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Die Erfindung betrifft einen Zellblock für eine Batterie nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik sind Batterien, insbesondere Hochvoltbatterien, für Fahrzeuganwendungen allgemein bekannt, insbesondere Traktionsbatterien zur Speicherung elektrischer Energie für einen Antrieb des Fahrzeugs. Diese Batterien umfassen eine Mehrzahl seriell und/oder parallel elektrisch miteinander verschalteter elektrochemischer Einzelzellen, die mit der dazugehörenden Elektronik und Temperierung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Die Einzelzellen sind in so genannten Zellblöcken, auch als Zellverbünde bezeichnet, zusammengefasst, die jeweils eine gewisse Anzahl von Einzelzellen inklusive deren mechanischer Fixierung, elektrischer Kontaktierung und Einrichtungen zur Temperierung enthalten.
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Als prismatische Hardcasezellen ausgebildete Einzelzellen, d. h. rechteckige Flachzellen, werden in Zellhaltern, den sogenannten Spacern, aufgenommen, die in Platten-, Schalen- oder Doppelschalenform ausgeführt sind und die Einzelzelle kraft- und formschlüssig im Zellblock positionieren und fixieren. Zellhalter und Einzelzellen werden zur mechanischen Ausbildung des Zellblocks über Spannelemente und Druckbrillen verpresst.
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Am Zellblock ist zumindest eine Temperierplatte angeordnet, mittels welcher eine Temperierung der Einzelzellen vorgenommen wird. Die Einzelzellen sind direkt oder über eine elektrisch isolierende und Toleranz ausgleichende Wärmeleitfolie oder eine Vergussmasse mit der Temperierplatte thermisch gekoppelt. Zur Sicherstellung des thermischen Kontaktes zur Temperierplatte ist die der Temperierplatte zugewandte Seitenwand jedes Zellhalters mit Öffnungen versehen, aus welchen die Einzelzellen ein Stück herausragen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Zellblock für eine Batterie anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Zellblock für eine Batterie mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Zellblock für eine Batterie umfasst eine Mehrzahl seriell und/oder parallel elektrisch miteinander verschalteter elektrochemischer Einzelzellen und zumindest eine Temperierplatte, mit welcher die Einzelzellen thermisch gekoppelt sind.
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Erfindungsgemäß sind die Einzelzellen in einem Gestell angeordnet, in welchem sie in einer vorgegebenen Position im Zellblock und relativ zur Temperierplatte gehalten sind und mittels welchem jeweils benachbarte Einzelzellen elektrisch voneinander isoliert sind.
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Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht das Ausbilden eines stabilen, kostengünstigen und montagefreundlichen Zellblocks. Der Zellblock weist eine erheblich reduzierte Anzahl an Einzelteilen auf, wodurch ein geringerer Material- und Montageaufwand und dadurch geringere Kosten und ein geringeres Gewicht erreicht sind. Zudem ist dadurch ein Bauraumbedarf des Zellblocks reduziert.
