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Die Erfindung betrifft einen Batteriezellenträger für mindestens eine längliche Batteriezelle bestehend aus mindestens zwei im Wesentlichen parallel angeordneten Trägerteilen, wobei mindestens ein Trägerteil eine Trägerplatte mit durchgehenden und an einen Querschnitt der Batteriezelle angepassten Ausnehmungen zur Aufnahme der Batteriezellen aufweist.
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Batterien werden häufig aus handelsüblichen Batteriezellen durch Parallel- oder Reihenschaltung der einzelnen Batteriezellen aufgebaut. Diese Batteriezellen bestehen üblicherweise aus einem durch ein Gehäuse mit elektrischen Kontaktstellen umgebenden elektrochemischen Energiespeicher. Um solche Batteriezellen zu Batterien zusammenzuschalten, kommen häufig Batterieadapter zum Einsatz, die Aufnahmen für mehrere Batteriezellen besitzen, wobei jede der Aufnahmen mit elektrischen Kontakten zur elektrischen Zusammenschaltung der einzelnen Batteriezellen ausgestattet ist. Die elektrische Energie der durch die Zusammenschaltung der einzelnen Batteriezellen aufgebauten Batterie wird normalerweise über mindestens zwei elektrische Kontakte, die an dem Batterieadapter angeordnet sind, bereitgestellt. Als Batteriezellen kommen sowohl nicht wiederaufladbare Primärzellen als auch wiederaufladbare Sekundärzellen zum Einsatz.
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Die Kapazität der Batterien sowie die Anzahl der Lade- und Entladezyklen wiederaufladbarer Batterien hängen unter anderem von der Betriebstemperatur der Batterien ab. Daher ist es bekannt, die Batterieadapter so auszugestalten, dass eine aktive Kühlung der einzelnen Batteriezellen möglich ist. Zu diesem Zweck wurde bereits vorgeschlagen, dass die Batterieadapter Batteriezellenträger aufweisen können, mit denen die einzelnen Batteriezellen in dafür vorgesehene Ausnehmungen in zwei parallel zueinander angeordneten Trägerplatten angeordnet werden. Die Trägerplatten werden normalerweise durch eine oder mehrere an einem Rand der Trägerplatten angeordnete Streben miteinander verbunden. Auf diese Weise entsteht ein stabiler Träger in dessen Ausnehmungen die Batteriezellen gleichmäßig positioniert werden können. Nach Anbringung der elektrischen Kontakte wird der Zellenverbund beispielsweise zusätzlich durch ein entsprechendes Gehäuse stabilisiert. Ein Großteil der Mantelfläche der einzelnen Batteriezellen ist daher für Luft oder ein anderes Kühlmittel frei zugänglich.
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Bei derartigen Batteriezellenträgern erfolgt die Kontaktierung der einzelnen Batteriezellen nach ihrer Anordnung in den entsprechenden Ausnehmungen der Trägerplatten. Der Bereich, in dem die elektrischen Kontakte angeordnet sind, wird von der Umgebung beispielsweise durch ein Gehäuse abgeschirmt. Auf diese Weise kann eine Beschädigung der Kontakte unter anderem durch eindringendes Kühlmittel verhindert werden.
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Der Bereich, in dem die elektrischen Kontakte angeordnet sind, kann durch Aufbringen einer Vergussmasse vor Umgebungseinflüssen geschützt werden. Dabei wird die zunächst zähflüssige Vergussmasse auf die bereits mit elektrischen Kontakten versehenen Endbereiche der Batteriezellen aufgebracht. Dabei kann häufig nicht vermieden werden, dass Vergussmasse über Batteriezellenendbereiche und die Trägerplatte hinaus auf die freizuhaltenen Flächen der Batteriezellen gelangt. Dadurch wird die Kühlwirkung beeinträchtigt, so dass diese Bereiche nachträglich aufwendig von der Vergussmasse gereinigt werden müssen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Trägerplatte für Batteriezellen so auszugestalten, dass eine Vergussmasse einfach in einem bestimmten Bereich auf Batteriezellenendbereiche aufbringbar ist, wobei eine Beeinträchtigung anderer Batteriezellenbereiche durch herabfließende Vergussmasse verhindert wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass auf der Trägerplatte ein umlaufender Hilfsrahmen angeordnet ist.
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Nachdem die Batteriezellen in den entsprechenden Ausnehmungen in der Trägerplatte angeordnet wurden, kann die Vergussmasse einfach in den von dem Hilfsrahmen umgebenden Bereich gegossen werden. Dabei verhindert der Hilfsrahmen ein ungewolltes Herabfließen der Vergussmasse auf Batteriezellenbereiche, die zu Kühlungszwecken freigehalten werden sollen. Die Höhe des Hilfsrahmens kann dabei so an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden, dass beispielsweise an den Batteriezellenenden angebrachte elektrisch leitende Batteriezellenverbinder mit vergossen werden können.
