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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Batteriemodul mit einer Mehrzahl an Batteriezellen nach Gattung des unabhängigen Anspruchs.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Gehäuse eines Batteriemoduls.
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Die Druckschrift
DE 10 2014 217 425 A1 offenbart eine Spannvorrichtung für Batteriezellen mit einem Behältnis, das einen Raum mit einem variablen Volumen umfasst, ausgebildet zur Aufnahme eines Fluids, wobei das Behältnis weiterhin derart ausgebildet ist, dass eine Batteriezelle oder eine Vielzahl von Batteriezellen verspannt werden kann.
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Die Druckschrift
DE 100 04 220 C2 offenbart eine Vorrichtung zur Klemmbefestigung einer Flachbatterie an einer Kontaktfläche einer gedruckten Leiterplatte.
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Die Druckschrift
DE 10 2010 012 998 A1 offenbart insbesondere in der
1 eine Verspannvorrichtung für einer Batteriemodul.
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Offenbarung der Erfindung
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Ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl an Batteriezellen mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat den Vorteil, dass eine zuverlässige Verpressung der Mehrzahl an Batteriezellen ausgebildet werden kann.
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Dazu wird ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl an Batteriezellen zur Verfügung gestellt.
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Dabei sind die Batteriezellen in einem Gehäuse des Batteriemoduls aufgenommen.
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Das Gehäuse weist dabei ein die Mehrzahl an Batteriezellen zumindest teilweise umschließendes Aufnahmeelement auf.
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Weiterhin weist das Gehäuse ein unmittelbar zu einer endständigen Batteriezelle benachbart angeordnetes Deckelelement auf.
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Das Deckelelement ist dabei relativ zu dem Aufnahmeelement bewegbar ausgebildet.
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Dabei umfasst das Batteriemodul weiterhin zumindest ein Spannelement, welches drehbar gelagert mit dem Aufnahmeelement verbunden ist und welches das Deckelelement kontaktiert.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegeben Vorrichtungen möglich.
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Es ist zweckmäßig, wenn das zumindest eine Spannelement einen drehbar gelagert mit dem Aufnahmeelement verbundenen ersten Arm und einen das Deckelelement kontaktierenden zweiten Arm umfasst.
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Somit ist eine einfache Ausbildung des zumindest einen Spannelements möglich, welche zugleich auch auf zuverlässige Weise eine Verpressung der Mehrzahl an Batteriezellen ermöglicht.
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Weiterhin ist es dabei auch zweckmäßig, wenn der erste Arm und der zweite Arm rechtwinklig verlaufend zueinander angeordnet sind.
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Eine solche Ausbildung ist insbesondere für eine zuverlässige Verpressung prismatisch ausgebildeter Batteriezellen vorteilhaft.
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Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung umfasst das Batteriemodul ein erstes Spannelement und ein zweites Spannelement, welche jeweils drehbar gelagert mit dem Aufnahmeelement verbunden sind und welche jeweils das Deckelelement kontaktieren.
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Dadurch kann insgesamt eine gleichmäßigere Verpressung der Mehrzahl an Batteriezellen ausgebildet werden.
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Gemäß einem zweckmäßigen Aspekt der Erfindung weist das Gehäuse ein erstes Deckelelement und ein zweites Deckelelement auf, wobei das erste Deckelelement dem zweiten Deckelelement gegenüberliegend angeordnet ist.
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Dadurch kann insgesamt eine gleichmäßigere Verpressung der Mehrzahl an Batteriezellen ausgebildet werden.
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Vorteilhafterweise weist das zumindest eine Spannelement eine runde Querschnittsfläche auf. Insbesondere weist dabei vorteilhafterweise der zweite Arm eine runde Querschnittsfläche auf.
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Dies bietet den Vorteil, dass bei einer Volumenveränderung der Mehrzahl an Batteriezellen eine einfache Verschiebung des zumindest einen Spannelements für eine Veränderung der zu übertragenden Verpresskraft mit möglichst niedrigem Widerstand möglich ist.
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Insbesondere ist dabei die Mehrzahl an Batteriezelle in einer Längsrichtung nebeneinander angeordnet, wobei die Längsrichtung im Wesentlichen senkrecht zu dem Deckelelement angeordnet ist.
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Darunter soll an dieser Stelle insbesondere verstanden sein, dass mehrere prismatische Batteriezellen jeweils mit ihren größten Seitenflächen benachbart zueinander in der Längsrichtung angeordnet sind.
