DE102020117191A1

DE102020117191A1 - Batterie für Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug und Herstellverfahren hierzu

Info

Publication number: DE102020117191A1
Application number: DE102020117191.9A
Authority: DE
Inventors: Walter Schmieder; Tamas GYULAI
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2021-12-30
Also published as: CN113871772A; CN113871772B; US20210408573A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (14) für ein zumindest teilweise elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug (10). Die Batterie (14) umfasst ein Batteriepack (16) mit mehreren Batteriezellen (22), einen das Batteriepack (16) einfassenden Rahmen (32), der jede der Batteriezellen (22) an einer Mantelfläche (26) der jeweiligen Batteriezellen (22) zumindest teilweise bedeckt und ein Batteriegehäuse (18) mit einer Einschuböffnung (20) zur Aufnahme des Batteriepacks (16). Ferner umfasst die Batterie (14) eine Vorspanneinrichtung (36) mit einer Vorspanneinheit (36a), die dazu ausgebildet ist, an einer ersten Seite (34a) des Rahmens (32) eine Vorspannkraft (F1) auf das Batteriepack (16) zu erzeugen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie für ein zumindest teilweise elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Kraftfahrzeug mit sowie ein Herstellerverfahren für eine solche Batterie.
Eine Batterie im Sinne der Erfindung umfasst zumindest eine und insbesondere mehrere elektrisch leitend miteinander verschaltete Batteriezellen. Dabei kann eine solche Batteriezelle beispielsweise als eine prismatische Zelle, eine Pouchzelle oder eine Rundzelle ausgebildet sein. Die Batterie ist bevorzugt als eine sogenannte Hochvolt-Batterie ausgestaltet, die dazu eingerichtet ist, eine elektrische Spannung im Bereich von mehr als 60 Volt, insbesondere im Bereich von mehreren 100 Volt, bereitzustellen. Eine solche Hochvolt-Batterie kann in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein, wo sie einen elektrischen Verbraucher, insbesondere einen Antriebsmotor, mit elektrischer Energie versorgen kann.
Damit eine solche Batteriezelle bei einem bestimmungsgemäßen Betrieb eine hohe Lebensdauer aufweist und bei einem Schadensfall, beispielsweise einem internen Kurzschluss, besonders sicher zu betreiben ist, sind aus dem Stand der Technik verschiedene Ansätze bekannt. Beispielsweise kann eine Vorspannkraft auf die Batteriezelle bzw. auf ein mehrere Batteriezellen umfassendes Batteriemodul aufgebracht werden, um ein die Lebensdauer verkürzendes Aufblähen der Batteriezelle/n zu kompensieren. Ferner kann eine thermische Isolierung vorgesehen sein, die eine thermische Propagation der Batteriezelle/n verhindert oder verzögert.
Die US 2019/0312323 A1 beschreibt ein Wärmemanagementsystem umfassend eine Zellbank mit mehreren Batterien und einem Zellenrahmen zum Ausrichten der Batterien an Schweißbändern. Zwischen einer Kante der Zellbank und einer Batterie eines Batteriestapels kann eine Feder angeordnet sein, um die Batterien und ein thermisches Grenzflächenmaterial zwischen den Batterien zu komprimieren, sodass ein Kontakt und die Wärmeübertragung zwischen den Batterien erhöht ist.
Aus der US 2019/0363392 A1 ist ein Batteriemodul mit einem mehrere Batteriezellen aufweisenden Batteriezellstapel und einem den Batteriezellenstapel umgebenden Gehäuse bekannt. Ferner umfasst das Batteriemodul ein elastisches Element, das jeweils mit zwei Innenseiten des Gehäuses verbunden und dazu ausgebildet ist, einen gleichmäßigen Druck auf die Batteriezellen aufzubringen, wenn eine Schwellung an den Batteriezellen auftritt.
Ferner offenbart die DE 29 25 248 A1 eine Messung des Ladezustandes von wieder aufladbaren galvanischen Elementen mit quellenden Elektroden und alkalischen Elektrolyten. Dabei sind aneinander stehende Einzelzellen zwischen zumindest einer festen Platte und einer beweglichen Platte angeordnet, wobei die bewegliche Platte mit einer Federanordnung (zum Beispiel aus mehreren Tellerfedern) in Verbindung steht, über welche eine vorgegebene Vorspannung einstellbar ist.
