DE102015010664A1

DE102015010664A1 - Batterie

Info

Publication number: DE102015010664A1
Application number: DE102015010664.3A
Authority: DE
Inventors: Norbert Bachmann; Daniel Blauwitz; Jens Meintschel; Dirk Schröter; Knut Welke
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2015-08-14
Filing date: 2015-08-14
Publication date: 2017-02-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (1), umfassend ein aus mindestens zwei miteinander verbundenen Gehäuseteilen (3.1, 3.2) ausgebildetes Gehäuse (3) und zumindest einen im Gehäuse (3) angeordneten Zellblock (4) aus einer Mehrzahl von Einzelzellen (2). Erfindungsgemäß weist der Zellblock (4) ein Halterungselement (8) auf, welches in einem Flanschbereich der beiden Gehäuseteile (3.1, 3.2) zwischen den beiden Gehäuseteilen (3.1, 3.2) verklemmt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind, wie in der DE 10 2007 010 741 B4 beschrieben, eine Batterie mit einem Gehäuse und einem spielfrei eingebauten Zellverbund sowie eine Verwendung als Fahrzeugbatterie bekannt. Das Gehäuse weist einen Boden und einen Deckel auf. Des Weiteren weist das Gehäuse einen Kühlflüssigkeitsanschluss für das Durchleiten einer Kühlflüssigkeit auf. Im Gehäuse ist ein Zellverbund aus mehreren Zellen angeordnet. Die Batterie weist ein Fixierungselement für den Zellverbund auf, das derart über oder unter dem Zellverbund angeordnet ist, dass der Boden, der Zellverbund, das Fixierungselement und der Deckel unter einer von dem Fixierungselement in der vertikalen Richtung ausgeübten Druckspannung stehen, durch die der Zellverbund in dem Gehäuse in der vertikalen Richtung positioniert und gehalten wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Batterie anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Batterie mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Batterie umfasst ein aus mindestens zwei miteinander verbundenen Gehäuseteilen ausgebildetes Gehäuse und zumindest einen im Gehäuse angeordneten Zellblock aus einer Mehrzahl von Einzelzellen. Erfindungsgemäß weist der Zellblock ein Halterungselement auf, welches in einem Flanschbereich der beiden Gehäuseteile zwischen den beiden Gehäuseteilen verklemmt ist.
Durch diese erfindungsgemäße Lösung ist der Zellblock mittels des Halterungselements im Gehäuse fixiert. Dieses Halterungselement, welches am Zellblock angeordnet oder ausgeformt ist, greift zwischen die beiden Gehäuseteile und ist durch das Verschließen des Gehäuses ohne einen Einsatz weiterer Befestigungsteile zwischen den beiden Gehäuseteilen verklemmt und dadurch fixiert, d. h. insbesondere kraftschlüssig und/oder formschlüssig gehalten, so dass über dieses Halterungselement der Zellblock im Gehäuse fixiert ist. Durch diese Fixierung des Zellblocks wird eine Reduzierung eines im Gehäuse erforderlichen Bauraums erreicht, da keine weiteren Befestigungselemente oder Verspannelemente zur Erzeugung einer Druckspannung auf den Zellblock erforderlich sind. Zudem wird durch diese Vermeidung zusätzlicher Befestigungs- und Verspannelemente eine Material- und Kosteneinsparung, eine vereinfachte Montage und eine Gewichtsreduzierung erreicht. Des Weiteren ist keine Schiebesitzverbindung zwischen den beiden Gehäuseteilen zum Toleranzausgleich erforderlich, so dass daraus resultierende Abdichtungs- und Verbindungsprobleme, beispielsweise während eines Verschweißens der beiden Gehäuseteile, vermieden sind.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch eine Explosionsdarstellung einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Zellblocks,
2 schematisch eine perspektivische Darstellung einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Batterie mit der Ausführungsform des Zellblocks gemäß 1 und einem geöffneten Gehäuse aus einer ersten Perspektive,
3 schematisch eine perspektivische Darstellung der Ausführungsform der Batterie gemäß 2 aus einer zweiten Perspektive,
4 schematisch eine perspektivische Darstellung der Ausführungsform der Batterie gemäß 2 mit geschlossenem Gehäuse,
5 schematisch eine Längsschnittdarstellung der Ausführungsform der Batterie gemäß 2,
6 schematisch eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Zellblocks mit einem noch nicht montierten Halterungselement,
