DE102009035485A1 - Zellenverbund mit einer vorgebbaren Anzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen - Google Patents

Zellenverbund mit einer vorgebbaren Anzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zellenverbund (3) mit einer vorgebbaren Anzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen (1), wobei die jeweilige Einzelzelle (1) ein Gehäuse (2) sowie einen positiven und einen negativen Pol aufweist, wobei ein jeweiliger Pol mit einer Gehäuseseite (2.1, 2.2) des Gehäuses (2) elektrisch leitend verbunden ist, wobei zwischen den Gehäuseseiten (2.1, 2.2) ein ein Zellinneres seitlich umlaufender Gehäuserahmen (2.3) angeordnet ist, wobei die jeweiligen Gehäuserahmen (2.3) der Einzelzellen (1) derart ausgebildet sind, dass die Einzelzellen (1) mit deren zugehörigen Gehäuseseiten (2.1, 2.2) zur elektrischen Kontaktierung untereinander in genau eine Richtung (R) ausgerichtet im Zellenverbund (3) anordbar sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Zellenverbund mit einer vorgebbaren Anzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen, wobei die jeweilige Einzelzelle ein Gehäuse sowie einen positiven und einen negativen Pol aufweist, wobei ein jeweiliger Pol mit einer Gehäuseseite des Gehäuses elektrisch leitend verbunden ist, wobei zwischen den Gehäuseseiten ein ein Zellinneres seitlich umlaufender Gehäuserahmen angeordnet ist.
  • Aus der EP 1 939 956 A1 ist ein Batteriepack, welcher eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweist, die parallel und/oder seriell miteinander verschaltet sind, bekannt. Dabei ist jede Batteriezelle von einem rechteckförmigen äußeren Gehäuse umgeben. Zwischen den Batteriezellen ist jeweils ein Separator angeordnet, der die Batteriezellen räumlich voneinander trennt. Jede Batterie weist zwei Pole auf, die L-förmig an dem Gehäuse der jeweiligen Batteriezelle angeordnet sind. Dabei ist ein positiver Pol entgegengesetzt zu einem negativen Pol der Batteriezelle verbogen.
  • Darüber hinaus ist aus der EP 1 753 058 A2 ein Batteriemodul bekannt, welches eine Mehrzahl von Einzelzellen sowie Zellbarrieren aufweist, wobei die Zellbarrieren zwischen nebeneinander angeordneten Einzelzellen angeordnet sind. Die Zellbarrieren sind dabei derart ausgebildet, dass diese ein Körperelement und ein Befestigungselement, welches an einem Fuß des Körperelementes angeordnet ist, aufweisen. Ein jeweiliges Befestigungselement ist mit einer angrenzenden Einzelzelle verbunden, wobei zwei Zellbarrieren eine Einzelzelle umschließen.
  • Weiterhin ist aus der DE 10 2007 063 181 A1 eine Rahmenflachzelle bekannt, die ein Gehäuse aufweist, welches aus zwei Gehäuseseiten und einem zwischen diesen angeordneten, ein Zellinneres seitlich umlaufenden, Gehäuserahmen gebildet ist. In dem Zellinneren sind Elektrodenfolien, die zu einem Elektrodenfolienstapel zusammengefasst sind, angeordnet. Die Elektrodenfolien sind mit Stromableiterfahnen elektrisch leitend verbunden und zu einem Pol der Rahmenflachzelle zusammengefasst, wobei ein Pol an einer betreffenden Gehäuseseite anliegt, wodurch diese Spannung führend ausgeführt sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zellenverbund anzugeben, welcher Bauraum optimiert ausgelegt ist und Fehlverschaltungen zwischen Einzelzellen des Zellenverbundes vermieden sind.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Der erfindungsgemäße Zellenverbund umfasst eine vorgebbare Anzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen, wobei die jeweilige Einzelzelle ein Gehäuse sowie einen positiven und einen negativen Pol aufweist, wobei ein jeweiliger Pol mit einer Gehäuseseite des Gehäuses elektrisch leitend verbunden ist, wobei zwischen den Gehäuseseiten ein ein Zellinneres seitlich umlaufender Gehäuserahmen angeordnet ist. Erfindungsgemäß sind die jeweiligen Gehäuserahmen der Einzelzellen derart ausgebildet, dass die Einzelzellen des Zellenverbundes mit deren zugehörigen Gehäuseseiten zur elektrischen Kontaktierung untereinander in genau eine Richtung ausgerichtet anordbar sind.