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Um beispielsweise Verbindungsstreben zur stabilisierenden Verbindung der Trägerteile an dem Rand der Trägerplatte anbringen zu können, ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Hilfsrahmen in einem Abstand zu einem äußeren Rand der Trägerplatte angeordnet ist.
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Vorteilhafterweise kann weiter vorgesehen sein, dass der Hilfsrahmen die Ausnehmungen abschnittsweise verdeckt. Auf diese Weise wird durch den Hilfsrahmen ein Anschlag für einen Teilbereich der Batteriezellen gebildet, so dass die Batteriezellen vor einem ungewollten Verschieben innerhalb der Ausnehmungen zusätzlich gesichert sind. Dadurch wird auch eine Beschädigung der auf den Batteriezellenenden angebrachten elektrischen Kontaktierungen durch eine Relativbewegung der Batteriezellen verhindert.
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Die Positionierung der Batteriezellen in den Ausnehmungen der Trägerplatte kann dadurch vereinfacht werden, dass an einer Innenseite der Ausnehmungen Batteriepositioniervorrichtungen angeformt sind. Beispielsweise können Batteriepositioniernasen an der Innenseite angebracht sein. Diese Batteriepositioniernasen können auch so ausgestaltet sein, dass sie kraftschlüssig an einem Batteriezellenendbereich anlegbar sind. Auf diese Weise können die einzelnen Batteriezellen in die Aussparungen der Trägerplatte eingeschoben und dort klemmend fixiert werden. Dadurch wird ein ungewolltes nachträgliches Verschieben der Batteriezellen vermieden. Zusätzlich kann auf diese Weise auf die Verbindungsstreben verzichtet werden, da die Batteriezellen nur durch Aufbringen einer äußeren Kraft in den Ausnehmungen der Trägerplatte verschoben werden können. Dabei dienen die Batteriezellen selber als Trägerplattenverbindungselemente. Die Batteriepositioniervorrichtung kann dabei auch so ausgestaltet sein, dass ein geringer Abstand zwischen dem Batteriezellengehäuse und der Innenseite der Ausnehmungen entsteht. Da die Batteriepositioniervorrichtungen flexibler sind als die Innenseite der Ausnehmungen und dadurch gegen ein Einbringen der Batteriezellen leichter nachgeben, müssen bei der Herstellung der Ausnehmungen geringere Toleranzen eingehalten werden. Der Abstand zwischen Batteriegehäuse und Innenseite der Ausnehmung ist dabei so gering, dass die beim vergießen zähflüssige Vergussmasse auf Grund ihrer Viskosität nicht zwischen Batterizellengehäuse und Innenseite der Ausnehmungen herabfließt.
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Um eine einfache Montage zu ermöglichen, kann weiter vorgesehen sein, dass mindestens ein elektrischer Batteriezellenverbinder an Batteriezellenenden mindestens zweier in den Trägerrahmen eingesetzter Batteriezellen anbringbar ist, wobei der elektrische Batteriezellenverbinder in einem von dem Hilfsrahmen umschlossenen Bereich angeordnet ist. Die üblicherweise an den Batteriezellenenden angeordneten elektrischen Batteriezellenkontakte werden also nicht von dem Hilfsrahmen verdeckt. Auf diese Weise können die Batteriezellenverbinder nach der Montage der Trägerteile an die elektrischen Kontaktstellen der Batteriezellen angebracht werden.
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Um auch die Batteriezellenverbinder mit Vergussmasse vor äußeren Einflüssen schützen zu können, kann weiter vorgesehen sein, dass die Batteriezellenverbinder innerhalb eines von dem Hilfsrahmen gebildeten Hilfsrahmenvolumens angeordnet sind. Die Höhe des Hilfsrahmens wird also an die Höhe des zu vergießenden Batterizellenendbereichs zuzüglich der Höhe der auf die Batteriezellenenden angebrachten elektrischen Kontaktierungen angepasst.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass eine Batteriezellensteuerungsvorrichtung in dem von dem Hilfsrahmen umschlossenen Bereich angeordnet ist. Durch eine Anpassung der Höhe des Hilfsrahmens können auch weitere, für den Betrieb der Batterie vorgesehene Vorrichtungen ebenfalls mit Vergussmasse vor äußeren Einflüssen geschützt werden. Außerdem wird dadurch eine einfache, kostengünstige und kompakte Konstruktion und Montage der Batterie gewährleistet.
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Um die an den von der Vergussmasse bedeckten elektrischen Kontakten der Batteriezellen entnehmbare elektrische Energie beispielsweise an einem Steckverbinder bereitstellen zu können, können die Batterieanschlusskabel aus einer Vergussmasse abgedichtet herausgeführt werden. Beispielsweise können die Batterieanschlusskabel so angeordnet sein, dass die Kabel abschnittsweise vollständig von der Vergussmasse umschlossen werden.