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Des Weiteren sind die Einzelzellen, da sie nicht rein kraftschlüssig, sondern zumindest formschlüssig im Gestell gehalten sind, bei größeren mechanischen Belastungen, beispielsweise bei einer Kollision eines mit dem Zellblock ausgerüsteten Fahrzeugs, sicher gehalten, da das Gestell und dadurch der Zellblock höheren mechanischen Belastungen standhält, so dass die Einzelzellen sich nicht verschieben oder der Zellblock auseinanderfällt. Zudem sind hohe Vorspannkräfte, wie sie im Stand der Technik durch das Verspannen der Einzelzellen auftreten, vermieden. Des Weiteren lassen sich die Einzelzellen aus dem Zellblock entnehmen und somit beispielsweise auf einfache Weise gegen andere Einzelzellen austauschen, ohne den Zellblock vollständig zu demontieren.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch eine Explosionsdarstellung einer Temperierplatte,
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2 schematisch eine Montage eines Grundgestells,
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3 schematisch ein Grundgestell und darin anzuordnende Wärmeleitfolien,
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4 schematisch Trennwände in einer perspektivischen Darstellung,
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5 schematisch Trennwände in einer Draufsicht von oben,
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6 schematisch Trennwandränder vor einer Montage,
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7 schematisch Trennwandränder nach einer Montage,
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8 schematisch ein Grundgestell vor einem Anordnen miteinander verbundener Trennwände,
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9 schematisch ein Anordnen von Trennwänden in einem Grundgestell,
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10 schematisch eine Draufsicht von oben auf eine in einem Grundgestell angeordnete Trennwand,
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11 schematisch eine Verformung einer Trennwand,
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12 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Gestells eines Zellblocks,
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13 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Gestells eines Zellblocks und darin anzuordnender Einzelzellen,
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14 schematisch eine Schnittdarstellung eines Gestells eines Zellblocks und darin anzuordnender Einzelzellen,
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15 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Gestells eines Zellblocks und darin angeordneter Einzelzellen sowie Federelemente und Niederhalter zu deren Fixierung,
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16 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Zellblocks,
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17 schematisch ein Längsschnitt eines Zellblocks,
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18 schematisch eine Detailansicht des Zellblocks während einer schrittweisen Fixierung der Einzelzellen,
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19 schematisch eine Detailansicht des Zellblocks während einer schrittweisen Fixierung der Einzelzellen,
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20 schematisch eine Detailansicht des Zellblocks während einer schrittweisen Fixierung der Einzelzellen,
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21 schematisch eine Detailansicht des Zellblocks während einer schrittweisen Fixierung der Einzelzellen,
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22 schematisch ein Querschnitt eines Zellblocks,
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23 schematisch ein Querschnitt eines Zellblocks im Bereich einer Reihe von Einzelzellen,
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24 schematisch ein Querschnitt in einem mittleren Bereich einer Oberseite eines Zellblocks,
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25 schematisch ein Querschnitt in einem Randbereich einer Oberseite eines Zellblocks,
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26 schematisch ein Längsschnitt an einer Oberseite eines Zellblocks vor einem vollständigen Fixieren von Einzelzellen, und
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27 schematisch ein Längsschnitt an einer Oberseite eines Zellblocks nach einem vollständigen Fixieren von Einzelzellen.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 bis 27 zeigen das schrittweise Ausbilden eines Zellblocks 1 für eine Batterie, welcher eine Mehrzahl elektrochemischer Einzelzellen 2 aufweist. Der fertiggestellte Zellblock 1 ist in den 16 und 17 sowie 20 bis 23 dargestellt. Eine hier nicht näher dargestellte Batterie weist zumindest einen solchen Zellblock 1 auf, zweckmäßigerweise jedoch eine Mehrzahl dieser Zellblöcke 1, welche dann elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschaltet und in einem gemeinsamen Batteriegehäuse angeordnet sind. Die Batterie ist beispielsweise eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Traktionsbatterie für ein Elektrofahrzeug, für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder für ein Brennstoffzellenfahrzeug. Eine derartige Traktionsbatterie dient als Energiespeicher für elektrische Energie zum Antrieb des Fahrzeugs.
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Die Einzelzellen 2 des Zellblocks 1 sind seriell und/oder parallel elektrisch miteinander verschaltet. Zur Temperierung der Einzelzellen 2 weist der Zellblock 1 zumindest eine Temperierplatte 3 auf, mit welcher die Einzelzellen 2 thermisch gekoppelt sind. Der Zellblock 1 weist hier zwei Reihen von als Flachzellen ausgebildeten Einzelzellen 2 auf, wobei die Einzelzellen 2 in jeder Reihe parallel zueinander ausgerichtet und hintereinander angeordnet sind. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Zellblock 1 auch lediglich eine solche Reihe hintereinander angeordneter Einzelzellen 2 oder mehr als zwei solcher Reihen von Einzelzellen 2 aufweisen. Die Einzelzellen 2 sind als so genannte prismatische Hardcasezellen ausgebildet, d. h. sie weisen ein metallisches Gehäuse auf, welches spannungs- oder potentialführend ist, so dass die Einzelzellen 2 gegeneinander elektrisch isoliert anzuordnen sind.
