DE102013020909A1

DE102013020909A1 - Batterie sowie Verfahren zur Herstellung einer Batterie

Info

Publication number: DE102013020909A1
Application number: DE102013020909.9A
Authority: DE
Inventors: Jens Meintschel; Dirk Schröter; Knut Welke
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2015-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (1) mit einem Batteriegehäuse (2) und zumindest einem in dem Batteriegehäuse (2) angeordneten Zellblock (3), welcher eine Anzahl von elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen (5) umfasst, die mittels mechanischer Fixierelemente (6, 7) innerhalb des Zellblocks (3) fixiert sind. Dabei weist zumindest ein Fixierelement (6, 7) an einer Oberflächenseite (6.2, 7.2) zumindest eine Aussparung (6.3, 7.3) zur Aufnahme eines Befestigungselementes (4) auf, mittels derer der Zellblock (3) in dem Batteriegehäuse (2) fixierbar ist, wobei eine Fixierkomponente (9) an zumindest einer Kontaktseite (6.1, 7.1) des zumindest einen Fixierelements (6, 7) angeordnet ist, und wobei die Fixierkomponente (9) abschnittsweise in Richtung der Oberflächenseite (6.2, 7.2) verlängert ist, so dass die zumindest eine Aussparung (6.2, 7.3) von der Fixierkomponente (9) randseitig umschlossen ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Batterie (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Batterie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Hochvolt-Batterien für Fahrzeuganwendungen bestehen aus einer Anzahl elektrisch seriell und/oder parallel geschalteten Einzelzellen, die sich mit der dazugehörenden Elektronik und Kühlung in einem gemeinsamen Gehäuse befinden. Die Einzelzellen sind in so genannten Zellblöcken zusammengefasst, die jeweils eine Mehrzahl von Einzelzellen inklusive deren mechanischer Fixierung, Kontaktierung und Einrichtungen zur Temperierung umfassen.
Bei als Pouchzellen, auch Coffee-Bag-Zellen genannt, ausgebildeten Einzelzellen ist ein elektrochemisch aktiver Inhalt von einer folienartigen Verpackung umgeben Die Verpackung ist aus zwei übereinander angeordneten Folienabschnitten gebildet, die im überlappenden Randbereich beispielsweise mittels eines Heißpressverfahrens stoffschlüssig miteinander verbunden werden, wobei eine Siegelnaht gebildet wird. An einer Seite der Pouchzelle sind deren elektrische Pole als Anschlüsse in Blechform aus der Verpackung herausgeführt.
Die elektrische Reihenschaltung der Pouchzellen erfolgt durch direkte Verbindung der Pole von Nachbarzellen, die aufeinander zu gebogen und vorzugsweise verschweißt sind oder mittels separater Zellverbinder, welche die Pole benachbarter Einzelzellen miteinander verbinden.
Eine mechanische Fixierung der Einzelzellen zur Bildung eines Zellblockes erfolgt im Allgemeinen mittels rahmenförmiger Fixierelemente, die entweder zwischen den Einzelzellen angeordnet sind oder diese jeweils umschließen, wobei ein Fixierelement dazu aus zwei Halbrahmen gebildet ist. Die mechanische Fixierung der Zellen erfolgt im Wesentlichen kraftschlüssig durch Reibung zwischen den Fixierelementen und den Einzelzellen.
Die Fixierelemente und die Einzelzellen werden anschließend durch axial angeordnete Spannmittel, z. B. Zuganker, Gewindestangen, Spannbänder, gegeneinander verpresst. Die Einleitung von Spannkräften in den Zellblock erfolgt durch endseitig angeordnete Druckplatten.
Im verpressten Zustand des Zellblockes drückt das jeweilige Fixierelement auf die umlaufende Siegelnaht der Einzelzellen, wobei diese mit einer vergleichsweise weichen Elastomerauflage, beispielsweise Gummi, Silikon, synthetischer Kautschuk, als Vollmaterial oder geschäumt geformt, versehen ist und die Einzelzelle im Wesentlichen kraftschlüssig fixiert ist. Die Elastomerauflage leitet die Kraft dabei gleichmäßig in die Siegelnaht der Einzelzelle ein und erhöht den Reibungskoeffizienten. Darüber sind mittels der Elastomerauflage Wärmeausdehnungsunterschiede sowie Setzverluste kompensierbar.
