-
Die Erfindung betrifft einen Zellverbund mit einer vorgebbaren Anzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen, wobei die jeweilige Einzelzelle ein Gehäuse aufweist, das aus zwei Hüllblechen und einem zwischen diesen angeordneten, elektrisch isolierenden Gehäuserahmen gebildet ist und die nebeneinander angeordneten Einzelzellen anhand von mindestens einem Spannelement in axialer Richtung miteinander verpresst sind.
-
Aus der
DE 10 2007 063 181.4 ,
DE 10 2007 063 184.9 und
DE 10 2007 063 179.2 ist eine bipolare Flachzelle, auch Einzelzelle genannt, bekannt. Die Flachzelle weist ein Gehäuse auf, welches aus zwei Hüllblechen und einem elektrisch isolierenden Kunststoffrahmen gebildet ist. Die Hüllbleche sind durch den Kunststoffrahmen elektrisch voneinander getrennt. Dabei sind die Hüllbleche einerseits als elektrischer Pol und andererseits als Wärmeleitblech ausgeführt. Eine bei Laden und Entladen der Flachzelle entstehende Wärme ist über die Hüllbleche, die entsprechend aufgedickt sind, nach außen hin ableitbar, wobei die Wärme einer Wärmeleitplatte, die von einem Klimakühlmittel und/oder von einer Kühlflüssigkeit durchströmbar ist, zuführbar ist. Im Bereich der Wärmeleitplatte sind die Hüllbleche parallel zu der Wärmeleitplatte um 90° abgewinkelt. Im Inneren der Flachzelle sind mit elektrochemisch aktiven Materialien beschichtete Kathoden- und Anodenfolien zu einem Elektrodenfolienstapel zusammengefasst angeordnet, wobei die Kathoden- und Anodenfolien mittels eines Separators elektrisch voneinander getrennt sind. Ein jeweiliger Randbereich des Elektrodenfolienstapels ist beispielsweise durch Schweißung mit dem den elektrischen Pol bildenden Hüllblech verbunden. Ein Verschluss der Flachzelle erfolgt durch einen Heißpressvorgang, bei dem der Kunststoffrahmen partiell aufgeschmolzen wird und sich beim Abkühlen mit den Hüllblechen verbindet. Zur Bildung eines Zellverbundes mit elektrischer Reihenschaltung sind die Flachzellen nebeneinander stapelbar und mittels Druckplatten, die gleichzeitig einen Hochvolt-Anschluss bilden, in axialer Richtung, d. h. senkrecht zum Elektrodenfolienstapel verpresst. Als Spannelemente zum Verpressen des Zellverbundes sind z. B. diesen umlaufende Spannbänder und/oder am und/oder im Zellverbund verlegte Zuganker einsetzbar. Insbesondere beim Einsatz von Spannbändern fehlt eine seitliche Ausrichtung der Flachzellen innerhalb des Zellverbundes. Das kann z. B. zu unzulässigen Spalten zwischen einem Randbereich der Flachzellen und der Wärmeleitplatte führen, wodurch ein Wärmeübergang zwischen dieser und den Flachzellen unzureichend ist. Beim Auftreten von mechanischen Lasten, beispielsweise durch Schwingungsbeanspruchung und/oder im Kollisionsfall, besteht die Gefahr, dass eine kompakte Einheit des Zellverbundes nicht mehr sichergestellt ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Zellverbund für eine Batterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie, bestehend aus einer vorgebbaren Anzahl von Einzelzellen anzugeben.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Ein Zellverbund umfasst eine vorgebbare Anzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen, wobei die jeweilige Einzelzelle ein Gehäuse aufweist, das aus zwei Hüllblechen und einem zwischen diesen angeordneten, elektrisch isolierenden Gehäuserahmen gebildet ist und die nebeneinander angeordneten Einzelzellen anhand von mindestens einem Spannelement in axialer Richtung miteinander verpresst sind. Erfindungsgemäß weisen aneinander angrenzende Einzelzellen oberflächenseitig zueinander korrespondierende Ausrichtelemente auf, mittels welcher die Einzelzellen in axialer Richtung ausrichtbar und im montierten Zustand kraft-, form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbindbar sind.
