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Die Erfindung betrifft eine Batterie, insbesondere eine Kraftfahrzeugbatterie, mit einer Versteifungsstruktur.
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Aus der
DE 10 2009 035 492 A1 ist bereits eine Kraftfahrzeugbatterie mit einem Batteriegehäuse und mit zumindest einem in dem Batteriegehäuse angeordneten Zellblock, der eine Zellhalterung mit zwei Endplatten aufweist, die zur Fixierung von Batteriezellen entlang einer Stapelrichtung vorgesehen sind, bekannt.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Batterie mit einer hohen Crashsicherheit, vorzugsweise zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, bereitzustellen. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einer Batterie, insbesondere Kraftfahrzeugbatterie, mit einem Batteriegehäuse und mit zumindest einem in dem Batteriegehäuse angeordneten Zellblock, der eine Zellhalterung mit zumindest zwei Endplatten, die zur Fixierung von Batteriezellen entlang einer Stapelrichtung vorgesehen sind, aufweist.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Batterie eine zumindest teilweise durch die Endplatten des zumindest einen Zellblocks ausgebildete Versteifungsstruktur aufweist, die zur Aufnahme von auf das Batteriegehäuse wirkenden Crashlasten vorgesehen ist. Durch eine mittels der Endplatten ausgebildeten Versteifungsstruktur kann auf zusätzliche Versteifungselemente verzichtet werden. Indem mittels der Endplatten Querversteifungen ausgebildet werden, welche sich zwischen gegenüberliegenden Innenseiten des Batteriegehäuses erstrecken, kann einfach eine hohe Crashsicherheit erreicht werden.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Versteifungsstruktur zumindest einen Abstandshalter aufweist, der dazu vorgesehen ist, zumindest eine der Endplatten gegen das Batteriegehäuse abzustützen. Insbesondere wenn der Zellblock zumindest ein die zumindest zwei Endplatten verbindendes Spannelement aufweist, das beabstandet zu dem Batteriegehäuse angeordnet ist, kann durch eine solche Ausgestaltung ein Risiko vermindert werden, dass durch eine Verformung des Batteriegehäuses die Batteriezellen beschädigt werden. Zudem kann mittels Abstandshalter, welche die Zellblöcke an den Endplatten gegen das Batteriegehäuse abstützen, erreicht werden, dass die Crashlasten lediglich auf die Endplatten der Zellblöcke wirken, welche entsprechend stabil ausgeführt werden können. Unter einem „Abstandshalter” soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Bauteil verstanden werden, welches einen formschlüssigen Kontakt zwischen dem Batteriegehäuse und einer der Endplatten herstellt.
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Vorzugsweise ist der zumindest eine Abstandshalter einstückig mit der Endplatte und/oder dem Batteriegehäuse ausgebildet. Dadurch ist eine besonders einfache Ausgestaltung möglich.
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Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Versteifungsstruktur in zumindest einem Bereich für eine plastische Verformung durch die auf das Batteriegehäuse wirkende Crashlast vorgesehen ist. Dadurch kann mechanische Energie absorbiert werden, wodurch sich die Crashsicherheit erhöht. Indem gezielt Bereiche für die Deformation bei einwirkenden Crashlasten vorgesehen werden, kann definiert werden, wie stark sich die Versteifungsstruktur verformen kann. Abstände, insbesondere durch die Abstandshalter definierte Abstände, können gezielt für die plastische Verformung genutzt werden. Ein Risiko für Beschädigungen der Batteriezellen durch Verformung anderer Teile kann verringert werden.
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Bevorzugt weist die Batterie zumindest einen weiteren Zellblock auf, dessen Endplatten über die Endplatten des ersten Zellblocks gegen das Batteriegehäuse abgestützt sind. Dadurch kann eine besonders stabile Versteifungsstruktur realisiert werden.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind fünf Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. In der nachfolgenden Figurenbeschreibung und den Zeichnungen sind gleich ausgebildete Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Eine Beschreibung von Bauteilen ist grundsätzlich auf alle Bauteile mit gleichem Bezugszeichen übertragbar. Um in den Zeichnungen zwischen den einzelnen Bauteilen hinsichtlich ihrer Anordnung unterscheiden zu können, sind die Bezugszeichen in den Zeichnungen, sofern notwendig, um ein oder mehrere Hochkommas ergänzt.
