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Die Erfindung betrifft einen Zellhalter gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, einen Zellblock gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 7 sowie eine elektrische Batterie gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 10.
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Gattungsgemäße Zellhalter werden verwendet zur Bildung eines gattungsgemäßen Zellblocks, welcher Bestandteil einer elektrischen Batterie ist.
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Ein gattungsgemäßer Zellhalter dient zur Aufnahme einer Einzelzelle mit flachseitig angeordneten Zellableitern und weist an einer äußeren Seitenfläche ein Auflageelement zur Auflage abgewinkelter Zellableiter auf.
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Derartige Einzelzellen sind häufig als Flachzellen in einer sogenannten Coffeebag- oder Pouchzellen-Bauweise ausgeführt, wobei ein elektrochemisch aktives Zellinneres von einer elektrisch isolierenden Verbundfolie als Zellgehäuse umgeben ist. Die Verbundfolie ist nach einem Evakuieren an einem umlaufenden Rand durch Folienschweißung verschließbar, wobei zwei Stromableiterfahnen durch das Zellgehäuse hindurchgeführt und mit Zellableitern als elektrische Pole der Einzelzelle verbunden und flachseitig an einer Seite aus dem Zellgehäuse herausgeführt sind.
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Eine mechanische Fixierung der Einzelzellen mit dem aufgrund der Verbundfolie vergleichsweise instabilen Zellgehäuse erfolgt mittels Zellhalter.
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Ein derartiger Zellhalter ist zwischen zwei Einzelzellen angeordnet und umschließt diese randseitig, wobei Einzelzellen und Zellhalter einen Zellblock bilden, welche Bestandteil einer elektrischen Batterie ist.
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Aus der
DE 10 2008 034 867 A1 ist eine Batterie in Form einer Lithium-Ionen-Batterie mit einer Mehrzahl von in Serie und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen und einer polseitig auf den Einzelzellen angeordneten Kühlplatte bekannt. Dabei sind Zellableiterfahnen von Polen der Einzelzellen thermisch an die Kühlplatte gekoppelt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Zellhalter, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Zellblock und eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte elektrische Batterie anzugeben.
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Den Zellhalter betreffend wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst, den Zellblock betreffend wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die in Anspruch 7 angegebenen Merkmale gelöst und die elektrische Batterie betreffend wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die in Anspruch 10 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Zellhalter dient zur Aufnahme einer Einzelzelle mit flachseitig angeordneten Zellableitern. An einer äußeren Seitenfläche des Zellhalters ist ein Auflageelement zur Auflage abgewinkelter Zellableiter vorgesehen. Erfindungsgemäß ist an dem Auflageelement ein randseitiger Steg angeordnet.
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Auf das Auflageelement neben dem Steg ist unmittelbar ein erster abgewinkelter Zellableiter auflegbar, und zwar durch Abwinklung um eine stegabgewandte Kante des Auflageelementes. Anschließend ist darüber durch Abwinklung eines weiteren Zellableiters um den Steg ein weiterer abgewinkelter Zellableiter auflegbar.
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Der Steg ist damit erfindungsgemäß im Bereich des Biegeradius des zuletzt abzuwinkelnden Zellableiters angeordnet, so dass ein sich im Stand der Technik ergebender Hohlraum zwischen Auflageelement, Stirnseite des unteren Zellableiters und Unterseite des oberen Zellableiters im Wesentlichen vermeidbar ist. Zudem ist der obere Zellableiter durch den Steg optimiert abgestützt, wobei mittels des Steges eine Biegekante gebildet ist.
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Zudem ist ein Zellableiter mittels des Steges vorgegeben definiert abwinkelbar, so dass dieser Zellableiter vollflächig mit einer ableiterseitig angeordneten Temperiervorrichtung verpressbar ist, wodurch insbesondere eine Temperierung der Einzelzelle optimiert ist.
