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Die Erfindung betrifft eine Batteriezelle für eine Hochvoltbatterie aufweisend ein starres Zellgehäuse und ein galvanisches Element, welches in einem Innenraum des Zellgehäuses angeordnet ist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Hochvoltbatterie sowie ein Kraftfahrzeug.
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Vorliegend richtet sich das Interesse auf wiederaufladbare Hochvoltbatterien bzw. Hochvoltakkumulatoren, welche beispielsweise als Traktionsbatterie für elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge, beispielsweise Elektro- oder Hybridfahrzeuge, eingesetzt werden können. Solche Hochvoltbatterien weisen eine Vielzahl von Batteriezellen auf, welche üblicherweise in zumindest einem Zellverbund angeordnet und zu einem Batteriemodul verschaltet sind. Dabei sind aus dem Stand der Technik Batteriezellen unterschiedlichster Formen bekannt. Beispielsweise können die Batteriezellen als Rundzellen mit einem Zellwickel bzw. einem galvanischen Element zusammengesetzt aus einer Anode, einer Kathode und einem Separator ausgebildet sein. Der Zellwickel wird gewickelt und in einem zylindrischen Zellgehäuse gelagert, wo er sich beim Laden und Entladen der Batteriezelle gleichmäßig ausdehnt. Rundzellen weisen eine stabile Geometrie und eine gute volumetrische Energiedichte auf. Nachteilig ist, dass die Batteriezellen aufgrund ihrer zylindrischen Form nur schwer und in vergleichsweise geringer Packungsdichte in dem Zellverbund angeordnet und fixiert werden können.
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Auch können die Batteriezellen prismatische Zellen sein. Prismatische Zellen weisen ebenfalls einen Zellwickel auf, welcher in einem starren, flachquaderförmigen, metallischen Zellgehäuse angeordnet ist. Prismatische Zellen haben eine gute volumetrische Energiedichte und standarisierte Dimensionen. Allerdings müssen die Batteriezellen dicht verpackt werden, um Ausdehnungen beim Laden und Entladen zu vermeiden. Dazu werden die prismatischen Zellen zumeist stehend zu einem Zellstapel gestapelt und in einem Zellmodulrahmen verspannt. Durch das stehende Anordnen und die dichte Verpackung der Batteriezellen ergibt sich außerdem der Nachteil, dass die Batteriezellen, beispielsweise durch Anordnen einer Kühlplatte an einer Seite des Zellstapels, nur einseitig gekühlt werden können.
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Darüber hinaus ist es bekannt, die Batteriezellen als Pouch-Zellen bzw. Coffee-Bag-Zellen auszubilden. Pouch-Zellen umfassen einen gefalteten oder gestapelten Zellwickel, welcher in einer flexiblen Folie angeordnet wird. Diese Flexibilität erlaubt verschiedene Formen und Anpassungen abhängig von einer Anwendung der Batteriezellen. Pouch-Zellen sind aber aufgrund der dünnen Außenfolie empfindlich, schwer zu kühlen und können aufgrund ihrer uneinheitlichen Form schwer zu Zellmodulen kombiniert werden.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Batteriezellen für Hochvoltbatterien bereitzustellen, welche auf einfache Weise zu stabilen, modularen Systemen kombiniert werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Batteriezelle, eine Hochvoltbatterie sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
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Eine erfindungsgemäße Batteriezelle für eine Hochvoltbatterie weist ein starres Zellgehäuse und ein galvanisches Element, welches in einem Innenraum des Zellgehäuses angeordnet ist, auf. Das Zellgehäuse umfasst zwei einander gegenüberliegende, sich über eine Höhe des Zellgehäuses erstreckende und eine Dicke des Zellgehäuses bereichsweise reduzierende Einbuchtungen, durch welche das Zellgehäuse einen Einschnürungsbereich und zwei an den Einschnürungsbereich angrenzende Ausbuchtungsbereiche aufweist. Die Batteriezelle ist mit einer anderen, ein gleichförmiges Zellgehäuse aufweisenden Batteriezelle durch Anordnen eines der Ausbuchtungsbereiche einer Batteriezelle in einer der Einbuchtungen der jeweils anderen Batteriezelle verhakbar.