Die Fixierelemente sind üblicherweise aus einem vergleichsweise festen Kunststoff, insbesondere einem Thermoplast, wie z. B. Polypropylen, Polyamid, Polyethylenterephthalat mit oder ohne Faserverstärkung, gebildet, um die Einzelzellen elektrisch zu isolieren. Denkbar sind aber auch metallische Werkstoffe, wie z. B. Aluminium.
Zur Bildung einer Batterie ist der Zellblock – oder auch mehrere Zellblöcke – in einem Gehäuse angeordnet, so dass dieser und weitere Bestandteile, wie z. B. Sicherungen, Schütze und weitere Elektronikkomponenten, vor äußeren Einflüssen, z. B. mechanische Belastungen, Feuchtigkeit, Temperatureinflüsse, weitestgehend isoliert sind. Dazu werden die Druckplatten und Fixierelemente mit Befestigungselementen, z. B. Schrauben, Nieten, Zuganker, mit dem Gehäuse verbunden. Für eine bauraumsparende Fixierung des Zellblocks werden die Befestigungselemente von außen durch das Gehäuse geführt. Zur Vermeidung von Feuchtigkeits- und/oder Schmutzeinlagerungen werden die Durchführungen für die Befestigungselemente üblicherweise separat abgedichtet, z. B. mit O-Ringen aus Elastomer, welche zwischen Fixierelementen des Zellblocks und einer Batteriegehäuseinnenseite angeordnet werden. Weiterhin werden auch Dichtschrauben, d. h. ein unter einem Schraubenkopf angeordneter Dichtring, verwendet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Batterie sowie ein verbessertes Verfahren anzugeben.
Die Aufgabe wird hinsichtlich der Batterie durch die in Anspruch 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die in Anspruch 10 angegebenen Merkmale erfindungsgemäß gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einer Batterie mit einem Batteriegehäuse und zumindest einem in dem Batteriegehäuse angeordneten Zellblock, umfasst dieser eine Anzahl von elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen, die mittels mechanischer Fixierelemente innerhalb des Zellblocks fixiert sind. Erfindungsgemäß weist zumindest ein Fixierelement an einer Oberflächenseite zumindest eine Aussparung zur Aufnahme eines Befestigungselementes auf, mittels dem der Zellblock in dem Batteriegehäuse fixierbar ist, wobei eine Fixierkomponente an zumindest einer Kontaktseite des zumindest einen Fixierelements angeordnet ist, und wobei die Fixierkomponente abschnittsweise in Richtung der Oberflächenseite verlängert ist, so dass die zumindest eine Aussparung von der Fixierkomponente randseitig umschlossen ist.
Mittels der an der Kontaktseite angeordneten Fixierkomponente ist eine kraftschlüssige Fixierung der Einzelzellen beim Verpressen des Zellblocks sichergestellt. Durch die abschnittsweise Verlängerung der Fixierkomponente in Richtung der Oberflächenseite wird bei kraftschlüssiger Verbindung des Batteriegehäuses mit dem Zellblock, d. h. zum Beispiel bei Anziehen einer Befestigungsschraube, diese komprimiert und damit verpresst, so dass die zumindest eine Aussparung durch die sie umgebende Fixierkomponente abgedichtet ist. Der Zellblock ist damit gegenüber äußeren Einflüssen, wie z. B: Feuchtigkeit, Schmutz, mechanische Belastungen, weitestgehend abgeschirmt. Dies ermöglicht eine bauraumsparende Fixierung des Zellblocks in dem Batteriegehäuse, bei welcher die Befestigungselemente von außen durch das Batteriegehäuse hindurchgeführt werden, wobei eine weitestgehend hermetische Abdichtung des Zellblocks sichergestellt ist.
Die zumindest eine abzudichtende Aussparung ist an einem stirnseitigen Ende der Oberflächenseite angeordnet. Für eine mechanisch stabile Fixierung des Zellblocks in dem Batteriegehäuse sowie für eine optimale Abdichtung des Zellblocks weisen alle in dem Zellblock angeordneten Fixierelemente an jeweils einem stirnseitigen Ende der Oberflächenseite, welche einem Batteriegehäusedeckel oder Batteriegehäuseboden zugewandt ist, eine solche Aussparung auf.
