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Die Erfindung betrifft einen Zellblock für eine Kraftfahrzeugbatterie mit einer vergrößerten elektrischen Kriechstrecke.
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Aus der
DE 10 2015 011 281 A1 ist bereits ein Zellblock für eine Kraftfahrzeugbatterie mit zumindest einer Batteriezelle, mit zumindest einer Zellhalterung zur Fixierung der zumindest einen Batteriezelle, mit zumindest einem elektrischen Massebauteil, wie beispielsweise einer Verbindungsleitung oder einer Druckbrille, und mit zumindest einem spannungsführenden Bauteil, wie beispielsweise einem Ableiter, bekannt. Unter anderem bei Überladung oder Kurzschluss, was im Extremfall zu einer exothermen Reaktion der Zellchemie führen kann, baut sich im Inneren der zumindest einen Batteriezelle ein Druck auf. Das dabei durch Verdampfung des Elektrolyten entstehende, ca. 400°C heiße und partikelhaltige Ventinggas entweicht ab einem bestimmten Druck aus der Batteriezelle und tritt in das Batterieinnere ein. Feste und flüssige Teile des Ventinggases legen sich nachfolgend als russartige Schicht an den Oberflächen der Bauteile der Kraftfahrzeugbatterie ab. Durch die elektrische Leitfähigkeit der an den Oberflächen niedergeschlagenen Ventinggaspartikelschicht kommt es zu Kurzschlüssen zwischen den spannungsführenden Bauteilen und der elektrischen Masse sowie zwischen spannungsführenden Bauteilen mit unterschiedlichem Spannungsniveau untereinander, da die für den Normalbetrieb eingestellten elektrischen Kriechstrecken nicht mehr ausreichend sind.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, einen vorteilhaft langlebigen Zellblock mit einer zuverlässigen Isolation 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 einem Zellblock für eine Kraftfahrzeugbatterie mit zumindest einer Batteriezelle, mit zumindest einer Zellhalterung zur Fixierung der zumindest einen Batteriezelle, mit zumindest einem elektrischen Massebauteil und mit zumindest einem spannungsführenden, insbesondere hochvoltführenden, Bauteil.
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Es wird vorgeschlagen, dass der Zellblock zumindest ein zumindest teilweise zwischen dem zumindest einen elektrischen Massebauteil und dem zumindest einen spannungsführenden Bauteil angeordnetes Isolationsbauteil aufweist, welches eine zahnähnliche Struktur aufweist, welcher eine elektrische Kriechstrecke zwischen dem zumindest einen elektrischen Massebauteil und dem zumindest einen spannungsführenden Bauteil folgt. Dadurch kann eine effektive elektrische Kriechstrecke zwischen dem zumindest einen elektrischen Massebauteil und dem zumindest einen spannungsführenden Bauteil, insbesondere an einer Oberfläche des Isolationsbauteils, vorteilhaft groß ausgebildet werden. Vorzugsweise kann die effektive elektrische Kriechstrecke insbesondere im Wesentlichen bauraumneutral vergrößert werden. Hierdurch kann auch nach einem Niederschlagen von Ventinggaspartikeln eine nötige Isolation sichergestellt werden. Dadurch kann insbesondere ein vorteilhaft langlebiger Zellblock mit einer zuverlässigen Isolation bereitgestellt werden. Die erfindungsgemäße Idee kann grundsätzlich auch zur bauraumneutralen Vergrößerung der Kriechstrecke mit einer Auslegung für den Normalbetrieb, daher also ohne Abscheidung von Ventinggaspartikeln, genutzt werden, was insbesondere für Batterien mit sehr hohen Betriebsspannungen, wie beispielsweise 800 V, und/oder bei extremen klimatischen Bedingungen, wie beispielsweise einer hohen Luftfeuchtigkeit mit Niederschlag von Kondenswasser auf den Bauteilen, sinnvoll sein kann. Unter einem elektrischen Massebauteil soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Bauteil des Zellblocks verstanden werden, welches zumindest elektrisch mit einer elektrischen Masse