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Um die elektrische Energie der durch den elektrischen Zusammenschluss der einzelnen Batteriezellen aufgebauten Batterie möglichst einfach bereitzustellen, kann weiter vorgesehen sein, dass mindestens eine Trägerplatte mindestens eine Steckverbinderhalterung aufweist. Auf diese Weise kann ein Steckverbinder einfach mit der Trägerplatte verbunden werden. Die elektrischen Kontakte des Steckverbinders werden mit den entsprechenden Kontakten der Batterie verbunden, so dass die elektrische Energie der Batterie einfach über den Steckverbinder entnehmbar ist.
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Die elektrischen Kontakte können aber auch direkt, ohne Steckverbinder, an der Trägerplatte angeordnet sein. Zu diesem Zweck ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass mindestens eine Trägerplatte mindestens eine Kontakthalterung aufweist. Auf diese Weise wird auch sichergestellt, dass sich die elektrischen Kontakte an einer vorgegebenen Position der Trägerplatte befinden. So kann die Position der entsprechenden elektrischen Kontakte eines elektrischen Verbrauchers beispielsweise innerhalb eines Batteriefachs des Verbrauchers an die Position der elektrischen Kontaktstellen der Batterie angepasst werden, so dass die Batterie einfach in das Batteriefach des Verbrauchers eingesetzt werden kann. Es ist aber auch denkbar, dass die Kontaktstellen der Batterie entsprechend den Anforderungen des elektrischen Verbrauchers positioniert werden.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Trägerplatte und/oder der Hilfsrahmen aus Kunststoff hergestellt sind. Mit Kunststoff können die Trägerplatten und die Hilfsrahmen sehr einfach beispielsweise im Spritzgussverfahren hergestellt werden. Um die Hitzebeständigkeit und/oder die Steifigkeit des Kunststoffs zu erhöhen, kann der Kunststoff beispielsweise mit Talkum, Glasfasern oder Glaskugeln versehen sein. Um auch die Batteriezellenenden kühlen zu können, kann zudem ein wärmeleitender Kunststoff eingesetzt werden. Als Werkstoffe kommen beispielsweise Polyamide, Polypropylen, Polyoxymethylen, Polybutylenterephthalat oder Polycarbonate in Frage.
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Um die Herstellung der Trägerplatte und des Hilfsrahmens weiter zu vereinfachen ist vorgesehen, dass die Trägerplatte und der Hilfsrahmen einteilig hergestellt sind.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben.
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Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Trägerplatte mit Hilfsrahmen und vier in die Trägerplatte eingesetzten Batteriezellen,
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2 eine schematische Darstellung eines mit einer Vielzahl Batterien versehenen Batteriezellenträgers, wobei die elektrischen Kontaktstellen der Batteriezellen mit Batteriezellenverbindern kontaktiert sind und ein Teilbereich der Batteriezellenendbereiche und der Batteriezellenverbinder mit Vergussmasse bedeckt sind.
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In 1 ist schematisch eine Trägerplatte 1 mit einem Hilfsrahmen 2 dargestellt. In der Trägerplatte 1 sind Ausnehmungen 3 ausgeformt. Die Ausnehmungen 3 werden von dem Hilfsrahmen 2 teilweise überdeckt. Zudem sind Batteriezellenenden 4 von acht in die Ausnehmungen 3 eingesetzten Batteriezellen 7 dargestellt. An einem Rand der Ausnehmungen 3 sind zusätzlich jeweils vier Batteriepositioniernasen 5 angeformt. Die Trägerplatte mit Hilfsrahmen ist einteilig aus einem Kunststoff hergestellt. Zur Montage werden die Batteriezellen einfach von einer Seite her in die entsprechenden Ausnehmungen 3 der Trägerplatte 2 eingesetzt und mit den Batteriepositioniernasen 5 und dem Hilfsrahmen 2 in Anschlag gebracht. Der Hilfsrahmen 2 überdeckt die Ausnehmung 3 genau so weit, dass die elektrischen Batteriezellenkontakte 6 zur nachträglichen elektrischen Kontaktierung mit Hilfe von Batteriezellenverbindern frei bleiben.
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2 zeigt schematisch den Aufbau einer Batterie bestehend aus zwei Trägerplatten 1 aus Kunststoff und mehreren in die Ausnehmungen der Trägerplatten eingesetzter Batteriezellen 7, wobei die Trägerplatten durch Streben 8 miteinander verbunden sind. Die nicht dargestellten Batteriezellenkontakte sind mit elektrisch leitenden Battierzellenverbindern 9 verbunden. Aus Darstellungsgründen sind die Batteriezellenendbereiche und die zugehörigen Batteriezellenverbinder 9 nur in einem Teilbereich mit einer Vergussmasse 10 verdeckt. Aus dieser Vergussmasse 10 sind Batteriezellenanschlusskabel 11 abgedichtet herausgeführt. Der nicht von der Vergussmasse 10 oder einem Gehäuse verdeckte Bereich der Batteriezellen 7 kann wirkungsvoll beispielsweise durch ein Kühlmedium wie Luft oder ein anderes Kühlmittel gekühlt werden, wobei die elektrischen Kontakte durch die Vergussmasse geschützt sind.