Für eine ausreichende Komprimierbarkeit der Fixierkomponente im Bereich der Aussparung weist das stirnseitige Ende eine Vertiefung auf, in welcher ein verlängerter Abschnitt der Fixierkomponente angeordnet ist, wobei der verlängerte Abschnitt Ober die Oberflächenseite übersteht. Da hierdurch bei der kraftschlüssigen Verbindung des Zellblocks mit dem Batteriegehäuse die Fixierkomponente unter Wirkung von Druckkraft die Möglichkeit einer Formänderung erhält, ist eine vergleichsweise flach verlaufende Kraft-Weg-Kennlinie realisierbar, so dass Toleranzen und Wärmedehnungen besser ausgeglichen werden können. Weiterhin wird die Druckspannung in der Fixierkomponente reduziert, so dass über dessen Lebensdauer weniger Setzverluste eintreten.
Um zusätzlich eine möglichst große mechanische Fixierung der Einzelzellen und Fixierelemente im Zellblock zu erzielen, ist das Fixierelement an der Kontaktseite zumindest teilweise umlaufend angeordnet, wobei in einer vorteilhaften Ausgestaltung ein zumindest teilweise umlaufender Abschnitt der Fixierkomponente in einer an der Kontaktseite eingebrachten Nut angeordnet ist.
Zur Anordnung des zumindest teilweise umlaufenden Abschnitts sowie des verlängerten Abschnitts der Fixierkomponente an einem Fixierelement in einem gemeinsamen Arbeitsschritt ist in wenigstens einem längs zur Oberflächenseite verlaufenden Randbereich der Vertiefung eine Verbindungsnut angeordnet.
Die Fixierkomponente ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung als eine Elastomerauflage ausgebildet, welche z. B. aus Gummi, Silikon oder Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, gefertigt ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind jeweils an einem stirnseitigen Ende des Zellblocks angeordnete Fixierelemente als eine Druckplatte ausgebildet, mittels derer eine Kraft beim Verpressen des Zellblocks in diesen einleitbar ist. Die Druckplatten sind dabei äquivalent zu den anderen Fixierelementen mit einer als Elastomerauflage ausgebildeten Fixierkomponente versehen.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Batterie mit einem Batteriegehäuse, in welchem zumindest ein Zellblock angeordnet wird, wird dieser aus einer Anzahl von elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen gebildet, die mittels mechanischer Fixierelemente innerhalb des Zellblocks fixiert werden, wird erfindungsgemäß zumindest ein Fixierelement an einer Oberflächenseite mit zumindest einer Aussparung zur Aufnahme eines Befestigungselementes versehen, mittels derer der Zellblock in dem Batteriegehäuse fixiert wird, wobei eine Fixierkomponente an zumindest einer Kontaktseite des zumindest einen Fixierelements angeordnet wird, und wobei die Fixierkomponente in Richtung der Oberflächenseite des zumindest einen Fixierelements verlängert wird, so dass die zumindest eine Aussparung von der Fixierkomponente randseitig umschlossen wird.
Das Verfahren ermöglicht eine einfache Herstellung der Batterie bei gleichzeitig nahezu hermetischer Abdichtung des Zellblocks gegenüber äußeren Einflüssen. Beispielsweise wird die Fixierkomponente stoffschlüssig, z. B. mittels eines Spritzgussverfahrens, mit dem zumindest einen Fixierelement verbunden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch in perspektivischer Ansicht eine Explosionsdarstellung einer Batterie mit einem Zellblock und einem Batteriegehäuseboden,
2 schematisch in perspektivischer Ansicht die Batterie gemäß 1, wobei der Zellblock mit dem Batteriegehäuseboden verbunden ist und ein Batteriegehäusedeckel aufgesetzt wird,
3 schematisch in perspektivischer Ansicht die Batterie gemäß 2 im zusammengesetzten Zustand,
4 schematisch eine Schnittdarstellung der Batterie gemäß 3,
5 schematisch in perspektivischer Ansicht eine Explosionsdarstellung eines Zellblocks,
6 schematisch in perspektivischer Ansicht der Zellblock gemäß 5 im zusammensetzten Zustand,