des Zellblocks verbunden ist und/oder ein Teil der elektrischen Masse bildet. Es sind verschiedene, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Massebauteile des Zellblocks bekannt, insbesondere soll darunter jedoch eine Verbindungsleiste und/oder eine Druckbrille des Zellblocks verstanden werden. Ein weiteres mögliches Massebauteil ist beispielsweise ein metallisches Batteriegehäuse. Ferner sind verschiedene, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende spannungsführende, insbesondere hochvoltführende, Bauteile bekannt, insbesondere soll darunter jedoch ein Ableiter bzw. ein Zellpol der zumindest einen Batteriezelle des Zellblock verstanden werden. Weitere mögliche Massebauteile sind beispielsweise ein Zellverbinder und/oder eine Stromschiene. Des Weiteren soll in diesem Zusammenhang unter einem Isolationsbauteil insbesondere ein elektrisch isolierendes Bauteil verstanden werden, welches dazu vorgesehen ist, das zumindest eine spannungsführende Bauteil, insbesondere das hochvoltführende Bauteil, gegenüber dem zumindest einen elektrischen Massebauteil, insbesondere gegenüber der elektrischen Masse, elektrisch zu isolieren. Ferner soll in diesem Zusammenhang unter einer zahnähnlichen Struktur insbesondere eine makroskopische Struktur verstanden werden, welche, in einem Querschnitt parallel zu einer Erstreckungsrichtung betrachtet, zahnartige Erhebungen aufweist. Vorzugsweise soll darunter insbesondere eine Struktur verstanden werden, welche, in einem Querschnitt parallel zu einer Erstreckungsrichtung betrachtet, einen zinnenähnlichen Verlauf aufweist. Bevorzugt soll darunter insbesondere eine Struktur mit einer Vielzahl von Erhebungen verstanden werden, wobei die Struktur senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung insbesondere einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist. Die Erstreckungsrichtung soll in diesem Zusammenhang insbesondere im Wesentlichen parallel zu einer Kriechstrecke verstanden werden. Unter vorgesehen soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Zellhalterung das zumindest eine Isolationsbauteil aufweist. Vorzugsweise bildet die Zellhalterung das Isolationsbauteil aus. Die Zellhalterung bildet insbesondere eine elektrische Isolation zwischen dem zumindest einen spannungsführenden Bauteil, insbesondere hochvoltführenden Bauteil, und dem zumindest einen elektrischen Massebauteil, insbesondere gegenüber der elektrischen Masse. Dadurch kann insbesondere eine Anzahl von Bauteilen gering gehalten werden. Vorzugsweise kann dadurch insbesondere eine zuverlässige elektrische Isolation bereitgestellt werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die zahnähnliche Struktur des zumindest einen Isolationsbauteils zumindest einen Hinterschnitt aufweist. Dadurch kann eine besonders zuverlässige elektrische Isolation bereitgestellt werden. Es kann insbesondere das Niederschlagen von Ventinggaspartikeln auf einer gesamten Struktur des Isolationsbauteils, welcher eine elektrische Kriechstrecke zwischen dem zumindest einen elektrischen Massebauteil und dem zumindest einen spannungsführenden Bauteil folgt, vermieden werden. Vorzugsweise kann insbesondere erreicht werden, dass im Bereich des zumindest einen Hinterschnitts mit zunehmender Lebensdauer lediglich eine geringe Abscheidung von Ventinggaspartikeln vorliegt. Vorzugsweise weisen die Zähne bzw. Erhebungen der zahnähnlichen Struktur jeweils Hinterschnitte auf. Die Hinterschnitte sind dabei insbesondere bezogen auf eine Draufsicht auf die Struktur zu verstehen. Dabei soll unter einem Hinterschnitt insbesondere eine Ausnehmung in der Struktur verstanden werden, welche, bei einer Draufsicht und/oder senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Struktur betrachtet, von einem materiellen Teil der Struktur verdeckt wird. Unter einer Haupterstreckungsebene einer Baueinheit und/oder einer Struktur soll insbesondere eine Ebene verstanden werden, welche parallel zu einer größten Seitenfläche eines kleinsten gedachten Quaders ist, welcher die Baueinheit und/oder die Struktur gerade noch vollständig umschließt, und insbesondere durch den Mittelpunkt des Quaders verläuft.