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Zur Anordnung der Einzelzellen 2 im Zellblock 1 ist zunächst ein in 12 dargestelltes Gestell 4 vollständig vorzumontieren, in welches die Einzelzellen 2 dann lediglich noch einzusetzen sind, wie in den 13 und 14 gezeigt. Im fertiggestellten Zellblock 1 sind die Einzelzellen 2 in diesem Gestell 4 angeordnet und durch das Gestell 4 in einer vorgegebenen Position im Zellblock 1 und relativ zur Temperierplatte 3 gehalten sowie mittels des Gestells 4 gegen jeweils benachbarte Einzelzellen 2 elektrisch isoliert.
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Zur Ausbildung des Gestells 4 ist zunächst ein Grundgestell 5 auszubilden, wobei die Temperierplatte 3 ein Bestandteil dieses Grundgestells 5 ist. Sie bildet einen Boden des Grundgestells 5 und somit auch des fertiggestellten Gestells 4 sowie des fertiggestellten Zellblocks 1. Die Temperierplatte 3 ist im dargestellten Beispiel, wie in 1 gezeigt, in Schichtblechtechnik ausgeführt, da sich hierdurch Temperiermittelkanäle 6, welche von einem flüssigen oder gasförmigen Temperiermittel durchströmbar sind, auf einfache Weise ausbilden lassen. Des Weiteren lassen sich dadurch auch zur Positionierung von Längswänden 7 und Trennwänden 8 erforderliche Ausnehmungen 9 in der Temperierplatte 3 auf einfache Weise ausbilden. Die Temperierplatte 3 ist aus zwei inneren Schnittblechen 10 ausgebildet, in welchen die Temperiermittelkanäle 6 ausgeformt sind. Diese inneren Schnittbleche 10 sind von Hüllblechen 11 umschlossen. Des Weiteren sind an der Temperierplatte 3 Anschlusselemente 12 angeordnet, um sie beispielsweise mit einem Temperiermittelkreislauf eines Fahrzeugs zu verbinden.
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Wie in 2 dargestellt, sind nun zur Ausbildung des Grundgestells 5 auf die Temperierplatte 3 in diesem Ausführungsbeispiel drei Längswände 7 und zwei Außenquerwände 13 aufzusetzen, welche zweckmäßigerweise aus Metall ausgebildet sind, d. h. die Längswände 7 sind zweckmäßigerweise als Längsbleche ausgebildet und die Außenquerwände 13 sind zweckmäßigerweise als Querbleche ausgebildet. Zum Positionieren und formschlüssigen Fixieren auf der Temperierplatte 3 weisen die Längswände 7 an ihrer Unterseite Längswandausformungen 14 auf, welche in jeweils eine der Ausnehmungen 9 in der Temperierplatte 3 eingreifen. Im hier dargestellten Beispiel ist eine Unterseite der Längswände 7 aufgrund dieser Längswandausformungen 14 kammartig ausgebildet. Eine Verbindung der Längswände 7 und Außenquerwände 13 erfolgt vorzugsweise durch Verlötung oder Verschweißung.
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Wie in 3 dargestellt, ist in einem nächsten Schritt auf einer Oberseite der Temperierplatte 3 eine Wärmeleitfolie 15 anzuordnen. Aufgrund der Unterteilung des Grundgestells 5 mittels der Längswände 7 in zwei Fächern ist daher in jedes Fach eine Wärmeleitfolie 15 einzulegen. Diese Wärmeleitfolien 15 dienen einer elektrischen Isolierung der Einzelzellen 2 gegenüber der Temperierplatte 3, einem Toleranzausgleich und einer optimierten thermischen Kopplung der Einzelzellen 2 mit der Temperierplatte 3.