Bei bekannten vorgespannten Hochvoltbatterien weist jedes Zellmodul mehrere innerhalb eines Modulgehäuses angeordnete Batteriezellen auf, wobei das Modulgehäuse ein Gewicht der Batterie erhöhen kann. Ferner ist eine aufwendige Auslegung und Konstruktion jeder der Zellmodule erforderlich, um beispielsweise eine durch Aufblähen der Batteriezellen verursachte Kraft (sog. Swellingkraft) aufzunehmen und in einem Schadensfall zumindest einer der Batteriezellen ein thermisches Durchgehen der Batteriezellen zu verhindern.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Konzept für eine Batterie der eingangs beschriebenen Art anzugeben, die eine besonders leicht und ferner einfach zu fertigen ist. Ferner ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Batterie sowie ein entsprechendes Herstellverfahren bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.
Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, auf eine Anordnung der Batteriezellen in jeweiligen Zellmodulen zu verzichten und die Batteriezellen in einem das Batteriepack einfassenden Rahmen anzuordnen, um mittels einer Vorspanneinrichtung eine Vorspannkraft auf die Batterie aufzubringen.
Durch das verbesserte Konzept ist eine Batterie für ein zumindest teilweise elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug bereitgestellt. Die Batterie umfasst ein Batteriepack mit mehreren Batteriezellen, ein Batteriegehäuse zur Aufnahme des Batteriepacks, einen das Batteriepack einfassenden Rahmen sowie eine Vorspanneinrichtung mit einer Vorspanneinheit zum Aufbringen einer Vorspannkraft auf das Batteriepack. Als Batterie im Sinne des verbesserten Konzepts ist dabei bevorzugt eine Batterie zu verstehen, die eine sogenannte Cell-to-Pack (CTP) Technologie aufweist. Hierbei wird auf eine Anordnung der Batteriezellen in jeweiligen Zellmodulen verzichtet, wodurch eine Packungsdichte der Batteriezellen und eine Energiedichte des Batteriepacks besonders vorteilhaft erhöht sind.
Das Batteriepack, das auch als Zellpaket bezeichnet werden kann, umfasst mehrere Batteriezellen. Insbesondere kann es sich bei den das Batteriepack bildenden Batteriezellen um Batteriezellen der eingangs genannten Art handeln. Dabei kann das Batteriepack zumindest eine Batteriezelle, insbesondere zwischen zwei und acht Batteriezellen aufweisen. Jede der Batteriezellen des Batteriepacks weist zwei Grundflächen auf, die über eine Mantelfläche der jeweiligen der Batteriezellen miteinander verbunden sind. Somit ist jede der Batteriezellen nach außen von den beiden Grundflächen und der Mantelfläche begrenzt, die gemeinsam eine Oberfläche jeder der Batteriezellen bilden. Somit können die beiden Grundflächen und die Mantelfläche auch als Begrenzungsflächen der Batterie verstanden werden. Bei den beiden Grundflächen, die auch als sogenannte Stirnflächen bezeichnet werden können, kann es sich beispielsweise um eine Bodenfläche und eine der Bodenfläche gegenüberliegende Deckfläche handeln. Dabei kann jede der Batteriezellen insbesondere an der Bodenfläche aufliegen, beispielsweise an einer Wand des Batteriegehäuses, während an der Deckfläche ein elektrischer Anschluss angeordnet sein kann. Die Mantelfläche kann von einem jeweiligen Umfang jeder der Grundflächen sowie einer Höhe der Batterie vorgegeben sein. Die Höhe kann in diesem Zusammenhang einen Normalabstand zwischen den beiden Grundflächen angeben. Eine jeweilige Form der Grundflächen sowie der Mantelflächen kann insbesondere von einer Bauform der Batteriezelle (z.B. prismatische Zelle, Pouchzelle oder Rundzelle) vorgegeben sein.
