DE102013018400A1 - Batterie mit einer Vielzahl von prismatischen Batterieeinzelzellen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (3) mit Vielzahl von im Wesentlichen prismatischen Batterieeinzelzellen (5), welche direkt oder mit dazwischen angeordneten Halterahmen (6) zwischen zwei Druckbrillen (7) zu einem Zellstapel (8) verspannt sind, wobei die Batterieeinzelzellen (5) und/oder die Halterahmen (6) Aufnahmeelemente (13) für zwischen den Druckbrillen (7) verlaufenden Spanneinrichtungen (9) aufweisen, und wobei die Aufnahmeelemente (13) dieselbe Ausdehnung in Stapelrichtung aufweisen, wie die Halterahmen (6) oder die Batterieeinzelzellen (5), mit welchen sie verbunden sind. Die erfindungsgemäße Batterie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeelemente (13) an den Halterahmen (6) oder den Batterieeinzelzellen (5) in Stapelrichtung gegenüber einer Mittelebene (ME) des Halterahmens (6) oder der Batterieeinzelzelle (5), mit welchem/welcher sie verbunden sind, versetzt angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einer Vielzahl von im Wesentlichen prismatischen Batterieeinzelzellen nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung einer solchen Batterie.
  • Batterien, insbesondere Hochvoltbatterie, wie sie beispielweise in Fahrzeuganwendungen eingesetzt werden, bestehen in der Regel aus einer Vielzahl von Batterieeinzelzellen. Diese Batterieeinzelzellen können dabei vorzugsweise prismatisch ausgebildet werden. Die prismatischen Batterieeinzelzellen, welche auch als Flachzellen bezeichnet werden, lassen sich dann direkt oder mit dazwischen angeordneten Halterahmen als Abstandshalter zu einem Zellstapel aufstapeln und typischerweise zwischen zwei Druckbrillen verspannen. Es entsteht dann ein entsprechend stabiler Zellstapel. Bei sogenannten Coffeebag- oder Pouch-Zellen, welche im Wesentlichen ebenfalls prismatisch sind, handelt es sich um Batterieeinzelzellen, bei welchen die Anordnung aus Elektroden und Separatoren zusammen mit dem Elektrolyt zwischen Folien eingeschweißt ist. Diese Pouch-Zellen werden dann typischerweise zwischen Halterahmen eingeklemmt und zusammen mit den Halterahmen analog zur oben beschriebenen Ausführung bei den Flachzellen zu einem Zellstapel verspannt. Um eine definierte Lage und Position der Spanneinrichtungen zu gewährleisten, sind typischerweise im Bereich der Batterieeinzelzellen und/oder der Halterahmen Aufnahmeelemente vorgesehen, welche in den allermeisten Fällen dieselbe Dicke aufweisen, wie die Batterieeinzelzelle bzw. der Halterahmen selbst, sodass diese im verspannten Zustand des Zellstapels aneinander anliegen und die Spannkräfte aufnehmen, während die Batterieeinzelzellen, insbesondere im Falle von Pouch-Zellen, zwischen den Halterahmen eingeklemmt und hierdurch in ihrer Position gehalten sind.
  • Aus der DE 10 2011 109 246 A1 ist ein derartiger Aufbau beispielhaft bekannt, wobei bei diesem Aufbau zusätzlich metallische Einsätze im Bereich der Aufnahmeelemente angeordnet sind. Diese metallischen Einsätze, insbesondere wenn sie an ihren Oberflächen quer zur Stapelrichtung unmittelbar aneinander und an den Druckbrillen anliegen, ermöglichen ein optimales Wärmeausdehnungsverhalten des Zellstapels im Verhältnis zu den Spanneinrichtungen und insbesondere zu beispielweise in Stapelrichtung verlaufenden metallischen Kühlelementen. Sie erlauben außerdem eine höherer Flächenpressung zwischen den einzelnen Elementen und ermöglichen so höhere Spannkräfte als Aufnahmeelemente, welche nur aus Kunststoff ausgebildet sind, wie es typischerweise Halterahmen und/oder die Gehäuseelemente der Flachzellen sind.