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Die Positionierung der Einzelzellen 2 im Gestell 4 und deren gegenseitige elektrische Isolierung erfolgt mittels der Trennwände 8, welche aus Kunststoff ausgebildet sind. Die Trennwände 8 sind zweckmäßigerweise in einem Kunststoffspritzgussverfahren ausgebildet, wobei jeweils nebeneinander angeordnete Trennwände 8 der in diesem Beispiel zwei Reihen des Zellblocks 1 als ein einstückiges und/oder einteiliges Trennwandteil 17 ausgebildet sind. Dieses Trennwandteil 17 mit zwei Trennwänden 8 ist in 4 gezeigt. Die Trennwände 8 können relativ dünn ausgebildet sein, da sie lediglich eine Differenz von Druckkräften in einer jeweiligen Reihe hintereinander angeordneter Einzelzellen 2 aufnehmen müssen. Um eine zur elektrischen Isolation zwischen den Einzelzellen 2 und dem Gestell 4 erforderliche Luft- und Kriechstrecke einzustellen, überlappen sich Trennwandränder 16 jeweils parallel zueinander und hintereinander angeordneter Trennwände 8, wie in den 5 bis 7 gezeigt. Dabei zeigt 5 zwei parallel zueinander und hintereinander angeordnete Trennwandteile 17 mit je zwei Trennwänden 8, während 6 die Trennwandränder 16 vor einem Zusammenfügen und 7 nach einem Zusammenfügen zeigt.
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Eine Fixierung der Trennwände 8 im Gestell 4 erfolgt, wie in den 8 bis 10 gezeigt, an ihrer Oberseite durch an den Trennwandrändern 16 ausgebildete oder angeordnete Nasen 18, welche in entsprechende Schlitze 19 greifen, die an der Oberseite der Längswände 7 in Richtung der Temperierplatte 3 verlaufen und nach oben geöffnet sind, um die Nasen 18 der Trennwände 8 von oben in die Schlitze 19 einschieben zu können. Die in die Schlitze 19 einzuschiebenden Nasen 18 sind als in Querrichtung des Zellblocks 1 verlaufende Stege ausgebildet, welche an beiden Seiten verbreitert sind, um die Trennwände 8 auch in Querrichtung des Zellblocks 1 sicher an den Längswänden 7 zu verankern. An ihrer Unterseite weisen die Trennwände 8 Trennwandausformungen 20 auf, welche in diesem Beispiel als Zapfen ausgebildet sind. Diese Trennwandausformungen 20 greifen in die Ausnehmungen 9 in der Temperierplatte 3 ein, so dass die Trennwände 8 auch an ihrer Unterseite sicher fixiert sind.
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Ohne geeignete Maßnahmen könnte die im maßlich relativ ungenauen Spritzgussverfahren hergestellte jeweilige Trennwand 8 aus Toleranzgründen nicht passgenau zwischen die jeweiligen Längswände 7 montierbar sein. Die unvermeidlichen Toleranzen in Querrichtung des Zellblocks 1, d. h. die Toleranzen zwischen der lichten Weite zweier benachbarter Längswände 7 und einer durchgehenden Fläche einer Trennwand 8, sind bei der hier dargestellten Lösung durch einen Längsversatz der Befestigungspunkte der jeweiligen Trennwand 8 an den jeweiligen Längswänden 7 zur durchgehenden Fläche der Trennwand 8 mittels einer Gelenkwirkung des elastischen Kunststoffs auszugleichen. Dieser Toleranzausgleich ist in 11 dargestellt, wobei die durchgezogene Linie eine Trennwand 8 ohne einen erforderlichen Toleranzausgleich darstellt und die gestrichelte Linie eine Trennwand 8, bei welcher ein Toleranzausgleich erforderlich ist.
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Der Toleranzausgleich erfolgt durch die Verformung der Trennwandränder 16. Diese Trennwandränder 16 ermöglichen aufgrund ihrer Ausbildung oder aufgrund der Ausbildung der gesamten Trennwand 8 aus dem elastischen Kunststoff die in 11 dargestellte Gelenkwirkung, so dass Toleranzen in Längsrichtung der Trennwand 8, d. h. in Querrichtung des Zellblocks 1, auszugleichen sind. Ist beispielsweise die lichte Weite zwischen zwei Längswänden 7 etwas größer als die Länge der dazwischen anzuordnenden Trennwand 8, so verformen sich die Trennwandränder 16 etwas, wodurch das Anordnen der Trennwand 8 zwischen den Längswänden 7 und das Einschieben der Nasen 18 der Trennwand 8 in die Schlitze 19 der Längswände 7 ermöglicht ist. Diese Verformung der Anlenkungspunkte der Trennwand 8 zum Toleranzausgleich ist mittels erster Pfeile P1 dargestellt.