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Dabei zeigen:
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1 ein Kraftfahrzeug mit einer Batterie,
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2 die Batterie mit einer Versteifungsstruktur bei geöffnetem Batteriegehäuse,
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3 eine Explosionsdarstellung von einem Zellblock der Batterie,
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4 den Zellblock in montiertem Zustand,
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5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Batterie mit einer Versteifungsstruktur,
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6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Batterie mit einer Versteifungsstruktur,
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7 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Batterie mit einer Versteifungsstruktur,
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8 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Batterie mit einer Versteifungsstruktur und
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9 eine Endplatte der Batterie aus 8.
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Die 1 bis 4 zeigen ein Kraftfahrzeug mit einer als Kraftfahrzeugbatterie ausgebildeten Batterie 10a. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Kraftfahrzeug als ein Hybridfahrzeug ausgebildet. Das Kraftfahrzeug umfasst einen Antriebsstrang mit einem Elektromotor 29a und einem Verbrennungsmotor 30a, die beide zum Antrieb von Antriebsrädern vorgesehen sind. Alternativ ist es auch denkbar, dass das Kraftfahrzeug als ein Elektrofahrzeug ausgebildet ist und der Antriebsstrang lediglich den Elektromotor 29a umfasst. Ebenfalls denkbar ist, dass das Kraftfahrzeug ein dezentrales Antriebskonzept mit mehreren Elektromotoren aufweist, die jeweils direkt zum Antrieb von einem der Antriebsräder vorgesehen sind. Die Ausgestaltung der Batterie 10a ist unabhängig von dem vorgesehenen Antriebskonzept. Grundsätzlich kann das Kraftfahrzeug auch einen anders ausgebildeten Antriebsstrang aufweisen. Die Batterie 10a ist als eine Hochvoltbatterie ausgebildet.
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Die Batterie 10a umfasst mehrere Zellblöcke 12a, 12'a, 12''a, 12'''a, die jeweils gleich ausgebildet sind. Die Zellblöcke 12a, 12'a, 12''a, 12'''a umfassen eine Mehrzahl von Batteriezellen 16a, die zur Speicherung und Abgabe der elektrischen Leistung vorgesehen sind. Die Zellblöcke 12a, 12'a, 12''a, 12'''a sowie die Batteriezellen 16a in den Zellblöcken 12a, 12'a, 12''a, 12'''a sind elektrisch parallel und/oder seriell geschaltet, um eine für den Antriebsstrang erforderliche Spannung und Leistung bereitstellen zu können. Die Batteriezellen 16a weisen jeweils eine Zellspannung im Niedervoltbereich auf, wobei die Zellspannung von einer verwendeten Zellchemie abhängt. Bei einer Ausbildung der Batteriezellen 16a als Lithium-Ionen-Batterien beträgt die Zellspannung beispielsweise 3,6 Volt. Grundsätzlich kann die Zellspannung aber auch andere Werte aufweisen. Die Batterie 10a weist je nach Verschaltung der Batteriezellen 16a und der Zellblöcke 12a, 12'a, 12''a, 12'''a eine Batteriespannung auf, die in Abhängigkeit von einer vorgesehenen Verwendung im Niedervoltbereich oder im Hochvoltbereich liegen kann. Ist die Batterie 10a als Starterbatterie ausgebildet, kann die Batteriespannung beispielsweise bei 12 Volt liegen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel, in dem die Batterie 10a als eine Hochvoltbatterie ausgebildet ist, ist die Batterie 10a für eine Batteriespannung von 90 Volt oder mehr, insbesondere für eine Batteriespannung von 120 Volt, vorgesehen.
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Die Batterie 10a weist ein Batteriegehäuse 11a auf, das die Zellblöcke 12a, 12'a, 12''a, 12'''a mit den Batteriezellen 16a aufnimmt. Weiter umfasst die Batterie 10a eine nicht näher dargestellte Elektronik, die insbesondere zur Überwachung der Batteriezellen 16a sowie zur Einstellung einer elektrischen Leistung, die den Batteriezellen 16a zugeführt oder den Batteriezellen 16a entnommen wird, vorgesehen ist. Außerdem umfasst die Batterie 10a eine nicht näher dargestellte Temperiereinrichtung für die Batteriezellen 16a und/oder die Elektronik, welche insbesondere zur Kühlung und/oder Heizung der Batteriezellen 16a vorgesehen ist. Die Zellblöcke 12a, 12'a, 12''a, 12'''a mit den Batteriezellen 16a, die Elektronik und die Temperiereinrichtung sind in dem gemeinsamen Batteriegehäuse 11a angeordnet (vgl. 1). Sämtliche Zellblöcke 12a, 12'a, 12''a, 12'''a sind analog ausgebildet.