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Die Batteriezelle ist eine wiederaufladbare Zelle für eine Hochvoltbatterie, welche insbesondere als Traktionsbatterie für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug eingesetzt werden kann. Die Batteriezelle weist das galvanische Element bzw. den Zellwickel auf, welcher in dem Innenraum des Zellgehäuses angeordnet ist. Das Zellgehäuse ist starr, also als ein Hartschalengehäuse ausgebildet, und kann beispielsweise aus einem metallischen Material gebildet sein. Das Zellgehäuse weist mehrere Gehäusewände auf, welche den Innenraum begrenzen und insbesondere gasdicht abschließen. Die Gehäusewände sind gebildet durch einen Gehäuseboden, einen dem Gehäuseboden in einer Hochrichtung gegenüberliegenden Gehäusedeckel sowie einen Gehäusemantel. Der Gehäusemantel umfasst beispielsweise eine Frontwand, eine der Frontwand in Tiefenrichtung gegenüberliegende Rückwand sowie zwei sich in Breitenrichtung gegenüberliegende Seitenwände. Ein Abstand zwischen Außenflächen des Gehäusebodens und des Gehäusedeckels entspricht der Höhe des Zellgehäuses, ein Abstand zwischen Außenflächen der Frontwand und der Rückwand entspricht der Dicke bzw. Tiefe des Zellgehäuses und ein Abstand zwischen Außenflächen der Seitenwände entspricht einer Breite des Zellgehäuses.
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Das Zellgehäuse weist die Einbuchtungen auf. Eine erste Einbuchtung erstreckt sich insbesondere in Hochrichtung von der Außenseite des Gehäuseboden über die Frontwand bis zu der Außenseite des Gehäusedeckels und eine zweite Einbuchtung erstreckt sich in Hochrichtung von der Außenseite des Gehäusebodens über die Rückwand bis zu der Außenseite des Gehäusedeckels. In Querschnitt ist das Zellgehäuse also im Bereich der Einbuchtungen nach innen gebogen. Die Querschnittsform entspricht einer Form des Gehäusebodens und des Gehäusedeckels. Durch die in Tiefenrichtung einander gegenüberliegenden Einbuchtungen wird die Dicke des Zellgehäuses bereichsweise reduziert, wobei der Bereich mit der reduzierten Dicke den Einschnürungsbereich ausbildet. Die Ausbuchtungsbereiche grenzen dabei entlang der Breitenrichtung beidseitig an den Einschnürungsbereich an. Die Ausbuchtungsbereiche umfassen dabei insbesondere die Seitenwände und die an den Einschnürungsberiech angrenzende Bereiche der Frontwand und der Rückwand. Der Einschnürungsbereich ist dabei insbesondere mittig zwischen den beiden Ausbuchtungsbereichen angeordnet, wobei die Ausbuchtungsbereiche dieselben Querschnittsflächen aufweisen. Das Zellgehäuse ist somit insbesondere achsensymmetrisch bezüglich seiner entlang der Tiefenrichtung und der Breitenrichtung orientierten Achsen ausgebildet. Vorzugsweise sind Zellterminals der Batteriezelle an einem Gehäusedeckel und/oder Gehäuseboden des Zellgehäuses im Bereich der Ausbuchtungsbereiche angeordnet.
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Um mehrere Batteriezellen in einem Zellverbund anzuordnen, ist in jeder Einbuchtung einer Batteriezelle ein Ausbuchtungsbereich einer anderen Batteriezelle anordenbar. Dadurch verhaken sich die Zellgehäuse der Batteriezellen aneinander, sodass eine Bewegung der Batteriezellen, beispielsweise während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs, verhindert oder zumindest reduziert werden kann. Außerdem blockieren sich die Batteriezellen gegenseitig bei ihrer Ausdehnung während des Ladens oder Entladens der Batteriezellen. Die Zellgehäuse können dabei derart geformt sein, dass die Zellgehäuse parkettiert werden, also beim Verhaken lückenlos und formschlüssig verbunden werden. Alternativ dazu können die Zellgehäuse derart geformt sein, dass die Zellgehäuse beim Verhaken beim Verhaken Lücken zwischen den Zellgehäusen ausbilden, welche eine bestimmte Ausdehnung beim Laden und Entladen der Batteriezellen erlauben und in welche ein Kühlmedium bzw. Kühlfluid zum Kühlen der Batteriezellen eingeleitet werden kann.