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind drei 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.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Kraftfahrzeugbatterie, welche einen erfindungsgemäßen Zellblock aufweist, in einer schematischen Darstellung,
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2 den erfindungsgemäßen Zellblock mit mehreren Batteriezellen und mit mehreren Zellhalterungen, welche jeweils ein Isolationsbauteil aufweisen, in einer schematischen Explosionsdarstellung,
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3 zwei Batteriezellen und eine mittlere Zellhalterung, welche ein Isolationsbauteil aufweist, des erfindungsgemäßen Zellblocks in einer schematischen Explosionsdarstellung,
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4 eine Batteriezelle und eine äußere Zellhalterung, welche ein Isolationsbauteil aufweist, des erfindungsgemäßen Zellblocks in einer schematischen Darstellung,
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5 den erfindungsgemäßen Zellblock mit den Batteriezellen und mit den Zellhalterungen in einer schematischen Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie V-V,
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6 den erfindungsgemäßen Zellblock mit einer der Zellhalterungen in einer schematischen Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie VI-VI,
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7 einen Teilausschnitt VII des erfindungsgemäßen Zellblocks mit einer der Zellhalterungen, welche ein Isolationsbauteil mit einer zahnähnlichen Struktur aufweist, in einer schematischen Schnittdarstellung,
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8 einen Teilausschnitt eines alternativen erfindungsgemäßen Zellblocks mit einer Zellhalterung, welche ein Isolationsbauteil mit einer zahnähnlichen Struktur aufweist, in einer schematischen Schnittdarstellung und
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9 einen Teilausschnitt eines weiteren alternativen erfindungsgemäßen Zellblocks mit einer Zellhalterung, welche ein Isolationsbauteil mit einer zahnähnlichen Struktur aufweist, in einer schematischen Schnittdarstellung.
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Die 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug umfasst einen Antriebsstrang mit einem Elektromotor 23a und einem Verbrennungsmotor 24a, die beide zum Antrieb von Antriebsrädern 25a vorgesehen sind. Ferner weist das Kraftfahrzeug eine Kraftfahrzeugbatterie 11a auf. Die Kraftfahrzeugbatterie 11a ist als Hochvolt-Kraftfahrzeugbatterie, wie beispielsweise für Hybrid-, Plugin- oder Elektrofahrzeuge, ausgeführt. Grundsätzlich wäre jedoch auch eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausbildung und/oder Anwendung denkbar, wie beispielsweise für eine Stationäranwendung, beispielsweise zur Stromversorgung und/oder -speicherung. Die Kraftfahrzeugbatterie 11a umfasst einen Zellblock 10a. Grundsätzlich wäre jedoch auch denkbar, dass die Kraftfahrzeugbatterie 11a mehrere Zellblöcke 10a umfasst. Der Zellblock 10a umfasst eine Mehrzahl von Batteriezellen 12a. Die Batteriezellen 12a sind zur Speicherung und Abgabe einer elektrischen Leistung vorgesehen. Die Batteriezellen 12a sind jeweils von Pouchzellen gebildet. Die Batteriezellen 12a des Zellblocks 10a sind gestapelt angeordnet. Der Zellblock 10a weist eine Stapelrichtung auf, entlang der die Batteriezellen 12a hintereinander angeordnet sind.