7 schematisch eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Batterie mit der Ausführungsform des Zellblocks gemäß 6 und einem geöffneten Gehäuse,
8 schematisch eine Längsschnittdarstellung der Ausführungsform der Batterie gemäß 7,
9 schematisch eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Zellblocks mit einem noch nicht montierten Halterungselement,
10 schematisch eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Batterie mit der Ausführungsform des Zellblocks gemäß 9 und einem geöffneten Gehäuse,
11 schematisch eine Längsschnittdarstellung der Ausführungsform der Batterie gemäß 10,
12 schematisch eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Zellblocks mit einem noch nicht montierten Halterungselement,
13 schematisch eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Batterie mit der Ausführungsform des Zellblocks gemäß 12 und einem geöffneten Gehäuse,
14 schematisch eine Längsschnittdarstellung der Ausführungsform der Batterie gemäß 13,
15 schematisch eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Zellblocks mit einem noch nicht montierten Halterungselement,
16 schematisch eine perspektivische Darstellung der Ausführungsform des Zellblocks gemäß 15,
17 schematisch ein Ausschnitt einer Längsschnittdarstellung der Ausführungsform des Zellblocks gemäß 16,
18 schematisch eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Halterungselements,
19 schematisch ein Ausschnitt einer Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform einer Batterie mit der Ausführungsform des Halterungselements gemäß 18,
20 schematisch eine Explosionsdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Zellblocks,
21 schematisch eine perspektivische Darstellung des Zellblocks gemäß 20,
22 schematisch eine Längsschnittdarstellung einer Ausführungsform einer Batterie mit der Ausführungsform des Zellblocks gemäß 21,
23 schematisch eine Längsschnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Batterie, und
24 schematisch ein Ausschnitt der Längsschnittdarstellung gemäß 18.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 1 bis 24 zeigen Ausführungsbeispiele einer Batterie 1, d. h. eines elektrochemischen Energiespeichers, bzw. von Komponenten der Batterie 1. Die Batterie 1 ist beispielsweise als eine Fahrzeugbatterie ausgebildet, insbesondere als eine Traktionsbatterie. Derartige wiederaufladbare Batterien 1 zur Energieversorgung zumindest einer elektrischen Antriebsmaschine eines Fahrzeugs werden auch als Hochvoltbatterie bezeichnet.
Die Batterie 1 umfasst in allen dargestellten Ausführungsbeispielen eine Mehrzahl von in Reihe und/oder parallel geschalteten Einzelzellen 2, welche, zweckmäßigerweise zusammen mit einer zugehörigen Elektronik und beispielsweise einer Temperierung, insbesondere einer Kühlung, in einem gemeinsamen Gehäuse 3 angeordnet sind. Das Gehäuse 3 der Batterie 1 ist in allen hier dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils zweiteilig ausgebildet. Zweckmäßigerweise ist ein Gehäuseteil 3.1 wannenförmig ausgebildet und das andere Gehäuseteil 3.2 ist als ein im Wesentlichen ebener Deckel ausgebildet. In anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispielen ist das Gehäuse 3 beispielsweise dreiteilig ausgebildet, wobei es dann zum Beispiel einen oberen ebenen Deckel, ein mantelförmiges Mittelteil und einen unteren ebenen Deckel aufweist.
Das Gehäuse 3 ist beispielsweise formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verschlossen, d. h. die Gehäuseteile 3.1, 3.2 sind formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden. Die kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung ist beispielsweise mittels Gehäuseverbindungselementen 3.3 und korrespondierenden Gehäuseverbindungsöffnungen 3.4 realisiert. Die Gehäuseverbindungselemente 3.3 können, wie in den 2 bis 4 sowie 7, 10 und 13 gezeigt, als Schrauben ausgebildet sein. In anderen Ausführungsbeispielen können die Gehäuseverbindungselemente 3.3 alternativ oder zusätzlich beispielsweise als Nieten und/oder Klammern ausgebildet sein. Die stoffschlüssige Verbindung ist beispielsweise mittels Verschweißung und/oder Verklebung realisiert. Die Verschweißung der Gehäuseteile 3.1, 3.2 ist beispielsweise in 24 gezeigt.