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Nachdem das Gestell 4 vollständig montiert ist, wie in 12 dargestellt, sind die Einzelzellen 2 in das Gestell 4 einzusetzen, wie in den 13 und 14 gezeigt. Dazu sind die Einzelzellen 2 von oben in das Gestell 4 einzustecken oder einzupressen. Dies ist durch eine entsprechende Ausbildung der Einzelzellen 2 und der Trennwände 8 erleichtert, denn Zellgehäuse der Einzelzellen 2 weisen am Gehäuseboden einen abgerundeten Rand auf, vorzugsweise mit einem vorgegebenen Rundungsradius. Zweckmäßigerweise sind auch Oberkanten der Trennwände 8 angeschrägt, so dass die Einzelzellen 2 zwischen jeweils zwei Trennwände 8 einzuführen sind. Sind die Einzelzellen 2 ausgebaucht, so dass sie während des Einpressens in das Gestell 4 auf ein vorgegebenes Nennmaß zu bringen sind, kann es sinnvoll sein, mehrere oder alle Einzelzellen 2 gleichzeitig in das Gestell 4 einzupressen, da auf diese Weise die Trennwände 8 jeweils nur mit den Differenzen der Druckkräfte der in der jeweiligen Reihe jeweils unmittelbar hintereinander angeordneten Einzelzellen 2 beaufschlagt werden. Dadurch ist eine Beschädigung der Trennwände 8 durch zu große Druckbelastungen vermieden. Das Einsetzen oder Einpressen der Einzelzellen 2 in das Gestell 4 ist mittels zweiter Pfeile P2 angedeutet.
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Nach dem Einsetzen der Einzelzellen 2 in das Gestell 4 sind die Einzelzellen 2 federbelastet nach unten in Richtung der Temperierplatte 3 zu pressen und zu verspannen. Dadurch ist die thermische Kopplung der Einzelzellen 2 an die Temperierplatte 3 optimiert, es sind ein Setzverhalten und Wärmedehnungen auszugleichen und die Einzelzellen 2 sind auch in Hochrichtung des Zellblocks 1 im Gestell 4 fixiert. Dieses federbelastete Anpressen und Verspannen der Einzelzellen 2 an die Temperierplatte 3 erfolgt im hier dargestellten Beispiel mittels federbelasteter Niederhalter 21, welche vorteilhafterweise aus Kunststoff ausgebildet sind. Die Federbelastung der Niederhalter 21 erfolgt im hier dargestellten Beispiel mittels jeweils eines Federelementes 22. Dieser Federelemente 22 sind im hier dargestellten Beispiel als Federleisten ausgebildet, vorzugsweise aus Stahl.
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Um dieses Verspannen der Einzelzellen 2 im Gestell 4 zu ermöglichen, weisen die Längswände 7 an ihrer Oberseite Haltehaken 23 auf. Die Niederhalter 21 weisen zu den Haltehaken 23 korrespondierende Durchführungsöffnungen 24 auf, wie in 18 dargestellt. Dadurch sind die Haltehaken 23 durch die Durchführungsöffnungen 24 in den Niederhaltern 21 durchführbar, wodurch die Niederhalter 21 auf die Oberseite der Einzelzellen 2 aufsetzbar sind, wie in 19 dargestellt.
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Anschließend ist das Federelement 22 auf den jeweiligen Niederhalter 21 aufzusetzen, wie in 20 dargestellt. Dazu weist das Federelement 22 Durchführungsschlitze 25 auf, welche durch Trennstege 26 getrennt sind. Das Federelement 22 ist somit derart aufzusetzen, dass die Haltehaken 23 in den Durchführungsschlitzen 25 angeordnet sind, wie in 20 gezeigt. Anschließend ist das Federelement 22 zum Verspannen der Einzelzellen 2 In Längsrichtung des Zellblocks 1 zu ziehen, wie in 21 mittels dritter Pfeile P3 dargestellt, wodurch sich die Trennstege 26 des Federelementes 22 unter die Haltehaken 23 schieben. Diese Bewegung der Trennstege 26 zunächst in Längsrichtung des Zellblocks 1 und dann nach unten unter die Haltehaken 23 ist in den 26 und 27 mittels vierter Pfeile P4 und eines fünften Pfeils P5 gezeigt.