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Bevorzugt ist am Zellhalter an zwei gegenüberliegenden äußeren Seitenflächen jeweils ein Auflageelement zur Auflage abgewinkelter Zellableiter vorgesehen, wobei an jedem Auflageelement jeweils ein randseitiger Steg angeordnet ist. Dadurch sind übliche Einzelzellen, welche zwei gegenüberliegende Zellableiter aufweisen, besonders einfach fixierbar.
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Das Auflageelement ist bevorzugt als eine ebene Fläche ausgebildet, die besonders bevorzugt eine Vertiefung in den äußeren Seitenflächen des Zellhalters bildet. Die Höhe der Vertiefung entspricht bevorzugt der Dicke eines abzuwinkelnden Zellableiters.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Zellhalters sieht vor, dass der Steg zumindest an einer Berührfläche für einen Zellableiter abgerundet ist. Dadurch ist ein Biegeradius des abzuwinkelnden Zellableiters derart ausformbar, dass dieser nach dem Abwinkeln flächig an dem Steg anliegt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Zellhalters sieht vor, dass eine Höhe des Steges gemäß einer ersten Alternative einer einfachen und gemäß einer zweiten Alternative einer doppelten Dicke eines Zellableiters entspricht. Zum Ausgleich einer möglichen positiven Fertigungstoleranz für die Höhe des Steges ist es möglich, das Nennmaß für die Höhe des Steges geringfügig kleiner zu wählen als die einfache bzw. doppelte Dicke des Zellableiters. Die erste Alternative hat den Vorteil, dass eine ebene Oberfläche des Steges in der gleichen Ebene liegt wie eine obere Oberfläche eines zuerst abgewinkelten Zellableiters, so dass ein anschließend abgewinkelter Zellableiter mit seiner unteren Oberfläche sowohl die Oberfläche des Steges als auch die Oberfläche des zuerst abgewinkelten Zellableiters berührt. Dadurch ist der anschließend aufzubringende Zellableiter besonders passgenau abwinkelbar.
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Bevorzugt sind das Auflageelement und der Steg einstückig mit dem Zellhalter ausgebildet. Somit ist eine kompakte Baueinheit gebildet und eine Teileanzahl ist reduziert. Besonders bevorzugt sind dabei das Auflageelement und der Steg mit dem Zellhalter als ein Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet. Dadurch können das Auflageelement, der Steg und der Zellhalter in einem Herstellungsschritt ausgebildet werden und die genannten Teile sind miteinander verbunden, so dass eine verringerte Teileanzahl besonders einfach herstellbar ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Zellhalters sieht vor, dass im Auflageelement neben dem Steg eine nutförmige Aussparung ausgeformt ist. Diese Aussparung verhindert, insbesondere bei geringem Spaltmaß zwischen einem freien Ende zumindest eines abgewinkelten Zellableiters und einer diesem freien Ende zugewandten Seite des Steges, weitestgehend, dass das freie Ende des Zellableiters mit einer herstellungsbedingten Kehle zwischen einer inneren Flanke des Steges und der ebenen Auflagefläche des Auflageelementes kontaktiert und sich dadurch verbiegt.
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In einer weiteren Ausführungsform ist eine Mehrzahl von Auflageelementen als ein Auflagegitter ausgebildet, an welchem eine Mehrzahl von Stegen angeordnet, insbesondere ausgebildet ist. Dadurch ist es möglich, das Auflagegitter mit den Stegen als ein kompaktes Teil an einem Zellblock anzuordnen, wodurch eine Montagezeit verringert werden kann.
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Ein Zellblock ist gebildet aus einer Mehrzahl miteinander elektrisch verschalteter und zusammengefasster Einzelzellen, wobei als Zellableiter ausgebildete elektrische Pole der Einzelzellen abgewinkelt sind. Die abgewinkelten Zellableiter benachbarter Einzelzellen sind dabei überlappend angeordnet und die Einzelzellen sind mittels Zellhalter fixiert. Die Zellhalter weisen zur Auflage der Zellableiter jeweils mindestens ein Auflageelement auf. Erfindungsgemäß ist eine Anzahl erfindungsgemäßer Zellhalter vorgesehen. Dadurch ist der Zellblock besonders einfach und passgenau herstellbar, insbesondere die Kontaktierung abgewinkelter und sich überlappender Zellableiter benachbarter Einzelzellen ist dabei besonders einfach und genau möglich.