  • Bei der Herstellung von Zellstapeln ist es nun typischerweise immer sehr aufwändig, diese entsprechend genau aufzubauen, weil hierfür ein sehr genaues Stapeln sowohl der Halterahmen als auch der Batterieeinzelzellen, falls beide vorhanden sind, notwendig sind. Insbesondere bei Pouch-Zellen, welche im Inneren der Halterahmen eingelegt werden, müssen hierfür mehrere Stapelpositionen eingehalten werden, nämlich einerseits eine exakte Stapelposition für die Halterahmen und andererseits eine exakte Stapelposition für die Pouch-Zellen innerhalb der Halterahmen. Die Montage der Zellstapel wird damit entsprechend aufwändig und teuer.
  • Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Batterie sowie die Verwendung einer Batterie aus einer Mehrzahl von im Wesentlichen prismatischen Batterieeinzelzellen anzugeben, welche diese Nachteile vermeidet, und welche insbesondere eine sehr einfache, zuverlässige und kostengünstige Montage ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Batterie mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Im Anspruch 10 ist außerdem eine besonders bevorzugte Verwendung der Batterie angegeben.
  • In der erfindungsgemäßen Batterie ist es so, dass die Aufnahmeelemente an den Halterahmen oder den Batterieeinzelzellen in Stapelrichtung des Zellstapels gegenüber einer Mittelebene des Halterahmens oder der Batterieeinzelzelle, mit welchem bzw. welcher die Aufnahmeelemente verbunden sind, versetzt angeordnet sind. Die mit derselben Ausdehnung in Stapelrichtung realisierten Aufnahmeelemente beispielsweise an den Halterahmen sind typischerweise ein besonderes Element im Bereich der Halterahmen, welches beispielsweise quer zur Stapelrichtung über die Halterahmen übersteht. Das Aufnahmeelement kann in dieser bevorzugten Ausführungsform umgangssprachlich auch als Ohr bezeichnet werden. Nun ist es bei der erfindungsgemäßen Batterie so, dass jedes der Aufnahmeelemente in Stapelrichtung versetzt zu dem Halterahmen oder der Batterieeinzelzelle angeordnet ist. Es ergibt sich in der seitlichen Ansicht quer zur Stapelrichtung also ein Aufbau, bei welchem ein Teil des Halterahmens oder der Batterieeinzelzelle zu erkennen ist, dann folgt ein Teil, bei dem der Halterahmen bzw. die Batterieeinzelzelle mit dem Aufnahmeelement verbunden und von diesem verdeckt sind, und weiter in Stapelrichtung folgt dann ein Teil des Aufnahmeelements, welcher über den Halterahmen bzw. die Batterieeinzelzelle hinausragt. Dieser Aufbau ermöglicht es nun in besonders einfacher und effizienter Weise, dass die einzelnen Batterieeinzelzellen bzw. Halterahmen aufeinander gestapelt werden, wobei jeweils der überstehende Teil der Aufnahmeelemente in den Bereich des benachbarten Halterahmens bzw. der benachbarten Batterieeinzelzelle eingreifen kann. Hierdurch wird ein sehr einfaches und effizientes Stapeln in einer vorgegebenen Position möglich.
  • Der Formschluss der Halterahmen und/oder der Batterieeinzelzellen untereinander ermöglicht dabei eine sehr einfache und zuverlässige Montage, da der Aufbau sehr einfach und positionsgenau zu dem Zellstapel aufgestapelt werden kann. Zusätzlich ermöglicht der Formschluss der Halterahmen bzw. der Batterieeinzelzellen untereinander auch einen mechanisch festeren Aufbau bei einem ansonsten unveränderten Aufbau hinsichtlich der Druckbrillen, der Zuganker und der hierin wirkenden Zugspannungen. Dies ist vor allem dann von entscheidendem Vorteil, wenn zu befürchten ist, dass die Batterie gegebenenfalls höheren Krafteinwirkungen ausgesetzt werden könnte, beispielsweise einer Beschädigung, wie sie im Falle eines Unfalls in dem Fahrzeug auftreten kann. Durch die erhöhte mechanische Stabilität lässt sich in diesem Fall auch eine erhöhte Crashsicherheit erzielen, da die Batterie erst unter einer entsprechend höheren Crashlast als eine Batterie ohne formschlüssige Verbindung zwischen den Halterahmen und/oder den Batterieeinzelzellen versagt.