Die Einzelzellen 2 sind in einem Zellblock 4, wie in den hier dargestellten Beispielen, oder in einer Mehrzahl von Zellblöcken 4 zusammengefasst. Der jeweilige Zellblock 4 umfasst eine Mehrzahl von Einzelzellen 2 inklusive deren mechanischer Fixierung sowie zweckmäßigerweise ihrer elektrischen Kontaktierung und gegebenenfalls einer Einrichtung zur Temperierung, d. h. zur Kühlung und/oder Heizung.
Im Wesentlichen rechteckige Einzelzellen 2, insbesondere Flachzellen, werden in Haltern aufgenommen. Derartige Flachzellen sind beispielsweise als so genannte Pouchzellen oder als so genannte prismatische Hardcasezellen ausgebildet. Pouchzellen weisen ein beutelartiges Zellgehäuse auf, während die in den hier dargestellten Beispielen gezeigten Hardcasezellen ein im Wesentlichen festes quaderförmiges Zellgehäuse aufweisen. Diese als Flachzellen ausgebildeten Einzelzellen 2 sind in Rahmen- oder Schalenform ausgeführt und im Zellblock 4 im Wesentlichen durch Kraftschluss, beispielsweise durch Verpressung, oder durch Stoffschluss, beispielsweise durch Verklebung, fixiert. Der Zellblock 4 ist in axialer Richtung beispielsweise über Spannelemente, zum Beispiel verschweißte Verbindungsleisten 5, Zuganker, Gewindestangen, Schrauben und/oder Spannbänder sowie mittels Druckbrillen 6 verpresst.
In den hier dargestellten Beispielen sind die als Flachzellen ausgebildeten Einzelzellen 2 jeweils parallel zueinander ausgerichtet und hintereinander angeordnet. An beiden stirnseitigen Enden des Zellblocks 4 ist jeweils eine Druckbrille 6 angeordnet. Des Weiteren weist der Zellblock 4 jeweils eine Mehrzahl von Verbindungsleisten 5 auf, welche in Längsrichtung des Zellblocks 4 angeordnet sind und mit den beiden stirnseitigen Druckbrillen 6 verbunden sind, beispielsweise verschweißt, um die Einzelzellen 2 im Zellblock 4 zu fixieren.
Der Zellblock 4 für hier nicht dargestellte als Rundzellen ausgebildete Einzelzellen 2 weist beispielsweise ein Gestell auf, in welchem die Einzelzellen 2 eingesetzt sind. Die Fixierung der Einzelzellen 2 im Gestell kann zum Beispiel durch Verguss oder Verklebung erfolgen. In beiden Ausführungsformen des Zellblocks 4, d. h. sowohl mit als Flachzellen als auch mit als Rundzellen ausgebildeten Einzelzellen 2, kann der Zellblock 4 optional zur Temperierung mit einer Temperiereinrichtung, beispielsweise mit einer Kühl- und/oder Heizplatte, thermisch kontaktiert sein.
In den 6 bis 24 werden Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Batterie 1 gezeigt und im Folgenden näher beschrieben, wobei diese Ausführungsbeispiele der Batterie 1 jeweils als Flachzellen ausgebildete Einzelzellen 2 aufweisen. Die erfindungsgemäße Lösung ist jedoch nicht auf derartige Batterien 1 mit Flachzellen beschränkt, sondern analog auch auf Batterien 1 anwendbar, deren Einzelzellen 2 andere Formen aufweisen, insbesondere auch auf Batterien 1, deren Einzelzellen 2 als Rundzellen ausgebildet sind oder beispielsweise einen vieleckigen Querschnitt aufweisen.
Eine Fixierung des jeweiligen Zellblocks 4 im Gehäuse 3 der Batterie 1 erfolgt in dem in den 1 bis 5 dargestellten nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel durch Verschraubung vom Gehäuseinneren her. Hierfür weist der Zellblock 4 Aufnahmeelemente 7 auf, welche beispielsweise als Ösen oder, wie in den 1 bis 3 und 5 gezeigt, als Haltelaschen ausgebildet sind, die an beiden Stirnseiten des Zellblocks 4 angeordnet sind, im dargestellten Beispiel an den Druckbrillen 6 des Zellblocks 4. Diese Aufnahmeelemente 7 erfordern seitlich des Zellblocks 4, im dargestellten Beispiel an dessen Stirnseiten, einen zusätzlichen Bauraum B im Gehäuse 3, wie in 5 gezeigt.