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Bevorzugt ist bei dem erfindungsgemäßen Zellblock ein freies Ende zumindest eines abgewinkelten Zellableiters zu einer diesem freien Ende zugewandten Seite des Steges um ein Spaltmaß beabstandet. Dieses Spaltmaß dient in vorteilhafter Weise zum Ausgleich möglicher Fertigungstoleranzen in Bezug auf den Zellhalter, das Auflageelement und/oder die abzuwinkelnden Zellableiter.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Zellblocks sieht vor, dass mehrere erfindungsgemäße Zellhalter vorgesehen sind.
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Nach einer ersten Alternative ist jeder Zellhalter ein erfindungsgemäßer Zellhalter mit jeweils zwei Stegen, wobei die Höhe des Steges beispielsweise der Dicke eines abzuwinkelnden oder abgewinkelten Zellableiters entspricht. Dabei überlappen Zellableiter einer ersten mit dem Zellhalter benachbarten Einzelzelle zur seriellen elektrischen Verschaltung mit Zellableitern einer weiteren mit dem Zellhalter benachbarten zweiten Einzelzelle auf dem Auflageelement des Zellhalters. Die Zellhalter werden dazu bezüglich der Anordnung des Steges derart alternierend eingebaut, dass an jeder Kontaktierungsseite des Zellblocks bei jedem Zellhalter ein Steg alternierend angeordnet ist.
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Nach einer zweiten Alternative ist dabei jeder Zellhalter ein erfindungsgemäßer Zellhalter mit einem Steg, wobei die Höhe des Steges beispielsweise der doppelten Dicke eines abzuwinkelnden oder abgewinkelten Zellableiters entspricht. Dabei überlappen Zellableiter einer ersten mit dem Zellhalter benachbarten Einzelzelle zur seriellen elektrischen Verschaltung mit Zellableitern einer weiteren Einzelzelle auf dem Auflageelement des Zellhalters, wobei die weitere Einzelzelle mit der ersten Einzelzelle benachbart ist, aber mit dem Zellhalter nicht benachbart ist. Die erfindungsgemäßen Zellhalter werden dazu bezüglich der Anordnung des Steges derart alternierend zu einem Zellblock verbaut, dass an jeder Kontaktierungsseite des Zellblocks bei jedem zweiten Zellhalter ein Steg angeordnet ist.
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Bei beiden Alternativen dient der Steg zur elektrischen Isolation, wobei das Risiko eines ungewollten Kontaktes von Zellableitern benachbarter Einzelzellen, insbesondere durch ein Verschieben der Zellableiter in Richtung einer Nachbareinzelzelle, zumindest verringert wird.
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Die Zellableiter sind derart ausgebildet, dass diese mittels eines Biegestempels und/oder eines Rollelementes abwinkelbar sind, so dass ein gleichmäßiges Umbiegen realisierbar ist und die Zellableiter flächig mit der Auflageelement und der Temperiervorrichtung verpressbar sind.
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Eine elektrische Batterie weist eine Mehrzahl miteinander elektrisch verschalteter und zu einem Zellblock zusammengefasster Einzelzellen auf. Dabei sind als Zellableiter ausgebildete elektrische Pole der Einzelzellen abgewinkelt. Die abgewinkelten Zellableiter benachbarter Einzelzellen sind überlappend angeordnet und die Einzelzellen sind mittels Zellhalter innerhalb des Zellblockes fixiert, wobei die Zellhalter zur Auflage der Zellableiter mindestens ein Auflageelement aufweisen. Erfindungsgemäß ist dabei eine Anzahl von erfindungsgemäßen Zellhaltern angeordnet. Die erfindungsgemäße elektrische Batterie ist besonders einfach und passgenau herstellbar, insbesondere die Kontaktierung abgewinkelter und sich überlappender Zellableiter benachbarter Einzelzellen ist dabei besonders einfach und genau möglich.