-
Insbesondere sind die Einzelzellen wenigstens im Formschluss miteinander verbindbar, wobei aus einer Formgebung der Ausrichtelemente und einer daraus resultierenden Vorspannung auch ein Kraftschluss erzielt werden kann. Zusätzlich können die Ausrichtelemente zur stoffschlüssigen Verbindung auch miteinander verschweißt werden.
-
Anhand der kraft-, form- und/oder stoffschlüssigen Verbindung der Einzelzellen mittels der Ausrichtelemente sind die Einzelzellen des Zellverbundes in besonders vorteilhafter Weise so miteinander verbunden, dass sich die Einzelzellen im montierten Zustand seitlich nicht aus dem Zellverbund lösen können. Darüber hinaus ist vermieden, dass sich die Einzelzellen in Bezug auf den Zellverbund radial innerhalb des Zellverbundes verschieben. Dadurch ist eine Spaltbildung zwischen Einzelzellen und einer mit dem Zellverbund Wärme leitend verbundenen Wärmeleitplatte weitestgehend ausgeschlossen, wodurch ein effizienter Wärmeübergang zwischen Einzelzellen und Wärmeleitplatte sichergestellt ist.
-
Insbesondere sind die Ausrichtelemente in einem jeweiligen Eckbereich des Gehäuserahmens und/oder der Hüllbleche ausgebildet, wobei das jeweilige Ausrichtelement eine Nase, eine Einbuchtung oder eine Verprägung ist. Durch eine so genannte Nase-Einbuchtung-Verbindung von aneinander angrenzenden Einzelzellen können diese seitlich ausgerichtet und im montierten Zustand sicher fixiert werden. Somit ist ein aus solchen ausgerichteten und partiell miteinander verbundenen Einzelzellen gebildeter Zellverbund schwingungsfest ausgeführt. D. h., bei Schwingungsbeanspruchung sind die Einzelzellen im Zellverbund seitlich fixiert.
-
Vorzugsweise sind bzw. ist an dem jeweiligen Gehäuserahmen und/oder dem jeweiligen Hüllblech der Einzelzellen jeweils zwei Nasen und zwei Einbuchtungen ausgebildet, die sich diagonal gegenüberliegen. Eine Einzelzelle weist jeweils Ausrichtelemente auf, die in einer Form zu den Ausrichtelementen einer an diese angrenzend angeordneten Einzelzelle korrespondieren. Beispielsweise weist eine Einzelzelle an einer Vorderseite ein Ausrichtelement in Form einer Nase auf, so weist eine in axialer Ausdehnung des Zellverbundes vor dieser Einzelzelle angeordnete Einzelzelle an einer Rückseite eine Einbuchtung auf, die zu der Nase korrespondiert.
-
Weist der Gehäuserahmen der jeweiligen Einzelzelle Ausrichtelemente in Form von Nasen, auf, so sind in die Hüllbleche, insbesondere im Bereich der Nasen Aussparungen eingebracht, die in deren Abmessungen vorteilhaft zu den Abmessungen der Nasen an dem Gehäuserahmen korrespondieren.
-
Insbesondere sind die Einzelzellen des Zellverbundes durch vorder- und rückseitig an dem Zellenverbund angeordnete Druckplatten miteinander verpresst, wobei die Druckplatten in vorteilhafter Weise auch mittels der Ausrichtelemente ausrichtbar sind. Hierzu weisen die Druckplatten entsprechend einer Position der Ausrichtelemente Durchgangslöcher auf, die in vorteilhafter Weise mit den Ausrichtelementen korrespondieren. Ferner sind an den Druckplatten Kontaktelemente angeordnet, mittels denen eine von dem Zellverbund erzeugte elektrische Spannung abgreifbar ist.
-
Wie oben beschrieben ist der Zellverbund Wärme leitend mit einer Wärmeleitplatte verbunden, welche eine Kanalstruktur aufweist, die von einem Klimamittel und/oder einem separaten Kühlmittel durchströmbar ist. Dabei ist mittels der Wärmeleitplatte eine von den Einzelzellen bei Laden und Entladen erzeugte Wärme, die auch als Verlustwärme bezeichnet wird, abführbar.