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Die Batteriezellen 16a sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als bipolare Rahmenflachzellen ausgebildet. Die Batteriezellen 16a weisen jeweils zwei Hüllelemente und einen Rahmen auf, der die Hüllelemente miteinander verbindet. Die Hüllelemente und der Rahmen bilden ein Zellgehäuse der entsprechenden Batteriezelle 16a aus. Die Hüllelemente, die jeweils eine Zellgehäusehälfte ausbilden, sind aus einem elektrisch leitenden Material. Der Rahmen, der die Hüllelemente verbindet, ist elektrisch isolierend. Die Hüllelemente bilden Pole der Batteriezelle 16a aus und sind zum Einleiten und/oder Entnehmen von elektrischer Leistung vorgesehen.
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Die Batteriezelle 16a weist einen elektrochemisch aktiven Teil zur Speicherung elektrischer Energie auf, der ein Elektrodenpaket und ein Elektrolyt umfasst. Die Hüllelemente und der Rahmen begrenzen einen Elektrolytraum, der zur Aufnahme des Elektrodenpaketes und des Elektrolyts vorgesehen ist. Die Hüllelemente und der Rahmen schließen den Elektrolytraum in Richtung einer Umgebung vollständig ab. Der Rahmen oder eines der Hüllelemente kann eine Einfüllöffnung aufweisen, die dazu vorgesehen ist, das Elektrodenpaket mit dem Elektrolyt zu tränken, nachdem die Hüllelemente durch den Rahmen miteinander verbunden wurden. Alternativ kann das Elektrodenpaket auch mit dem Elektrolyt getränkt werden, bevor die Batteriezelle 16a verschlossen wird, wodurch auf die Einfüllöffnung verzichtet werden kann.
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Die Batteriezellen 16a eines Zellblocks 12a sind gestapelt angeordnet. Der Zellblock 12a weist eine Stapelrichtung 17a auf, entlang der die Batteriezellen 16a hintereinander angeordnet sind. Die Hüllbleche sind in Form von Schalen ausgeführt. Jedes der Hüllbleche weist einen Boden und einen Schalenrand auf. In miteinander verbundenem Zustand bilden die Schalenränder und der Rahmen die Schmalseite der Batteriezelle 16a aus. Die Böden der Hüllelemente bilden mit ihrer nach außen gewandten Oberfläche eine Grundseite der Batteriezelle 16a aus. Die in dem Zellblock 12a benachbart zueinander angeordneten Batteriezellen 16a berühren sich jeweils mit ihren Grundseiten. Die Grundseiten weisen Oberflächennormalen auf, die im Wesentlichen parallel zu der Stapelrichtung 17a orientiert sind. Die Schmalseite, über die der Wärmeaustausch zur Kühlung erfolgt, ist parallel zu der Stapelrichtung 17a orientiert.
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Um die Batteriezellen 16a fest miteinander zu verbinden, weist der Zellblock 12a eine Zellhalterung 13a auf. Die Zellhalterung 13a ist zur mechanischen Fixierung der Batteriezellen 16a vorgesehen. Die Zellhalterung 13a umfasst zumindest zwei Endplatten 14a, 15a, welche entlang der Stapelrichtung 17a beidseits der Batteriezellen 16a angeordnet sind, sowie ein oder mehrere Spannelemente 23a, 24a, welche die Endplatten 14a, 15a miteinander verbinden. Die Endplatten 14a, 15a in Verbindung mit den Spannelementen 23a, 24a fixieren die Batteriezellen 16a mechanisch. Für eine elektrische Verbindung der Batteriezellen 16a weist die Zellhalterung 13a zwei nicht näher dargestellte Stromschienen auf.