Zur Einsparung von Bauraum B wurde in der DE 10 2007 010 741 B4 vorgeschlagen, den Zellblock 4 zwischen Innenseiten zweier Gehäuseteile 3.1, 3.2 kraftschlüssig zu verklemmen. Da eine Außenhöhe des Zellblocks 4 und eine Innenhöhe des Gehäuses 3 toleranzbedingten Schwankungen unterworfen sind, muss hierzu der Gehäuseverschluss in Form eines Schiebesitzes erfolgen, wie in 4 der DE 10 2007 010 741 B4 gezeigt, um einen Toleranzausgleich zu ermöglichen. Dies führt jedoch zu Problemen bei einer Abdichtung und Verschweißung des Gehäuses 3. Alternativ wird der Toleranzausgleich im Stand der Technik über zusätzliche Federelemente vorgenommen, die zwischen der Innenseite des Gehäuses 3 und dem Zellblock 4 angeordnet sind, wie in 6 der DE 10 2007 010 741 B4 gezeigt. Diese zusätzlichen Federelemente vergrößern jedoch den Bauraumbedarf und die Kosten.
Im Folgenden werden anhand der 6 bis 24 Ausführungsbeispiele einer bauraum- und kostensparenden Lösung der beschriebenen Probleme gezeigt. Bei dieser Lösung umfasst die Batterie 1, wie bereits beschrieben, das aus mindestens zwei miteinander verbundenen Gehäuseteilen 3.1, 3.2 ausgebildete Gehäuse 3 und zumindest einen im Gehäuse 3 angeordneten Zellblock 4 aus einer Mehrzahl von Einzelzellen 2. Zur Halterung des Zellblocks 4 im Gehäuse 3 weist der Zellblock 4 ein Halterungselement 8 auf, welches in einem Flanschbereich der beiden Gehäuseteile 3.1, 3.2, d. h. in einem Bereich, in welchem die beiden Gehäuseteile 3.1, 3.2 miteinander verbunden sind, zwischen den beiden Gehäuseteilen 3.1, 3.2 verklemmt ist. Durch diese Verklemmung des Halterungselements 8 des Zellblocks 4 im Flanschbereich zwischen den Gehäuseteilen 3.1, 3.2 ist der Zellblock 4 mittels des Halterungselements 8 im Gehäuse 3 fixiert. Das Halterungselement 8, auch als Zwischenelement bezeichnet, ist am Zellblock 4 angebracht und/oder ausgeformt. Dieses Halterungselement 8 greift zwischen die Gehäuseteile 3.1, 3.2 und ist durch den Verschluss des Gehäuses 3 ohne den Einsatz von weiteren Befestigungsteilen verklemmt und damit fixiert.
Bei der kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindung der Gehäuseteile 3.1, 3.2 ist das Halterungselement 8 zwischen den Gehäuseteilen 3.1, 3.2 eingeklemmt, wie in den 8, 11, 14, 19 und 22 gezeigt. Bei der stoffschlüssigen Verbindung der Gehäuseteile 3.1, 3.2 ist das Halterungselement 8 zwischen den Gehäuseteilen 3.1, 3.2 eingeklemmt und/oder im Flanschbereich mit verschweißt und/oder verklebt. Das Einklemmen des Halterungselements 8 und Verschweißen mit den beiden Gehäuseteilen 3.1, 3.2 ist in 24 gezeigt.
Zur Vereinfachung einer Abdichtung des Gehäuses 3 ist das Halterungselement 8 vorzugsweise als eine ebene Platte ausgebildet, auch als Halterungsplatte oder Zwischenplatte bezeichnet. Dadurch sind vorteilhafterweise am Halterungselement 8 zwei ebene und nicht unterbrochene Dichtflächen ausgebildet.