-
Insbesondere ist der Zellverbund für eine Batterie, beispielsweise für eine Lithium-Ionen-Batterie, geeignet, wobei die Batterie eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Batterie für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder für ein Fahrzeug mit Elektroantrieb ist.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
-
Dabei zeigen:
-
1 schematisch in perspektivischer Ansicht zwei zueinander beabstandete Einzelzellen mit am Gehäuserahmen ausgebildeten Ausrichtelementen,
-
2 schematisch eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes zweier zueinander beabstandeter Einzelzellen mit am Gehäuserahmen ausgebildeten Ausrichtelementen gemäß 1,
-
3 schematisch eine Einzelzelle in Explosionsdarstellung ohne Elektrodenfolienstapel,
-
4 schematisch in perspektivischer Ansicht einen Zellverbund,
-
5 schematisch eine Schnittdarstellung eines Zellverbundes gemäß 4,
-
6 schematisch einen vergrößerten Ausschnitt einer Schnittdarstellung eines Zellverbundes gemäß 5,
-
7 schematisch eine perspektivische Darstellung eines vergrößerten Ausschnittes eines Zellverbundes mit vorderseitig angeordneter Druckplatte,
-
8 schematisch in perspektivischer Ansicht zwei zueinander beabstandete Einzelzellen mit zumindest an Hüllblechen ausgebildeten Ausrichtelementen,
-
9 schematisch eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes zweier zueinander beabstandeter Einzelzellen mit zumindest an Hüllblechen ausgebildeten Ausrichtelementen,
-
10 schematisch eine Einzelzelle mit zumindest an Hüllblechen ausgebildeten Ausrichtelementen in einer Explosionsdarstellung ohne Elektrodenfolienstapel,
-
11 schematisch eine Schnittdarstellung eines Zellverbundes mit zumindest an Hüllblechen einer jeweiligen Einzelzelle ausgebildeten Ausrichtelementen, und
-
12 schematisch einen vergrößerten Ausschnitt einer Schnittdarstellung eines Zellverbundes gemäß 11.
-
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
In 1 sind zwei Einzelzellen 1.1, 1.2 eines in 4 gezeigten Zellverbundes 1 in perspektivischer Ansicht dargestellt. Die Einzelzellen 1.1, 1.2 weisen jeweils ein Gehäuse auf, welches aus zwei Hüllblechen 1.1.1, 1.1.2, 1.2.1, 1.2.2 und einem zwischen diesen angeordneten randseitig umlaufenden Gehäuserahmen 1.1.3, 1.2.3 gebildet ist. Dabei ist der Gehäuserahmen 1.1.3, 1.2.3 aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet, wodurch die Hüllbleche 1.1.1, 1.1.2, 1.2.1, 1.2.2 zueinander elektrisch isoliert sind. Darüber hinaus sind die Hüllbleche 1.1.1, 1.1.2, 1.2.1, 1.2.2 mittels des Gehäuserahmens 1.1.3, 1.2.3 räumlich voneinander beabstandet.
-
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß 1 weisen die Einzelzellen 1.1, 1.2 einen Abstand zueinander auf, wobei die Einzelzellen 1.1, 1.2 im Zellverbund 1 planparallel nebeneinander angeordnet sind.
-
Zum Verschließen der Einzelzelle 1.1, 1.2 bei Herstellung dieser ist der Gehäuserahmen 1.1.3, 1.2.3 z. B. in einem Heißpressvorgang partiell aufschmelzbar, wobei sich der Gehäuserahmen 1.1.3, 1.2.3 zumindest in diesen Bereichen beim Erkalten stoffschlüssig mit den Hüllblechen 1.1.1, 1.1.2, 1.2.1, 1.2.2 verbindet.
