AT514061B1 - Rechargeable battery - Google Patents

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AT514061B1 ATA50226/2013A AT502262013A AT514061B1 AT 514061 B1 AT514061 B1 AT 514061B1 AT 502262013 A AT502262013 A AT 502262013A AT 514061 B1 AT514061 B1 AT 514061B1
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine wiederaufladbare Batterie (100) mit zumindest einer, vorzugsweise mit einer Vielzahl von Batteriezellen (110, 110‘), die in Rahmenelementen (120, 120‘) angeordnet sind, wobei die Rahmenelemente (120, 120‘) einen Grundkörper aus geschäumtem Material und jeweils einen ersten Quergurt (121,121‘), einen dem ersten Quergurt (121, 121‘) gegenüberliegenden zweiten Quergurt (122, 122‘) sowie zwei einander gegenüberliegende Längsgurte (123, 123‘) aufweisen, wobei der erste Quergurt (121) eines ersten Rahmenelementes (120) an einem zweiten Quergurt (122‘) eines benachbarten zweiten Rahmenelementes (120‘) im Wesentlichen formschlüssig anordenbar ist. Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren hierzu.The invention relates to a rechargeable battery (100) having at least one, preferably a multiplicity of battery cells (110, 110 ') which are arranged in frame elements (120, 120'), wherein the frame elements (120, 120 ') form a base body foamed material and in each case a first transverse belt (121, 121 '), a second transverse belt (122, 122') opposite the first transverse belt (121, 121 ') and two longitudinal belts (123, 123') lying opposite one another, wherein the first transverse belt (121 ) of a first frame member (120) on a second transverse belt (122 ') of an adjacent second frame member (120') is substantially form-fitting manner can be arranged. The invention further relates to a method for this purpose.

Description

österreichisches Patentamt AT 514 061 B1 2014-10-15Austrian Patent Office AT 514 061 B1 2014-10-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine wiederaufladbare Batterie mit zumindest einer, vorzugsweise mit einer Vielzahl von Batteriezellen, die in Rahmenelementen angeordnet sind, wobei die Rahmenelemente einen Grundkörper aus geschäumtem Material aufweisen, und die Rahmenelemente jeweils einen ersten Quergurt, einen dem ersten Quergurt gegenüberliegenden zweiten Quergurt sowie zwei einander gegenüberliegende Längsgurte aufweisen.Description: The invention relates to a rechargeable battery having at least one, preferably a multiplicity of battery cells, which are arranged in frame elements, the frame elements having a base body made of foamed material, and the frame elements each having a first transverse strap, opposite the first transverse strap second transverse belt and two opposing longitudinal straps.

[0002] Aufladbare Batterien, sogenannte Akkumulatoren sind in allen Bereichen der Technik anzutreffen. In der Automobilindustrie werden derartige Akkumulatoren für alternative Antriebssysteme eingesetzt, wobei in diesem Bereich hohe Anforderungen an Leistung, Betriebssicherheit und Wartung der eingesetzten Batteriezellen gestellt werden. Insbesondere sind auch Größe und Gewicht derartiger Batterien ein wesentlicher Faktor für deren Effizienz im Betrieb in Kraftfahrzeugen. Die hierbei zum Einsatz kommenden wiederaufladbaren Batterien bestehen üblicherweise aus einer Vielzahl von Batteriezellen, die in Zellstapel, in sogenannten Modulen zusammengefasst und miteinander verschaltet sind. Derartige Zellen sind empfindlich hinsichtlich mechanischer Beanspruchung und Vibrationen, insbesondere wenn sogenannte Pouchzellen verwendet werden, sodass im Stand der Technik derartige Zellen in üblicherweise steifen Zellrahmen fixiert und diese Rahmen zu Zellstapel aneinandergereiht sind. Des Weiteren kommt es innerhalb dieser Zellen aufgrund der ablaufenden elektrochemischen Reaktionen zu Dickenänderungen während eines Lade-/Entladezyklus, der innerhalb des Zellstapels ausgeglichen werden muss. Ebenso müssen gegebenenfalls Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden.Rechargeable batteries, so-called batteries are found in all areas of technology. In the automotive industry, such accumulators are used for alternative drive systems, with high demands being placed on performance, reliability and maintenance of the battery cells used in this area. In particular, the size and weight of such batteries are a major factor in their efficiency in automotive operation. The rechargeable batteries used in this case usually consist of a large number of battery cells, which are combined in cell stacks, in so-called modules, and connected to one another. Such cells are sensitive to mechanical stress and vibrations, in particular when so-called pouch cells are used, so that in the prior art such cells are fixed in usually rigid cell frames and these frames are lined up in cell stacks. Furthermore, within these cells, due to the ongoing electrochemical reactions, changes in thickness occur during a charge / discharge cycle that must be balanced within the cell stack. Likewise, if necessary, manufacturing tolerances must be compensated.