An einem Halterungselement 8 können ein Zellblock 4, wie in den dargestellten Ausführungsbeispielen gemäß den 6 bis 24, oder mehrere Zellblöcke 4 befestigt sein. Das Halterungselement 8 kann zudem weitere Funktionen erfüllen. Beispielsweise kann das Halterungselement 8 als eine Wärmeleiteinheit zwischen den Einzelzellen 2 und einer Temperierplatte ausgebildet sein oder eine Temperierplattenfunktion übernehmen, d. h. als eine Temperierplatte ausgebildet sein, beispielsweise als eine Kühl- und/oder Heizplatte. Alternativ oder zusätzlich bildet das Halterungselement 8 vorteilhafterweise einen Träger für zumindest eine Dichtung 9, beispielsweise ein Dichtungsgummi, zur Abdichtung des Gehäuseflansches, wie in den 18 und 19 gezeigt. Alternativ oder zusätzlich kann das Halterungselement 8 beispielsweise der Verspannung des Zellblocks 4 in axialer Richtung dienen, d. h. in Längsrichtung des Zellblocks 4 und somit in Stapelrichtung der Einzelzellen 2.
Mit der beschriebenen Lösung lassen sich ein oder mehrere Zellblöcke 4 mit nur geringem Bauraumbedarf in einem Gehäuse 3 fixieren. Da das Halterungselement 8 vorzugweise weitere Funktionen übernimmt, ist die Lösung ohne großen Mehraufwand realisierbar.
Im Folgenden werden die in den 6 bis 24 dargestellten Ausführungsformen, bei welchen der Zellblock 4 der Batterie 1 jeweils ein solches auch als Zwischenelement bezeichnetes Halterungselement 8 aufweist, welches im Flanschbereich der beiden Gehäuseteile 3.1, 3.2 zwischen den beiden Gehäuseteilen 3.1, 3.2 verklemmt ist, näher beschrieben. In diesen Ausführungsformen weist die Batterie 1, wie bereits erläutert, jeweils einen Zellblock 4 auf, dessen Einzelzellen 2 als so genannte prismatische Hardcasezellen ausgebildet sind, d. h. als Flachzellen, welche ein im Wesentlichen festes quaderförmiges Zellgehäuse aufweisen. Die Einzelzellen 2 sind mittels stirnseitig am Zellblock 4 angeordneter Druckbrillen 6 verpresst. Die Druckbrillen 6 sind mittels verschweißten Verbindungsleisten 5 miteinander verbunden.
Das Gehäuse 3 ist jeweils zweiteilig ausgebildet, wobei es das wannenförmige Gehäuseteil 3.1 und das als im Wesentlichen ebener Deckel ausgebildete andere Gehäuseteil 3.2 aufweist. In den Ausführungsbeispielen gemäß den 6 bis 22 ist das Gehäuse 3 mittels als Schrauben ausgebildeten Gehäuseverbindungselementen 3.3 verschlossen. Im Ausführungsbeispiel gemäß den 23 und 24 ist das Gehäuse 3 durch Verschweißen verschlossen.
Im Ausführungsbeispiel gemäß den 6 bis 8 ist das Halterungselement 8 als eine ebene und im Wesentlichen geschlossene Platte ausgebildet und wird daher auch als Zwischenplatte bezeichnet. Das Halterungselement 8 ist an einer Oberseite des Zellblocks 4 angeordnet. Der Zellblock 4 ist mit dem Halterungselement 8 verschraubt, genauer gesagt ist das Halterungselement 8 mit den Druckbrillen 6 des Zellblocks 4 verschraubt. Hierzu weist das Halterungselement 8 Durchführungsöffnungen 10 zur Durchführung von vorteilhafterweise als Senkschrauben ausgebildeten Befestigungselementen 11 auf. Die Druckbrillen 6 weisen zu den Befestigungselementen 11 korrespondierende Befestigungsöffnungen 12 auf, welche zur Befestigung der als Schrauben ausgebildeten Befestigungselemente 11 zweckmäßigerweise zu einem Gewinde der Befestigungselemente 11 korrespondierendes Innengewinde aufweisen. Die Durchführungsöffnungen 10 im Halterungselement 8 sind korrespondierend zu den als Senkschrauben ausgebildeten Befestigungselementen 11 ausgeformt, so dass ein Schraubenkopf des jeweiligen Befestigungselements 11 bündig mit einer Oberfläche des Halterungselements 8 abschließt.