  • Dadurch, dass die Gehäuseseiten mit einem jeweiligen Pol verbunden sind, sind die Gehäuseseiten Spannung führend ausgeführt, wobei der Gehäuserahmen die Gehäuseseiten elektrisch sowie räumlich voneinander trennt. Hierzu ist der Gehäuserahmen besonders bevorzugt aus einem elektrisch isolieren Material, beispielsweise einem thermoplastischen Kunststoff, gebildet.
  • Durch die Ausrichtung der Einzelzellen des Zellenverbundes in genau eine Richtung sind in Gewinn bringender Weise Fehlverschaltungen aufgrund verkehrter Anordnung der Einzelzellen vermieden. Ist eine Einzelzelle in dem Zellenverbund verkehrt verbaut, ist in vorteilhafter Weise kein elektrischer Kontakt zwischen dieser Einzelzelle, einer vorgeordneten und einer nachgeordneten Einzelzelle herstellbar.
  • Darüber hinaus ist anhand der Ausbildung des Gehäuserahmens ein Fehler hinsichtlich eines verkehrten Einbaus einer Einzelzelle einfach und ohne großen Aufwand aufzufinden. Mit anderen Worten: Die Einzelzeilen des erfindungsgemäßen Zellenverbundes weisen eine so genannte Verwechslungssicherung der Spannung führenden Gehäuseseiten auf.
  • Hierzu ist der Gehäuserahmen derart ausgebildet, dass die Einzelzellen des Zellenverbundes besonders vorteilhaft ineinander steckbar sind, wobei die Gehäuserahmen aller Einzelzellen gleich sind.
  • Insbesondere ist der Gehäuserahmen einer jeden Einzelzelle an sich gegenüberliegenden langen Seiten mit Positionierungselementen versehen, die zumindest teilweise über eine Gehäuseoberfläche, insbesondere über eine der äußeren Oberflächenseiten der Gehäuseseite, hinausragen. Hierzu stehen alle Positionierungselemente einer Einzelzelle an nur einer der äußeren Oberflächenseiten der Gehäuseseiten über. Insbesondere stehen die Positionierungselemente an der äußeren Oberflächenseite der betreffenden Gehäuseseite in etwa um eine halbe Breite des Gehäuserahmens über.
  • Dabei weisen die Positionierungselemente eine Länge auf, die in etwa der Breite des Gehäuserahmens entspricht.
  • Die Positionierungselemente einer jeweiligen Einzelzelle sind derart versetzt auf dem Gehäuserahmen angeordnet, dass diese mit einer ersten halben Länge den Gehäuserahmen überdecken und mit der zweiten halben Länge über den Gehäuserahmen hinausragen.
  • Die Positionierungselemente dienen einerseits einer Verhinderung einer Fehlverschaltung von Einzelzellen innerhalb des Zellenverbundes und andererseits einer verbesserten Ausrichtung der Einzelzellen zueinander. Dadurch werden in besonders vorteilhafter Weise eine mechanische Stabilität sowie eine Formgenauigkeit des montierten Zellenverbundes erhöht.
  • Im Vergleich zum angegebenen Stand der Technik ist anhand des erfindungsgemäßen Zellenverbundes ein Bauraum des Zellenverbundes optimiert und ein Gewicht reduziert.
  • Insbesondere sind die versetzt angeordneten Positionierungselemente derart an den sich gegenüberliegenden langen Seiten des Gehäuserahmens angeordnet, dass die Positionierungselemente bevorzugt mit einer kurzen Seite des Gehäuserahmens in einer Ebene abschließen, wodurch eine Breite der Einzelzelle und somit des Zellenverbundes in besonders vorteilhafter Weise nicht verändert ist.
  • Darüber hinaus sind die Positionierungselemente derart ausgebildet, dass diese über eine Höhe der Gehäuseseiten hinausragen. Hierdurch kann zwischen den Positionierungselementen eine Zellüberwachungseinheit passgenau angeordnet werden, wodurch diese seitlich gestützt und gehalten wird. Dabei dient die Zellüberwachungseinheit einer Überwachung einer Spannung einzelner Einzelzellen.