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Die Haltehaken 23 weisen an ihrer Unterseite einen rampenförmigen Verlauf auf, d. h. ein Abstand des jeweiligen Haltehakens 23 zur Oberkante der Längswand 7, an welcher er ausgebildet ist, ist an einer Hakenspitze relativ groß und wird in Richtung einer der Hakenspitze gegenüberliegenden Seite des Haltehakens 23 zunehmend geringer, wie in den 26 und 27 gezeigt. Die dadurch ausgebildete schräge Ebene bewirkt bei einem zunehmenden Unterschieben des jeweiligen Trennsteges 26 des Federelementes 22 unter den jeweiligen Haltehaken 23 ein zunehmendes Anpressen des Federelementes 22 nach unten an den darunter angeordnete Niederhalter 21, wie in den 24 und 25 mittels sechster Pfeile P6 gezeigt.
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Die an den randseitigen Längswänden 7 angeordneten Federelemente 22 weisen jeweils an der dem Zellblock 1 zugewandten Längsseite Federzungen 27 auf, das mittlere Federelement 22 weist an beiden Längsseiten diese Federzungen 27 auf. Bei anderen Ausführungsformen des Zellblocks 1 mit mehr als zwei Reihen weisen die Federelemente 22, welche jeweils zwischen zwei Reihen der Einzelzellen 1 positioniert sind, an beiden Längsseiten diese Federzungen 27 auf.
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Die Federzungen 27 sind durch das Herunterpressen des Federelementes 22 zunehmend gegen den Niederhalter 21 gepresst. Dabei bildet der jeweilige Haltehaken 23, neben welchen die jeweilige Federzunge 27 seitlich gleitet, eine seitliche Abstützung der jeweiligen Federzunge 27 und verhindert dadurch deren Abkippen, wie in
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25 durch einen siebten Pfeil P7 dargestellt, insbesondere bei den an den randseitigen Längswänden 7 angeordneten Niederhaltern 21 und Federelementen 22, bei welchen die Federelemente 22 lediglich an der dem Zellblock 1 zugewandten Längsseite die Federzungen 27 aufweisen. Eine Federkraft des Federelementes 22 und seiner Federzungen 27 wirkt somit nach unten auf den Niederhalter 21 und presst diesen zunehmend gegen die Einzelzellen 2, auf welchen der jeweilige Niederhalter 21 aufliegt, wie in 24 durch achte Pfeile P8 dargestellt. Auf diese Weise sind die Einzelzellen 2 federbelastet nach unten gegen die Temperierplatte 3 verspannt.
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Bei der beschriebenen Lösung zur Ausbildung des Zellblocks 1 baut somit das Gestell 4 vorzugsweise auf der ohnehin vorhandenen metallischen Temperierplatte 3 auf, die hierzu an den Seiten mit den durchlaufenden Längswänden 7 versehen ist, welche vorn und hinten mit den Außenquerwänden 13 abgeschlossen sind, wodurch zunächst das Grundgestell 5 ausgebildet ist. Die Isolation zwischen den in der Regel spannungs- oder potentialführenden Einzelzellen 2 und dem metallischen Grundgestell 5 wird durch die Trennwände 8 aus Kunststoff sichergestellt, die in das Grundgestell 5 eingesetzt sind. Zur Positionierung der Trennwände 8 sind die Längswände 7 und die Temperierplatte 3, wie oben beschrieben, mit Ausnehmungen 9, beispielsweise in Nutform oder Schlitzform, versehen, in welche entsprechend ausgeformte Trennwandausformung 20, welche beispielsweise als Zapfen oder Nasen ausgebildet sind, eingreifen, die an den Trennwänden 8 ausgebildet oder angeordnet sind.