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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 perspektivische Ansicht einer teilweisen Explosionsdarstellung eines Zellblockes für eine elektrische Batterie nach dem Stand der Technik,
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2 schematisch eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Abschnittes eines Zellhalters mit benachbarten Einzelzellen nach dem Stand der Technik nach dem Umbiegen beider Zellableiter,
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3 schematisch eine perspektivische Ansicht einer zu einem Zellhalter beabstandeten Einzelzelle,
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4 schematisch eine Schnittdarstellung eines Zellblockes vor einem Umbiegen der Zellableiter,
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5 schematisch eine Schnittdarstellung des Zellblockes nach dem Umbiegen der Zellableiter,
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6 schematisch eine perspektivische Ansicht eines vergrößerten Ausschnittes eines Zellhalters in einer ersten Ausführungsform,
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7 schematisch eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Abschnittes eines Zellhalters in der ersten Ausführungsform mit den Zellableitern vor dem Umbiegen,
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8 schematisch eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes des Zellhalters in der ersten Ausführungsform mit einem abgewinkelten Zellableiter,
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9 schematisch eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes des Zellhalters in der ersten Ausführungsform mit abgewinkelten und miteinander verschweißten Zellableitern,
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10 schematisch eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Abschnittes des Zellhalters in der ersten Ausführungsform mit abgewinkelten und miteinander verschweißten Zellableitern sowie einer Wärmeleitfolie und einer Temperiervorrichtung,
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11 schematisch eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes des Zellhalters gemäß einer Weiterbildung,
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12 schematisch eine Schnittdarstellung eines Zellblockes mit Zellhaltern in einer zweiten Ausführungsform,
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13 schematisch eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes des Zellblockes mit den Zellhaltern in der zweiten Ausführungsform,
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14 schematisch eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes zweier Zellhalter der zweiten Ausführungsform und zweier Zellableiter vor dem Umbiegen,
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15 schematisch eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes der beiden Zellhalter der zweiten Ausführungsform nach dem Umbiegen beider Zellableiter.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer teilweisen Explosionsdarstellung eines Zellblockes 1 nach dem Stand der Technik für eine elektrische Batterie, insbesondere in Form einer Traktionsbatterie für ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder für ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Batterie auch für Stationäranwendungen, wie eine Stromversorgungs- und/oder -speichervorrichtung vorgesehen sein.
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Der Zellblock 1 umfasst eine Mehrzahl von elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteten Einzelzellen 2, die parallel zueinander angeordnet sind, wobei die Einzelzellen 2 abwechselnd in ihrer Längsachse um 180° gedreht sind.
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Die Einzelzellen 2 sind als Flachzellen in einer sogenannten Coffeebag- oder Pouchzellen-Bauweise ausgeführt, wobei ein elektrochemisch aktives Zellinneres von einer elektrisch isolierenden Verbundfolie als Zellgehäuse umgeben ist. Die Verbundfolie ist nach einem Evakuieren an einem umlaufenden Rand durch Folienschweißung verschließbar, wobei zwei Stromableiterfahnen durch das Zellgehäuse hindurchgeführt und mit Zellableitern 3, 4 als elektrische Pole der Einzelzelle 2 verbunden und an einer Seite aus dem Zellgehäuse herausgeführt sind.
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Eine mechanische Fixierung der Einzelzellen 2 mit dem aufgrund der Verbundfolie vergleichsweise instabilen Zellgehäuse erfolgt mittels in 2 näher dargestellter Zellhalter 5, die im Wesentlichen schalenförmig und aus Kunststoff ausgebildet sind.