7 schematisch eine perspektivische Ansicht einer Einzelzelle und zwei Fixierelementen mit jeweils einer elektrisch isolierenden Komponente,
8 schematisch eine perspektivische Ansicht eines einzelnen Fixierelements,
9 schematisch ein vergrößerter Ausschnitt des in 8 gezeigten Fixierelements ohne Fixierkomponente,
10 schematisch der vergrößerte Ausschnitt des Fixierelements gemäß 9 mit elektrisch isolierender Komponente,
11 schematisch die Fixierkomponente gemäß 10 ohne Fixierelement,
12 schematisch eine Schnittdarstellung einer zwischen zwei Fixierelementen gehaltenen Einzelzelle eines Zellblocks einer Batterie,
13 schematisch in perspektivischer Ansicht eine Druckplatte des Zellblocks mit elektrisch isolierender Komponente,
14 schematisch ein vergrößerter Ausschnitt aus der in 4 gezeigten Schnittdarstellung,
15 schematisch eine weiterer vergrößerter Ausschnitt einer weiteren Schnittdarstellung einer Batterie.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 1 bis 4 zeigen jeweils eine Batterie 1. Dabei zeigt die 1 die Batterie 1 in einer Explosionsdarstellung mit einem Batteriegehäuseboden 2.1 eines Batteriegehäuses 2, einem Zellblock 3 und einer Anzahl von Befestigungselementen 4 zur Fixierung des Zellblocks 3 in dem Batteriegehäuse 2. Die 2 zeigt den Zellblock 3 in kraftschlüssiger Verbindung mit dem Batteriegehäuseboden 2.1 sowie einen Batteriegehäusedeckel 2.2, welcher auf dem Batteriegehäuseboden 2.1 angeordnet wird. In 3 ist die Batterie 1 perspektivisch und in 4 in Schnittdarstellung, insbesondere im Querschnitt, im zusammengesetzten Zustand gezeigt.
Bei der Batterie 1 handelt es sich insbesondere um eine Hochvolt-Batterie für ein nicht näher dargestelltes Fahrzeug, bei welchem es sich um ein Elektrofahrzeug, um ein Hybridfahrzeug oder um ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug handeln kann, wobei die Batterie 1 eine Traktionsbatterie ist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Batterie 1 aus dem Batteriegehäuse 2 und einem in dem Batteriegehäuse 2 fixierten Zellblock 3 gebildet. Alternativ kann die Batterie 1 auch mehrere Zellblöcke 3 umfassen.
Das Batteriegehäuse 2 setzt sich aus dem Batteriegehäuseboden 2.1 und dem Batteriegehäusedeckel 2.2 zusammen, welche jeweils wannenförmig mit einer Bodenwand 2.1.1, 2.2.1, vier Seitenwänden 2.1.2, 2.2.2 und einem umlaufenden Flansch 2.1.3, 2.2.3 ausgebildet sind. Der Batteriegehäuseboden 2.1 ist mit dem Batteriegehäusedeckel 2.2 über die Flansche 2.1.3, 2.2.3 kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig, z. B. mittels Verschweißen, verbindbar.
Die Fixierung des Zellblocks 3 erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels der Befestigungselemente 4, welche von außen durch eine korrespondierende Anzahl von Gehäusedurchführungen 2.1.4 hindurch geführt werden und damit den Zellblock 3 kraftschlüssig mit der Bodenwand 2.1.1 des Batteriegehäusebodens 2.1 verbinden, wie es in 4 gezeigt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Gehäusedurchführungen 2.1.4 in zwei gegenüberliegend angeordneten Reihen, die jeweils axial in Längsausdehnung des Zellblocks 3 verlaufen, in der Bodenwand 2.1.1 des Batteriegehäusebodens 2.1 angeordnet. Die Befestigungselemente 4 sind als selbstfurchende Schrauben ausgebildet dargestellt, wobei diese alternativ auch andere entsprechend zum Kraftschluss geeignete Elemente, wie z. B. Nieten oder Zuganker, sein können. Um Toleranzen auszugleichen, sind die Gehäusedurchführungen 2.1.4 hinreichend dimensioniert, z. B. als Langlöcher.
Der Zellblock 3 ist aus einer Anzahl elektrisch seriell und/oder parallel geschalteter Einzelzellen 5 gebildet und wird in den 5 und 6 näher dargestellt. Dazu zeigt die
5 den Zellblock 3 perspektivisch in Explosionsdarstellung und 6 perspektivisch im zusammengesetzten Zustand.