[0003] Die Anordnung von Batteriezellen in einem Zellrahmen können beispielsweise der WO 2011/057815 A1 oder der DE 10 2010 051 010 A1 entnommen werden.The arrangement of battery cells in a cell frame can be found for example in WO 2011/057815 A1 or DE 10 2010 051 010 A1.

[0004] Diese Lösungen sind für sogenannte Pochzellen nur bedingt einsetzbar, weil sie mechanischen Belastungen, wie sie in Kraftfahrzeugen auftreten können, bzw. den Dickenänderungen während des Betriebs nur unzureichend entgegenwirken können.These solutions are only partially usable for so-called Poch cells, because they can counteract mechanical stress, as they may occur in motor vehicles, or the thickness changes during operation only inadequately.

[0005] In der US 2007/259258 A1 wird eine Batteriezelle beschrieben, die in einem geschäumten Rahmenelement angeordnet ist. Eine ähnliche Anordnung kann auch der JP 2001/273887 A entnommen werden. Auch diese Anordnungen sind insbesondere für Pouchzellen nur bedingt oder gar nicht einsetzbar.US 2007/259258 A1 describes a battery cell which is arranged in a foamed frame element. A similar arrangement can also be found in JP 2001/273887 A. These arrangements are especially for pouch cells only partially or not applicable.

[0006] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine wiederaufladbare Batterie der eingangs erwähnten Art zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile des Stands der Technik beseitigt und eine verbesserte mechanische Belastungsfähigkeit aufweist, sowie einfach, platzsparend und kostengünstig herzustellen ist.It is therefore an object of the invention to provide a rechargeable battery of the type mentioned above, which eliminates the disadvantages of the prior art and has an improved mechanical load capacity, and is simple, space-saving and inexpensive to manufacture.

[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der erste Quergurt eines ersten Rahmenelementes an einem zweiten Quergurt eines benachbarten zweiten Rahmenelementes im Wesentlichen formschlüssig anordenbar ist.This object is achieved in that the first transverse belt of a first frame member is arranged on a second transverse belt of an adjacent second frame member substantially form-fitting manner.

[0008] Hierbei ist der Grundkörper der jeweiligen Rahmenelemente aus einem Schaumstoff gefertigt und kann gegebenenfalls zusätzliche, auch aus einem anderen Material gefertigte Einbauten wie Befestigungselemente, Kühlkanäle und dergleichen aufweisen. Diese Rahmenelemente sind aufgrund ihres Materials besonders geeignet, mechanische Belastungen aufzunehmen, während sie gleichzeitig elektrisch isolierend zwischen den einzelnen Batteriezellen wirken.Here, the main body of the respective frame members is made of a foam and may optionally have additional, also made of a different material internals such as fasteners, cooling channels and the like. Due to their material, these frame elements are particularly suitable for absorbing mechanical loads, while at the same time they act in an electrically insulating manner between the individual battery cells.

[0009] Ein weiterer Vorteil liegt in der kostengünstigen Fertigung sowie in deren geringem Gewicht.Another advantage is the cost-effective production and their low weight.

[0010] Erfindungsgemäß weisen die Rahmenelemente jeweils einen ersten Quergurt, einen dem ersten Quergurt gegenüberliegenden zweiten Quergurt sowie zwei einander gegenüberliegende Längsgurte auf, wobei der erste Quergurt eines ersten Rahmenelementes an einem zweiten Quergurt eines benachbarten zweiten Rahmenelementes im Wesentlichen formschlüs- 1 /9 österreichisches Patentamt AT 514 061 B1 2014-10-15 sig anordenbar ist.According to the invention, the frame elements each have a first transverse belt, a second transverse belt opposite the first transverse belt and two longitudinal belts lying opposite one another, wherein the first transverse belt of a first frame element is substantially form-fitting on a second transverse belt of an adjacent second frame element AT 514 061 B1 2014-10-15 sig can be arranged.