  • In einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Batterie ist es dementsprechend vorgesehen, dass der neben dem versetzten Aufnahmeelement angeordnete Bereich der Batterieeinzelzelle und/oder des Halterahmens zur zumindest teilweisen formschlüssigen Aufnahme des über die Batterieeinzelzelle und/oder den Halterahmen überstehenden Bereichs des Aufnahmeelements der benachbarten Batterieeinzelzelle und/oder des benachbarten Halterahmens ausgebildet ist.
  • Vor allem diese Ausgestaltung, bei welcher das über den Halterahmen oder die Batterieeinzelzelle überstehende Teil des Aufnahmeelements zumindest teilweise formschlüssig in eine entsprechende Ausnehmung am benachbarten Halterahmen bzw. der benachbarten Batterieeinzelzelle eingreift, ermöglicht eine besonders einfache und effiziente Stapelung. Ist der Bereich der formschlüssigen Anlage dabei so ausgebildet, dass dieser eine sichere und zuverlässige Positionierung in die beiden Raumrichtungen quer zur Stapelrichtung ermöglicht bzw. beim Aufstapeln erzwingt, dann ist ein besonders einfaches und effizientes Stapeln möglich.
  • In einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Idee kann es nun ferner vorgesehen sein, dass die Aufnahmeelemente an den Halterahmen angeordnet sind, wobei die für die Halterahmen überstehenden Teile der Aufnahmeelemente an ihrer dem Inneren des Halterahmens zugewandten Seite zur Anlage der Batterieeinzelzellen ausgebildet sind. Dieser Aufbau ermöglicht dann nicht nur das saubere Aufeinanderstapeln der Halterahmen, sondern ermöglicht durch die Möglichkeit, die Batterieeinzelzellen von innen an die überstehenden Aufnahmeelemente anzulegen, auch eine präzise Positionierung der Batterieeinzelzellen, insbesondere eine präzise Positionierung von Pouch-Zellen zwischen den einzelnen Halterahmen. Hierdurch wird der Montageaufwand bei der Herstellung des Zellstapels für die Batterie noch weiter reduziert und bei der Fertigung potentiell auftretende Ungenauigkeiten können mit minimalem Aufwand noch weiter reduziert werden.
  • In einer sehr günstigen und vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Batterie kann es nun außerdem vorgesehen sein, dass die Aufnahmeelemente einen metallischen Einsatz aufweisen. Ein solcher metallischer Einsatz kann vergleichbar zu dem eingangs genannten Stand der Technik auch in die gegenüber der Mittelebene der Halterahmen oder Batterieeinzelzellen versetzten Aufnahmeeinrichtungen angeordnet werden. Hierdurch lassen sich die Vorteile hinsichtlich des Stapelns und der einfachen und präzisen Positionierung der Halterahmen und/oder der Batterieeinzelzellen gegeneinander zusammen mit den bekannten Vorteilen aufgrund der metallischen Einsätze nutzen.
  • In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung dieser Idee ist es ferner vorgesehen, dass die metallischen Einsätze an ihren in Stapelrichtung verlaufenden Oberflächen ganz oder zumindest am überwiegenden Teil dieser Oberfläche elektrisch isoliert ausgebildet sind. Die metallischen Einsätze können beispielweise lackiert oder beschichtet werden, sie können jedoch auch, falls beispielsweise der Halterahmen aus Kunststoff ausgebildet ist, vom Material dieses Halterahmens umspritzt sein. Hierdurch wird eine elektrische Isolierung der metallischen Einsätze und damit letztlich auch der beispielsweise durch Durchgangsbohrungen in diesen metallischen Einsätzen verlaufenden Zuganker gegenüber den Batterieeinzelzellen erreicht. Hierdurch sind dann weder Zuganker noch die typischerweise metallisch mit den Zugankern verbundenen Druckbrillen hinsichtlich eines elektrischen Potenzials gefährdet. Auch im Fehlerfall kann so verhindert werden, dass Spannung an Teilen der Batterie anliegt, an denen dies nicht der Fall sein soll.