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Ein solcher Zellhalter 5 ist zwischen zwei Einzelzellen 2 angeordnet und umschließt diese randseitig, wobei die Einzelzellen 2 und die Zellhalter 5 zur Bildung des Zellblockes 1 mittels in Längsrichtung durch den Zellblock 1 hindurchgeführter Spannmittel in Form von zumindest in 4 dargestellten Zugankern 6 miteinander verpressbar sind.
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Die Einzelzellen 2 sind mittels der Zellhalter 5 vorzugsweise kraftschlüssig, insbesondere durch Druck auf einen umlaufenden Rand des jeweiligen Zellgehäuses innerhalb des Zellblockes 1 fixiert.
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Die Einzelzellen 2 sind elektrisch miteinander verschaltet, wobei die Zellableiter 3, 4 im Zellblock 1 benachbarter Einzelzellen 2 aufeinander zugebogen und in einem Überlappungsbereich miteinander verbunden sind. Insbesondere sind Zellableiter 3, 4 mittels Verschweißen und/oder Verpressen, mittels Laserschweißen, Widerstandspressschweißen und/oder Ultraschallschweißen, mittels Toxen/Clinchen, Crimpen und/oder Nieten und/oder mittels Schrauben und/oder Klemmen stoff- form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbindbar.
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Unterhalb des jeweiligen Überlappungsbereiches der Zellableiter 3, 4 ist zu deren Auflage ein ebenes Auflageelement 8 an dem Zellhalter 5 angeordnet, vorzugsweise ausgeformt. Mittels der Auflageelemente 8 sind Reaktionskräfte beim Verpressen der Zellableiter 3, 4 zum Verschweißen und beim Pressen gegen eine Temperiervorrichtung 9 aufnehmbar. Die Temperiervorrichtung 9 ist zur Temperierung der Einzelzellen 2 vorgesehen und polseitig, d. h. ableiterseitig, an dem Zellblock 1 angeordnet.
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Die Auflageelemente 8 sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß 1 als ein Auflagegitter 10 zusammengefasst.
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Die Zellableiter 3, 4 der jeweiligen Einzelzelle 2 sind parallel zur Temperiervorrichtung 9 abgewinkelt, wobei die Flanken und Flächen der Auflageelemente 8 zur Abstützung von Biegekräften dienen und einen inneren Teil einer Biegeform darstellen.
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Bevorzugt werden die Zellableiter 3, 4 nach einem Einbau in den Zellblock 1 umgebogen.
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Zwischen den spannungsführenden Zellableitern 3, 4 der Einzelzellen 2 und der Temperiervorrichtung 9 ist zur elektrischen Isolation und zum Toleranzausgleich eine Wärmeleitfolie 11 und/oder eine nicht näher gezeigte Vergussmasse angeordnet.
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In 2 ist eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes zweier benachbarter Einzelzellen 2 mit einem jeweiligen Zellableiter 3, 4 und ein zwischen diesen angeordneten Zellhalter 5 mit Auflageelement 8 dargestellt. Zum Umbiegen der Zellableiter 3, 4 sind ein Niederhalter 12 und ein Biegestempel 13 als Hilfsmittel eingesetzt. Die 2 zeigt einen Überlappungsbereich der beiden aufeinander zugebogenen Zellableiter 3, 4.
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Aufgrund einer Länge des zweiten Zellableiters 4 und der Abwinklung des ersten Zellableiters 3 ist ein Hohlraum H gebildet, wobei der erste Zellableiter 3 aufgrund des Hohlraumes H bei einer Biegung desselben unzureichend abgestützt ist.
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Zudem ist der erste Zellableiter 3 wegen des Hohlraumes H nicht vollflächig an die Temperiervorrichtung 9 gepresst.
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Um eine Biegekante zum Umbiegen des ersten Zellableiters 3 darzustellen und eine durch das Umbiegen bedingte Bildung eines solchen Hohlraumes H weitestgehend ausschließen zu können, ist vorgesehen, einen Steg 14 an dem an dem Zellhalter 5 ausgeformten Auflageelement 8 anzuordnen, wie u. a. 3 zeigt.