Zur Bildung des Zellblocks 3 werden benachbarte Einzelzellen 5 jeweils um 180 Grad um ihre Hochachse gegeneinander verdreht und mittels Fixierelementen 6, auch Spacer genannt, in einem definierten Abstand zueinander angeordnet und gegeneinander elektrisch isoliert. Damit sind die Einzelzellen 5 mechanisch stabil zueinander angeordnet und zumindest axial in Längsausdehnung des Zellblocks 3 positioniert.
An der jeweiligen Stirnseite des Zellblockes 3 ist eine Druckplatte 7 zur axialen Verpressung des Zellblocks 3 angeordnet. Die Druckplatten 7 weisen zusammen mit den Fixierelementen 6 nicht dargestellte Durchgangslöcher auf, durch welche eine Gewindestange, ein Zuganker und/oder ein anderes geeignetes Spannmittel zur weiteren axialen Verpressung des Zellblockes 3 hindurchführbar sind.
Üblicherweise ist an einer Unterseite des Zellblockes 3 eine hier nicht dargestellte Temperiervorrichtung angeordnet, die eine Kanalstruktur aufweist, die beispielsweise von einem Kältemittel einer Klimaanlage des Fahrzeuges durchströmbar ist, wobei die Temperiervorrichtung beispielsweise zwei Anschlussstellen als Einlass- und Auslassöffnung aufweist. Die Temperiervorrichtung ist dabei randseitig mittels Schrauben an dem Zellblock 3, insbesondere an den Fixierelementen 6, befestigt.
Zum Toleranzausgleich und zur verbesserten thermischen Ankopplung der Temperiervorrichtung an die Einzelzellen 5 ist zwischen diesen eine ebenfalls nicht dargestellte, elektrisch isolierende Wärmeleitfolie angeordnet.
Zur Versteifung des Zellblocks 3 sind Spannbänder 8 vorgesehen, welche den Zellblock 3 in Umfangsrichtung vollständig umschließen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Zellblock 3 mit zwei Spannbändern 8 versehen, welche in Hochausrichtung zueinander beabstandet sind und den Zellblock 3 in Umfangsrichtung vollständig umschließen, so dass dieser insbesondere in Längsausdehnung versteift ist. Die Spannbänder 8 sind beispielsweise aus Kunststoff oder faserverstärktem Kunststoff gebildet.
In den 7 und 8 sind die Einzelzellen 5 und die Fixierelemente 6 des Zellblocks 3 näher dargestellt und beschrieben. Dabei zeigt die 7 eine zwischen zwei Fixierelementen 6 angeordnete Einzelzelle 5 in perspektivischer Ansicht und die 8 ein einzelnes Fixierelement 6 in perspektivischer Ansicht.
Die Einzelzellen 5 sind als sogenannte Pouchzellen oder Coffee-Bag-Zellen ausgebildet, bei denen ein elektrochemisch aktiver Inhalt 5.1 von einer folienartigen Verpackung umgeben ist. Die Verpackung ist aus zwei übereinander angeordneten Folienabschnitten gebildet, die im überlappenden Randbereich beispielsweise mittels eines Heißpressverfahrens stoffschlüssig miteinander verbunden werden, wobei eine Siegelnaht 5.2 gebildet wird. An einer Seite der Einzelzelle 5 sind elektrische Pole 5.3 als Anschlüsse in Blechform aus der Verpackung herausgeführt.
Die Einzelzellen 5 werden durch Verpressen mit den Fixierelementen 6 im Zellblock 3 fixiert und auf einen vorgegebenen Abstand gebracht. Dabei drückt das Fixierelement 6 auf die umlaufende Siegelnaht 5.2 der Einzelzelle 5, wobei die Einzelzelle 2 im axial verpressten Zustand des Zellblockes 1 im Wesentlichen kraft- und formschlüssig fixiert ist. Die beim Verpressen des Zellblocks 3 entstehende Kraft F wird über die Druckplatten 7 in den Zellblock 3 eingeleitet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Fixierelemente 6 als so genannte Halbrahmen ausgebildet, wobei zwischen zwei benachbarten Fixierelementen 6 jeweils eine Einzelzelle 5 kraftschlüssig durch Reibung zwischen den Fixierelementen 6 und der Siegelnaht 5.2 gehalten ist.