  • Neben dem Umspritzen der metallischen Einsätze ist es selbstverständlich auch denkbar, diese andersartig beispielsweise in den Halterahmen und/oder den Batterieeinzelzellen zu montieren. Sie können beispielsweise in entsprechende Öffnungen der Halterahmen oder der Batterieeinzelzellen eingepresst werden. Sowohl beim Umspritzen als auch beim Einpressen kann die optionale Beschichtung vorhanden sein, um eine zusätzliche elektrische Isolierung der metallischen Einsätze zu erreichen. Ferner können sie im Bereich der Oberfläche mit einer entsprechenden Aufrauung, Bohrungen oder dergleichen versehen sein, sodass insbesondere beim Umspritzen der metallischen Einsätze ein Formschluss zwischen dem Material des Halterahmens und/oder der Batterieeinzelzelle und dem Material des metallischen Einsatzes erzielt wird. Außerdem muss im Ausführungsbeispiel thematisiert werden, dass Abstandshalter oder direkt an die Batterieeinzelzellen angespritzte Ohren ebenso denkbar und möglich sind.
  • Die erfindungsgemäße Batterie lässt sich entsprechend einfach und leicht montieren, sodass eine hinsichtlich der Montage sehr kostengünstige Ausführung der Batterie entsteht. Solche Batterien sind insbesondere für hohe Leistungen und entsprechende zu erwartende hohe Stückzahlen besonders gut geeignet. Eine bevorzugte Verwendung einer derartigen Batterie liegt daher in ihrer Anwendung als elektrischen Energiespeicher in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug, also beispielsweise einem Hybridfahrzeug, einem Elektrofahrzeug oder einem mit einer zusätzlichen Traktionsbatterie ausgestatteten Brennstoffzellenfahrzeug. Das Fahrzeug kann dabei sowohl ein Personenkraftwagen als auch ein Nutzfahrzeug sein, genauso sind andere Fahrzeugtypen wie beispielsweise Wasserfahrzeuge oder auch Luftfahrzeuge bzw. Flugzeuge, in denen die erfindungsgemäße Batterie dann als Bordbatterie genutzt werden kann, denkbar.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Batterie ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.
  • Dabei zeigen:
  • 1 ein prinzipmäßig angedeutetes Fahrzeug mit einer Batterie;
  • 2 eine dreidimensionale Ansicht einer Batterie in einer möglichen Ausführungsform gemäß der Erfindung;
  • 3 eine Explosionsdarstellung eines Teils der Batterie gemäß 2:
  • 4 eine mögliche Ausführungsform eines Halterahmens in der erfindungsgemäßen Batterie;
  • 5 eine Seitenansicht des Halterahmens gemäß 4;
  • 6 eine Draufsicht auf einen Halterahmen gemäß 4 und 5 mit eingelegter Batterieeinzelzelle;
  • 7 eine dreidimensionale Darstellung von zwei benachbarten Halterahmen;
  • 8 eine Schnittdarstellung durch einen Teil von zwei Halterahmen und eine Batterieeinzelzelle in einer Explosionsdarstellung;
  • 9 eine Darstellung analog 8 im zusammengesetzten Zustand;
  • 10 eine Seitenansicht des in 9 gezeigten Aufbaus; und
  • 11 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie XI-XI in 10.