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In einer Ausführungsform der Erfindung weist ein Querschnitt des Zellgehäuses die Form eines eingedrückten Ovals auf, wobei dazu die zwei einander gegenüberliegenden Einbuchtung unter Ausbildung eines bikonkaven Einschnürungsbereiches konkav geformt sind und Ausbuchtungen am Zellgehäuse unter Ausbildung von rundlichen Ausbuchtungsbereichen konvex geformt sind. Eine Hauptachse des ovalen Querschnitts erstreckt sich dabei entlang der Breitenrichtung und eine Nebenachse des ovalen Querschnitts erstreckt sich entlang der Tiefenrichtung. Die abgerundeten konkaven Einbuchtungen liegen sich in der Tiefenrichtung gegenüber, sodass der bikonkave Einschnürungsbereich zwischen den abgerundeten, beispielsweise zylinderförmigen, Ausbuchtungsbereichen liegt. Das Zellgehäuse ist durch diese Querschnittsform also knochenförmig ausgebildet. Durch eine solche abgerundete Form ergibt sich der Vorteil, dass Lücken bzw. Zwischenräume zwischen den verhakten Batteriezellen gebildet sind, welche eine Toleranz für die Ausdehnungen der Batteriezellen im Betrieb der Hochvoltbatterie bieten und gleichzeitig von einem Kühlfluid zum Kühlen der Batteriezellen durchströmbar sind.
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In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Zellgehäuse prismatisch ausgebildet, wobei ein Querschnitt des Zellgehäuses dazu zwei polygonale Querschnittsbereiche aufweist, welche die Ausbuchtungsbereiche bilden, und einen stegförmigen Querschnittsbereich aufweist, welcher die polygonalen Querschnittsbereiche verbindet und den Einschnürungsbereich ausbildet. Die polygonalen Bereiche können beispielsweise sechseckig ausgebildet sein, während der Einschnürungsbereich quaderförmig ausgebildet ist. Durch die prismatische Ausbildung ist die Querschnittsform nicht abgerundet, sondern weist Ecken auf. Dadurch können die Batteriezellen besonders einfach verhakt werden. Die Querschnittsbereiche können dabei derart geformt und bemaßt sein, dass der Ausbuchtungsbereich eines Zellgehäuses passgenau und lückenlos in der Einbuchtung eines benachbarten Zellgehäuses angeordnet werden kann. So kann eine besonders hohe Packungsdichte der Batteriezellen im Zellverbund erreicht werden. Alternativ dazu können die Querschnittsbereiche derart geformt und bemaßt sein, dass beim Anordnen des Ausbuchtungsbereichs eines Zellgehäuses in der Einbuchtung eines benachbarten Zellgehäuses Lücken gebildet werden, durch welche die im Zusammenhang mit den knochenförmigen Batteriezellen bereits genannten Vorteile erzielt werden können.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine Hochvoltbatterie, insbesondere für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, aufweisend zumindest einen Zellverbund mit zumindest zwei erfindungsgemäßen Batteriezellen, wobei die Batteriezellen über ihre Zellgehäuse miteinander verhakt sind. Die Batteriezellen sind innerhalb des zumindest einen Zellverbunds stehend angeordnet. Der zumindest eine Zellverbund weist insbesondere eine Vielzahl von Batteriezellen auf, wobei innerhalb des zumindest einen Zellverbunds jeweils zumindest zwei Batteriezellen ineinander verhakt sind. Die Batteriezellen des Zellverbunds können über ein Zellkontaktiersystem miteinander verschaltet sein, welches beispielsweise an den die Zellterminals aufweisenden Gehäusedeckeln angeordnet ist.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Zellverbund zumindest zwei Reihen mit jeweils zumindest zwei, gleich ausgerichteten Batteriezellen aufweist, wobei die Batteriezellen innerhalb einer Reihe verhakt sind und/oder die Batteriezellen zweier benachbarter Reihen verhakt sind. Die Batteriezellen innerhalb einer Reihe weisen also dieselbe Orientierung bzw. Ausrichtung auf. Die Batteriezellen unterschiedlicher Reihen können unterschiedliche Orientierungen aufweisen. Zum Anordnen der Batteriezellen in der Reihe werden die Batteriezellen derart zueinander positioniert, dass ihre entlang der Breitenrichtung B verlaufenden Längsachsen parallel zueinander verlaufen. Eine Anzahl an anderen Batteriezellen, welche mit einer Batteriezelle verhakt werden können, ist dabei abhängig von der Orientierung der Batteriezellen innerhalb einer Reihe sowie von den Orientierungen der Batteriezellen benachbarter Reihen zueinander.