-
In dem Gehäuse der jeweiligen Einzelzelle 1.1, 1.2 ist ein nicht näher dargestellter Elektrodenfolienstapel angeordnet, wobei dieser Anoden- und Kathodenfolien umfasst, die jeweils beispielsweise mittels einer Seperatorfolie elektrisch voneinander getrennt sind. An jeweils einem Randbereich des Elektrodenfolienstapels stehen entweder die Anoden- oder Kathodenfolien über, die miteinander und dem jeweiligen elektrischen Pol bildenden Hüllblech 1.1.1, 1.1.2, 1.2.1, 1.2.2 beispielsweise stoffschlüssig verbunden, z. B. geschweißt, sind. Weiterhin dienen die Hüllbleche 1.1.1, 1.1.2, 1.2.1, 1.2.2 als so genanntes Wärmeleitblech, welches eine beim Laden und Entladen der Einzelzelle 1.1, 1.2 entstehende Wärme vom Inneren dieser nach außen abführt.
-
Zur Bildung des Zellverbundes 1 und beispielsweise zur seriellen Verschaltung der Einzelzellen 1.1, 1.2 sind diese nebeneinander gestapelt und durch vorder- und rückseitig an dem Zellverbund 1 planparallel zu den Hüllblechen 1.1.1, 1.1.2, 1.2.1, 1.2.2 angeordnete Druckplatten 2, die in 4 näher dargestellt sind, verpresst. Hierzu sind Spannelemente insbesondere in Form von Spannbändern 3, die den Zellverbund 1 in axialer Richtung randseitig umlaufen, angeordnet.
-
Durch die Anordnung der Spannbänder 3 fehlen bzw. fehlt eine seitliche und/oder eine radiale Ausrichtung der Einzelzellen 1.1, 1.2 innerhalb des Zellverbundes 1. Aufgrund der fehlenden Ausrichtung können beispielsweise unzulässige Spalte zwischen einem Randbereich der Einzelzelle 1.1, 1.2, welcher in Richtung einer in 4 gezeigten Wärmeleitplatte 4, gerichtet angeordnet ist, auftreten. Dadurch kann ein Wärmeübergang zwischen Einzelzellen 1.1, 1.2 und Wärmeleitplatte 4, die eine von den Einzelzellen 1.1, 1.2 bei Laden und Entladen erzeugte Verlustwärme abführt, beeinträchtigt werden. Darüber hinaus besteht durch die fehlende seitliche und/oder radiale Ausrichtung der Einzelzellen 1.1, 1.2 die Gefahr, dass beim Auftreten mechanischer Lasten, z. B. Schwingungsbeanspruchung und/oder im Kollisionsfall, sich diese aus dem Zellverbund 1 lösen können.
-
Um die Einzelzellen 1.1, 1.2 innerhalb des Zellverbundes 1 seitlich und/oder radial auszurichten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Gehäuserahmen 1.1.3, 1.2.3 und/oder die Hüllbleche 1.1.1, 1.1.2, 1.2.1, 1.2.2 aneinander angrenzender Einzelzellen 1.1, 1.2 oberflächenseitig zueinander korrespondierende Ausrichtelemente 5 aufweisen. Dabei handelt es sich bei den Ausrichtelementen 5 gemäß den 1 bis 7 einerseits um Nasen 5.1 und andererseits um Einbuchtungen 5.2, die eine zu einer Form der Nasen 5.1 korrespondierende Form aufweisen.
-
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß 1 weisen die Gehäuserahmen 1.1.3, 1.2.3 der jeweiligen Einzelzellen 1.1, 1.2 an beiden den Hüllblechen 1.1.1, 1.1.2, 1.2.1, 1.2.2 zugewandten Seiten diese Ausrichtelemente 5 auf. Insbesondere sind die Ausrichtelemente 5 in Form der Nasen 5.1 und Einbuchtungen 5.2 in einem jeweiligen Eckbereich des Gehäuserahmens 1.1.3, 1.2.3 ausgebildet. Dabei weisen die Hüllbleche 1.1.1, 1.1.2, 1.2.1, 1.2.2 der jeweiligen Einzelzelle 1.1, 1.2 in dem Bereich, in dem die Ausrichtelemente 5 an dem Gehäuserahmen 1.1.3, 1.2.3 ausgebildet sind, Aussparungen A in Form von Durchgangslöchern auf.