  • In der Darstellung der 1 ist ein sehr stark schematisiertes Fahrzeug 1 angedeutet, welches beispielsweise über einen im Bereich des Hinterrads angeordneten Fahrmotor 2 angetrieben werden soll. Der Fahrmotor 2 wird über eine Batterie 3 und eine Leistungselektronik 4 mit elektrischer Antriebsleistung versorgt. Die Batterie 3 kann dabei wie beispielweise in der dreidimensionalen Darstellung der 2 aufgebaut sein. Es ist zu erkennen, dass die Batterie 3 als Stapel von Batterieeinzelzellen 5, welche in der Darstellung der 2 nicht explizit zu erkennen sind, und dazwischen angeordneten Halterahmen 6 aufgebaut ist. Zwischen zwei Druckbrillen 7 wird der so entstehende Zellstapel 8 über Zuganker 9, welche später noch zu erkennen sein werden, entsprechend verspannt. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Batterie 3 außerdem über zwei auf der Oberseite der Batterie angeordnete von einem flüssigen Kühlmedium durchströmte Kühlplatten 10 temperiert, welche über eine nicht erkennbare Wärmeleitfolie mit den in der Darstellung der 2 unterhalb der Kühlplatten 10 liegenden elektrischen Kontakten der Batterieeinzelzellen 5 wärmeleitend verbunden sind. Zum besseren Verständnis ist in der Darstellung der 3 der rechte Ausschnitt der Darstellung der 2 nochmals ohne die Kühlplatten 10 in einer Explosionsdarstellung zu erkennen. Die eine der hier erkennbaren Druckbrille 7 trägt auf ihrer dem Betrachter abgewandten Seite einen Halbrahmen 11, welcher im Wesentlichen einem halben Halterahmen 6 entspricht. Auf diesen Halbrahmen 11 folgt dann die erste Batterieeinzelzelle 5, welche als sogenannte Pouch-Zelle ausgebildet ist. Sie weist ihre Zellchemie im inneren eines verschweißten Beutels auf, durch welchen lediglich die mit 12 bezeichneten elektrischen Kontakte hindurchragen. Auf die Batterieeinzelzelle 5 folgt dann der Halterahmen 6, auf welchem die nächste Batterieeinzelzelle 5 und wieder ein Halterahmen 6 folgt. Der Aufbau wird dann entsprechend aufgestapelt und durch die acht hier erkennbaren Zuganker 9 zwischen den beiden Druckbrillen 7 entsprechend verspannt.
  • Jeder der Halterahmen 6 ist dabei so ausgebildet, wie es in der Darstellung der 4 rein beispielhaft zu erkennen ist. Der Halterahmen 6 weist seitlich in der Art von „Ohren” über den Halterahmen 6 quer zur Stapelrichtung überstehende Aufnahmeelemente 13 auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind dabei vier dieser Aufnahmeelemente 13 zu erkennen. Die Aufnahmeelemente 13 weisen in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel metallische Einsätze 14 auf, dies ist jedoch nicht zwingend notwendig, sie könnten genauso gut durchgehend aus dem Kunststoffmaterial hergestellt sein, aus dem der Halterahmen 6 hergestellt ist. Jeder der Halterahmen 6 weist außerdem eine elastische umlaufende Lippe 15 auf, über welchen die verschweißten Randbereiche bzw. Siegelnähte 16 der als Pouch-Zellen ausgebildeten Batterieeinzelzellen 5 zwischen den Halterahmen 6 entsprechend eingeklemmt werden. Dies ist allgemein bekannt und für die hier vorliegende Erfindung nicht weiter relevant, sodass hierauf nicht im Detail eingegangen werden soll.
  • Die Aufnahmeelemente 13 sind nun, wie es in der Darstellung der 4 bereits zu erkennen ist, seitlich in Stapelrichtung gegenüber einer Mittelebene ME des jeweiligen Halterahmens 6 versetzt angeordnet. Besonders gut ist dieser Versatz in der Seitenansicht von unten des Halterahmens 6 in der Darstellung der 5 zu erkennen. Die Aufnahmeelemente überragen die obere Fläche des Halterahmens 6 und sind gegenüber der Unterkante des Halterahmens 6 entsprechend zurückversetzt. Sie sind also bei gleicher Dicke wie das Material des Halterahmens 6 gegenüber seiner in 5 eingezeichneten Mittelebene ME in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel nach oben versetzt angeordnet. In der Darstellung der 5 ist außerdem eine der Batterieeinzelzellen 5 zu erkennen. Diese wird, wie durch die Pfeile angedeutet ist, in ihrer seitlichen Position über dem Halterahmen 6 positioniert und dann abgesenkt. In der Darstellung der 6 ist eine Seitenansicht in Stapelrichtung zu erkennen, bei welcher die Batterieeinzelzelle 5 in den Halterahmen 6 eingelegt ist. Auf der dem Inneren des Halterahmens 6 zugewandten Seite der Aufnahmeelemente 13 ergibt sich eine durch die Pfeile bezeichnete innere Kante, an welche die Batterieeinzelzellen 5 angelegt werden können. Damit ist eine sehr einfache und effektive Positionierung der Batterieeinzelzellen 5 in der Darstellung in 6 in Querrichtung möglich. Da die elektrischen Kontakte 12 der Batterieeinzelzellen 5 in Form von über das Material der Batterieeinzelzelle 5 überstehenden und dann als angekantete Ableiterfahnen ausgebildet sind, kann durch diese Ableiterfahnen eine sichere und zuverlässige Positionierung in der Darstellung der 6 in der Höhe erfolgen. Damit ist eine sehr einfache und sichere Positionierung der Batterieeinzelzelle 5 in dem Halterahmen 6 gewährleistet.