  • Die Positionierungselemente sind außerdem derart an dem Gehäuserahmen versetzt angeordnet, dass aus der Versetzung gleichzeitig eine Ausbildung von so genannten Aufnahmeeinheiten resultiert, wobei die Aufnahmeeinheiten in Abhängigkeit einer Richtung der Anordnung der Einzelzelle vor bzw. hinter dem Positionierungselement an demselben Gehäuserahmen ausgebildet ist. Dabei können die Aufnahmeeinheiten einerseits ebenflächig und andererseits als Aussparung bzw. Vertiefung an dem Gehäuserahmen ausgebildet sein, in die die Positionierungselemente seitlich einführbar sind.
  • In besonders vorteilhafter Weise korrespondieren die versetzt angeordneten Positionierungselemente einer der Einzelzellen mit den Aufnahmeeinheiten einer zu dieser Einzelzelle nachgeordneten Einzelzelle.
  • Dabei weisen die Aufnahmeeinheiten einer der Einzelzellen Abmessungen auf, die den Abmessungen eines die Gehäuseseite überstehenden Teiles der Positionierungselemente einer nachgeordneten Einzelzelle entsprechen, wodurch die Positionierungselemente einer der Einzelzellen in vorteilhafter Weise im Formschluss an den Aufnahmeeinheiten einer im Zellenverbund vorgeordneten Einzelzelle angeordnet sind.
  • Insbesondere sind die versetzt angeordneten Positionierungselemente sowie die aus der Versetzung resultierenden Aufnahmeeinheiten aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet, wodurch ein elektrischer Kontakt mit einer im Zellenverbund verkehrt angeordneten bzw. verbauten Einzelzelle ausgeschlossen ist.
  • In einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zellenverbundes können die an dem Gehäuserahmen versetzt angeordneten Positionierungselemente an dem Gehäuserahmen kraft-, form- und/oder stoffschlüssig befestigt sein.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zellenverbundes können die Positionierungselemente und der Gehäuserahmen der jeweiligen Einzelzelle als ein Formelement gebildet sein, welches beispielsweise in einem Gussverfahren, insbesondere einem Spritzgussverfahren, herstellbar ist.
  • Vorzugsweise sind die Einzelzellen des Zellenverbundes durch vorder- und rückseitig an dem Zellenverbund angeordnete Druckbleche miteinander verpresst, wobei zusätzlich Spannbänder an dem Zellenverbund, jeweils eine Längsseite randseitig umgebend, angeordnet werden können.
  • Insbesondere ist der Zellenverbund für eine Batterie, beispielsweise für eine Lithium-Ionen-Batterie, geeignet, wobei die Batterie eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Batterie für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder ein Brennstoffzellen-Fahrzeug ist.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 schematisch in perspektivischer Ansicht eine als Rahmenflachzelle ausgeführte Einzelzelle mit an einem Gehäuserahmen angeordneten Positionierungselementen,
  • 2 schematisch in perspektivischer Ansicht einen aus Einzelzellen gebildeten Zellenverbund mit an einem jeweiligen Gehäuserahmen angeordneten Positionierungselementen,
  • 3 schematisch einen Zellenverbund gemäß 2 in einer Seitenansicht,
  • 4 schematisch in perspektivischer Ansicht einen Ausschnitt eines Zellenverbundes,
  • 5 schematisch in perspektivischer Ansicht einen Ausschnitt eines Zellenverbundes mit einer verkehrt angeordneten Einzelzelle, und
  • 6 schematisch eine Seitenansicht eines in 5 gezeigten Ausschnittes eines Zellenverbundes mit verkehrt angeordneter Einzelzelle.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Einzelzelle 1, insbesondere eine Rahmenflachzelle, im Weiteren als Rahmenflachzelle 1 bezeichnet.
  • Die Rahmenflachzelle 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches aus einer ersten Gehäuseseite 2.1, einer zweiten Gehäuseseite 2.2 und einem, ein Zellinneres seitlich umlaufenden, Gehäuserahmen 2.3 gebildet ist.
  • Insbesondere sind die Gehäuseseiten 2.1, 2.2 aus Metall gebildet, wobei der Gehäuserahmen 2.3 vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff, ausgeführt ist.
  • In dem Zellinneren ist ein nicht näher dargestelltes elektrochemisch aktives Material, beispielsweise in Form von beschichteten Elektrodenfolien angeordnet, die zu einem Elektrodenfolienstapel zusammengefasst sein können.