-
Beispielsweise weist der jeweilige Gehäuserahmen 1.1.3, 1.2.3 anzahlmäßig zwei Nasen 5.1 und zwei Einbuchtungen 5.2 auf, wobei sich jeweils die Nasen 5.1 und die Einbuchtungen 5.2 einer Seite des jeweiligen Gehäuserahmens 1.1.3, 1.2.3 diagonal gegenüberliegen.
-
Ist in dem Eckbereich einer Seite des jeweiligen Gehäuserahmens 1.1.3, 1.2.3 eine Nase 5.1 ausgebildet, weist die gegenüberliegende Seite desselben Gehäuserahmens 1.1.3, 1.2.3 eine Einbuchtung 5.2 auf, wie in der 2 näher gezeigt ist.
-
Zur formschlüssigen Anordnung der Einzelzellen 1.1, 1.2 nebeneinander, insbesondere zur Bildung des Zellverbundes 1, korrespondieren die Ausrichtelemente 5 der aneinander angrenzenden Einzelzellen 1.1, 1.2 zueinander. D. h., dass wenn in einem Eckbereich der einen Seite des Gehäuserahmens 1.1.3 einer ersten Einzelzelle 1.1 eine Nase 5.1 ausgebildet ist, so ist an der in die gleiche Richtung zeigenden Seite des Gehäuserahmens 1.2.3 der angrenzenden zweiten Einzelzelle 1.2 auch eine Nase 5.1 ausgebildet. Der Nase 5.1 einer Seite des Gehäuserahmens 1.1.3 liegt eine Einbuchtung 5.2 des Gehäuserahmens 1.2.3 einer der Nase 5.1 zugewandten Seite des Gehäuserahmens 1.2.3 der direkt angrenzenden zweiten Einzelzelle 1.2 gegenüber.
-
In 2 ist ein vergrößerter Ausschnitt einer Schnittdarstellung der formschlüssig nebeneinander anordbaren Einzelzellen 1.1, 1.2 gezeigt.
-
Dabei ist insbesondere gezeigt, dass die Nasen 5.1 und Einbuchtungen 5.2 derart an dem jeweiligen Gehäuserahmen 1.1.3, 1.2.3 der Einzelzellen 1.1, 1.2 ausgebildet sind, dass die Ausrichtelemente 5 nach dem Steckprinzip kraft- und/oder formschlüssig ineinander einsteckbar und die Einzelzellen 1.1, 1.2 dadurch in besonders vorteilhafter Weise zumindest seitlich ausrichtbar sind. Hierzu sind die Abmessungen der jeweiligen Einbuchtung 5.2 so gewählt, dass eine Tiefe t der Einbuchtung 5.2 zuzüglich einer Dicke D des Hüllbleches 1.1.1, 1.1.2, 1.2.1, 1.2.2 einer Länge l eines über eine Oberflächenseite des Hüllbleches 1.1.1, 1.1.2, 1.2.1, 1.2.2 abragenden Bereiches 5.1.1 der jeweiligen Nase 5.1 entspricht.
-
In einer möglichen Ausführungsform weisen die Ausrichtelemente 5 in Form der Nasen 5.1 und der Einbuchtungen 5.2 eine derartige Oberflächenstruktur auf, dass die Nasen 5.1 als Rastnase und die Einbuchtung 5.2 als Rastnut ausgebildet und somit eine Rastverbindung hergestellt ist.
-
Beispielsweise können die aneinander angrenzenden Einzelzellen 1.1, 1.2 über die Ausrichtelemente 5 auch stoffschlüssig, beispielsweise mittels eines wärmebeständigen Klebstoffes, miteinander verbunden sein.
-
Ferner ist dargestellt, dass die an dem jeweiligen Gehäuserahmen 1.1.3, 1.2.3 ausgebildeten Nasen 5.1 durch die Aussparungen A der mit dem Gehäuserahmen 1.1.3, 1.2.3 verbundenen Hüllbleche 1.1.1, 1.1.2, 1.2.1, 1.2.2 hindurchgeführt sind.