Die Fixierelemente 6 sind aus Kunststoff, beispielsweise aus Polypropylen, Polyamid, Polyethylenterephthalat mit oder ohne Kunststoffverstärkung, gebildet und in einem Spritzgussverfahren hergestellt. An jeder Kontaktseite 6.1 der Fixierelemente 6 ist eine die Kontaktseite 6.1 zumindest teilweise umlaufende Fixierkomponente 9 angeordnet, welche auf eine Oberflächenseite 6.2 der Fixierelemente 6 abschnittsweise verlängert ist.
Die Fixierkomponente 9 ist aus einem Elastomer, wie z. B. Gummi, Silikon oder Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, oder aus einem anderen geeigneten schichtartigen elastischen Werkstoff gebildet und wird im Folgenden als Elastomerauflage 9.1 bezeichnet.
Die Elastomerauflage 9.1 weist somit einen zumindest teilweise umlaufenden Abschnitt 9.1.1, im Weiteren als umlaufender Abschnitt 9.1.1 bezeichnet, und einen verlängerten Abschnitt 9.1.2 auf. Der umlaufende Abschnitt 9.1.1 ist in einer an der Kontaktseite 6.1 ausgebildeten Nut 6.1.1 angeordnet, welche in der 9 gezeigt ist. Mittels des umlaufenden Abschnitts 9.1.1 ist eine durch Spannmittel erzeugte Kraft F in die Siegelnaht 5.2 der Einzelzellen 5 einleitbar und der Reibkoeffizient wird erhöht.
Der verlängerte Abschnitt 9.1.2 ist in den nachfolgenden 9 bis 11 näher dargestellt und beschrieben. Dabei zeigt die 9 einen vergrößerten Ausschnitt aus der perspektivischen Darstellung des in 8 gezeigten einzelnen Fixierelements 6 ohne Elastomerauflage 9.1, wobei insbesondere ein Randbereich 6.2.1 der Oberflächenseite 6.2 des Fixierelements 6 dargestellt ist. Die 10 zeigt den Ausschnitt gemäß 9 mit dem Fixierelement und der Elastomerauflage 9.1 und die 11 den in 10 gezeigten Ausschnitt der Elastomerauflage 9.1 ohne das Fixierelement 6.
Der umlaufende Abschnitt 9.1.1 ist jeweils in Richtung eines stirnseitigen Endes der Oberflächenseite 6.2 verlängert und bildet dort den verlängerten Abschnitt 9.1.2 der Elastomerauflage 9.1. Vorzugsweise ist an beiden stirnseitigen Enden der Oberflächenseite 6.2 eine Aussparung 6.3 angeordnet, welche der Aufnahme der Befestigungselemente 4 zur eingangs beschriebenen Fixierung des Zellblocks 3 in dem Batteriegehäuse 2 dienen und welche jeweils von dem verlängerten Abschnitt 9.1.2 randseitig umschlossen sind. Dies ermöglicht eine vollständige Abdichtung der Aussparung 6.3 und damit des Zellblocks 3 gegenüber äußeren Einflüssen.
Für eine ausreichende Komprimierbarkeit des verlängerten Abschnitts 9.1.2 weist das stirnseitige Ende der Oberflächenseite 6.2 eine Vertiefung 6.2.1 auf, in welcher der verlängerte Abschnitt 9.1.2 angeordnet ist, wobei der verlängerte Abschnitt über die Oberflächenseite 6.2 übersteht, wie es in 10 dargestellt ist.
Bei der kraftschlüssigen Verbindung des Zellblocks 3 mit dem Batteriegehäuse 2, d. h. bei Einführen der Befestigungselemente 4 durch die Gehäusedurchführungen 2.1.4 hindurch in die Aussparungen 6.3 und anschließendem Festziehen dieser, wird der verlängerte Abschnitt 9.1.2 verpresst und damit die Aussparung 6.3 verdichtet.
Zur Anordnung des umlaufenden Abschnitts 9.1.1 und des verlängerten Abschnitts 9.1.2 der Elastomerauflage 9.1 in einem gemeinsamen Arbeitsschritt, d. h. beispielsweise in einem Spritzvorgang, ist in einem längs zur Oberflächenseite 6.2 gerichteten Randbereich eine Verbindungsnut 6.2.2 angeordnet, so dass eine einfache Spritzgussform zur Anordnung der Elastomerauflage 9.1 realisiert ist.