  • Jeweilige Enden der Elektrodenfolien gleicher Polarität sind als Stromableiterfahnen zu einem Pol, beispielsweise durch Schweißung, miteinander verbunden, wobei die als Pol zusammengeführten Stromableiterfahnen einer Polarität mit einer jeweiligen metallischen Gehäuseseite 2.1, 2.2 elektrisch leitend verbunden sind. Dadurch sind die Gehäuseseiten 2.1, 2.2 Spannung führend ausgeführt. Der das Zellinnere seitlich umlaufende Gehäuserahmen 2.3 dient insbesondere dazu, die Gehäuseseiten 2.1, 2. elektrisch sowie räumlich voneinander zu trennen.
  • Darüber hinaus dient die jeweilige Gehäuseseite 2.1, 2.2 gleichzeitig als so genanntes Wärmeleitblech, wobei über das Wärmeleitblech eine in der Rahmenflachzelle 1 bei Laden und Entladen entstehende Wärme abführbar ist.
  • Der das Zellinnere seitlich umlaufende Gehäuserahmen 2.3 ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass die jeweilige Rahmenflachzelle 1 eines in 2 näher dargestellten Zellenverbundes 3 mit deren zugehörigen Gehäuseseiten 2.1, 2.2 zur elektrischen Kontaktierung innerhalb des Zellenverbundes 3 in genau eine Richtung R ausgerichtet anordbar ist.
  • Hierzu weist der Gehäuserahmen 2.3 Positionierungselemente 4 auf, die zungenartig ausgebildet sind. Das jeweilige Positionierungselement 4 ist hinsichtlich einer Breite bG des Gehäuserahmens 2.3 versetzt angeordnet. Dabei sind die Positionierungselemente 4 insbesondere an sich gegenüberliegenden langen Seiten S1 des Gehäuserahmens 2.3 in einem jeweiligen Eckbereich 2.3.1 sich in einer horizontalen Ebene gegenüberliegend angeordnet.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind an dem Gehäuserahmen 2.3 vier Positionierungselemente 4 angeordnet.
  • Vorzugsweise sind die Positionierungselemente 4 analog zu dem Gehäuserahmen 2.3 aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet.
  • Die Positionierungselemente 4 können einerseits an dem Gehäuserahmen 2.3, beispielsweise kraft-, form- und/oder stoffschlüssig befestigt oder andererseits an diesem selbst ausgebildet sein. Hierzu können der Gehäuserahmen 2.3 und die Positionierungselemente 4 beispielsweise als ein Formteil gebildet sein, welches z. B. in einem Gussverfahren, beispielsweise in einem Spritzgussverfahren, hergestellt werden kann.
  • Insbesondere sind die Positionierungselemente 4 versetzt an dem Gehäuserahmen 2.3 angeordnet, dass die Positionierungselemente 4 an einer äußeren Oberflächenseite 2.1.1 der ersten Gehäuseseite 2.1 überstehen. Hierzu beträgt eine Abmessung des an der äußeren Oberflächenseite 2.1.1 überstehenden Teiles 4.1 des jeweiligen Positionierungselementes 4 beispielsweise in etwa eine halbe Breite b des Gehäuserahmens 2.3. Zudem weisen die Positionierungselemente 4 eine Länge l auf, die in etwa der Breite bG des Gehäuserahmens 2.3 entspricht. Dabei sind die Positionierungselemente 4 einer jeweiligen Rahmenflachzelle 1 derart versetzt an dem Gehäuserahmen 2.3 angeordnet, dass diese mit einer ersten halben Länge l1 den Gehäuserahmen 2.3 überdecken und mit der zweiten halben Länge l2 über den Gehäuserahmen 2.3 hinausragen, wobei die zweite halbe Länge l2 dem überstehenden Teil 4.1 entspricht.
  • Dabei sind die Positionierungselemente 4 insbesondere mit deren überstehenden Teilen 4.1 in eine Richtung R zeigend an dem Gehäuserahmen 2.3 angeordnet.
  • Weiterhin sind die Positionierungselemente 4 derart an dem Gehäuserahmen 2.3 angeordnet, dass die Positionierungselemente 4 mit einer äußeren seitlichen Begrenzung mit einer kurzen Seite S2 des Gehäuserahmens 2.3 in einer Ebene abschließen, d. h. dass das jeweilige Positionierungselement 4 an der entsprechenden kurzen Seite S2 des Gehäuserahmens 2.3 nicht übersteht. Dadurch ist eine Rahmenflachzellenbreite bF und somit eine in 2 gezeigte Zellenverbundbreite bZ trotz angeordneter Positionierungselemente 4 gleich bleibend.