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Die Batteriezellen 16a des dargestellten Zellblocks 12a sind seriell miteinander verschaltet. Die Endplatten 14a, 15a bilden Halterungen für die Stromschienen aus. Jede Batteriezelle 16a weist zwei elektrische Kontaktelemente auf, die unterschiedlich gepolt sind. Die Kontaktelemente sind mit den Hüllelementen elektrisch verbunden oder einstückig mit den Hüllelementen ausgeführt. Das erste Kontaktelement der ersten Batteriezelle 16a ist mit der Stromschiene der ersten Endplatte 14a verbunden. Das zweite Kontaktelement der letzten Batteriezelle 16a ist mit der Stromschiene der zweiten Endplatte 15a verbunden. Die übrigen Kontaktelemente der Batteriezellen 16a sind jeweils wechselweise miteinander verbunden, wodurch die Batteriezellen 16a in Reihe geschaltet sind.
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Die Batterie 10a weist eine Versteifungsstruktur 18a auf, die zur Aufnahme von auf das Batteriegehäuse 11a wirkenden Crashlasten vorgesehen ist. Die Versteifungsstruktur 18a ist dazu vorgesehen, die Crashlasten durchzuleiten und/oder zu absorbieren, um die Batteriezellen 16a vor einer Beschädigung zu schützen. Die Versteifungsstruktur 18a ist durch die Endplatten 14a, 15a der unterschiedlichen Zellblöcke 12a, 12'a, 12''a, 12'''a ausgebildet.
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Die Zellblöcke 12a, 12'a, 12''a, 12'''a sind kachelartig angeordnet. Das Batteriegehäuse 11a weist eine rechteckige Grundform auf, in welche die Zellblöcke 12a, 12'a, 12''a, 12'''a nebeneinander angeordnet sind. Das Batteriegehäuse 11a weist eine Längsrichtung und eine Querrichtung auf. Die Stapelrichtungen 17a der Zellblöcke 12a, 12'a, 12''a, 12'''a sind parallel zu der Längsrichtung orientiert. Die Querrichtung ist senkrecht zu der Längsrichtung orientiert.
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Die Endplatten 14a, 15a weisen eine Haupterstreckungsrichtung auf, welche senkrecht zu der Stapelrichtung 17a orientiert ist. Die Endplatten 14a, 15a der Zellblöcke 12a, 12'a, 12''a, 12'''a, welche entlang der Querrichtung nebeneinander angeordnet sind, liegen formschlüssig aneinander an. Durch die Anordnung der Zellblöcke 12a, 12'a, 12''a bilden die Endplatten 14a, 15a eine Mehrzahl von Querversteifungen aus, welche sich zwischen gegenüberliegenden Innenseiten des Batteriegehäuses 11a erstrecken. Die in Längsrichtung gegeneinander versetzt angeordneten Endplatten 14a, 15a bilden die in Längsrichtung verlaufenden Querversteifungen aus.
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Die Versteifungsstruktur 18a weist eine Mehrzahl von Abstandshaltern 19a, 20a, 21a, 22a auf. Ein Teil der Abstandshalter 19a, 20a, 21a, 22a ist dazu vorgesehen ist, die Endplatten 14a, 15a gegen das Batteriegehäuse 11a abzustützen. Ein Teil der Abstandshalter 19a, 20a, 21a, 22a ist dazu vorgesehen, die Endplatten 14a, 15'a gegeneinander abzustützen. Die Abstandshalter 19a, 20a, 21a, 22a sind dabei einstückig mit den Endplatten 14a, 15a ausgeführt. Die Endplatten 14a, 15a mit den Abstandshaltern 19a, 20a, 21a, 22a stehen senkrecht zu der Stapelrichtung 17a seitlich über die Batteriezellen 16a hervor. Die Spannelemente 23a, 24a, welche die Endplatten 14a, 15a der Zellblöcke 12a miteinander verbinden, sind dadurch beabstandet zueinander und beabstandet zu dem Batteriegehäuse 11a angeordnet.