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Beispielsweise können die Batteriezellen innerhalb einer Reihe derart orientiert sein, dass die Einbuchtungen und Ausbuchtungsbereiche der benachbarten Batteriezellen wechselseitig zusammengefügt werden. Das heißt, dass der Ausbuchtungsbereich einer ersten Batteriezelle in der Einbuchtung einer benachbarten zweiten Batteriezelle angeordnet wird, während dabei gleichzeitig der Ausbuchtungsbereich der zweiten Batteriezellen in der Einbuchtung der ersten Batteriezelle angeordnet wird. Eine solche Verhakung ergibt sich beispielsweise, wenn die Batteriezelle schräg gestellt oder in ihrer Orientierungsrichtung versetzt zueinander angeordnet werden und dabei die Frontwand einer Batteriezelle anliegend an der Rückwand der benachbarten Batteriezelle angeordnet wird. Durch das wechselseitige Verhaken werden die Batteriezellen nur innerhalb der Reihe verhakt, sodass jede Batteriezelle maximal mit zwei Batteriezellen, nämlich ihren zwei benachbarten Batteriezellen in der Reihe, verhakt werden kann.
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Auch können die Batteriezellen derart orientiert sein, dass sie mit jeweils vier anderen Batteriezellen verhakt werden können. Dabei werden in den Einbuchtungen einer Batteriezelle die Ausbuchtungsbereiche zweier unterschiedlicher Batteriezellen angeordnet und die Ausbuchtungsbereiche der Batteriezelle werden in den Einbuchtungen zweier anderer unterschiedlicher Batteriezellen angeordnet. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Batteriezellen zweier benachbarter Reihen unterschiedliche Orientierungen aufweisen.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist der zumindest eine Zellverbund zum Fixieren der Batteriezellen mit einem Band umwickelt. Das Band kann beispielsweise ein Glasfaserband sein und die ineinander verhakten Batteriezellen in dem Zellverbund halten. Darüber hinaus kann die Hochvoltbatterie ein Batteriegehäuse aufweisen, wobei der zumindest eine Zellverbund stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig mit zumindest einer Gehäusewand des Batteriegehäuses verbunden ist. Das Batteriegehäuse kann beispielsweise kastenförmig sein und als die Gehäusewände eine Bodenplatte, eine Deckelplatte und Seitenwandplatten aufweisen. Beispielsweise können die Batteriezellen des Zellverbunds mit der Bodenplatte verklebt sein. Auch können zwischen den Seitenwandplatten des Batteriegehäuses und dem Zellverbund Stützelemente angeordnet sein. Beispielsweise können die Stützelemente entlang der Hochrichtung orientierte Stäbe sein, welche in den Einbuchtungen der den Seitenwandplatten zugewandten Batteriezellen des Zellverbunds angeordnet sind und somit den Zellverbund in einer bestimmungsgemäßen Lage halten.
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Es erweist sich als vorteilhaft, wenn im verhakten Zustand der Batteriezellen Lücken zwischen den Zellgehäusen der Batteriezellen ausgebildet sind und die Hochvoltbatterie eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Batteriezellen aufweist, welche dazu ausgelegt ist, ein Kühlfluid zum Durchströmen der Lücken bereitzustellen. Die Kühlvorrichtung kann beispielsweise ein Sammelbehältnis für das Kühlfluid aufweisen, welches in Hochrichtung über dem zumindest einen Zellverbund in dem Batteriegehäuse angeordnet sein kann. Das Sammelbehältnis kann das Kühlfluid beispielsweise auf den Zellverbund ausgießen. Das Kühlfluid, welches insbesondere eine elektrisch nicht leitende Flüssigkeit ist, kann dann entgegen der Hochrichtung und in Schwerkraftrichtung durch die Lücken hindurch entlang des Gehäusemantels der Batteriezellen zu einer Bodenplatte des Batteriegehäuses strömen, dort abgepumpt werden und dem Sammelbehältnis wieder zugeführt werden. Eine solche Kühlung entlang der Gehäusemäntel der Zellgehäuse ist besonders effektiv.
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Hochvoltbatterie. Das Kraftfahrzeug ist als ein Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildet und umfasst die Hochvoltbatterie als Traktionsbatterie.