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Die durchlaufenden Längswände 7 übernehmen die Kräfte, die durch das Dickenwachstum der Einzelzellen 2 über einen jeweiligen Ladezustand und eine jeweilige Lebensdauer sowie bei Entwicklung von Überdruck im Zellinneren entstehen, zum Beispiel bei Kurzschluss oder Überladung durch verdampfenden Elektrolyten vor einer Öffnung einer Sollbruchstelle oder einer Ventingmembran der Einzelzelle 2. Durch das Gestell 4 mit seinen Außenquerwänden 13, seinen durchgehenden Längswänden 7 und den Trennwänden 8, welche sich vorzugsweise einstückig und/oder einteilig über alle nebeneinander angeordneten Reihen der Einzelzellen 2 erstrecken, ergibt sich ein stabiler Zellblock 1, der auch bei mechanischer Überlast, beispielsweise bei einer Kollision eines Fahrzeugs, in welchem die Batterie mit einem oder mehreren solcher Zellblöcke 1 angeordnet ist, nicht auseinanderfällt.
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Zur mechanischen Fixierung und zur thermischen Anbindung der Einzelzellen 2 an die Temperierplatte 3 dienen die nach dem Einsetzen der Einzelzellen 2 in das Gestell 4 an der Oberseite des Zellblocks 1 angeordneten Federelemente 22, mittels welchen die Einzelzellen 2 in Richtung der Temperierplatte 3 gepresst sind. Die Federelemente 22 stützen sich hierzu an der Oberseite der Längswände 7 ab. Zwischen den Gehäuseböden der Einzelzellen 2 und der Oberseite der Temperierplatte 3 ist, wie beschrieben, zum Ausgleich von Toleranzen und zur elektrischen Isolation die Wärmeleitfolie 15 angeordnet, im hier dargestellten Beispiel in Form von zwei Teilstücken. In anderen Ausführungsformen ist ein Spalt zwischen den Gehäuseböden der Einzelzellen 2 und der Oberseite der Temperierplatte 3 mit einer Vergussmasse ausgefüllt.
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Bei hinreichend großen Batterien ist das Gestell 4 vorzugsweise mit mehreren nebeneinander liegenden Reihen für die Einzelzellen 2 ausgeführt, beispielsweise zwei Reihen, wie im dargestellten Beispiel, oder mehr als zwei Reihen. Dabei sind zur Reduzierung der Bauteilanzahl, wie bereits erwähnt und oben beschrieben, vorzugsweise die Trennwände 8 der einzelnen Reihen seitlich miteinander verbunden, so dass sie als ein gemeinsames Teil einteilig und/oder einstückig ausgebildet sind. Die beschriebene Lösung ermöglicht die Ausbildung eines stabilen, kostengünstigen und montagefreundlichen Zellblocks 1 mit wenigen Bauteilen. Dabei lassen sich die Einzelzellen 2 jeweils auf einfache Weise austauschen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zellblock
- 2
- Einzelzelle
- 3
- Temperierplatte
- 4
- Gestell
- 5
- Grundgestell
- 6
- Temperiermittelkanal
- 7
- Längswand
- 8
- Trennwand
- 9
- Ausnehmung
- 10
- Schnittblech
- 11
- Hüllblech
- 12
- Anschlusselement
- 13
- Außenquerwand
- 14
- Längswandausformung
- 15
- Wärmeleitfolie
- 16
- Trennwandrand
- 17
- Trennwandteil
- 18
- Nase
- 19
- Schlitz
- 20
- Trennwandausformung
- 21
- Niederhalter
- 22
- Federelement
- 23
- Haltehaken
- 24
- Durchführungsöffnungen
- 25
- Durchführungsschlitz
- 26
- Trennsteg
- 27
- Federzunge
- P1
- erster Pfeil
- P2
- zweiter Pfeil
- P3
- dritter Pfeil
- P4
- vierter Pfeil
- P5
- fünfter Pfeil
- P6
- sechster Pfeil
- P7
- siebter Pfeil
- P8
- achter Pfeil