-
Die an dem Gehäuserahmen 1.2.3 der benachbarten zweiten Einzelzelle 1.2 ausgebildeten Nasen 5.1 sind durch die Aussparungen A der Hüllbleche 1.1.1, 1.1.2, 1.2.1, 1.2.2 hindurchgeführt und in die Einbuchtung 5.2 der ersten Einzelzelle 1.1 einsteckbar.
-
Die 3 zeigt eine Explosionsdarstellung beispielsweise der ersten Einzelzelle 1.1 wobei ein im Inneren der ersten Einzelzelle 1.1 angeordneter Elektrodenfolienstapel nicht dargestellt ist.
-
Die Hüllbleche 1.1.1, 1.1.2 sind an einer der Wärmeleitplatte 4 zugewandten Seite insbesondere um 90° abgewinkelt, um einen Wärmeübergang zwischen erster Einzelzelle 1.1 und Wärmeleitplatte 4 zu optimieren.
-
Darüber hinaus ist dargestellt, dass das jeweilige Hüllblech 1.1.1, 1.1.2 entsprechend der Anzahl der Ausrichtelemente 5 in Form der Nasen 5.1 und Einbuchtungen 5.2 Aussparungen A aufweist.
-
Der in 4 gezeigte Zellverbund 1 ist aus einer vorgebbaren Anzahl von seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen 1.1, 1.2 gebildet, wobei die Einzelzellen 1.1, 1.2 des Zellverbundes 1 die Ausrichtelemente 5 aufweisen.
-
Unterhalb des Zellverbundes 1 ist die Wärmeleitplatte 4 angeordnet, die eine nicht näher gezeigte Kanalstruktur aufweist, die eine Einlassöffnung 4.1 und eine Auslassöffnung 4.2 umfasst. Die Kanalstruktur ist von einem Klimamittel und/oder einer separaten Kühlflüssigkeit durchströmbar, so dass eine von den Einzelzellen 1.1, 1.2 an die Wärmeleitplatte 4 abgegebene Wärme abführbar ist.
-
Zwischen Einzelzellen 1.1, 1.2 und Wärmeleitplatte 4 ist zur elektrischen Isolation eine nicht im Detail gezeigte Wärmeleitfolie angeordnet, die vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet ist.
-
Auf einer Oberseite des Zellverbundes 1 ist eine Zellüberwachungsplatine 6 angeordnet.
-
Der Zellverbund 1 mit den vorder- und rückseitig angeordneten Druckplatten 2, die Kontaktelemente 2.1 zur Spannungsentnahme einer von dem Zellverbund 1 erzeugten elektrischen Spannung aufweisen, ist mittels der Spannbänder 3 in axialer Richtung, d. h. senkrecht zu einer Oberflächenseite der Hüllbleche 1.1.1, 1.1.2, 1.2.1, 1.2.2 verpresst.
-
Dadurch, dass an dem Gehäuserahmen 1.1.3 der ersten Einzelzelle 1.1 auch Ausrichtelemente 5 ausgebildet sind und die Druckplatten 2 planparallel an der ersten und der letzten Einzelzelle 1.1 des Zellverbundes 1 anliegen, weisen die Druckplatten 2 entsprechend der Position der Ausrichtelemente 5 insbesondere in Form der Nasen 5.1 Durchgangslöcher 2.2 auf. Bei Anordnung der Druckplatten 2 sind die Nasen 5.1 der ersten Einzelzelle 1.1 in die Durchgangslöcher 2.2 der Druckplatten 2 einführbar, wodurch die Druckplatten 2 beispielsweise an dem Zellverbund 1 vorfixierbar sind.
-
Beispielsweise ist bei Anordnung der Spannbänder 3 aufgrund dessen, dass die Einzelzellen 1.1, 1.2 mittels der Ausrichtelemente 5 in Form der Nasen 5.1 und Einbuchtungen 5.2, die ineinander einsteckbar sind, zumindest im Formschluss aneinander gehalten sind, eine geringere und/oder eine definierte Verpresskraft erforderlich.