  • Darüber hinaus ragen die an dem Gehäuserahmen 2.3 angeordneten Positionierungselemente 4 über eine Höhe h der Gehäuseseiten 2.1, 2.2 und damit über eine Höhe des Gehäuserahmens 2.3 hinaus.
  • Dadurch, dass die Positionierungselemente 4 versetzt an dem Gehäuserahmen 2.3 angeordnet sind, bildet die Fläche, die dem Positionierungselement 4 in Bezug auf die Breite bG des entsprechenden Gehäuserahmens 2.3 gegenüberliegt, eine so genannte Aufnahmeeinheit 5. Dabei korrespondieren die Aufnahmeeinheiten 5 der Rahmenflachzelle 1 mit den Positionierungselementen 4 einer zu dieser Rahmenflachzelle 1 nachgeordneten Rahmenflachzelle 1, wie detailliert in 2, 3 und 4 gezeigt ist.
  • In einer möglichen Ausführungsform können die Aufnahmeeinheiten 5 ebenflächig ausgeführt sein. Alternativ dazu können die Aufnahmeeinheiten 5 als leichte Aussparung bzw. Vertiefung ausgeführt sein, in die die Positionselemente 4 seitlich hineinführbar sind.
  • In 2 ist ein Zellenverbund 3, welcher eine Mehrzahl, insbesondere eine vorgebbare Anzahl, von Rahmenflachzellen 1, die parallel und/oder seriell miteinander verschaltet sind, aufweist, in perspektivischer Ansicht dargestellt.
  • Der Zellenverbund 3 ist Bestandteil einer nicht näher dargestellten Batterie, wobei sich die Batterie insbesondere als Fahrzeugbatterie, insbesondere als Hochvolt-Batterie für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder für ein Brennstoffzellen-Fahrzeug eignet.
  • Die Rahmenflachzellen 1 sind durch die Positionierungselemente 4 in einer Richtung R ausgerichtet in dem Zellenverbund 3 angeordnet, d. h. verbaut, wobei die Positionierungselemente 4 als so genannte Verwechslungssicherung der Spannung führenden Gehäuseseiten 2.1, 2.2 der jeweiligen Rahmenflachzelle 1 dienen.
  • Dabei greifen die Positionierungselemente 4 einer Rahmenflachzelle 1 formschlüssig in die Aufnahmeeinheiten 5 einer in dem Zellenverbund 3 vorgeordneten Rahmenflachzelle 1 ein, d. h. die Positionierungselemente 4 sind unter bzw. auf den Aufnahmeeinheiten 5 angeordnet. Mit anderen Worten: Die Gehäuserahmen 2.3 der Rahmenflachzellen 1 sind derart gleich ausgebildet, dass die Rahmenflachzellen 1 ineinander steckbar sind. Dadurch ist der Zellenverbund 3 in vorteilhafter Weise Bauraum optimiert ausgeführt.
  • Insbesondere sind die Rahmenflachzellen 1 in einer Richtung R ausgerichtet planparallel nebeneinander angeordnet, wobei die Gehäuseseiten 2.1, 2.2 der jeweiligen Rahmenflachzellen 1 mit gleicher Polarität aneinander grenzen und somit die elektrische Kontaktierung realisiert ist.
  • Dabei dienen die Positionierungselemente 4 sowie die Aufnahmeeinheiten 5 einer optimierten Positionierung der Rahmenflachzellen 1 zueinander, wodurch in besonders vorteilhafter Weise eine mechanische Stabilität und eine Formgenauigkeit des Zellenverbundes 3 sichergestellt sind.
  • Auf dem Zellenverbund 3, insbesondere kopfseitig an den Rahmenflachzellen 1, ist eine Zellüberwachungseinheit 6 angeordnet. Dabei ist die Zellüberwachungseinheit 6 insbesondere zwischen den randseitig an dem Gehäuserahmen 2.3 angeordneten Positionierungselementen 4 passgenau angeordnet, wodurch die Zellüberwachungseinheit 6 seitlich gestützt und gehalten ist. Die Zellüberwachungseinheit 6 dient insbesondere einer Überwachung einer Spannung der einzelnen Rahmenflachzellen 1.