  • Die Halterahmen 6 werden nun ebenfalls aufeinender gestapelt. Dies ist zur Verdeutlichung ohne die Batterieeinzelzelle 5 in der dreidimensionalen Darstellung der 7 nochmals zu erkennen. Nun ist es so, dass die Aufnahmeelemente 13 ja gegenüber der Mittelebene ME des jeweiligen Halterahmens 6 entsprechend versetzt ausgebildet sind. Hierdurch können nicht nur die überstehenden Innenkanten der Aufnahmeelemente 13 zur Positionierung der Batterieeinzelzellen 5 genutzt werden, sondern beim Stapeln der Halterahmen 6 aufeinander greifen die auf der einen Seite des Halterahmens 6 überstehenden Teile der Aufnahmeelemente 13 in die entstehenden Lücken des benachbarten Halterahmens 6 ein, sodass auch das Stapeln der Halterahmen 6 besonders einfach und effizient möglich ist.
  • In den Darstellungen der 8 und 9 ist dies nochmals zusammen mit der Batterieeinzelzelle 5 dargestellt. Im verschweißten Bereich der sogenannten Siegelnaht 16 der Batterieeinzelzelle 5 wird diese an der Innenkante des Aufnahmeelements 13 positioniert, während das Aufnahmeelement 13 beim Auflegen des oberen Halterahmens 6 in die dort verbleibende Ausnehmung eingreift. In der Darstellung der 8 ist dieser Zusammenbau mit noch nicht zusammengefügten Teilelementen zu erkennen. Der zusammengeführte Aufbau ist dann in 9 zu erkennen. Durch einen ausreichenden Versatz der Aufnahmeelemente 13 wird in jedem Fall ein gewisser Abstand zwischen dem Punkt, an dem die Aufnahmeelemente 13 bzw. ihre metallischen Einsätze 14 aufeinander stoßen, und der Kante der Siegelnaht 16 erreicht. In der Darstellung der 9 ist dieser Abstand mit x bezeichnet. Der Abstand x muss dabei ausreichend groß gewählt werden, dass ein sicherer Einklemmschutz erreicht wird. Gleichzeitig und nur bei der Verwendung der metallischen Einsätze 14 muss die Strecke x dabei so groß gewählt werden, dass eine ausreichende Luftstrecke zur Vermeidung von Kriechströmen zwischen der Batterieeinzelzelle 5 und den metallischen Einsätzen 14 erzielt wird. Das Verhalten lässt sich dabei durch eine elektrische Isolierung der metallischen Einsätze 14 an ihren Oberflächen in Stapelrichtung verbessern, während quer zur Stapelrichtung eine direkte Anlage der metallischen Einsätze 14 aneinander zu bevorzugen ist, um Wärmeleitungseffekte durch alle metallischen Einsätze 14 hindurch gleichmäßig zu erhalten.
  • Neben der in den 8 und 9 beschriebenen Positionierung ist in den 10 und 11 die Positionierung in einer weiteren Richtung dargestellt. Es ist so, dass der Bereich, welcher durch den Versatz des Aufnahmeelements 13 in dem einen Halterahmen freibleibt, zumindest auf seiner Innenkante und vorzugsweise so, dass auch eine Positionierung in die zweite Richtung quer zur Stapelrichtung möglich ist, so ausgebildet ist, dass das überstehende Aufnahmeelement 13 des benachbarten Rahmens formschlüssig eingreift. Dies ist bereits in der Darstellung der 10 sehr gut zu erkennen und wird insbesondere in der Schnittdarstellung der 11 deutlich, da hier die entsprechenden Anlagen durch die Pfeile bezeichnet sind. Durch den kreuzweisen Doppelpfeil ist somit klar, dass in der hierdurch aufgespannten Ebene eine sichere und zuverlässige Positionierung der Halterahmen 6 gegeneinander erfolgt ist. Mit zuvor erfolgter sicherer und zuverlässiger Positionierung der Batterieeinzelzellen 5 in den Halterahmen 6 entsteht so eine Batterie 3, welche außerordentlich einfach und effizient montiert und aufgestapelt werden kann, ohne dass hierfür aufwändige Einrichtungen, Lehren, Anschläge oder dergleichen notwendig sind. Die Batterie ist dementsprechend in ihrer Montage außerordentlich einfach und kostengünstig zu realisieren.