[0011] Hierbei sind die Querschnitte der Quergurte derart gewählt, dass bei Aneinanderordnen der Rahmenelemente die Quergurte platzsparend aneinander anliegen. In diese Rahmenelemente werden die Batteriezellen eingelegt, wobei die beiden elektrischen Kontakte der jeweiligen Batteriezelle entweder an einem Quergurt gemeinsam angeordnet sind, oder aber die Kontakte an einander gegenüberliegenden Quergurten anliegen.Here, the cross sections of the cross straps are chosen such that when arranged side by side of the frame elements, the cross straps to save space to each other. In this frame elements, the battery cells are inserted, wherein the two electrical contacts of the respective battery cell are arranged either on a transverse belt together, or abut the contacts on opposite cross straps.

[0012] In einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung weist der erste Quergurt einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt und der zweite Quergurt einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt auf, während die beiden Längsgurte vorzugsweise einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt besitzen.In a particularly preferred variant of the invention, the first transverse belt has a substantially trapezoidal cross section and the second transverse belt has a substantially triangular cross section, while the two longitudinal belts preferably have a rectangular or square cross section.

[0013] In einer speziellen Ausführungsform kann der Rahmen auch nur ausschließlich dreieckige oder ausschließlich trapezförmige Quergurte aufweisen. Ebenso ist eine Variante vorgesehen, bei der ein einzelner Quergurt abschnittsweise über einen dreieckigen als auch über einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt verfügt.In a specific embodiment, the frame may also have only exclusively triangular or exclusively trapezoidal cross straps. Likewise, a variant is provided in which a single transverse belt has a triangular section as well as a substantially trapezoidal cross section.

[0014] Besonders bevorzugt ist hierbei vorgesehen, dass zwei benachbarte Rahmenelemente derart zueinander angeordnet sind, dass der erste Quergurt des ersten Rahmenelementes in direkter Nachbarschaft zu dem zweiten Quergurt des zweiten Rahmenelementes angeordnet ist, wobei die beiden Quergurte durch den üblicherweise flächigen elektrischen Kontakt einer Batteriezelle zumindest teilweise voneinander getrennt sind. Somit liegt der erste Quergurt mit einem trapezförmigen Querschnitt an zumindest einer ersten Oberfläche eines Elektrodenkontakts der Batteriezelle an, während an der Oberfläche eines zweiten Elektrodenkontakts einer zweiten Batteriezelle der zweite Quergurt mit dreieckigem Querschnitt des zweiten Rahmenelementes angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine besonders platzsparende Anordnung der Rahmenelemente und der darin angeordneten Batteriezellen erzielt, während gleichzeitig die Elektrodenkontakte sicher zwischen den Quergurten der benachbarten Rahmenelemente fixiert sind.Particularly preferably, it is provided that two adjacent frame members are arranged to each other such that the first transverse belt of the first frame member is disposed in direct proximity to the second transverse belt of the second frame member, wherein the two transverse straps by the usually planar electrical contact of a battery cell at least partially separated from each other. Thus, the first transverse belt with a trapezoidal cross section abuts against at least a first surface of an electrode contact of the battery cell, while on the surface of a second electrode contact of a second battery cell, the second transverse belt with triangular cross section of the second frame element is arranged. In this way, a particularly space-saving arrangement of the frame members and the battery cells arranged therein is achieved, while at the same time the electrode contacts are securely fixed between the transverse straps of the adjacent frame members.

[0015] Auf diese Weise wird auch die Verbindung der Elektrodenkontakte zweier benachbarter Batteriezellen erleichtert.In this way, the connection of the electrode contacts of two adjacent battery cells is facilitated.