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Insbesondere prismatische Batteriezellen erfahren eine gestärkte Volumenausdehnung in Richtung ihrer größten Seitenflächen, so dass mit einer Anordnung der Längsrichtung im Wesentlichen senkrecht zu dem Deckelelement solchen Volumenausdehnungen zuverlässig entgegengewirkt werden kann.
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Bevorzugt ist dabei eine Drehachse des drehbar gelagert dem Aufnahmeelement verbunden zumindest einen Spannelements senkrecht zu der Längsrichtung angeordnet.
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Dadurch kann insbesondere der Volumenausdehnung prismatischer Batteriezellen zuverlässig entgegengewirkt werden.
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Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung umfassen die Batteriezellen dabei einen Festkörperelektrolyten.
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Bevorzugt sind die Batteriezellen dabei prismatisch ausgebildet und weiterhin in der Art ausgebildet, dass das Gehäuse der Batteriezellen zwei Gehäusehälften aufweist, welche elektrisch isolierend voneinander getrennt sind und eine erste Gehäusehälfte einen ersten Spannungsabgriff der Batteriezelle ausbildet und eine zweite Gehäusehälfte einen zweiten Spannungsabgriff der Batteriezelle ausbildet.
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Somit ist eine einfache elektrische Verschaltung der Mehrzahl an Batteriezellen möglich.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Gehäuse eines Batteriemoduls.
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Das Gehäuse des Batteriemoduls ist dabei zu einer Aufnahme einer Mehrzahl an Batteriezellen ausgebildet.
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Dabei weist das Gehäuse ein Aufnahmeelement auf, welches ausgebildet ist, die Mehrzahl an Batteriezellen zumindest teilweise zu umschließen.
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Weiterhin weist das Gehäuse ein Deckelelement auf, welches ausgebildet ist, unmittelbar benachbart zu einer endständigen Batteriezelle angeordnet zu sein.
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Dabei ist das Deckelelement relativ zu dem Aufnahmeelement bewegbar ausgebildet.
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Dabei umfasst das Gehäuse zumindest ein Spannelement, welches drehbar gelagert mit dem Aufnahmeelement verbunden ist und welches ausgebildet ist, das Deckelelement zu kontaktieren.
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An dieser Stelle sei insgesamt noch bemerkt, dass die drehbar gelagerte Verbindung zwischen dem zumindest einen Spannelement mit dem Aufnahmeelement selbstverständlich auch einen der Drehung entgegenwirkenden Widerstand und/oder eine der Drehung entgegenwirkende Rückstellkraft, wie beispielsweise eine Federkraft, aufweisen kann, wodurch die Verpressung der Mehrzahl an Batteriezellen gesteuert werden kann.
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Figurenliste
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Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 perspektivisch eine Ausführungsform eines Batteriemoduls, welches in einem ersten Verpressungszustand angeordnet ist und
- 2 perspektivisch eine Ausführungsform eines Batteriemoduls, welches in einem zweiten Verpressungszustand angeordnet ist.
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Die 1 und 2 zeigen jeweils perspektivisch dieselbe Ausführungsform eines Batteriemoduls 1, wobei die 1 das Batteriemodul 1 in einem ersten Verpressungszustand zeigt und die 2 das Batteriemodul 1 in einem zweiten Verpressungszustand zeigt.
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Dabei unterscheiden sich die 1 und 2 dadurch, dass die Mehrzahl an Batteriezellen des Batteriemoduls 1 bei dem in der 1 gezeigten ersten Verpressungszustand eine geringere Volumenausdehnung aufweisen als bei dem in der 2 gezeigten zweiten Verpressungszustand.
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Die erfindungsgemäße Ausführungsform des Batteriemoduls 1 soll nun anhand der 1 und 2 gemeinsam beschrieben sein.
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Das Batteriemodul 1 weist dabei ein Gehäuse 2 auf, in welchem eine Mehrzahl an in den 1 und 2 nicht zu erkennenden Batteriezellen aufgenommen ist.
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Das Gehäuse 2 weist dabei zunächst ein Aufnahmeelement 3 auf, welches die Mehrzahl an Batteriezellen zumindest teilweise umschließt.
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Weiterhin weist das Gehäuse 2 jeweils unmittelbar zu einer endständigen Batteriezelle benachbart angeordnete Deckelelemente 4 auf.
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Insbesondere weist das Gehäuse 2 dabei ein erstes Deckelelement 41 und ein zweites Deckelelement 42 auf.
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Dabei ist aus den 1 und 2 zu erkennen, dass das erste Deckelelement 41 dem zweiten Deckelelement 42 gegenüberliegend angeordnet ist.