Durch diese Befestigung des Zellblocks 4 am Halterungselement 8 ist kein zusätzlicher seitlicher Bauraum B erforderlich. Das als Halterungsplatte ausgebildete Halterungselement 8 ist durch das Verschrauben der beiden Gehäuseteile 3.1, 3.2 zwischen den beiden Gehäuseteilen 3.1, 3.2 eingeklemmt, wodurch der Zellblock 4 mittels des Halterungselements 8 im Gehäuse 3 fixiert ist. Um dies zu ermöglichen, weist das Halterungselement 8 weitere Durchführungsöffnungen 13 zur Hindurchführung der Gehäuseverbindungselemente 3.3 auf. Dadurch kann das Halterungselement 8 im Wesentlichen vollumfänglich auf dem Flanschbereich der beiden Gehäuseteile 3.1, 3.2 aufliegen, wodurch die Verklemmung und somit die Fixierung des Halterungselementes 8 zwischen den beiden Gehäuseteilen 3.1, 3.2 optimiert ist, da eine Krafteinwirkung einer zur Halterung des Zellblocks 4 auf das Halterungselement 8 einwirkenden Halterungskraft gleichmäßig über das Halterungselement 8 auf das Gehäuse 3 verteilt ist. Insbesondere ist dadurch die Gefahr einer Verformung des Halterungselementes 8 und beispielsweise die Gefahr des Herausziehens des Halterungselementes 8 aus dem Flanschbereich des Gehäuses 3 erheblich reduziert. Zudem ist dadurch eine Abdichtung des Gehäuses 3 optimiert.
Im weiteren Ausführungsbeispiel gemäß den 9 bis 11 ist das Halterungselement 8 ebenfalls als eine im Wesentlichen ebene Platte ausgebildet, welche an der Oberseite des Zellblocks 4 angeordnet ist. Der Zellblock 4 ist auch hier mit dem Halterungselement 8 auf die oben bezüglich des vorhergehenden Ausführungsbeispiels beschriebene Weise verschraubt, so dass kein zusätzlicher seitlicher Bauraum B erforderlich ist. In diesem Ausführungsbeispiel gemäß den 9 bis 11 weist ein mittlerer Bereich des Halterungselements 8, d. h. ein Bereich, unter welchem die Einzelzellen 2 angeordnet sind, eine Aussparung 14 auf. Dadurch ist eine thermische Kopplung mit einer zum Beispiel als eine Temperierplatte ausgebildeten Temperiereinrichtung ermöglicht, beispielsweise mit einer Kühl- und/oder Heizplatte, über welche die Einzelzellen 2 entsprechend temperierbar sind.
Im dargestellten Beispiel ist das als Deckel ausgebildete Gehäuseteil 3.2 als eine solche Temperierplatte ausgebildet und mit den Einzelzellen 2 durch die Aussparung 14 im Halterungselement 8 hindurch thermisch gekoppelt, wie in den 10 und 11 gezeigt. Das als Deckel ausgebildete Gehäuseteil 3.2 weist hierzu vorzugsweise nicht dargestellte Temperiermittelkanäle auf, welche von einem temperierten Fluid, beispielsweise Wasser, ein Wasser-Glykol-Gemisch oder ein Klimamittel einer Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung, durchströmbar oder durchströmt sind. Die Temperierplatte, welche im hier dargestellten Beispiel als Gehäuseteil 3.2 ausgebildet ist, weist im Bereich der Aussparung 14 im Halterungselement 8 einen aufgedickten Bereich 15 auf, d. h. sie weist hier eine größere Dicke auf, so dass sie in die Aussparung 14 in Richtung der Einzelzellen 2 hineinragt. Ein verbleibender Zwischenraum zwischen den Einzelzellen 2 und der im dargestellten Beispiel als Gehäuseteil 3.2 ausgebildeten Temperierplatte ist mit einem gut wärmeleitfähigen und elektrisch isolierenden Wärmeleitelement 16 ausgefüllt, beispielsweise mit einer Vergussmasse oder mit einer entsprechenden Wärmeleitfolie.