[0016] Um eine sichere elektrische Trennung zweier benachbarter Batteriezellen zu gewährleisten, ist in einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass das Rahmenelement eine Isolationsschicht aufweist. Sie kann als thermische und/oder elektrische Isolationsschicht ausgeführt sein, und optional einseitig oder beidseitig selbstklebend sein. Die Isolationsschicht ist besonders bevorzugt als Isolationsfolie ausgebildet, die in einer weiteren Variante der Erfindung während der Herstellung des Rahmenelementes miteingeschäumt wurde und beispielsweise Aussparungen am Rand als Verankerungsstruktur aufweist, wodurch die Schicht im Schaum formschlüssig einbettet wird. Geeignete Materialien sind hier z.B. Keramik-Verbundwerkstoffe, Polyamid, Polyimid, Polyethylen oder faserverstärkte Kunststoffe.In order to ensure a secure electrical separation of two adjacent battery cells, it is provided in a particularly preferred embodiment of the invention that the frame element has an insulating layer. It can be designed as a thermal and / or electrical insulation layer, and optionally self-adhesive on one or both sides. The insulating layer is particularly preferably formed as an insulating film, which was miteing foamed in a further variant of the invention during the manufacture of the frame element and, for example, has recesses on the edge as anchoring structure, whereby the layer is embedded in the foam form-fitting manner. Suitable materials are here e.g. Ceramic composites, polyamide, polyimide, polyethylene or fiber reinforced plastics.

[0017] Um die Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Batterie zu erhöhen, ist in einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass zwischen zwei benachbarten Rahmenelementen zumindest eine Entgasungsöffnung vorgesehen ist. Diese Entgasungsöffnung ist beispielsweise als Aussparung zwischen den einzelnen Rahmenelementen ausgebildet und erlaubt das Entweichen eines Überdrucks aus der Batteriezelle, wenn zum Beispiel deren Außenhaut gerissen ist. Damit wird die Beschädigung benachbarter intakter Batteriezellen und/oder Rahmenelemente verhindert, und das ausströmende Gas kann abgeführt werden.In order to increase the reliability of the battery according to the invention, it is provided in a particularly preferred embodiment of the invention that at least one degassing opening is provided between two adjacent frame members. This degassing opening is formed for example as a recess between the individual frame elements and allows the escape of excess pressure from the battery cell when, for example, the outer skin is cracked. Thus, the damage of adjacent intact battery cells and / or frame members is prevented, and the outflowing gas can be removed.

[0018] Als besonders geeignet für den Einsatz in der erfindungsgemäßen Batterie haben sich jene Rahmenelemente erwiesen, die aus einem elastischen oder auch nichtelastischen Schaumstoff gefertigt sind, wobei der Schaumstoff aus einer Gruppe gewählt ist, die Polyurethanschäume, Silikonschäume, Integralschäume, Epoxyschäume und RIM-(Reaction Injection Moulding-)Schäume enthält.Particularly suitable for use in the battery according to the invention, those frame elements have proven, which are made of an elastic or non-elastic foam, wherein the foam is selected from a group consisting of polyurethane foams, silicone foams, integral foams, epoxy foams and RIM (Reaction Injection Molding) contains foams.

[0019] Um die Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Batterie weiter zu erhöhen, ist in 2/9 österreichisches Patentamt AT 514 061 B1 2014-10-15 einer weiteren Ausführung der Erfindung das Schaummaterial mit selbstlöschenden und/oder brandhemmenden Additiven versetzt.In order to further increase the reliability of the battery according to the invention, in another embodiment of the invention, the foam material is mixed with self-extinguishing and / or fire-retardant additives in another patent application AT 514 061 B1 2014-10-15.

[0020] Die Erfindung wird des Weiteren durch ein Verfahren zur Herstellung eines Rahmenelementes, insbesondere für eine erfindungsgemäße wiederaufladbare Batterie dadurch gelöst, dass das Rahmenelement formgeschäumt wird. Hierzu werden in eine Schäumform die üblicherweise flüssigen, reaktionsfähigen Ausgangsstoffe eingebracht und gegebenenfalls unter Druck und/oder Temperatur zur Reaktion gebracht. Hierbei kommen auch diskontinuierliche Verfahren wie das RSG-(Reaktionsschaumguss)- und das RIM-(Reaction Injection Moulding)-Verfahren zum Einsatz.The invention is further achieved by a method for producing a frame element, in particular for a rechargeable battery according to the invention characterized in that the frame element is molded foam. For this purpose, the usually liquid, reactive starting materials are introduced into a foaming mold and optionally reacted under pressure and / or temperature. Here, discontinuous processes such as the RSG (reaction foam casting) and the RIM (Reaction Injection Molding) method are used.

