（10，该汽车高压储能器具有:壳体结构（20;多个电池模块I6，被布置在所述壳体结构20的壳体空间（24中，其中该壳体结构2〇至少以侧向和或向下的方式来封闭该壳体空间（24;以及，壳体盖件30，该壳体盖件至少以向上的方式封闭该壳体结构20的该壳体空间（24;其中该壳体盖件（30具有多层构造、并且具有下金属层34和上金属层3¾，该下金属层和该上金属层相互布置以便基本上竖直地间隔开、并且该下金属层和该上金属层在其之间限定了盖件空间（35，并且该下金属层和该上金属层在周边处固定地相互连接，其特征在于：塑料芯层36，该塑料芯层基本上填充该盖件空间（35并且使这两个金属层34,32机械地相互连接。2.如权利要求1所述的汽车高压储能器（10，其中该塑料芯层36固定地连接至该上金属层32以及该下金属层34。3.如权利要求1和2中任一项所述的汽车高压储能器（10，其中该塑料芯层36由颗粒增强的或纤维增强的塑料体36’）形成。4.如权利要求1或2所述的汽车高压储能器（10，其中该塑料芯层36由塑料体36’）形成，该塑料体包含多种耐火填充材料。5.如权利要求1或2所述的汽车高压储能器（10，其中该壳体盖件30在周边上具有凸缘区域31，这两个壳体盖件金属层34,32在该凸缘区域中直接地相互连接，并且其中该壳体盖件30借助于其凸缘区域31抵靠在该壳体结构20上。6.如权利要求1或2所述的汽车高压储能器（10，其中这两个壳体盖件金属层34,32分别具有〇.1mm至1.〇mm的层厚度34”，32”）。7.如权利要求1或2所述的汽车高压储能器（10，其中该塑料芯层（36具有0•1mm至2.0mm的层厚度36”）。8.如权利要求1或2所述的汽车高压储能器（10，其中这两个壳体盖件金属层34,32中的至少一者在该塑料芯层36的区域中具有加强压纹38。9.如权利要求5所述的汽车高压储能器（10，其中单独的密封元件42被布置在该壳体盖件的凸缘区域犯）与该壳体结构20之间。10.如权利要求1所述的汽车高压储能器（10，其中该壳体结构（20被实施为多个部分、并且具有至少以侧向方式封闭该壳体空间24的至少一个壳体框架以及至少以向下的方式封闭该壳体空间（24的至少一个壳体座。

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