Die 12 bis 14 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem das Halterungselement 8 als eine ebene Platte ausgebildet ist und ebenfalls die Aussparung 14 aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Halterungselement 8 derart am Zellblock 4 angeordnet, dass die Oberseite des Halterungselementes 8 bündig mit der Oberseite des Zellblocks 4 abschießt. Dadurch wird weiterer Bauraum B eingespart. Die Aussparung 14 ist, um dies zu realisieren, im dargestellten Beispiel derart ausgebildet, dass die oberen Verbindungsleisten 5 des Zellblocks 4 in der Aussparung 14 angeordnet sind.
Das Ausführungsbeispiel gemäß den 15 bis 17 ist ähnlich ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel gemäß den 12 bis 14. Diese beiden Ausführungsbeispiele unterscheiden sich insbesondere in der Art der Befestigung des Halterungselementes 8 am Zellblock 4, denn bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 15 bis 17 ist das Halterungselement 8 mit dem Zellblock 4, genauer gesagt mit den Druckbrillen 6 des Zellblocks 4, verschweißt. Das Halterungselement 8 weist hierzu Schlitze 17 auf, durch welche an den Druckbrillen 6 ausgeformte Schweißlaschen 18 greifen. Die Schlitze 17, auch als Taschen bezeichnet, weisen im dargestellten Beispiel eine Fase an der Oberseite des Halterungselements 8 auf, um beispielsweise einem Laserstrahl 19 einer Schweißvorrichtung einen seitlichen schrägen Zugang zur Schweißlasche 18 zu ermöglichen, so dass die Schweißlasche 18 mit dem Halterungselement 8 verschweißt werden kann, wie in 17 gezeigt. Alternativ oder zusätzlich sind auch andere Schweißverfahren möglich. Eine durch das Verschweißen ausgebildete Schweißnaht 20 ist in den 16 und 17 gezeigt.
Die Schlitze 17 und die Schweißlaschen 18 sind im Wesentlichen korrespondierend zueinander ausgeformt, so dass die Schweißlaschen 18 in den jeweiligen Schlitz 17 einführbar sind. Bei einer anderen Form der Schweißlaschen 18 und/oder bei einem anderen Schweißverfahren wären daher auch anders ausgeformte Schweißlaschendurchführungsöffnungen im Halterungselement 8 möglich, welche dann beispielsweise nicht als Schlitze 17 ausgebildet sind. Diese Art der Befestigung des Halterungselements 8 am Zellblock 4 mittels Verschweißen ist auch für die anderen Ausführungsbeispiele gemäß den 6 bis 14 möglich, als Alternative oder zusätzlich zur dort verwendeten Verschraubung.
Die 18 und 19 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, welches dem Ausführungsbeispiel gemäß den 15 bis 17 ähnelt. In diesem Ausführungsbeispiel erfüllt das Halterungselement 8 zusätzlich die Funktion eines Dichtungsträgers zur Abdichtung des Gehäuses 3. Hierzu ist im Bereich des Gehäuseflansches beidseitig am Halterungselement 8 jeweils eine umlaufende Dichtung 9, welche vorteilhafterweise als eine Elastomerdichtung ausgebildet ist, in das Halterungselement 8 eingelassen. Dieses Anordnen einer Dichtung 9 oder bevorzugt jeweils einer Dichtung 9 auf beiden Seiten des Halterungselements 8 kann auch für die anderen Ausführungsbeispiele gemäß den 6 bis 17 vorgesehen sein.