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Ferner weist der Zellblock 10a mehrere Zellhalterungen 13a, 14a auf. Die Zellhalterungen 13a, 14a sind zur Fixierung der Batteriezellen 12a vorgesehen. Die Zellhalterungen 13a, 14a sind dazu vorgesehen, die Batteriezellen 12a aufzunehmen und miteinander zu verbinden. Die Zellhalterungen 13a, 14a sind zur mechanischen Fixierung der Batteriezellen 12a vorgesehen. Zwei der Zellhalterungen 14a sind jeweils von Endplatten gebildet, welche entlang der Stapelrichtung beidseits der Batteriezellen 12a angeordnet sind (4). Die zwei als Endplatten ausgebildeten Zellhalterungen 14a sind von Stromkollektorplatten aus Kunststoff gebildet, in welche massive Stromschienen mit außenliegenden HV-Kontakten eingespritzt sind, die die Stromeinleitung und -entnahme aus dem Block ermöglichen. Die weiteren Zellhalterungen 13a sind von Doppelzellhaltern gebildet, welche zwischen den als Endplatten ausgebildeten Zellhalterungen 14a angeordnet sind (3). Die weiteren Zellhalterungen 13a welche als Doppelzellhalter ausgebildet sind, bilden mit jeweils zwei Batteriezellen 12a ein Doppelzellmodul. Die weiteren Zellhalterungen 13a sind aus Kunststoff in Doppelschalenform ausgeführt, der die empfindlichen Batteriezellen 12a vor äußeren, mechanischen Einflüssen abschirmt und diese elektrisch isoliert. Auf eine Trennwand der weiteren Zellhalterungen 13a werden die Batteriezellen 12a flächig aufgeklebt, womit ein Doppelzellmodul gebildet wird. Der Zellblock 10a weist fünf Doppelzellmodule auf. Die Batteriezellen 12a des Zellblocks 10a sind seriell miteinander verschaltet. Für eine elektrische Verbindung der Batteriezellen 12a weist der Zellblock 10a zwei Stromschienen auf. Die Stromschienen sind in den als Endplatten ausgebildeten Zellhalterungen 14a integriert. Jede Batteriezelle 12a weist hierzu zwei elektrische Kontaktelemente 26a auf, die unterschiedlich gepolt sind. Die Kontaktelemente 26a der Batteriezellen 12a sind jeweils als Ableiter der Batteriezelle 12a ausgebildet. Das erste Kontaktelement 26a der ersten Batteriezelle 12a ist mit der Stromschiene der ersten als Endplatte ausgebildeten Zellhalterung 14a verbunden. Das zweite Kontaktelement 26a der letzten Batteriezelle 12a ist mit der Stromschiene der zweiten als Endplatte ausgebildeten Zellhalterung 14a verbunden. Die übrigen Kontaktelemente 26a der Batteriezellen 12a sind jeweils wechselweise miteinander verbunden, wodurch die Batteriezellen 12a in Reihe geschaltet sind (2). Die elektrische Reihenschaltung der Batteriezellen 12a im Zellblock 10a erfolgt durch direkte Verbindung der Kontaktelemente 26a, welche als aufeinander zu gebogene blechförmige Ableiter ausgebildet sind. Die Kontaktelemente 26a bilden jeweils ein spannungsführendes Bauteil 17a des Zellblocks 10a. Die Kontaktelemente 26a bilden jeweils ein hochvoltführendes Bauteil 17a des Zellblocks 10a. Der Zellblock 10a weist die spannungsführenden Bauteile 17a auf.
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Ferner weist der Zellblock 10a an den vier parallel zu der Stapelrichtung verlaufenden Kanten jeweils eine Verbindungsleiste 28a auf. Der Zellblock 10a weist vier Verbindungsleisten 28a auf. Des Weiteren weist der Zellblock 10a an beiden entlang der Stapelrichtung betrachteten Enden jeweils eine Druckbrille 29a auf. Die Druckbrillen 29a sind über die Verbindungsleisten 28a verbunden. Die Druckbrillen 29a und die Verbindungsleisten 28a fixieren den Zellblock 10a mechanisch. Der Zellblock 10a wird vorn und hinten durch metallische Druckbrillen 29a abgeschlossen, die mit den seitlich am Zellblock 10a entlang laufenden metallischen Verbindungsleisten 28a verschweißt sind und eine Druckvorspannung aufbringen. Grundsätzlich sind jedoch auch andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Spannmittel denkbar, über welche die Zellhalterungen 13a, 14a und die Batteriezellen 12a gegeneinander verpresst werden können, wie beispielsweise Zuganker, Gewindestangen und/oder Spannbänder. Da die Druckbrillen 29a über Schrauben in einem Batteriegehäuse 27a fixiert sind, liegen diese, und damit auch die Verbindungsleisten 28a, elektrisch auf Masse. Die Druckbrillen 29a und die Verbindungsleisten 28a bilden daher jeweils elektrische Massebauteile 15a, 16a aus. Der Zellblock 10a weist die elektrischen Massebauteile 15a, 16a auf. Ferner weist die Kraftfahrzeugbatterie 11a die Batteriegehäuse 27a auf, in welchem der Zellblock 10a aufgenommen ist. Das Batteriegehäuse 27a ist beispielhaft von einem Blechgehäuse gebildet. Grundsätzlich wäre jedoch auch eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltung des Batteriegehäuses 27a denkbar, wie beispielsweise aus einem Metallguss und/oder einem faserverstärkten Kunststoff. Das Batteriegehäuse 27a ist dicht ausgeführt.