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Im Detail zeigt 3 eine perspektivische Ansicht des Zellhalters 5 in einer ersten Ausführungsform mit einer zum Zellhalter 5 beabstandeten Einzelzelle 2. Der Zellhalter 5 weist zwei Auflageelement 8 mit jeweils einem Steg 14 auf, wobei die Stege 14 an gegenüberliegenden Kanten des Zellhalters 5 angeordnet sind.
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Jeder Steg 14 ist als ein Formteil mit dem Auflageelement 8 und somit mit dem Zellhalter 5 ausgebildet, wobei jeder Steg 14 im Bereich eines Biegeradius des ersten Zellableiters 3 angeordnet ist und somit den aus dem Stand der Technik bekannten Hohlraum H weitestgehend vermeidet.
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Der Steg 14 erstreckt sich im Bereich des Auflageelementes 8 in Längsrichtung dessen entlang einer Kante, wobei sowohl das Auflageelement 8 als auch der Steg 14 an dem Zellhalter 5 ausgeformt sind. Der derart ausgebildete Zellhalter 5 ist insbesondere als ein Kunststoff-Spritzgussteil gebildet.
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4 zeigt eine Schnittdarstellung eines Zellblockes 1 mit Zellhaltern 5 der ersten Ausführungsform. Die Zellableiter 3, 4 der Einzelzellen 2 sind im nicht umgebogenen Zustand dargestellt.
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In Längsrichtung des Zellblockes 1 sind jeweils endseitig eine Druckplatte 7 sowie ein Anschlusselement 15 angeordnet.
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In 5 ist der vorbeschriebene Zellblock 1 in einer Schnittdarstellung gezeigt, wobei die Zellableiter 3, 4 benachbarter Einzelzellen 2 aufeinander zugebogen und dadurch parallel zur Längsrichtung des Zellblockes 1 abgewinkelt sind.
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Wie oben beschrieben, überlappen sich die Zellableiter 3, 4 benachbarter Einzelzellen 2 und sind im Überlappbereich stoff-, form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden.
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Die Biegung der Zellableiter 3, 4 erfolgt nach Bildung des Zellblockes 1, um mögliche Fertigungstoleranzen ausgleichen zu können. Dieser Vorgang wird mit dem ersten Zellableiter 3 wiederholt, so dass dieser nach dem Umbiegen mittels des Biegestempels 13 auf dem zweiten Zellableiter 4 aufliegt. Der Steg 14 bildet dabei eine Biegekante, um welcher der erste Zellableiter 3 umgebogen wird, wobei der Steg 14 hierzu an einer die Biegekante bildenden Seite abgerundet ist, wie in 11 näher dargestellt ist.
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Bei der dargestellten ersten Ausführungsform weist jeder Zellhalter 5 jeweils zwei Stege 14 auf, wobei die in 7 genauer gezeigte Höhe x eines Steges 14 der Dicke eines abgewinkelten Zellableiters 3, 4 entspricht. Dabei überlappt jeweils ein Zellableiter 3 einer ersten mit einem Zellhalter 5 benachbarten Einzelzelle 2 mit einem Zellableiter 4 einer weiteren mit dem jeweiligen Zellhalter 5 benachbarten zweiten Einzelzelle 2 auf dem Auflageelement 8 des Zellhalters 5. Die Zellhalter 5 sind dazu bezüglich der Ausrichtung der Stege 14 derart eingebaut, dass an jeder Kontaktierungsseite des Zellblocks 1 bei jedem Zellhalter 5 ein Steg 14 alternierend angeordnet ist.
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In 5 ist eine perspektivische Ansicht eines vergrößerten Ausschnittes des Zellhalters 5 in der ersten Ausführungsform gezeigt, wobei der Ausschnitt insbesondere das Auflageelement 8 mit dem Steg 14 zeigt.