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Entlang der Querrichtung sind die Zellblöcke 12a, 12'a, 12''a, 12'''a mittels der Endplatten 14a, 15a und der einstückig mit den Endplatten 14a, 15a ausgeführten Abstandshalter 19a, 20a, 21a, 22a gegen das Batteriegehäuse 11a abgestützt. Auf das Batteriegehäuse 11a wirkende Crashlasten, die entlang der Querrichtung wirken, werden von den Abstandshaltern 19a, 20a, 21a, 22a und den Endplatten 14a, 15a aufgenommen. Die Endplatten 14a, 15a sind entsprechend fest und steif ausgeführt. Vorzugsweise sind die Endplatten 14a, 15a aus wenig sprödem und/oder zähelastischem Metall. Beispielsweise können die Endplatten 14a, 15a mit den Abstandshaltern 19a, 20a, 21a, 22a als ein Strangpressprofil aus Aluminium oder Stahl, als Schmiedeteil aus Aluminium oder Stahl, oder ähnliches in entsprechender Dimensionierung gefertigt werden.
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Bezogen auf eine Fahrzeuglängsrichtung des Kraftfahrzeugs weist die Batterie 10a eine Anordnung auf, bei der die Querrichtung der Batterie 10a senkrecht zu der Fahrzeuglängsrichtung orientiert ist. Die Zellblöcke 12a, 12'a, 12''a, 12'''a sind in der Batterie 10a so angeordnet, dass die Endplatten 14a, 15a insbesondere zur Aufnahme von Seitenaufprallkräften, d. h. quer zur Fahrzeuglängsrichtung wirkenden Kräften, vorgesehen sind. Die Endplatten 14'a, 15'a des weiteren Zellblocks 12'a sind dabei über die Endplatten 14a, 15a des ersten Zellblocks 12a gegen das Batteriegehäuse 11a abgestützt.
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In den 5 bis 9 sind vier weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleichbleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 4, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der 1 bis 4 durch die Buchstaben b bis e in den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele der 5 bis 9 ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 4, verwiesen werden.
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5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für eine als Kraftfahrzeugbatterie ausgebildete Batterie 10b. Die Batterie 10b umfasst ein Batteriegehäuse 11b und vier in dem Batteriegehäuse 11b angeordnete Zellblöcke 12b, 12'b, 12''b, 12'''b. Jeder der Zellblöcke 12b, 12'b, 12''b, 12'''b weist eine Zellhalterung 13b mit zwei Endplatten 14b, 15b auf, die zur Fixierung von Batteriezellen 16b entlang einer Stapelrichtung 17b vorgesehen sind, sowie Spannelemente 23b, 24b, die zwei Endplatten 14b, 15b eines Zellblocks 12b entlang der Stapelrichtung 17b miteinander verbinden und die Batteriezellen 16b senkrecht zu der Stapelrichtung 17b fixieren. Die Batterie 10b umfasst eine durch die Endplatten 14b, 15b des der Zellblöcke 12b, 12'b, 12''b, 12'''b ausgebildete Versteifungsstruktur 18b, die zur Aufnahme von auf das Batteriegehäuse 11b wirkenden Crashlasten vorgesehen ist. Die Versteifungsstruktur 18b weist Abstandshalter 19b, 20b, 21b, 22b auf, die dazu vorgesehen sind, zumindest die Endplatten 14b, 15b der benachbart zu dem Batteriegehäuse 11b angeordneten Zellblöcke 12b, 12'b, 12''b, 12'''b gegen das Batteriegehäuse 11b abzustützen.
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Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Abstandshalter 19b, 20b, 21b, 22b einstückig mit dem Batteriegehäuse 11b ausgeführt. Das Batteriegehäuse 11b weist an seiner Innenseite Vorsprünge auf, welche die Abstandshalter 19b, 20b, 21b, 22b ausbilden. Die Endplatten 14b, 15b schließen bündig mit Spannelementen 23b, 24b des Zellblocks 12b ab. Die durch die Vorsprünge ausbildeten Abstandshalter 19b, 20b, 21b, 22b leiten entlang einer Querrichtung wirkende Crashlasten in die Endplatten 14b, 15b ein, von welchen die Crashlasten aufgenommen werden. Die Spannelemente 23b, 24b sind beabstandet zu dem Batteriegehäuse 11b angeordnet.