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An dieser Stelle sei hierzu genauer beschrieben, dass das Aufnahmeelement 3 bevorzugt vier Seitenflächen aufweist, welche jeweils paarweise einander gegenüberliegend sowie paarweise parallel zueinander angeordnet sind und wobei weiterhin benachbart zueinander angeordnete Seitenflächen senkrecht zueinander angeordnet sind.
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In den 1 und 2 ist dabei jeweils eine erste Seitenfläche 31 und eine zweite Seitenfläche 32 zu erkennen, welche senkrecht zueinander angeordnet sind.
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Die der ersten Seitenfläche 31 bzw. der zweiten Seitenfläche 32 gegenüberliegend angeordnete dritte Seitenfläche 33 bzw. vierte Seitenfläche 34 ist in den 1 und 2 nicht zu erkennen.
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Dabei bilden die vier Seitenflächen des Aufnahmeelements 3 einen Aufnahmeraum aus, welcher zu einer Aufnahme der Mehrzahl an Batteriezellen ausgebildet ist.
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Ein solches eben beschriebenes Aufnahmeelement 3 weist somit an einer Oberseite und an einer Unterseite jeweils eine Öffnung auf, welche durch die in den 1 und 2 zu erkennenden Deckelelemente 4 bedeckt sind.
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Somit sind die Deckelelement 4 jeweils benachbart zu einer jeweiligen endständigen Batteriezelle angeordnet.
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Weiterhin sind die Deckelelement 4, insbesondere das erste Deckelelement 41 und das zweite Deckelelement 42, relativ zu dem Aufnahmeelement 3 bewegbar ausgebildet.
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Das Deckelelement 4 kann dabei derart ausgebildet sein, dass das Deckelelement 4 weiterhin einen Rand 43, 44 aufweist, welcher das Aufnahmeelement 3 umlaufend umschließt.
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Insbesondere weist das erste Deckelelement 41 einen ersten Rand 43 auf und das zweite Deckelelement 42 weist einen zweiten Rand 44 auf.
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Das Batteriemodul 1 umfasst dabei weiterhin zumindest einen Spannelement 5.
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Das zumindest eine Spannelement 5 ist dabei drehbar gelagert mit dem Aufnahmeelement 3 verbunden und kontaktiert mechanisch das Deckelelement 4.
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Insbesondere umfasst das Batteriemodul 1 dabei ein erstes erstes Spannelement 511, welches drehbar gelagert mit dem Aufnahmeelement 3 verbunden ist und das erste Deckelelement 41 kontaktiert.
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Weiterhin kann das Batteriemodul 1 dabei auch ein erstes zweites Spannelement 512 umfassen, welches drehbar gelagert mit dem Aufnahmeelement 3 verbunden ist und auch das erste Deckelelement 41 kontaktiert, was in den 1 und 2 allerdings nicht zu erkennen ist.
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Einzig die 2 zeigt eine erste Aufnahme 61 für das erste zweite Spannelement 512.
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Insbesondere umfasst das Batteriemodul 1 dabei ein zweites erstes Spannelement 521, welches drehbar gelagert mit dem Aufnahmeelement 3 verbunden ist und das zweite Deckelelement 42 kontaktiert.
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Weiterhin kann das Batteriemodul 1 dabei auch ein zweites zweites Spannelement 522 umfassen, welches drehbar gelagert mit dem Aufnahmeelement 3 verbunden ist und auch das zweite Deckelelement 41 kontaktiert, was in den 1 und 2 allerdings nicht zu erkennen ist.
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Einzig die 2 zeigt eine zweite Aufnahme 62 für das zweite zweite Spannelement 522.
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Selbstverständlich ist es möglich, dass das Batteriemodul 1 auch an der in den 1 und 2 nicht zu erkennenden Seitenfläche 34, welche der Seitenfläche 32 gegenüberliegend angeordnet, beispielsweise ein erstes erstes Spannelements 511, ein zweites erstes Spannelements 521, ein erstes zweites Spannelements 512 und/oder ein zweites zweites Spannelement 522 aufweist, welche jeweils analog zu den in den 1 und 2 gezeigten Spannelementen 5 ausgebildet sind, also somit jeweils drehbar gelagert mit dem Aufnahmeelement 3 verbunden sind sowie das erste Deckelelement 41 bzw. das zweite Deckelelement 42 kontaktieren.
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Aus den 1 und 2 ist zu erkennen, dass das zumindest eine Spannelement 4 einen drehbar gelagert mit dem Aufnahmeelement 3 verbunden ersten Arm 71 und einen das Deckelelement 4 kontaktierenden zweiten Arm 72 umfassen kann.