In 12 ist eine Schnittdarstellung, insbesondere ein Querschnitt, einer Einzelzelle 5 dargestellt, welche zwischen zwei Fixierelementen 6 angeordnet ist, die jeweils eine Elastomerauflage 9.1 mit jeweils zumindest einen verlängerten Abschnitt 9.1.2 aufweisen, wie es in den vorherigen Figuren beschrieben wurde. Dabei ist zu erkennen, wie eine Kraft F beim Verpressen des Zellblocks 3 auf den umlaufenden Abschnitt 9.1.1 wirkt.
Die Kraft F wird dabei, wie bereits eingangs beschrieben, über die Druckplatten 7 in den Zellblock 3 eingeleitet, wo sie insbesondere auf die umlaufenden Abschnitte 9.1.1 der Elastomerauflage 9.1 wirkt und somit eine kraftschlüssige Fixierung der Einzelzelle 5 in dem Zellblock 3 hergestellt ist.
In 13 ist eine perspektivische Ansicht einer Druckplatte 7 dargestellt, welche äquivalent zu den Fixierelementen 6 eine Elastomerauflage 9.1 aufweist. Vorzugsweise sind zusätzlich zu den Fixierelementen 6 beide Druckplatten 7 mit einer Elastomerauflage 9.1 versehen, so dass eine optimale Abdichtung des Zellblocks 3 gegenüber äußeren Einflüssen möglich ist.
Die Druckplatten 7 weisen dazu an ihrer jeweiligen den Fixierelementen 6 zugewandten Kontaktseite 7.1 einen die Kontaktseite 7.1 umlaufenden Abschnitt 9.1.1 und auf einer Oberflächenseite 7.2 einen verlängerten Abschnitt 9.1.2 der Elastomerauflage 9.1 auf.
Vorzugsweise ist auch hier der umlaufende Abschnitt 9.1.1 in einer an der Kontaktseite 7.1 ausgebildeten, nicht näher dargestellten Nut angeordnet. Der umlaufende Abschnitt 9.1.1 ist dabei jeweils in Richtung eines stirnseitigen Endes der Oberflächenseite 7.2 verlängert und bildet dort den verlängerten Abschnitt 9.1.2 der Elastomerauflage 9.1. Vorzugsweise ist an beiden stirnseitigen Enden der Oberflächenseite 7.2 eine Aussparung 7.3 angeordnet, welche ebenfalls der Aufnahme der Befestigungselemente 4 dienen und welche jeweils von dem verlängerten Abschnitt 9.1.2 randseitig umschlossen sind.
Weiterhin weist das stirnseitige Ende der Oberflächenseite 7.2 eine nicht näher dargestellte Vertiefung auf, in welcher der verlängerte Abschnitt 9.1.2 angeordnet ist, wobei der verlängerte Abschnitt 9.1.2 über die Oberflächenseite 7.2 übersteht. Darüber hinaus ist in einem längs zur Oberflächenseite 7.2 gerichteten Randbereich eine nicht näher dargestellte Verbindungsnut angeordnet, so dass auch hier eine einfache Spritzgussform zur Anordnung der Elastomerauflage 9.1 realisiert ist.
Die 14 und 15 zeigen jeweils einen vergrößerten Ausschnitt aus einer Batterie 1 im zusammengesetzten Zustand, wobei die 14 einen vergrößerten Ausschnitt aus der in 4 gezeigten Batterie 1 zeigt, in welcher die Abdichtung einer Aussparung 6.3 durch die Elastomerauflage 9.1 im Querschnitt zu erkennen ist. Die 15 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines Längsschnitts der in 4 gezeigten Batterie 1, wobei zu erkennen ist, wie die Siegelnähte 5.2 der Einzelzellen 5 zwischen den umlaufenden Abschnitten 9.1.1 der Elastomerauflagen 9.1 verpresst sind.