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Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Batteriezelle vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Hochvoltbatterie sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batteriezelle; und
- 2 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Zellverbunds einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie;
- 3 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Zellverbunds einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie;
- 4 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Zellverbunds einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie;
- 5 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Zellverbunds einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie;
- 6 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Zellverbunds in einem Batteriegehäuse der Hochvoltbatterie; und
- 7 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Zellverbunds einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie;
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In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Batteriezelle 1 für eine Hochvoltbatterie eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs. Die Batteriezelle 1 weist ein starres, beispielsweise metallisches, Zellgehäuse 2 auf, in dessen Innenraum ein hier nicht sichtbares galvanisches Element angeordnet ist. Das Zellgehäuse 2 weist einen Gehäuseboden 3, einen dem Gehäuseboden 3 in einer Hochrichtung H gegenüberliegenden Gehäusedeckel 4 sowie einen Gehäusemantel 5 auf. An dem Gehäusedeckel 4 sind hier Zellterminals 6 angeordnet, welche elektrisch mit dem galvanischen Element verbunden sind. Das Zellgehäuse 2 ist hier knochenförmig ausgebildet und weist zwei Einbuchtungen 7 auf, welche sich in einer Tiefenrichtung T gegenüberliegen und sich über eine gesamte Höhe 8 des Zellgehäuses 2 erstrecken. Durch die Einbuchtungen 7 weist das Zellgehäuse 2 einen Einschnürungsbereich 9 sowie zwei sich in Breitenrichtung B gegenüberliegende Ausbuchtungsbereiche 10 auf. Hier sind die Einbuchtungen 7 konkav geformt, sodass der Einschnürungsbereich 9 im Querschnitt bikonkav ist. Die Ausbuchtungsbereiche 10 sind rundlich, beispielsweise zylinderförmig ausgebildet. Durch die Einbuchtungen 7 ist eine in Tiefenrichtung T orientierte Dicke des Zellgehäuses 2 bereichsweise reduziert.
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Die Batteriezelle 1 kann gemeinsam mit anderen, gleichförmigen Batteriezellen 1 in einem Zellverbund 11 angeordnet werden. Verschiedene Ausführungsformen des Zellverbunds 11 mit knochenförmigen Batteriezellen 1 sind in 2, 3, 4 und 5 gezeigt. Beim Anordnen der Batteriezellen 1 werden die Zellgehäuse 2 ineinander verhakt, indem einer der Ausbuchtungsbereiche 10 einer Batteriezelle 1 in einer der Einbuchtungen 7 einer benachbarten Batteriezelle 1 angeordnet wird. Die Orientierung bzw. Ausrichtung der Batteriezellen 1 zueinander kann dabei innerhalb des Zellverbunds 11 beliebig gewählt werden.
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In 2 sind die Batteriezellen 1 in horizontal verlaufenden Reihen R1, R2, R3, R4 angeordnet. Alle Batteriezellen 1 weisen dabei die gleiche Ausrichtung auf und sind dazu mit ihrer in Breitenrichtung B orientierten Längsachse L parallel zueinander angeordnet. Hier sind die Längsachsen L schräg zu der horizontalen Erstreckungsrichtung der Reihen R1, R2, R3, R4 orientiert. Innerhalb einer Reihe R1, R2, R3, R4 sind die benachbarten Batteriezellen 1 ineinander verhakt, indem jeweils einer der Ausbuchtungsbereiche 10 der einander zugewandten Seiten der Zellgehäuse 2 zweier Batteriezellen 1 in der Einbuchtung 7 der jeweils anderen Batteriezelle 1 angeordnet werden. Hier ist also jede Batteriezelle 1 mit ihrer bzw. ihren in der Reihe R1, R2, R3, R4 benachbarten Batteriezellen(n) 1, also mit maximal zwei Batteriezellen 1, verhakt. Der Zellverbund 11 gemäß 2 weist eine hohe Packungsdichte auf.