[0021] Besonders bevorzugt ist beim erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass während der Herstellung des Rahmenelementes weitere Funktionselemente, insbesondere Kabelkanäle, Kühlleitungen, Isolationselemente oder Metallteile wie beispielsweise Befestigungsklammern in die Form eingelegt und mitgeschäumt werden.Particularly preferred is provided in the method according to the invention, that during the manufacture of the frame member further functional elements, in particular cable channels, cooling lines, insulation elements or metal parts such as mounting brackets are inserted into the mold and foamed.

[0022] Im Folgenden wird anhand eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels mit zugehörigen Figuren die Erfindung näher erläutert. Darin zeigen [0023] Fig. 1 [0024] Fig. 2 [0025] Fig. 3 [0026] Fig. 4 [0027] Fig. 5 [0028] Fig. 6 [0029] Fig. 7 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Batterie in einer perspektivischen Ansicht, eine Batteriezelle in einem Rahmenelement in einer Ansicht von vorne, eine alternative Batteriezelle in einem Rahmenelement in einer Ansicht von vorne, die erfindungsgemäße Batterie aus Fig. 3 in einer Schnittansicht, die erfindungsgemäße Batterie aus Figs. 1 und Fig. 2 in einer schematischen Seitenansicht, eine schematische Seitenansicht von Rahmen, die nur jeweils dreieckige oder trapezförmige Quergurte aufweisen, und eine schematische Seitenansicht von Rahmen, die sowohl einen dreieckigen als auch einen trapezförmigen Querschnitt am selben Quergurt aufweisen.In the following, the invention is explained in detail with reference to a non-limiting embodiment with accompanying figures. Fig. 1 Fig. 4 Fig. 4 Fig. 5 Fig. 6 Fig. 7 Fig. 7 a schematic representation of the battery according to the invention in a perspective view, a battery cell in a frame member in a view from the front, an alternative battery cell in a frame member in a view from the front, the battery according to the invention of Figure 3 in a sectional view, the battery according to the invention. 1 and 2 in a schematic side view, a schematic side view of frames which have only triangular or trapezoidal transverse straps, respectively, and a schematic side view of frames which have both a triangular and a trapezoidal cross section on the same transverse belt.

[0030] Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Batterie 100 in Form eines Zellstapels, wobei die einzelnen Batteriezellen 110 mit ihren Elektrodenkontakten 111 in Rahmenelementen 120 angeordnet sind. Der Zellstapel der erfindungsgemäßen Batterie 100 ist zwischen zwei Endplatten 130 angeordnet, die auf an sich bekannte Weise die einzelnen Batteriezellen 110 mit ihren zugehörigen Rahmenelementen 120 in ihrer Position zueinander fixieren. Das Rahmenelement 120 ist hierbei aus Schaumstoff gefertigt, das kostengünstigerweise in einer Form hergestellt wird, was eine einfache Herstellung der unterschiedlichen Querschnitte der Quergurte 121, 122 bzw. Längsgurte 123 erlaubt.Fig. 1 shows a battery 100 according to the invention in the form of a cell stack, wherein the individual battery cells 110 are arranged with their electrode contacts 111 in frame members 120. The cell stack of the battery 100 according to the invention is arranged between two end plates 130 which, in a manner known per se, fix the individual battery cells 110 with their associated frame elements 120 in their position relative to one another. The frame element 120 is in this case made of foam, which is inexpensively manufactured in a mold, which allows easy production of the different cross sections of the cross straps 121, 122 and longitudinal straps 123.

[0031] Hierbei kann das Rahmenelement 120 einstückig mit einem Grundkörper aus geschäumtem Material gefertigt sein, oder aber die einzelnen Quergurte 121, 122 und Längsgurte 123 einzeln gefertigt und anschließend zum Rahmenelement 120 zusammengesetzt und verbunden werden.Here, the frame member 120 may be made in one piece with a base body made of foamed material, or individually the individual cross straps 121, 122 and longitudinal straps 123 manufactured and then assembled and connected to the frame member 120.