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In 6 ist eine perspektivische Ansicht eines vergrößerten Ausschnittes des Zellhalters 5 in der ersten Ausführungsform gezeigt, wobei der Ausschnitt insbesondere das Auflageelement 8 mit dem Steg 14 zeigt.
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In 7 ist eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes des Zellhalters 5 der ersten Ausführungsform mit dem Auflageelement 8 und dem Steg 14 und der beiden an dem Zellhalter 5 angeordneten Einzelzellen 2 dargestellt. Die beiden jeweils einen elektrischen Pol der jeweiligen Einzelzelle 2 bildenden Zellableiter 3, 4 sind vor dem Umbiegen gezeigt. Der Steg 14 weist eine Höhe x auf, die der Dicke y des Zellableiters 4 entspricht.
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In 8 ist eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes des Zellhalters 5 mit den beiden Einzelzellen 2 und dem abgewinkelten zweiten Zellableiter 4 einer Einzelzelle 2 gezeigt, wobei der erste Zellableiter 3 der anderen Einzelzelle 2 im ungebogenen Zustand dargestellt ist. Ein freies Ende 4.1 des zweiten Zellableiters 4 ist aufgrund möglicher Fertigungstoleranzen zu einer diesem zugewandten Seite 14.1 des Steges 14 um ein Spaltmaß z beabstandet. Insbesondere ist das Spaltmaß z zum Ausgleich einer Längentoleranz des zweiten Zellableiters 4, zum Ausgleich einer Fertigungstoleranz in Bezug auf eine Breite des Auflageelementes 8 und/oder in Bezug auf eine Breite des Steges 14 vorgesehen.
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Im Detail zeigt die 8 den Steg 14 mit der abgerundeten Biegekante B, um welche der erste Zellableiter 3 umgebogen wird.
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Eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes des Zellhalters 5 in der ersten Ausführungsform und der beiden abgewinkelten und stoffschlüssig aneinander befestigten Zellableiter 3, 4 ist in 9 dargestellt. Dabei sind das Spaltmaß z sowie zwischen dem freien Ende 4.1 des zweiten Zellableiters 4 und dem Steg 14 sowie die abgerundete Biegekante B des Steges 14 gezeigt.
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10 zeigt eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes eines Zellblockes 1 mit zellableiterseitig angeordneter Temperiervorrichtung 9 und der zwischen den Einzelzellen 2 und der Temperiervorrichtung 9 angeordneten Wärmeleitfolie 11.
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Mittels des an dem Auflageelement 8 ausgeformten Steges 14 des Zellhalters 5 ist eine Verpressfläche des ersten Zellableiters 3 in Bezug auf die Wärmeleitfolie 11 und die Temperiervorrichtung 9 erhöht, wobei der erste Zellableiter 3 mittels des Steges 14 zusätzlich abgestützt ist.
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11 zeigt eine Ausführungsform, bei der im Auflageelement 8 neben dem Steg 14 eine nutförmige Aussparung 5.1 ausgeformt ist. Diese Aussparung 5.1 verhindert, insbesondere bei geringem Spaltmaß z zwischen dem freien Ende 4.1 des abgewinkelten Zellableiters 4 und der diesem freien Ende 4.1 zugewandten Seite 14.1 des Steges 14, weitestgehend, dass das freie Ende 4.1 des Zellableiters 4 mit einer herstellungsbedingten Kehle zwischen der zugewandten Seite 14.1 des Steges 14 und der ebenen Auflagefläche des Auflageelementes 8 kontaktiert und sich dadurch verbiegt, weil die Ausbildung dieser nachteiligen Kehle vermieden ist.
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12 zeigt eine Schnittdarstellung eines Zellblockes 1 mit Zellhaltern 5 gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei der jeweilige erste Zellableiter 3 einer Einzelzelle 2 im Wesentlichen doppelt so lang ausgebildet ist als der zweite Zellableiter 4. Somit erstreckt sich der erste Zellableiter 3 einer Einzelzelle 2 im abgewinkelten Zustand weitestgehend über zwei Zellhalter 5.