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Dabei sind der erste Arm 71 und der zweite Arm 72 bevorzugt rechtwinklig zueinander angeordnet.
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Weiterhin zeigen die 1 und 2, dass das zumindest eine Spannelement 5, insbesondere der zweite Arm 72, eine runde Querschnittsfläche 8 aufweist.
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Weiterhin ist die Mehrzahl an Batteriezellen in einer Längsrichtung 9 nebeneinander angeordnet.
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Dabei ist die Längsrichtung 9 im Wesentlichen senkrecht zu einem Deckelelement 4 angeordnet.
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Dabei sind die Batteriezellen insbesondere prismatisch ausgebildet und mit ihren jeweils größten Seitenflächen benachbart zueinander angeordnet, was mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet, dass die größten Seitenflächen der Batteriezellen parallel zu einem Deckelelement 4 angeordnet sind.
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Wie aus den 1 und 2 zu erkennen ist, ist das zumindest eine Spannelement 5 drehbar gelagert mit dem Aufnahmeelement 3 verbunden, wobei das zumindest eine Spannelement 5 um eine Drehachse 10 drehbar ist. Die in den 1 und 2 zu erkennende Drehachse 10 ist dabei senkrecht zu der Längsrichtung 9 angeordnet.
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Wie eingangs bereits erläutert, zeigt die 1 das Batteriemodul 1 in einem ersten Verpressungszustand und die 2 das Batteriemodul 1 in einem zweiten Verpressungszustand, wobei die Batteriezellen bei dem in der 1 gezeigten ersten Verpressungszustand eine geringere Volumenausdehnung ausweisen als bei dem in der 2 gezeigten zweiten Verpressungszustand.
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Dehnt sich das Volumen der Batteriezellen ausgehend von dem in der 1 gezeigten ersten Verpressungszustand des Batteriemoduls 1 aus, so dreht sich das zumindest eine Spannelement 5 relativ zu dem Aufnahmeelement 3 beispielsweise in der in der 1 gezeigten Richtung 11, wobei die Kontaktierung zwischen dem zumindest einen Spannelement 5 und dem Deckelelement 4 erhalten bleibt.
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Dadurch kann aufgrund der Beweglichkeit des Deckelelements 4 relativ zu dem Aufnahmeelement 3 eine Volumenausdehnung der Batteriezellen ermöglicht werden.
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Insbesondere unterscheiden sich der in 1 gezeigte erste Verpressungszustand und der in 2 gezeigte zweite Verpressungszustand dadurch, dass zum einen der Abstand zwischen dem ersten Deckelelement 41 und dem zweiten Deckelelement 42 bei den zweiten Verpressungszustand vergrößert ist und dass der Winkel zwischen dem ersten Arm 71 und der Längsrichtung 9 verkleinert ist.
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Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass der Abstand zwischen der zweiten Seitenfläche 32 und den zu der zweiten Seitenfläche 32 unmittelbar benachbarten zweiten Armen 72 des ersten ersten Spannelements 511 bzw. des zweiten ersten Spannelements 521 sowie der Abstand zwischen der vierten Seitenfläche 34 und den zu der vierten Seitenfläche 34 unmittelbar benachbarten zweiten Armen 72 des zweiten ersten Spannelements 521 bzw. des zweiten zweiten Spannelements 522 vergrößert ist.
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Dabei bieten mit einer runden Querschnittsfläche 8 ausgebildete Spannelemente 5 den Vorteil, dass diese über die Deckelelemente 4 mit einem geringen Widerstand gleiten oder rollen können.
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Insgesamt bietet ein erfindungsgemäßes Batteriemodul weiterhin den Vorteil, dass auch inhomogene Ausdehnungen der Batteriezellen ausgeglichen werden können.
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Dabei soll unter einer inhomogenen Ausdehnung insbesondere verstanden sein, dass das erste Deckelelement 41 und das zweite Deckelelement 42 durch unterschiedliche große Abstände voneinander beabstandet sind.
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Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass das erste Deckelelement 41 und das zweite Deckelelement 42 während des Betriebes des Batteriemoduls nicht ständig parallel zueinander angeordnet sind.
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Hierzu sei noch bemerkt, dass in einem unverpressten Zustand oder in einem gleichmäßigen Verpressungszustand das erste Deckelelement 41 und das zweite Deckelelement 42 parallel zueinander angeordnet sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014217425 A1 [0002]
- DE 10004220 C2 [0003]
- DE 102010012998 A1 [0004]