  • An den Rahmenflachzellen 1 ist zur Temperierung des Zellenverbundes 3 unter- bzw. bodenseitig eine Wärmeleitplatte 7 angeordnet. Die Wärmeleitplatte 7 dient dazu, eine von den als Wärmeleitblech ausgeführten Gehäuseseiten 2.1, 2.2 der Wärmeleitplatte 7 zugeführte Wärme der Rahmenflachzellen 1 abzuführen. Hierzu weist die Wärmeleitplatte 7 eine nicht gezeigte Kanalstruktur auf, welche von einem Wärmeleitmedium, beispielsweise einem Kühlmittel, durchströmbar ist, wobei zum Zu- und Abführen des Wärmeleitmediums Anschlussstellen 7.1 vorgesehen sind.
  • In einer nicht näher dargestellten Art und Weise kann zwischen der Wärmeleitplatte 7 und den Rahmenflachzellen 1 ein Isolationsmedium, beispielsweise in Form einer Wärmeleitfolie angeordnet sein.
  • Die miteinander elektrisch verschalteten Rahmenflachzellen 1, insbesondere der Zellenverbund 3, sind mittels Druckblechen 8 und Spannbändern 9 zusammengepresst.
  • Die Druckbleche 8 sind dabei planparallel zu den Rahmenflachzellen 1 an Vorder- und Rückseite des Zellenverbundes 3 angeordnet. Dabei weisen die Druckbleche 8 Kontaktelemente 8.1 zur Spannungsentnahme einer von dem Zellenverbund 3 erzeugten Spannung auf.
  • Die Spannbänder 9 umgeben randseitig jeweils eine Längsseite des Zellenverbundes 3.
  • 3 zeigt den in 2 dargestellten Zellenverbund 3 in einer Seitenansicht, wobei insbesondere die formschlüssige Anordnung der in einer Richtung ausgerichteten Rahmenflachzellen 1 dargestellt ist.
  • In 4 ist ein Ausschnitt eines Zellenverbundes 3 in perspektivischer Ansicht dargestellt.
  • Die 5 und 6 zeigen einen Ausschnitt eines Zellenverbundes 3 mit einer in den Zellenverbund 3 verkehrt eingebauten Rahmenflachzelle 10, wobei in 5 eine perspektivische und in 6 eine Seitenansicht dargestellt ist.
  • Dabei ist in den 5 und 6 insbesondere dargestellt, dass anhand der an den Rahmenflachzellen 1 angeordneten Positionierungselemente 4 die in verkehrter Richtung in den Zellenverbund angeordnete Rahmenflachzelle 10 einfach und ohne großen Aufwand auffindbar ist.
  • Darüber hinaus ist die Herstellung der elektrischen Kontaktierung der in dem Zellenverbund 3 verkehrt eingebauten Rahmenflachzelle 10 nicht möglich, da die Positionierungselemente 4 der in Bezug auf die Richtung R verkehrt eingebauten Rahmenflachzelle 10 und die Positionierungselemente 10 der nachgeordneten Rahmenflachzelle 11 sich zugewandt ausgerichtet sind. Dadurch liegen die Spannung führenden Gehäuseseiten 2.1, 2.2 nicht aneinander an, wodurch die elektrische Kontaktierung zwischen den Rahmenflachzellen 11, 10 nicht herstellbar ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Rahmenflachzelle
    2
    Gehäuse
    2.1
    erste Gehäuseseite
    2.1.1
    äußere Oberflächenseite
    2.2
    zweite Gehäuseseite
    2.3
    Gehäuserahmen
    2.3.1
    Eckbereich
    3
    Zellenverbund
    4
    Positionierungselement
    4.1
    überstehender Teil
    5
    Aufnahmeeinheit
    6
    Zellüberwachungseinheit
    7
    Wärmeleitplatte
    7.1
    Anschlussstellen
    8
    Druckbleche
    8.1
    Kontaktelement
    9
    Spannbänder
    10
    verkehrt eingebaute Rahmenflachzelle
    R
    Richtung
    S1
    lange Seite
    S2
    kurze Seite
    b
    halbe Breite
    bG
    Breite Gehäuserahmen
    bF
    Rahmenflachzellenbreite
    bZ
    Zellenverbundbreite
    h
    Höhe der Gehäuseseiten
    l
    Länge Positionierungselement
    l1
    erste halbe Länge
    l2
    zweite halbe Länge
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 1939956 A1 [0002]
    • - EP 1753058 A2 [0003]
    • - DE 102007063181 A1 [0004]

Claims (19)

  1. Zellenverbund (3) mit einer vorgebbaren Anzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen (1), wobei die jeweilige Einzelzelle (1) ein Gehäuse (2) sowie einen positiven und einen negativen Pol aufweist, wobei ein jeweiliger Pol mit einer Gehäuseseite (2.1, 2.2) des Gehäuses (2) elektrisch leitend verbunden ist, wobei zwischen den Gehäuseseiten (2.1, 2.2) ein ein Zellinneres seitlich umlaufender Gehäuserahmen (2.3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Gehäuserahmen (2.3) der Einzelzellen (1) derart ausgebildet sind, dass die Einzelzellen (1) mit deren zugehörigen Gehäuseseiten (2.1, 2.2) zur elektrischen Kontaktierung untereinander in genau eine Richtung (R) ausgerichtet im Zellenverbund (3) anordbar sind.