[0032] In der Fig. 2 ist eine Batteriezelle 110 in einer Ansicht von vorne dargestellt, wobei ihre beiden Elektrodenkontakte 111 an einem ersten Quergurt 121 des Rahmenelementes 120 angeordnet sind.2, a battery cell 110 is shown in a front view, with its two electrode contacts 111 are disposed on a first transverse strap 121 of the frame member 120.

[0033] Des Weiteren sind in dem Grundkörper der Längsgurte 123 Befestigungselemente 124 eingeschäumt, die der Anordnung der einzelnen Batteriezellen 110 zu einem Zellstapel der Batterie 100 dienen und beispielsweise aus Metall oder Kunststoff gefertigt sind. Der Quergurt 122 weist zudem in seinen Endbereichen Gewindeeinsätze 125 auf, die ebenfalls der Anordnung einzelner Batteriezellen 110 zueinander dienen.Furthermore, in the main body of the longitudinal straps 123 fasteners 124 are foamed, which serve the arrangement of the individual battery cells 110 to a cell stack of the battery 100 and are made for example of metal or plastic. The transverse belt 122 also has threaded inserts 125 in its end regions, which likewise serve to arrange individual battery cells 110 relative to one another.

[0034] In der Fig. 3 ist eine alternative Ausführung der Batteriezelle gezeigt, bei welcher der 3/9 österreichisches Patentamt AT 514 061 B1 2014-10-15 erste Kontakt 111a im Bereich des ersten Quergurtes 121 angeordnet ist, während der zweite Elektrodenkontakt 111 b am zweiten Quergurt 122 des Rahmenelements 120 anliegt. Hierbei ist in dem Grundkörper des Rahmenelements 120 ein Kühlkanal 126 für die Durchleitung eines Kühlmediums angeordnet.FIG. 3 shows an alternative embodiment of the battery cell, in which the first contact 111a is arranged in the region of the first transverse belt 121, while the second electrode contact 111 is disposed in the region of the first transverse belt 121 b abuts the second transverse belt 122 of the frame member 120. Here, in the main body of the frame member 120, a cooling channel 126 is arranged for the passage of a cooling medium.

[0035] An der Oberfläche der Batteriezelle 110 ist eine Isolationsschicht 140 angeordnet, die besonders bevorzugt als Folie oder dünne Platte ausgebildet ist und der thermischen und/oder elektrischen Isolierung zweier benachbarter Batteriezellen 110, 110' zueinander dient. Die Isolationsschicht 140 ist mittels einer punktierten Linie dargestellt (Fig. 2 und Fig. 3) und zeigt an den Rändern Aussparungen 141, um eine formschlüssige Verbindung mit dem ausgehärteten Schaum herzustellen.On the surface of the battery cell 110, an insulating layer 140 is arranged, which is particularly preferably formed as a foil or thin plate and the thermal and / or electrical insulation of two adjacent battery cells 110, 110 'to each other. The insulating layer 140 is shown by a dotted line (Figures 2 and 3) and has recesses 141 at the edges to form a positive connection with the cured foam.

[0036] Wie in den Fig. 4 und Fig. 5 gezeigt, weist der erste Quergurt 121, 121' des Rahmenelements 120, 120' einen trapezförmigen Querschnitt auf, während sein zweiter Quergurt 122, 122' einen dreiecksförmigen Querschnitt aufweist. Zudem sind der Fig. 4 die Kühlkanäle 126 in den Quergurten 121, 121', 122, 122' zu entnehmen. Die beiden Längsgurte 123, 123' weisen in diesen Ausführungen der Erfindung jeweils einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf.As shown in FIGS. 4 and 5, the first transverse belt 121, 121 'of the frame element 120, 120' has a trapezoidal cross section, while its second transverse belt 122, 122 'has a triangular cross section. In addition, the cooling channels 126 in the transverse straps 121, 121 ', 122, 122' can be seen in FIG. The two longitudinal straps 123, 123 'each have a substantially rectangular cross-section in these embodiments of the invention.