  • Der Formschluss der Halterahmen 6 untereinander ermöglicht dabei nicht nur eine sehr einfache und zuverlässige Montage, da der Aufbau sehr einfach und positionsgenau zu dem Zellstapel 8 aufgestapelt werden kann. Zusätzlich ermöglicht der Formschluss der Halterahmen 6 untereinander auch einen mechanisch festeren Aufbau bei einem ansonsten unveränderten Aufbau hinsichtlich der Druckbrillen 7, der Zuganker 9 und der hierin wirkenden Zugspannungen. Dies ist vor allem dann von entscheidendem Vorteil, wenn zu befürchten ist, dass die Batterie 3 gegebenenfalls höheren Krafteinwirkungen ausgesetzt werden könnte, beispielsweise einer Beschädigung, wie sie im Falle eines Unfalls in dem Fahrzeug 1 auftreten kann. Durch die erhöhte mechanische Stabilität lässt sich in diesem Fall auch eine erhöhte Crashsicherheit erzielen, da die Batterie 3 erst unter einer entsprechend höheren Crashlast als eine Batterie 3 ohne formschlüssige Verbindung zwischen den Halterahmen 6 versagt.
  • 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 102011109246 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Batterie (3) mit Vielzahl von im Wesentlichen prismatischen Batterieeinzelzellen (5), welche direkt oder mit dazwischen angeordneten Halterahmen (6) zwischen zwei Druckbrillen (7) zu einem Zellstapel (8) verspannt sind, wobei die Batterieeinzelzellen (5) und/oder die Halterahmen (6) Aufnahmeelemente (13) für zwischen den Druckbrillen (7) verlaufenden Spanneinrichtungen (9) aufweisen, und wobei die Aufnahmeelemente (13) dieselbe Ausdehnung in Stapelrichtung aufweisen, wie die Halterahmen (6) oder die Batterieeinzelzellen (5), mit welchen sie verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeelemente (13) an den Halterahmen (6) oder den Batterieeinzelzellen (5) in Stapelrichtung gegenüber einer Mittelebene (ME) des Halterahmens (6) oder der Batterieeinzelzelle (5), mit welchem/welcher sie verbunden sind, versetzt angeordnet sind.
  2. Batterie (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der neben dem versetzten Aufnahmeelement (13) angeordnete Bereich der Batterieeinzelzelle (5) und/oder des Halterahmens (6) zur zumindest teilweisen formschlüssigen Aufnahme des über die benachbarte Batterieeinzelzelle (5) und/oder den benachbarten Halterahmen (6) überstehenden Bereichs deren/dessen Aufnahmeelements (13) ausgebildet ist.
  3. Batterie (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeelemente (13) an den Halterahmen (6) angeordnet sind, wobei die über die Halterahmen (6) überstehenden Bereiche der Aufnahmeelemente (13) an ihrer dem Inneren des Halterahmens (6) zugewandten Seite zur Anlage der Batterieeinzelzelle (5) ausgebildet sind.
  4. Batterie (3) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeelemente (13) Durchgangsbohrungen für Zuganker (9) als Spannelemente aufweisen.
  5. Batterie (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeelemente (13) seitlich über den Zellstapel (8) überstehend ausgebildet sind.
  6. Batterie (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeelemente (13) einen metallischen Einsatz (14) aufweisen.
  7. Batterie (3) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Einsätze (14) an dem zumindest überwiegenden Teil ihrer in Stapelrichtung verlaufenden Oberflächen elektrisch isoliert ausgebildet sind.
  8. Batterie (3) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolierung durch Beschichten oder Lackieren ausgebildet ist.
  9. Batterie (3) nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Einsätze (14) von dem Material der Batterieeinzelzelle (5) und/oder des Halterahmens (6) umspritzt sind.
  10. Verwendung einer Batterie (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, als elektrischer Energiespeicher in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug (1).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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