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Jeder Zellhalter 5 weist hierbei zwar zwei Auflageelemente 8 auf, und zwar eines an jeder Kontaktierfläche des Zellblocks 1, aber lediglich einen Steg 14, wobei die Höhe x des Steges 14 der doppelten Dicke y eines abgewinkelten Zellableiters 3,4 entspricht. Dabei überlappt ein Zellableiter 4 einer ersten mit dem Zellhalter 5 benachbarten Einzelzelle 2 zur seriellen elektrischen Verschaltung mit einem Zellableiter 3 einer weiteren Einzelzelle 2 auf dem Auflageelement 8 des Zellhalters 5, wobei die weitere Einzelzelle 2 mit der ersten Einzelzelle 2 benachbart ist, aber mit dem jeweiligen Zellhalter 5 nicht benachbart ist. Die Zellhalter 5 sind dazu bezüglich der Anordnung der Stege 14 derart alternierend zu einem Zellblock 1 verbaut, dass an jeder Kontaktierungsseite des Zellblocks 1 bei jedem zweiten Zellhalter 5 ein Steg 14 vorliegt.
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In 13 ist eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes des Zellblockes 1 in der Ausführungsform gemäß 12 dargestellt.
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Dabei zeigt die 12, dass bei dieser Ausführung sowohl das freie Ende 4.1 des zweiten Endes 4 als auch ein freies Ende 3.1 des ersten Zellableiters 3 zum Ausgleich von Toleranzen zu der zugewandten Seite 14.1 des Steges 14 beabstandet ist. Die Auflageflächen des ersten und des dritten Auflageelementes 8, also derjenigen Auflageelemente 8, an denen jeweils ein Steg 14 vorgesehen ist, sind etwa um die Dicke y eines Zellableiters 3, 4 tiefer angeordnet als die Auflageflächen des zweiten und des vierten Auflageelementes 8. Dadurch ist der rechts dargestellte Zellableiter 3 auf eine Ebene auflegbar, die durch das rechts dargestellte Auflageelement 8 und die Oberseite des rechts dargestellten Zellableiters 3 gebildet ist.
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Der Steg 14 dient bei allen Ausführungsformen zur elektrischen Isolation benachbarter miteinander verbundener Zellableiter 3, 4, wobei mittels eines daraus resultierenden Labyrinth-Effektes eine elektrische Kriechstrecke verlängert ist. Zudem ist mittels des Steges 14 eine unzulässige Verschiebung der freien Enden 3.1, 4.1 der Zellableiter 3, 4 in Richtung benachbarter Einzelzellen 2 verhindert, so dass die Gefahr eines Kurzschlusses weitestgehend ausgeschlossen werden kann.
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Eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes der beiden nebeneinander angeordneten Zellhalter 5 mit den montierten Einzelzellen 2 ist in 14 gezeigt.
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Die 15 zeigt eine Schnittdarstellung eines vergrößerten Ausschnittes der beiden Zellhalter 5 mit abgewinkelten, aufeinander liegenden und aneinander befestigten Zellableitern 3, 4.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zellblock
- 2
- Einzelzelle
- 3
- erster Zellableiter
- 3.1
- freies Ende
- 4
- zweiter Zellableiter
- 4.1
- freies Ende
- 5
- Zellhalter
- 5.1
- Aussparung
- 6
- Zuganker
- 7
- Druckplatte
- 8
- Auflageelement
- 9
- Temperiervorrichtung
- 10
- Auflagegitter
- 11
- Wärmeleitfolie
- 12
- Niederhalter
- 13
- Biegestempel
- 14
- Steg
- 14.1
- zugewandte Seite
- 15
- Anschlusselement
- B
- Biegekante
- H
- Hohlraum
- x
- Höhe
- y
- Dicke
- z
- Spaltmaß
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008034867 A1 [0007]