[0037] Wie insbesondere der Fig. 5 entnommen werden kann, ist eine erste Batteriezelle 110 derart zwischen zwei benachbarten Rahmenelementen 120, 120' angeordnet, dass ihre Elektrodenkontakte 111a, 111b zwischen dem ersten trapezförmigen Quergurt 121' des ersten Rahmenelements 120 und dem zweiten Quergurt 122' des benachbarten Rahmenelements 120' angeordnet ist. Durch die spezielle Ausformung der Quergurten 121, 121', 122, 122' und deren Anordnung zueinander werden jeweils die Elektrodenkontakte 111a, 111a', 111b, 111b' zweier benachbarter Batteriezellen 110, 110' zueinander gebogen, sodass deren Kontaktierung wesentlich erleichtert wird. Da die Längsgurte 123, 123' der einzelnen Rahmenelemente 120, 120' eine geringere Breite als die zugehörigen Quergurte 121, 121', 122, 122' aufweisen, entsteht zwischen den Längsgurten 123, 123' eine spaltartige Längsöffnung, die als Entgasungsöffnung 150 fungiert.As can be seen in particular from FIG. 5, a first battery cell 110 is arranged between two adjacent frame elements 120, 120 'such that their electrode contacts 111a, 111b are between the first trapezoidal transverse belt 121' of the first frame element 120 and the second transverse belt 122 'of the adjacent frame member 120' is arranged. Due to the special shape of the transverse straps 121, 121 ', 122, 122' and their arrangement to each other, the electrode contacts 111a, 111a ', 111b, 111b' of two adjacent battery cells 110, 110 'are bent to each other, so that their contacting is much easier. Since the longitudinal straps 123, 123 'of the individual frame elements 120, 120' have a smaller width than the associated transverse straps 121, 121 ', 122, 122', a gap-like longitudinal opening is created between the longitudinal straps 123, 123 ', which acts as a degassing opening 150.

[0038] In den Fig. 6 und Fig. 7 sind weitere Varianten des Rahmenelements 120 dargestellt, wobei der jeweilige erste Quergurt 121 entweder einen dreiecksförmigen oder trapezförmigen Querschnitt aufweist (Fig. 6) oder aber der erste Quergurt 121 abschnittsweise über einen trapezförmigen sowie einen dreiecksförmigen Querschnitt verfügt (Fig. 7). In beiden Fällen ist der Querschnitt des zweiten Quergurts 122 im Wesentlichen quadratisch oder rechteckig und überragt die Längsgurte 123 nicht.FIGS. 6 and 7 show further variants of the frame element 120, the respective first transverse strap 121 having either a triangular or trapezoidal cross section (FIG. 6) or the first transverse strap 121 in sections via a trapezoidal and a cross section triangular-shaped cross section has (Fig. 7). In both cases, the cross section of the second transverse belt 122 is substantially square or rectangular and does not protrude beyond the longitudinal straps 123.

[0039] Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiels beschränkt ist, insbesondere können im Rahmenelement noch weitere Funktionselemente, insbesondere Kühlleitungen, Kabelkanäle, sowie unterschiedlichste Öffnungen vorgesehen sein. 4/9It is understood that the present invention is not limited to the illustrated embodiment, in particular, further functional elements, in particular cooling lines, cable channels, as well as different openings may be provided in the frame member. 9.4

Claims (9)