Das Ausführungsbeispiel gemäß den 20 bis 22 ähnelt dem Ausführungsbeispiel gemäß den 18 und 19, wobei hier das Halterungselement 8 zusätzlich zur Verspannung des Zellblocks 4 in dessen Längsrichtung dient und die beiden oberen Verbindungsleisten 5 ersetzt. Um Längentoleranzen des Zellblocks 4 bzw. des Verbunds der parallel zueinander und hintereinander angeordneten Einzelzellen 2 mit den stirnseitigen Druckbrillen 6 auszugleichen, weist eine der beiden Druckbrillen 6 Schweißlaschen 18 auf, welche in Querrichtung des Zellblocks 4 ausgebildet sind, d. h. im Wesentlichen parallel zur Ausrichtung der Einzelzellen 2, so dass diese quer ausgebildeten Schweißlaschen 18 ein Festlager für das Halterungselement 8 bilden. Die andere Druckbrille 6 weist Schweißlaschen 18 auf, welche in Längsrichtung des Zellblocks 4 ausgebildet sind, d. h. in Stapelrichtung der Einzelzellen 2, so dass diese in Längsrichtung ausgebildeten Schweißlaschen 18 ein Loslager für das Halterungselement 8 zum Toleranzausgleich bilden. Die Schlitze 17 im Halterungselement 8 sind analog ausgebildet, so dass die jeweilige Schweißlasche 18 in den jeweiligen Schlitz 17 einführbar ist. Dabei weisen die in Längsrichtung des Zellblocks 4 im Halterungselement 8 ausgebildeten Schlitze 17 zweckmäßigerweise eine größere Länge auf als die in Längsrichtung des Zellblocks 4 ausgebildeten Schweißlaschen 18, um das Loslager und somit den Toleranzausgleich zu ermöglichen. Die Funktion des Loslagers besteht dabei nur während des Anordnens des Halterungselementes 8 auf dem Zellblock 4 bis zur Verschweißung der Schweißlaschen 18, insbesondere der in Längsrichtung des Zellblocks 4 ausgerichteten Schweißlaschen 18, am Halterungselement 8. Sind alle Schweißlaschen 18 mit dem Halterungselement 8 verschweißt, ist das Halterungselement 8 fest mit dem Zellblock 4 verbunden, so dass der Zellblock 4 auch bei dieser Ausführungsform sicher durch das Halterungselement 8 gehalten ist. Diese Art der Befestigung des Halterungselements 8 am Zellblock 4 ist auch für die anderen Ausführungsbeispiele gemäß den 6 bis 14 sowie 18 und 19 möglich.
Im Ausführungsbeispiel gemäß den 23 und 24 wird das Gehäuse 3 durch Verschweißung der beiden Gehäuseteile 3.1, 3.2 verschlossen. Hierzu verbinden zwei umlaufende Gehäuseschweißnähte 21 das wannenförmig ausgebildete Gehäuseteil 3.1 mit dem Halterungselement 8 sowie das Halterungselement 8 mit dem als Deckel ausgebildeten anderen Gehäuseteil 3.2 und fixieren damit gleichzeitig den Zellblock 4 über das Halterungselement 8 im Gehäuse 3. Diese Art des Verschließens des Gehäuses 3 durch Verschweißen ist auch für die anderen Ausführungsbeispiele gemäß den 6 bis 22 möglich.
Bezugszeichenliste

1: Batterie
2: Einzelzelle
3: Gehäuse
3.1, 3.2: Gehäuseteil
3.3: Gehäuseverbindungselement
3.4: Gehäuseverbindungsöffnung
4: Zellblock
5: Verbindungsleiste
6: Druckbrille
7: Aufnahmeelement
8: Halterungselement
9: Dichtung
10: Durchführungsöffnung
11: Befestigungselement
12: Befestigungsöffnung
13: weitere Durchführungsöffnung
14: Aussparung
15: aufgedickter Bereich
16: Wärmeleitelement
17: Schlitz
18: Schweißlasche
19: Laserstrahl
20: Schweißnaht
21: Gehäuseschweißnaht
B: Bauraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007010741 B4 [0002, 0044, 0044, 0044]

Claims

Batterie (1), umfassend ein aus mindestens zwei miteinander verbundenen Gehäuseteilen (3.1, 3.2) ausgebildetes Gehäuse (3) und zumindest einen im Gehäuse (3) angeordneten Zellblock (4) aus einer Mehrzahl von Einzelzellen (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Zellblock (4) ein Halterungselement (8) aufweist, welches in einem Flanschbereich der beiden Gehäuseteile (3.1, 3.2) zwischen den beiden Gehäuseteilen (3.1, 3.2) verklemmt ist.
Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halterungselement (8) als eine ebene Platte ausgebildet ist.
Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halterungselement (8) an einer Oberseite des Zellblocks (4) angeordnet und mit dem Zellblock (4) verschraubt ist.
Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halterungselement (8) vollumfänglich auf dem Flanschbereich der beiden Gehäuseteile (3.1, 3.2) aufliegt.
Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halterungselement (8) Durchführungsöffnungen (13) für Gehäuseverbindungselemente (3.3) aufweist, mittels welchen die beiden Gehäuseteile (3.1, 3.2) miteinander verbunden sind.