Bezugszeichenliste

1: Batterie
2: Batteriegehäuse
2.1: Batteriegehäuseboden
2.1.1: Bodenwand
2.1.2: Seitenwände
2.1.3: Flansch
2.1.4: Gehäusedurchführungen
2.2: Batteriegehäusedeckel
2.2.1: Bodenwand
2.2.2: Seitenwände
2.2.3: Flansch
3: Zellblock
4: Befestigungselemente
5: Einzelzellen
5.1: elektrochemisch aktiver Inhalt
5.2: Siegelnaht
5.3: elektrische Pole
6: Fixierelemente
6.1: Kontaktseite
6.1.1: Nut
6.2: Oberflächenseite
6.2.1: Vertiefung
6.2.2: Verbindungsnut
6.3: Aussparung
7: Druckplatte
7.1: Kontaktseite
7.2: Oberflächenseite
7.3: Aussparung
8: Spannbänder
9: Fixierkomponente
9.1: Elastomerauflage
9.1.1: umlaufender Abschnitt
9.1.2: verlängerter Abschnitt
F: Kraft

Claims

Batterie (1) mit einem Batteriegehäuse (2) und zumindest einem in dem Batteriegehäuse (2) angeordneten Zellblock (3), welcher eine Anzahl von elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen (5) umfasst, die mittels mechanischer Fixierelemente (6, 7) innerhalb des Zellblocks (3) fixiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Fixierelement (6, 7) an einer Oberflächenseite (6.2, 7.2) zumindest eine Aussparung (6.3, 7.3) zur Aufnahme eines Befestigungselementes (4) aufweist, mittels derer der Zellblock (3) in dem Batteriegehäuse (2) fixierbar ist, wobei eine Fixierkomponente (9) an zumindest einer Kontaktseite (6.1, 7.1) des zumindest einen Fixierelements (6, 7) angeordnet ist, und wobei die Fixierkomponente (9) abschnittsweise in Richtung der Oberflächenseite (6.2, 7.2) verlängert ist, so dass die zumindest eine Aussparung (6.2, 7.3) von der Fixierkomponente (9) randseitig umschlossen ist.
Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Aussparung (6.3, 7.3) an einem stirnseitigen Ende der Oberflächenseite (6.2, 7.2) angeordnet ist.
Batterie (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das stirnseitige Ende zumindest im Bereich der Aussparung (6.3, 7.3) eine Vertiefung (6.2.1) aufweist, in welcher ein verlängerter Abschnitt der Fixierkomponente (9) angeordnet ist.
Batterie (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der verlängerte Abschnitt (9.1.2) über die Oberflächenseite (6.2, 7.2) übersteht.
Batterie (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierkomponente (9) die Kontaktseite (6.1, 7.1) zumindest teilweise umlaufend angeordnet ist.
Batterie (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Kontaktseite (6.1, 7.1) zumindest teilweise umlaufender Abschnitt (9.1.1) der Fixierkomponente (9) in einer an der Kontaktseite (6.1, 7.1) eingebrachten Nut (6.1.1) angeordnet ist.
Batterie (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem längs zur Oberflächenseite (6.2, 7.2) verlaufenden Randbereich der Vertiefung (6.2.1) eine Verbindungsnut (6.2.2) angeordnet ist.
Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierkomponente (9) als eine Elastomerauflage (9.1) ausgebildet ist.
Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils an einem stirnseitigen Ende des Zellblocks (3) angeordnete Fixierelemente (6, 7) als eine Druckplatte (7) ausgebildet sind.
Verfahren zur Herstellung einer Batterie (1) mit einem Batteriegehäuse (2), in welchem zumindest ein Zellblock (3) angeordnet wird, wobei der Zellblock (3) aus einer Anzahl von elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen (5) gebildet wird, die mittels mechanischer Fixierelemente (6, 7) innerhalb des Zellblocks (3) fixiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Fixierelement (6, 7) an einer Oberflächenseite (6.2, 7.2) mit zumindest einer Aussparung (6.3, 7.3) zur Aufnahme eines Befestigungselementes (4) versehen wird bzw. werden, mittels dem der Zellblock (3) in dem Batteriegehäuse (2) fixiert wird, wobei eine Fixierkomponente (9) an zumindest einer Kontaktseite (6.1, 7.1) des zumindest einen Fixierelements (6) angeordnet wird, und wobei die Fixierkomponente (9) abschnittsweise in Richtung der Oberflächenseite (6.2, 7.2) verlängert angeordnet wird, so dass die zumindest eine Aussparung (6.3, 7.3) von der Fixierkomponente (9) randseitig umschlossen wird.