-
In der 5 ist der Zellverbund 1 gemäß 4 in einer Schnittdarstellung, insbesondere einem Längsschnitt dargestellt, wobei in 6 ein vergrößerter Ausschnitt der Schnittdarstellung gemäß 5 gezeigt ist.
-
In der 7 ist eine perspektivische Ansicht eines vergrößerten Ausschnittes eines Zellverbundes 1 dargestellt. Dabei ist gezeigt, dass die an dem Gehäuserahmen 1.1.3 der ersten Einzelzelle 1.1 ausgebildeten Nasen 5.1 zur Anordnung der Druckplatten 2 dienen, wodurch diese planparallel sowie wenigstens im Formschluss an der ersten Einzelzelle 1.1 anliegen und somit die Verpressung mittels der Spannbänder 3 sichergestellt ist.
-
Die mittels der Ausrichtelemente 5 erzielbare formschlüssige Anordnung zueinander benachbarter Einzelzellen 1.1, 1.2 stellt in besonders vorteilhafter Weise sicher, dass die Einzelzellen 1.1, 1.2 innerhalb des Zellverbundes 1 seitlich ausgerichtet sowie seitlich gehalten sind. Darüber hinaus können sich die Einzelzellen 1.1, 1.2 innerhalb des Zellverbundes 1 in Bezug auf dessen Längsachse radial nicht verschieben.
-
Des Weiteren ist anhand der Ausrichtung der Einzelzellen 1.1, 1.2 des Zellverbundes 1 eine Kühlung der Einzelzellen 1.1, 1.2 in besonders vorteilhafter Weise verbessert, da die an einer Kante der Einzelzellen 1.1, 1.2 befindlichen Randbereiche, die in Richtung der Wärmeleitplatte 4 angeordnet sind, in einer Ebene liegen. Dadurch ist die Wärmeleitfolie gleichmäßig verpressbar und ein konstanter Spalt zwischen Einzelzellen 1.1, 1.2 und Wärmeleitplatte 4 einstellbar.
-
Da die Einzelzellen 1.1, 1.2 des Zellverbundes 1 mittels der Ausrichtelemente 5 optimal ausgerichtet sind, sind auch weitere Bauteile des Zellverbundes 1, wie z. B. die Zellüberwachungsplatine 6, im Zellverbund 1 befindliche Schmelzsicherungen, ein im Zellverbund 1 angeordneter Spannungsabgriff und/oder die Druckplatten 2, in Bezug auf den Zellverbund 1 ausrichtbar.
-
8 zeigt eine alternative Ausführungsform zu den am Gehäuserahmen 1.1.3', 1.2.3' ausgebildeten Ausrichtelementen 5 zumindest zur ausgerichteten formschlüssigen Verbindung von direkt aneinander angrenzenden Einzelzellen 1.1', 1.2'.
-
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß 8 sind zwei zueinander beabstandete Einzelzellen 1.1', 1.2' dargestellt. Dabei sind die Ausrichtelemente 5 in Form von Verprägungen 5.3 in die Hüllbleche 1.1.1', 1.1.2', 1.2.1', 1.2.2' der jeweiligen Einzelzelle 1.1', 1.2' selbst eingebracht. Dabei sind zwei verschiedene Verprägungen 5.3 in das jeweilige Hüllblech 1.1.1', 1.1.2', 1.2.1', 1.2.2' eingebracht.
-
Eine erste Verprägung 5.3.1 ist in Richtung Zellinneres in das Hüllblech 1.1.1', 1.1.2', 1.2.1', 1.2.2' eingebracht, wobei eine zweite Verprägung 5.3.2 so in das Hüllblech 1.1.1', 1.1.2', 1.2.1', 1.2.2' eingebracht ist, dass diese von einer Oberflächenseite des jeweiligen Hüllbleches 1.1.1', 1.1.2', 1.2.1', 1.2.2' abragt. Die Verprägungen 5.3 sind insbesondere in Eckbereichen des jeweiligen Hüllbleches 1.1.1', 1.1.2', 1.2.1', 1.2.2' eingebracht, wobei sich jeweils die ersten Verprägungen 5.3.1 und die zweiten Verprägungen 5.3.2 diagonal gegenüberliegen.