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6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für eine als Kraftfahrzeugbatterie ausgebildete Batterie 10c. Die Batterie 10c umfasst ein Batteriegehäuse 11c und vier in dem Batteriegehäuse 11c angeordnete Zellblöcke 12c, 12'c, 12''c, 12'''c. Jeder der Zellblöcke 12c, 12'c, 12''c, 12'''c weist eine Zellhalterung 13c mit zwei Endplatten 14c, 15c auf, die zur Fixierung von Batteriezellen 16c entlang einer Stapelrichtung 17c vorgesehen sind, sowie Spannelemente 23c, 24c, die zwei Endplatten 14c, 15c eines Zellblocks 12c entlang der Stapelrichtung 17c miteinander verbinden und die Batteriezellen 16c senkrecht zu der Stapelrichtung 17c fixieren. Die Batterie 10c umfasst eine durch die Endplatten 14c, 15c des der Zellblöcke 12c, 12'c, 12''c, 12'''c ausgebildete Versteifungsstruktur 18c, die zur Aufnahme von auf das Batteriegehäuse 11c wirkenden Crashlasten vorgesehen ist. Die Versteifungsstruktur 18c weist Abstandshalter 19c, 20c, 21c, 22c auf, die dazu vorgesehen sind, zumindest die Endplatten 14c, 15c der benachbart zu dem Batteriegehäuse 11c angeordneten Zellblöcke 12c, 12'c, 12''c, 12'''c gegen das Batteriegehäuse 11c abzustützen.
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Im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel sind die Abstandshalter 19c, 20c, 21c, 22c, die Endplatten 14c, 15c und das Batteriegehäuse 11c mehrteilig ausgeführt. Die Endplatten 14c, 15c schließen bündig mit den Spannelementen 23c, 24c des Zellblocks 12c ab. Die Abstandshalter 19c, 20c, 21c, 22c sind zwischen den Endplatten 14c, 15c und dem Batteriegehäuse 11c oder dem benachbart angeordneten Zellblock 12'c angeordnet. Vorzugsweise sind die Abstandshalter 19c, 20c, 21c, 22c mit dem Batteriegehäuse 11c oder der Zellhalterung 13c, insbesondere den Endplatten 14c, 15c, kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden, beispielsweise durch Klebung, Schweißung, Verrastung, Verclipsung oder Verschraubung.
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7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel für eine als Kraftfahrzeugbatterie ausgebildete Batterie 10d. Die Batterie 10d umfasst ein Batteriegehäuse 11d und vier in dem Batteriegehäuse 11d angeordnete Zellblöcke 12d, 12'd, 12''d, 12'''d. Jeder der Zellblöcke 12d, 12'd, 12''d, 12'''d weist eine Zellhalterung 13d mit zwei Endplatten 14d, 15d auf, die zur Fixierung von Batteriezellen 16d entlang einer Stapelrichtung 17d vorgesehen sind, sowie Spannelemente 23d, 24d, die zwei Endplatten 14d, 15d eines Zellblocks 12d entlang der Stapelrichtung 17d miteinander verbinden und die Batteriezellen 16d senkrecht zu der Stapelrichtung 17d fixieren. Die Batterie 10d umfasst eine durch die Endplatten 14d, 15d des der Zellblöcke 12d, 12'd, 12''d, 12'''d ausgebildete Versteifungsstruktur 18d, die zur Aufnahme von auf das Batteriegehäuse 11d wirkenden Crashlasten vorgesehen ist. Die Versteifungsstruktur 18d weist Abstandshalter 19d, 20d, 21d, 22d auf, die dazu vorgesehen sind, zumindest die Endplatten 14d, 15d der benachbart zu dem Batteriegehäuse 11d angeordneten Zellblöcke 12d, 12'd, 12''d, 12'''d gegen das Batteriegehäuse 11d abzustützen.
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Im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel sind die Abstandshalter 19d, 20d, 21d, 22d als Leisten ausgebildet, welche zwischen dem Batteriegehäuse 11d und den Zellblöcken 12d, 12'd, 12''d, 12'''d angeordnet sind. Die Leisten weisen Vorsprünge auf, welche die Abstandshalter 19d, 20d, 21d, 22d ausbilden. Die Endplatten 14d, 15d liegen formschlüssig an den Abstandshaltern 19d, 20d, 21d, 22d an. Durch die Ausbildung mittels Leisten bilden die Abstandshalter 19d, 20d, 21d, 22d eine Längsverstrebung für das Batteriegehäuse 11d aus, welches das Batteriegehäuse 11d entlang der Längsrichtung versteift.