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Die spannungsführenden Bauteile 17a des Zellblocks 10a müssen gegenüber den elektrischen Massebauteilen 15a, 16a elektrisch isoliert sein. Um den hierfür nötigen Isolationswiderstand (>> MOhm) über eine Lebensdauer im normalen Betrieb einzustellen, sind beispielsweise bei einer Batterie mit ca. 500 Volt HV-Betriebsspannung zur Isolation größenordnungsmäßig 3 mm Luft- und 6 mm Kriechstrecke erforderlich.
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Ferner weist der Zellblock 10a teilweise zwischen den elektrischen Massebauteilen 15a, 16a und den spannungsführenden Bauteilen 17a angeordnete Isolationsbauteile 18a, 19a auf. Die Zellhalterungen 13a, 14a des Zellblocks 10a weisen die Isolationsbauteile 18a, 19a auf. Die Zellhalterungen 13a, 14a bilden die Isolationsbauteile 18a, 19a aus. Jeder der Zellhalterungen 13a, 14a bildet jeweils ein Isolationsbauteil 18a, 19a aus. Die Isolationsbauteile 18a, 19a sind jeweils zu einer elektrischen Isolation zwischen den elektrischen Massebauteilen 15a, 16a und den spannungsführenden Bauteilen 17a vorgesehen. Ferner weisen die Isolationsbauteile 18a, 19a jeweils eine zahnähnliche Struktur 20a, 21a auf. Die zahnähnlichen Strukturen 20a, 21a werden jeweils während eines Spritzgussverfahrens nahezu kostenneutral an der Oberfläche der Isolationsbauteile 18a, 19a ausgeformt. Die Strukturierung der Teile erfolgt dabei in den relevanten Bereichen an deren Ober- und Stirnseiten der Zellhalterungen 13a, 14a. Grundsätzlich wäre jedoch auch eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Art der Herstellung denkbar. Die zahnähnlichen Strukturen 20a, 21a weisen jeweils eine Quererstreckungsrichtung 30a auf, welche sich jeweils im Wesentlichen parallel zu einer Kriechstrecke erstrecken. Die Quererstreckungsrichtungen 30a erstrecken sich jeweils parallel zu einem kürzesten Abstandsvektor zwischen den elektrischen Massebauteilen 15a, 16a und den spannungsführenden Bauteilen 17a im Bereich der jeweiligen zahnähnlichen Struktur 20a, 21a. Die zahnähnlichen Strukturen 20a, 21a weisen jeweils in einem Querschnitt parallel zu der Quererstreckungsrichtung 30a betrachtet, zahnartige, rechteckige Erhebungen auf. Die zahnähnlichen Strukturen 20a, 21a weisen jeweils in einem Querschnitt parallel zu der Quererstreckungsrichtung 30a betrachtet, einen zinnenähnlichen Verlauf auf (6, 7). Die zahnähnlichen Strukturen 20a, 21a weisen jeweils entlang einer Erstreckungsrichtung senkrecht zu der Quererstreckungsrichtung 30a einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt auf. Die zahnähnlichen Strukturen 20a, 21a weisen daher mehrere parallel zueinander verlaufende zahnartige Stege auf, welche sich senkrecht zu der Quererstreckungsrichtung 30a erstrecken. Den zahnähnlichen Strukturen 20a, 21a folgt jeweils eine elektrische Kriechstrecke zwischen den elektrischen Massebauteilen 15a, 16a und den spannungsführenden Bauteilen 17a. Die zahnähnlichen Strukturen 20a sind bei den als Doppelzellhalter ausgebildeten Zellhalterungen 13a jeweils zwischen den Kontaktelementen 26a der Batteriezellen 12a und den oberen Verbindungsleisten 28a angeordnet. Ferner sind die zahnähnlichen Strukturen 21a bei den als Endplatten ausgebildeten Zellhalterungen 14a jeweils zwischen den Kontaktelementen 26a den Batteriezellen 12a und den oberen Druckbrillen 29a angeordnet (5). Die zahnähnlichen Strukturen 21a bei den als Endplatten ausgebildeten Zellhalterungen 14a sind jeweils umlaufend ausgebildet (4).