  2. Zellenverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuserahmen (2.3) der Einzelzellen (1) derart ausgebildet sind, dass die Einzelzellen (1) ineinander steckbar sind.
  3. Zellenverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuserahmen (2.3) aller Einzelzellen (1) gleich sind.
  4. Zellenverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuserahmen (2.3) einer jeden Einzelzelle (1) an sich gegenüberliegenden langen Seiten (S1) mit Positionierungselementen (4) versehen ist, die zumindest teilweise über die Gehäuseoberfläche, insbesondere über eine der äußeren Oberflächenseiten (2.1.1) der Gehäuseseite (2.1) hinausragen.
  5. Zellenverbund nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle Positionierungselemente (4) einer Einzelzelle (1) an nur einer der äußeren Oberflächenseite (2.1.1) der Gehäuseseiten (2.1, 2.2) überstehen.
  6. Zellenverbund nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungselemente (4) an der äußeren Oberflächenseite (2.1.1) der betreffenden Gehäuseseite (2.1) in etwa um eine halbe Breite (b) des Gehäuserahmens (2.3) überstehen.
  7. Zellenverbund nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungselemente (4) eine Länge (l) aufweisen, die in etwa einer Breite (bG) des Gehäuserahmens (2.3) entspricht.
  8. Zellenverbund nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungselemente (4) einer jeweiligen Einzelzelle (1) derart versetzt auf dem Gehäuserahmen (2.3) angeordnet sind, dass diese mit einer halben Länge (l1) den Gehäuserahmen (2.3) überdecken und mit der anderen halben Länge (l2) über den Gehäuserahmen (2.3) hinausragen.
  9. Zellenverbund nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungselemente (4) einer jeweiligen Einzelzelle (1) derart an den sich gegenüberliegenden langen Seiten (S1) des Gehäuserahmens (2.3) angeordnet sind, dass die Positionierungselemente (4) seitlich mit einer kurzen Seite (S2) des Gehäuserahmens (2.3) in einer Ebene abschließen.
  10. Zellenverbund nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungselemente (4) über eine Höhe (h) der Gehäuseseiten (2.1, 2.2) hinausragen.
  11. Zellenverbund nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuserahmen (2.3) den Positionierungselementen (4) gegenüberliegend Aufnahmeeinheiten (5) aufweist.
  12. Zellenverbund nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungselemente (4) einer der Einzelzellen (1) mit den Aufnahmeeinheiten (5) einer zu dieser Einzelzelle (1) nachgeordneten Einzelzelle (1) korrespondiert.
  13. Zellenverbund nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinheiten (5) einer der Einzelzellen (1) Abmessungen aufweisen, die den Abmessungen eines die Gehäuseseite (2.1, 2.2) überstehenden Teiles (4.1) der Positionierungselemente (4) einer nachgeordneten Einzelzelle (1) entsprechen.
  14. Zellenverbund nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungselemente (4) aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet sind.
  15. Zellenverbund nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungselemente (4) an dem Gehäuserahmen (2.3) form-, kraft- und/oder stoffschlüssig befestigt sind.
  16. Zellenverbund nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungselemente (4) und der Gehäuserahmen (2.3) einer jeweiligen Einzelzelle (1) als ein Formelement gebildet sind.
  17. Zellenverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelzellen (1) des Zellenverbundes (3) durch vorder- und rückseitig an dem Zellenverbund (3) angeordnete Druckbleche (8) miteinander verpresst sind.
  18. Zellenverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 17 für eine Batterie, beispielsweise für eine Lithium-Ionen-Batterie.
  19. Batterie nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Batterie für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder ein Brennstoffzellen-Fahrzeug ist.
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