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Die 8 und 9 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel für eine als Kraftfahrzeugbatterie ausgebildete Batterie 10e. Die Batterie 10e umfasst ein Batteriegehäuse 11e und vier in dem Batteriegehäuse 11e angeordnete Zellblöcke 12e, 12'e, 12''e, 12'''e. Jeder der Zellblöcke 12e, 12'e, 12''e, 12'''e weist eine Zellhalterung 13e mit zwei Endplatten 14e, 15e auf, die zur Fixierung von Batteriezellen 16e entlang einer Stapelrichtung 17e vorgesehen sind, sowie Spannelemente 23e, 24e, die zwei Endplatten 14e, 15e eines Zellblock 12e entlang der Stapelrichtung 17e miteinander verbinden und die Batteriezellen 16e senkrecht zu der Stapelrichtung 17e fixieren. Die Batterie 10e umfasst eine durch die Endplatten 14e, 15e des der Zellblöcke 12e, 12'e, 12''e, 12'''e ausgebildete Versteifungsstruktur 18e, die zur Aufnahme von auf das Batteriegehäuse 11e wirkenden Crashlasten vorgesehen ist. Die Versteifungsstruktur 18e weist Abstandshalter 19e, 20e, 21e, 22e auf, die dazu vorgesehen sind, zumindest die Endplatten 14e, 15e der benachbart zu dem Batteriegehäuse 11e angeordneten Zellblöcke 12e, 12'e, 12''e, 12'''e gegen das Batteriegehäuse 11e abzustützen.
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Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist die Versteifungsstruktur 18e in Bereichen 25e, 26e, 27e, 28e für eine plastische Verformung bei auf das Batteriegehäuse 11e wirkenden Crashlasten vorgesehen. Die Bereiche 25e, 26e, 27e, 28e sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Abstandshalter 19e, 20e, 21e, 22e ausgebildet. Die Abstandshalter 19e, 20e, 21e, 22e sind dabei einstückig mit den Endplatten 14e, 15e ausgebildet. Alternativ können die Bereiche 25e, 26e, 27e, 28e auch durch die Endplatten 14e, 15e ausgebildet sein. Analog zu den vorangegangen Ausführungsbeispielen sind unterschiedliche Ausgestaltungen der Abstandshalter 19e, 20e, 21e, 22e und/oder der Endplatten 14e, 15e möglich.
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Die seitlich über die Zellhalterung 13e hinausstehenden Abstandshalter 19e, 20e, 21e, 22e sind als Energieverzehrelemente ausgebildet. Die Endplatten 14e, 15e sind im Verhältnis zu den Abstandshaltern 19e, 20e, 21e, 22e steif ausgebildet. Bei einer auf das Batteriegehäuse 11e einwirkenden Crashlast werden im Wesentlichen die Abstandshalter 19e, 20e, 21e, 22e in den Bereichen 25e, 26e, 27e, 28e verformt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Abstandshalter 19e, 20e, 21e, 22e in den Bereichen 25e, 26e, 27e, 28e eine Wabenstruktur auf, die für eine plastische Verformung unter Wirkung von Crashlasten vorgesehen ist. Die Abstandshalter 19e, 20e, 21e, 22e und/oder die entsprechend ausgebildeten Endplatten 14e, 15e werden vorzugsweise als Aluminium-Strangpressteile hergestellt, bevorzugt mit einer geringen Wandstärke in den Bereichen 25e, 26e, 27e, 28e zur Darstellung der Energieverzehrelemente.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Batterie
- 11
- Batteriegehäuse
- 12
- Zellblock
- 12'
- Zellblock
- 12''
- Zellblock
- 12'''
- Zellblock
- 13
- Zellhalterung
- 14
- Endplatte
- 14'
- Endplatten
- 15
- Endplatte
- 15'
- Endplatten
- 16
- Batteriezelle
- 17
- Stapelrichtung
- 18
- Versteifungsstruktur
- 19
- Abstandshalter
- 20
- Abstandshalter
- 21
- Abstandshalter
- 22
- Abstandshalter
- 23
- Spannelement
- 24
- Spannelement
- 25
- Bereich
- 26
- Bereich
- 27
- Bereich
- 28
- Bereich
- 29
- Elektromotor
- 30
- Verbrennungsmotor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009035492 A1 [0002]