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In 3 sind die Batteriezellen 1 in diagonal verlaufenden Reihen R5, R6, R7, R8 angeordnet. Dabei weisen die Batteriezellen 1 in den Reihen R5 und R7 eine erste Ausrichtung auf und die Batteriezellen 1 in den Reihen R6 und R8 eine zu der ersten Ausrichtung unterschiedliche zweite Ausrichtung auf. Es sind also abwechselnd diagonal verlaufende Reihen mit einer ersten und einer zweiten Ausrichtung angeordnet. Dabei ist jede Batteriezellen 1 mit zwei Batteriezellen 1 einer benachbarten Reihe R5, R6, R7, R8 verhakt. Die Batteriezellen 1 können, wie anhand der Batteriezellen 1 der Reihen R6 und R7 ersichtlich, mit jeweils vier anderen Batteriezellen 1 verhakt werden. Diese gitterartige Verhakung weist eine hohe Stabilität auf.
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In 4 sind die Zellgehäuse 2 in horizontal verlaufenden Reihen R9, R10, R11, R12 angeordnet, wobei die Batteriezellen 1 innerhalb der Reihen R9, R10, R11, R12 parallel zur horizontalen Erstreckungsrichtung der Reihen R9, R10, R11, R12 orientiert sind. Dabei ist jede Batteriezelle 1 mit genau einer Batteriezelle 1 einer benachbarten Reihe R9, R10, R11, R12 verhakt. Die Batteriezellen 1 können also, wie anhand der Batteriezellen 1 der Reihen R10 und R11 ersichtlich, mit zwei anderen Batteriezellen 1 verhakt werden.
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In 5 sind die Batteriezellen in drei horizontal verlaufenden Reihen R13, R14, R15 angeordnet, wobei die Batteriezellen 1 der Reihen R13 und R15 mit ihrer Längsachse L schräg zu der Horizontalen orientiert sind und die Batteriezellen 1 der Reihe R14 mit ihrer Längsachse L parallel zu der Horizontalen orientiert sind. Jeweils eine Batteriezelle 1 der Reihen R13 und R15 ist entlang ihrer Orientierungsrichtung nach oben bzw. nach unten versetzt, sodass die Reihe R14 durch die Reihen R13, R15 eingeschlossen ist. Durch die horizontale Anordnung der Batteriezellen 1 in Reihe 14, welche mit jeweils einer Batteriezelle 1 aus den Reihen R13, R15 verhakt werden, werden manche Batteriezellen 1 der Reihen R13 und R15, hierjede zweite Batteriezelle 1 der Reihen R13 und R15, dreifach verhakt.
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In 6 ist ein Zellverbund 11, hier der Zellverbund 11 gemäß 2, in einem Batteriegehäuse 12 angeordnet. Zum Fixieren des Zellverbunds 11 sind zwei Stützelemente 13 vorgesehen, welche in den Einbuchtungen 7 zweier außenliegender Batteriezellen 1 angeordnet sind. Die Stützelemente 13 spannen den Zellverbund 11 ein und fixieren ihn somit in dem Batteriegehäuse 12. Der Zellverbund 11 kann alternativ oder zusätzlich mit einem Glasfaserband zum Fixieren bzw. Halten der Batteriezellen 1 in dem Zellverbund 11 umwickelt sein. Außerdem kann der Zellverbund 11 mit dem Batteriegehäuse 12 bereichsweise verklebt werden.
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7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Zellverbunds 11, bei welchem die Batteriezellen 1 prismatisch ausgebildet sind. Dabei ist der Einschnürungsbereich 9 stegförmig ausgebildet und verbindet zwei Ausbuchtungsbereiche 10 mit polygonalem Querschnitt.
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Bei allen hier gezeigten Ausführungsformen des Zellverbunds 11 sind aufgrund der mit Einbuchtungen 7 und Ausbuchtungsbereichen 10 versehenen Zellgehäuse 2 Lücken 14 zwischen den Batteriezellen 1 gebildet. Die Lücken 14 erstrecken sich in Hochrichtung H entlang der Gehäusemäntel 5 und können von einem Kühlfluid durchströmt werden. So kann eine hocheffiziente Kühlung der Batteriezellen 1 erreicht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Batteriezelle
- 2
- Zellgehäuse
- 3
- Gehäuseboden
- 4
- Gehäusedeckel
- 5
- Gehäusemantel
- 6
- Zellterminals
- 7
- Einbuchtungen
- 8
- Höhe
- 9
- Einschnürungsbereich
- 10
- Ausbuchtungsbereiche
- 11
- Zellverbund
- 12
- Batteriegehäuse
- 13
- Stützelement
- 14
- Lücken
- R1 bis R15
- Reihen
- H
- Hochrichtung
- B
- Breitenrichtung
- T
- Tiefenrichtung
- L
- Längsachse