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Durch die zahnähnlichen Strukturen 20a, 21a kann die effektive elektrische Kriechstrecke an der Oberfläche von freiliegenden Teilen zwischen den elektrischen Massebauteilen 15a, 16a und den spannungsführenden Bauteilen 17a, aber auch zwischen Teilen der spannungsführenden Bauteilen 17a mit unterschiedlichem Potential, im Wesentlichen bauraumneutral vergrößert werden. Durch die zahnähnlichen Strukturen 20a, 21a kann damit auch im Ventingfall nach dem Abscheiden von Ventinggaspartikeln an der Oberfläche des Zellblocks 10a die zur elektrischen Isolation nötige Kriechstrecke zwischen den spannungsführenden Bauteilen 17a und den Massebauteilen 15a, 16a gewährleistet werden.
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In den 8 und 9 sind zwei 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 7, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der 1 bis 7 durch die Buchstaben b und c in den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele der 8 und 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 7, verwiesen werden.
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8 zeigt einen Teilausschnitt eines Zellblocks 10b. Die 8 des zweiten Ausführungsbeispiels entspricht hinsichtlich einer Schnittebene der 7 des ersten Ausführungsbeispiels. Der Zellblock 10b weist mehrere Zellhalterungen 13b auf, von denen lediglich eine sichtbar ist.
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Ferner weist der Zellblock 10b teilweise zwischen elektrischen Massebauteilen 15b und spannungsführenden Bauteilen 17b angeordnete Isolationsbauteile 18b auf, von denen lediglich eines sichtbar ist. Die Zellhalterungen 13b des Zellblocks 10b weisen die Isolationsbauteile 18b auf. Die Zellhalterungen 13b bilden die Isolationsbauteile 18b aus. Jede der Zellhalterungen 13b bildet jeweils ein Isolationsbauteil 18b aus. Die Isolationsbauteile 18b sind jeweils zu einer elektrischen Isolation zwischen den elektrischen Massebauteilen 15b und den spannungsführenden Bauteilen 17b vorgesehen. Ferner weisen die Isolationsbauteile 18b jeweils eine zahnähnliche Struktur 20b auf. Die zahnähnlichen Strukturen 20b werden jeweils während eines Spritzgussverfahrens nahezu kostenneutral an der Oberfläche der Isolationsbauteile 18b ausgeformt. Die zahnähnlichen Strukturen 20b weisen jeweils in einem Querschnitt parallel zu einer Quererstreckungsrichtung 30b betrachtet, zahnartige, im Wesentlichen rechteckige, Erhebungen auf. Die zahnähnlichen Strukturen 20b der Isolationsbauteile 18b weisen Hinterschnitte 22b auf. Die Erhebungen der zahnähnlichen Strukturen 20b weisen jeweils einen im Wesentlichen T-förmigen Querschnitt auf, sodass neben den Erhebungen die Hinterschnitte 22b entstehen. Die zahnähnlichen Strukturen 20b weisen, jeweils in einem Querschnitt parallel zu der Quererstreckungsrichtung 30b betrachtet, einen zinnenähnlichen Verlauf auf. Die zahnähnlichen Strukturen 20b weisen jeweils entlang einer Erstreckungsrichtung senkrecht zu der Quererstreckungsrichtung 30b einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt auf. Die zahnähnlichen Strukturen 20b weisen daher mehrere parallel zueinander verlaufende zahnartige Stege auf, welche sich senkrecht zu der Quererstreckungsrichtung 30b erstrecken. Den zahnähnlichen Strukturen 20b folgt jeweils eine elektrische Kriechstrecke zwischen den elektrischen Massebauteilen 15b und den spannungsführenden Bauteilen 17b.
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Durch die zahnähnlichen Strukturen 20b mit den Hinterschnitten 22b kann damit auch im Ventingfall nach dem Abscheiden von Ventinggaspartikeln 31b an der Oberfläche des Zellblocks 10b die zur elektrischen Isolation nötige Kriechstrecke zwischen den spannungsführenden Bauteilen 17b und den Massebauteilen 15b gewährleistet werden. Im Bereich der Hinterschnitte 22b liegen insbesondere Bereiche ohne bzw. mit reduzierter Abscheidung von Ventinggaspartikeln 31b vor.