österreichisches Patentamt AT 514 061 B1 2014-10-15 Patentansprüche 1. Wiederaufladbare Batterie (100) mit zumindest einer, vorzugsweise mit einer Vielzahl von Batteriezellen (110, 110'), die in Rahmenelementen (120, 120') angeordnet sind, wobei die Rahmenelemente (120, 120') einen Grundkörper aus geschäumtem Material aufweisen, und die Rahmenelemente (120, 120') jeweils einen ersten Quergurt (121, 121'), einen dem ersten Quergurt (121, 121') gegenüberliegenden zweiten Quergurt (122, 122') sowie zwei einander gegenüberliegende Längsgurte (123, 123') aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Quergurt (121) eines ersten Rahmenelementes (120) an einem zweiten Quergurt (122') eines benachbarten zweiten Rahmenelementes (120') im Wesentlichen formschlüssig anordenbar ist.Austrian patent office AT 514 061 B1 2014-10-15 Claims 1. A rechargeable battery (100) having at least one, preferably with a plurality of battery cells (110, 110 ') arranged in frame elements (120, 120'), wherein the Frame elements (120, 120 ') have a base body made of foamed material, and the frame elements (120, 120') each have a first transverse belt (121, 121 '), a second transverse belt (122, 121') opposite the first transverse belt (121, 121 '). 122 ') and two opposed longitudinal straps (123, 123'), characterized in that the first transverse strap (121) of a first frame element (120) on a second transverse strap (122 ') of an adjacent second frame element (120') substantially can be arranged in a form-fitting manner. 2. Batterie (100) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der erste Quergurt (121, 121') einen im Wesentlichen trapezförmigen Querschnitt und der zweite Quergurt (122, 122') einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweist, während die beiden Längsgurte (123, 123') vorzugsweise einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt besitzen.2. Battery (100) according to claim 1, characterized in that the first transverse belt (121, 121 ') has a substantially trapezoidal cross section and the second transverse belt (122, 122') has a substantially triangular cross section, while the two longitudinal belts (123 , 123 ') preferably have a rectangular or square cross-section. 3. Batterie (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte Rahmenelemente (120, 120') derart zueinander angeordnet sind, dass der erste Quergurt (121) des ersten Rahmenelementes (120) in direkter Nachbarschaft zu dem zweiten Quergurt (122') des zweiten Rahmenelementes (120') angeordnet ist, wobei die beiden Quergurte (121, 122') durch einen flächigen elektrischen Kontakt (111, 111a, 111a', 111b, 111b') einer Batteriezelle (110,110') zumindest teilweise voneinander getrennt sind.3. Battery (100) according to claim 1 or 2, characterized in that two adjacent frame members (120, 120 ') are arranged to each other such that the first transverse belt (121) of the first frame member (120) in direct proximity to the second transverse belt (122 ') of the second frame element (120') is arranged, wherein the two transverse straps (121, 122 ') by a flat electrical contact (111, 111a, 111a', 111b, 111b ') of a battery cell (110,110') at least partially are separated from each other. 4. Batterie (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenelement (120, 120') eine Isolationsschicht (140) zur elektrischen und/oder thermischen Trennung zweier benachbarter Batteriezellen (110, 110') aufweist.4. Battery (100) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the frame element (120, 120 ') has an insulating layer (140) for the electrical and / or thermal separation of two adjacent battery cells (110, 110'). 5. Batterie (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (140) eine Verankerungsstruktur (141) zur verbesserten Einbettung im geschäumten Material des Rahmenelementes (120) aufweist.5. Battery (100) according to claim 4, characterized in that the insulating layer (140) has an anchoring structure (141) for improved embedding in the foamed material of the frame element (120). 6. Batterie (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten Rahmenelementen (120, 120') zumindest eine Entgasungsöffnung (150) vorgesehen ist.6. Battery (100) according to any one of claims 1 to 5, characterized in that between two adjacent frame members (120, 120 ') at least one degassing opening (150) is provided. 7. Batterie (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rahmenelement (120, 120') aus einem elastischen oder nicht-elastischen Schaumstoff gefertigt ist, der aus der Gruppe gewählt ist, die Polyurethanschäume, Silikonschäume, Integralschäume, Epoxyschäume und RIM-(Reaction Injection Moulding)- Schäume enthält, und vorzugsweise mit selbstlöschenden und/oder brandhemmenden Additiven versetzt ist.7. Battery (100) according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the frame member (120, 120 ') is made of an elastic or non-elastic foam, which is selected from the group consisting of polyurethane foams, silicone foams, integral foams , Epoxy foams and RIM (Reaction Injection Molding) - contains foams, and preferably with self-extinguishing and / or fire retardant additives is added. 8. Verfahren zur Herstellung eines Rahmenelementes (120, 120'), insbesondere für eine Batterie (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper des Rahmenelements (120, 120') formgeschäumt wird.8. A method for producing a frame member (120, 120 '), in particular for a battery (100) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the basic body of the frame member (120, 120') is molded foam. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass während der Herstellung des Rahmenelementes (120, 120') weitere Funktionselemente, insbesondere Kabelkanäle, Kühlleitungen (126), Isolationselemente (140) oder Metallteile wie Befestigungsklammern (124) in die Form eingelegt und mitgeschäumt werden. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 5/99. The method according to claim 8, characterized in that during the manufacture of the frame member (120, 120 ') further functional elements, in particular cable channels, cooling lines (126), insulating elements (140) or metal parts such as mounting brackets (124) inserted into the mold and foamed become. 4 sheets of drawings 5/9
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