-
In 9 ist ein vergrößerter Ausschnitt einer Schnittdarstellung der zwei zueinander beabstandeten Einzelzellen 1.1', 1.2' dargestellt. Dabei ist gezeigt, dass ein Gehäuserahmen 1.1.3', 1.2.3' bei einer in Richtung Zellinneres ausgebildeten ersten Verprägung 5.3.1 eine lokale Vertiefung 1.1.3.1 aufweist, in der die erste Verprägung 5.3.1 anordbar ist.
-
Insbesondere korrespondiert eine Form einer äußeren Kontur der ersten Verprägung 5.3.1 zu einer Form einer inneren Kontur der zweiten Verprägung 5.3.2.
-
Bei Anordnung der Einzelzellen 1.1', 1.2' zu einem Zellverbund 1 sind die ersten Verprägungen 5.3.1 des Hüllbleches 1.2.1' der zweiten Einzelzelle 1.2' in die zweiten Verprägungen 5.3.2 des dem Hüllblech 1.2.1' zugewandten Hüllbleches 1.1.2' der direkt nebenan angeordneten ersten Einzelzelle 1.1 eindrückbar, ähnlich dem bekannten Druckknopfprinzip und somit form- und kraftschlüssig verbunden. Zusätzlich können die Verprägungen 5.3 der aneinander angrenzenden Einzelzellen 1.1', 1.2' zur stoffschlüssigen Verbindung auch miteinander verschweißt werden.
-
10 zeigt eine Explosionsdarstellung beispielsweise der ersten Einzelzelle 1.1' mit in den Hüllblechen 1.1.1', 1.1.2' ausgebildeten ersten und zweiten Verprägungen 5.3.1, 5.3.2, wobei ein Elektrodenfolienstapel nicht näher dargestellt ist.
-
In 11 ist ein Zellverbund 1' mit einer vorgebbaren Anzahl von Einzelzellen 1.1', 1.2', die parallel und/oder seriell miteinander verschaltet sind, dargestellt. Dabei weisen die Hüllbleche 1.1.1', 1.1.2', 1.2.1', 1.2.2' der jeweiligen Einzelzelle 1.1', 1.2' Ausrichtelemente 5 in Form von Verprägungen 5.3 auf, so dass die direkt nebeneinander angeordneten Einzelzellen 1.1', 1.2' zumindest im Formschluss miteinander verbunden sind.
-
12 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt einer Schnittdarstellung des Zellverbundes 1' gemäß 11.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1, 1'
- Zellverbund
- 1.1, 1.1'
- erste Einzelzelle
- 1.1.1, 1.1.1, 1.1.2, 1.1.2'
- Hüllblech
- 1.1.3, 1.1.3'
- Gehäuserahmen
- 1.1.3.1
- lokale Vertiefung
- 1.2, 1.2'
- zweite Einzelzelle
- 1.2.1, 1.2.1', 1.2.2, 1.2.2'
- Hüllblech
- 1.2.3, 1.2.3'
- Gehäuserahmen
- 1.2.3.1
- lokale Vertiefung
- 2
- Druckplatte
- 2.1
- Kontaktelement
- 2.2
- Durchgangsloch
- 3
- Spannelement/Spannband
- 4
- Wärmeleitplatte
- 4.1
- Einlassöffnung
- 4.2
- Auslassöffnung
- 5
- Ausrichtelement
- 5.1
- Nase
- 5.1.1
- abragender Bereich
- 5.2
- Einbuchtung
- 5.3
- Verprägung
- 5.3.1
- erste Verprägung
- 5.3.2
- zweite Verprägung
- 6
- Zellüberwachungsplatine
- A
- Aussparung
- D
- Dicke
- l
- Länge
- t
- Tiefe
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102007063181 [0002]
- DE 102007063184 [0002]
- DE 102007063179 [0002]