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9 zeigt einen Teilausschnitt eines Zellblocks 10c. Die 9 des dritten Ausführungsbeispiels entspricht hinsichtlich einer Schnittebene der 7 des ersten Ausführungsbeispiels. Der Zellblock 10c weist mehrere Zellhalterungen 13c auf, von denen lediglich eine sichtbar ist.
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Ferner weist der Zellblock 10c teilweise zwischen elektrischen Massebauteilen 15c und spannungsführenden Bauteilen 17c angeordnete Isolationsbauteile 18c auf, von denen lediglich eines sichtbar ist. Die Zellhalterungen 13c des Zellblocks 10c weisen die Isolationsbauteile 18c auf. Die Zellhalterungen 13c bilden die Isolationsbauteile 18c aus. Jeder der Zellhalterungen 13c bildet jeweils ein Isolationsbauteil 18c aus. Die Isolationsbauteile 18c sind jeweils zu einer elektrischen Isolation zwischen den elektrischen Massebauteilen 15c und den spannungsführenden Bauteilen 17c vorgesehen. Ferner weisen die Isolationsbauteile 18c jeweils eine zahnähnliche Struktur 20c auf. Die zahnähnlichen Strukturen 20c weisen, jeweils in einem Querschnitt parallel zu einer Quererstreckungsrichtung 30c betrachtet, zahnartige Erhebungen auf. Die zahnähnlichen Strukturen 20c weisen, jeweils in einem Querschnitt parallel zu einer Quererstreckungsrichtung 30c betrachtet, zwei außenliegende, rechteckige Erhebungen sowie eine mittig angeordnete, T-förmige Erhebung auf. Die zahnähnlichen Strukturen 20c der Isolationsbauteile 18c weisen Hinterschnitte 22c auf. Die T-förmige Erhebung der zahnähnlichen Strukturen 20c der Isolationsbauteile 18c weist auf beiden Seiten Hinterschnitte 22c auf. Ein Querbalken der T-förmigen Erhebung erstreckt sich über die zwei rechteckigen Erhebungen der zahnähnlichen Strukturen 20c hinweg. Der Querbalken der T-förmigen Erhebung der zahnähnlichen Strukturen 20c ist von einer elektrisch isoliert aufgehängten Abdeckplatte gebildet. Die Befestigungselemente zur Befestigung der Abdeckplatte liegen dabei im Bereich der Hinterschnitte 22c, sodass sich daran keine Ventinggaspartikel 31c ablagern können. Die zahnähnlichen Strukturen 20c weisen, jeweils entlang einer Erstreckungsrichtung senkrecht zu der Quererstreckungsrichtung 30c, einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt auf. Den zahnähnlichen Strukturen 20c folgt jeweils eine elektrische Kriechstrecke zwischen den elektrischen Massebauteilen 15c und den spannungsführenden Bauteilen 17c.
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Durch die zahnähnlichen Strukturen 20c mit den Hinterschnitten 22c kann damit auch im Ventingfall nach dem Abscheiden von Ventinggaspartikeln 31c an der Oberfläche des Zellblocks 10c die zur elektrischen Isolation nötige Kriechstrecke zwischen den spannungsführenden Bauteilen 17c und den Massebauteilen 15c gewährleistet werden. Im Bereich der Hinterschnitte 22c liegen dabei insbesondere Bereiche ohne bzw. mit reduzierter Abscheidung von Ventinggaspartikeln 31c vor.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Zellblock
- 11
- Kraftfahrzeugbatterie
- 12
- Batteriezelle
- 13
- Zellhalterung
- 14
- Zellhalterung
- 15
- Massebauteil
- 16
- Massebauteil
- 17
- Bauteil
- 18
- Isolationsbauteil
- 19
- Isolationsbauteil
- 20
- Struktur
- 21
- Struktur
- 22
- Hinterschnitt
- 23
- Elektromotor
- 24
- Verbrennungsmotor
- 25
- Antriebsrad
- 26
- Kontaktelement
- 27
- Batteriegehäuse
- 28
- Verbindungsleiste
- 29
- Druckbrille
- 30
- Quererstreckungsrichtung
- 31
- Ventinggaspartikel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015011281 A1 [0002]