Ferner umfasst die Batterie das Batteriegehäuse, welches eine Einschuböffnung zur Aufnahme des Batteriepacks aufweist. Bei dem Batteriegehäuse handelt es sich um eine Ummantelung der Batterie, d.h. eine insbesondere feste Hülle, welche das Batteriepack umgibt. Dabei kann das Batteriegehäuse insbesondere das Batteriepack vorteilhaft vor einer Umgebung der Batterie schützen und umgekehrt. Beispielsweise kann das Batteriegehäuse einen Eintritt von Flüssigkeit in die Batterie verhindern und alternativ oder zusätzlich einen Austritt von aus einer der Batteriezellen austretenden Gasen verhindern oder begrenzen. Insbesondere beinhaltet das Batteriegehäuse einen metallischen Werkstoff (z.B. Aluminium oder Stahl) oder besteht aus diesem. Unter der Einschuböffnung wird eine Ausnehmung innerhalb des Batteriegehäuses verstanden, in welcher das Batteriepack nach einer bestimmungsgemäßen Fertigung der Batterie angeordnet, d.h. positioniert ist. Insbesondere kann es sich bei der Einschuböffnung um ein zumindest an drei Seiten, insbesondere an vier oder fünf Seiten, geschlossenes Behältnis mit einer eckigen Innenform handeln, die in Abhängigkeit von der Bauform der Batteriezellen vorgegeben sein kann. Insbesondere kann das Batteriegehäuse mehrere parallel zueinander angeordnete Einschuböffnungen, beispielsweise zwischen zwei und sechs, aufweisen.
Des Weiteren ist das Batteriepack von dem Rahmen eingefasst, der als ein Hohlprofil mit einem geschlossenen Querschnitt ausgebildet ist. Somit kann der Rahmen das Batteriepack rohrförmig umgeben. Hierbei bildet das Hohlprofils einen Hohlkörper aus, dessen Querschnitt normal zu einer Längserstreckungsrichtung des Hohlprofils und parallel zu den Grundflächen jeder Batteriezelle beispielsweise zumindest abschnittsweise kreisförmig, rechteckig oder oval ist. Hierbei kann mittels des Rahmens beispielsweise eine Anordnung der Batteriezellen derart aneinander erfolgen, dass das Batteriepack als ein einzelnes Bauteil vorliegt und besonders einfach bei einer Montage (z.B. bei der Anordnung in dem Batteriegehäuse) handzuhaben ist. Insbesondere beinhaltet der Rahmen einen Kunststoff oder besteht aus diesem. Bei der Anordnung des Rahmens an dem Batteriepack bedeckt der Rahmen jede der Batteriezellen an der Mantelfläche der jeweiligen Batteriezelle zumindest teilweise. Somit liegt der Rahmen zumindest abschnittsweise an der Mantelfläche, insbesondere stirnseitig, der jeweiligen Batteriezelle an, sodass in diesem Bereich an jeder der Batteriezellen der Rahmen angeordnet ist. Insbesondere können die beiden Grundflächen verdeckungsfrei von dem Rahmen sein, da das Hohlprofil beidseitig geöffnet ist. Im Vergleich zu einem Modulgehäuse kann es sich bei dem Rahmen somit um eine unvollständige Bedeckung der das Batteriepack bildenden Batteriezellen handeln. Vorteilhaft ist, dass auf ein Modulgehäuse verzichtet wird und somit ein Fertigungs- und Materialaufwand der Batterie verringert ist.
Die Batterie umfasst auch die Vorspanneinrichtung mit der Vorspanneinheit. Die Vorspanneinheit der Vorspanneinrichtung ist dazu ausgebildet, an einer ersten Seite des Rahmens eine Vorspannkraft auf das Batteriepack zu erzeugen. Dabei kann die Vorspannkraft zwischen 1 und 10 kN, insbesondere zwischen 2 und 5 Kilo Newton betragen. Insbesondere kann eine Wirklinie der Vorspannkraft normal zu der ersten Seite des Rahmens verlaufen und die Vorspannkraft von der Umgebung in Richtung des Batteriepacks wirken. Bei der Vorspannkraft handelt es sich beispielsweise um jene Kraft, die erforderlich ist, um ein betriebsbedingtes Aufblähen (Swelling) zumindest einer der Batteriezellen zu kompensieren, um vorteilhafterweise eine Lebensdauer der zumindest einen der Batteriezellen und daher des Batteriepacks zu erhöhen. Die Vorspanneinheit ist somit dazu ausgebildet, das Batteriepack spätestens nach einer Montage der Batterie mit der Vorspannkraft zu beaufschlagen.
Vorteilhafterweise ist somit die Batterie gemäß dem verbesserten Konzept besonders einfach zu konstruieren und zu fertigen. Aufgrund einer im Vergleich zu einer Modulbauweise geringen Anzahl an die Batterie bildenden Komponenten ist die Batterie gemäß dem verbesserten Konzept kostengünstiger, weist ein geringeres Gewicht und einen verminderten Bauraumbedarf auf.
Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Vorspanneinrichtung eine weitere Vorspanneinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Rahmens eine weitere Vorspannkraft auf das Batteriepack zu erzeugen, sodass die Vorspannkraft der Vorspanneinheit und die weitere Vorspannkraft der weiteren Vorspanneinheit zueinander entgegengesetzt wirken. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Batteriepack besonders gleichmäßig vorgespannt ist. Die Vorspanneinrichtung umfasst zwei Vorspanneinrichtungen, d. h. die Vorspanneinrichtung und die weitere Vorspanneinrichtung. Mittels der beiden Vorspanneinrichtungen kann an einer jeweiligen der jeweiligen Vorspanneinrichtung zugeordneten Seite des Rahmens eine jeweilige Vorspannkraft auf das Batteriepack aufbringen, d. h. die erste Vorspanneinrichtung die Vorspannkraft an der ersten Seite des Rahmens und die weitere Vorspanneinrichtung die weitere Vorspannkraft an der zweiten Seite. Bei der ersten Seite und der zweiten Seite handelt es sich um zwei entgegengesetzte Seiten des Rahmens. Insbesondere können die erste Seite um die zweite Seite zueinander parallel angeordnet sein. Des Weiteren können Wirklinien der beiden Vorspannkräfte, d. h. jene der Vorspannkraft und jene der weiteren Vorspannkraft, zueinander parallel sein, allerdings entgegengesetzt zueinander orientiert sein. Dadurch kann eine Lebensdauer der Batterie zusätzlich erhöht werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Vorspanneinrichtung ein Plattenelement aufweist, welches mit einer Plattenoberseite vollflächig auf der ersten Seite des Rahmens aufliegt und mit einer Plattenunterseite an zumindest einem vorgespannten Federelement angeordnet ist. Als Plattenelement ist ein ebenes und flaches Bauteil zu verstehen, welches von der Plattenoberseite und der Plattenunterseite begrenzt ist. Die Plattenoberseite und die Plattenunterseite sind einander gegenüberliegend und insbesondere parallel zueinander angeordnet. Ein Normalabstand zwischen der Plattenoberseite und Plattenunterseite ist über das gesamte Plattenelement insbesondere gleich, d. h. das Plattenelement ist überall gleich dick. Das Plattenelement ist vorzugsweise formstabil, d. h. eine Form des Plattenelements ist widerstandsfähig (zum Beispiel gegen eine Druckbeanspruchung) ausgebildet. Das Plattenelement kann hierzu beispielsweise aus einem Metall oder einem Kunststoff gefertigt sein. Dabei ergibt sich der Vorteil, dass die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung besonders gleichmäßig über die Plattenoberseite an dem Rahmens einwirkt. Ferner ist die Vorspannkraft von dem zumindest einen Federelement, welches an der Plattenunterseite des Plattenelements angeordnet ist, definiert, d.h. vorgegeben. Bei dem zumindest einen Federelement handelt es sich um ein elastisch und/oder plastisch unter Krafteinwirkung verformbares Bauteil. Insbesondere kann das Federelement aus einem Metall gefertigt sein oder beinhalten. Insbesondere sind mehrere Federelemente vorgesehen, die gleichmäßig über die Plattenunterseite verteilt sein können, um ein Verkippen oder ein Verkanten des Plattenelements beim Aufbringen der Vorspannkraft zu verhindern. Zusätzlich kann das zumindest eine Federelement ein Führungselement aufweisen, beispielsweise eine Führungsschiene, insbesondere bei Vorliegen eines einzigen Federelements, um dem Verkippen oder dem Verkanten des Plattenelements entgegenzuwirken. Das zumindest eine Federelement ist vorgespannt, was bedeutet, dass es dazu ausgebildet ist, die Vorspannkraft direkt nach außen, insbesondere in Richtung des Batteriepacks, abzugeben. Das zumindest eine Federelement weist eine definierte Federkonstante und alternativ oder zusätzlich eine definierte Federkennlinie auf, welche die Vorspannkraft vorgibt. Die Federkennlinie beschreibt dabei einen Zusammenhang einer auf das zumindest eine Federelement wirkenden Kraft (oder eines Drehmoments) zu einer dadurch bewirkten Auslenkung des zumindest einen Federelements, d.h. deren absolute Verlängerung oder ihre Verdrehung. Die Federkonstante (Federsteifigkeit) ist dabei eine Steigung der Federkennlinie in einem Federdiagramm. In Abhängigkeit von einer Bauform des zumindest einen Federelements kann die Federkennlinie linear, progressiv, degressiv oder kombiniert ausgebildet sein. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine Federcharakteristik des zumindest einen Federelements, die von einer Federkennlinie und/oder der Federkonstante vorgegeben ist, erlaubt, die Vorspannkraft besonders flexibel und genau über eine Lebensdauer des Batteriepacks einzustellen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform hierzu sieht vor, dass die Vorspanneinrichtung über das zumindest eine Federelement mit einem weiteren Plattenelement verbunden ist. Vorzugsweise ist das weitere Plattenelement analog zu dem bereits beschriebenen Plattenelement ausgebildet. Das zumindest eine Federelement ist somit zwischen dem Plattenelement und dem weiteren Plattenelement angeordnet. Dadurch ist die Vorspanneinrichtung vorteilhafterweise dazu ausgebildet, mittels des Plattenelements die Vorspannkraft sowie eine zu der Vorspannkraft entgegengesetzt wirkende Vorspannkraft mittels dem weiteren Plattenelement zu erzeugen. Dies kann beispielsweise erforderlich sein, wenn die Batterie zusätzlich zu dem Batteriepack ein weiteres Batteriepack aufweist und die Vorspanneinrichtung zwischen dem Batteriepack und dem weiteren Batteriepack angeordnet ist. Dadurch kann besonders vorteilhaft eine solche Vorspanneinrichtung über das Plattenelement die Vorspannkraft auf das Batteriepack und über das weitere Plattenelement die entgegensetzt wirkende Vorspannkraft auf das weitere Batteriepack aufbringen. Alternativ oder zusätzlich ist die Vorspanneinrichtung unmittelbar an dem Batteriegehäuse angeordnet. Dabei kann die Vorspanneinrichtung ein Teil des Batteriegehäuses oder in das Batteriegehäuse integriert sein. Insbesondere kann die Vorspanneinrichtung an einer Stirnseite der Einschuböffnung angeordnet sein. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Bauraumbedarf der Vorspanneinrichtung geringgehalten werden kann. Alternativ oder zusätzlich enthält das zumindest eine Federelement eine Schraubenfeder und/oder eine Flachfeder mit einem wellenförmigen Querschnitt. Bei der Schraubenfeder kann es sich insbesondere um einen in Schraubenform gewickelten, d. h. gebundenen metallischen Draht handeln. Beispielsweise ist die Schraubenfeder als eine torsionsbeanspruchte Schraubendruckfeder ausgebildet. Die Schraubenfeder ist dazu ausgebildet, durch Zusammendrücken der Schraubenfeder die Vorspannkraft über zumindest eine Endwindung der Schraubenfeder in die Schraubenfeder einzuleiten, die Vorspannkraft zu speichern und bei einem Entspannen der Schraubenfeder teilweise über den Rahmen an das Batteriepack zu übertragen. Die Flachfeder weist den wellenförmigen Querschnitt auf, sodass die Flachfeder einer Form eines Wellenblechs entsprechen kann. Die Flachfeder kann beispielsweise aus einem Federbandstahl gestanzt und geformt sein. Aufgrund des wellenförmigen Querschnitts ist die Flachfeder gekrümmt, d.h. sie kann aus Geraden- und Kreisbogenteilen zusammengesetzt sein. Auf eine Befestigung der Flachfeder an dem Plattenelement und einer daraus resultierenden Schwächung des Plattenelements kann verzichtet werden. Durch eine Ausgestaltung des zumindest einen Federelements als Schraubenfeder und/oder als Flachfeder kann die Vorspanneinrichtung besonders kompakt ausgebildet sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass der Rahmen zwei zu der ersten Seite jeweils senkrechte weitere Seiten aufweist, welche jeweils zwischen dem Batteriepack und einer die Einschuböffnung begrenzenden Wand des Batteriegehäuses angeordnet sind. Der Rahmens kann somit eine Form eines U-Profils nachbilden, wobei die erste Seite einen Steg des U-Profils und die beiden weiteren Seiten senkrecht zu der ersten Seite zwei parallele Flansche des U-Profils ausbilden. Über die zwei weiteren Seiten des Rahmens ist das Batteriepack an der die Einschuböffnung begrenzenden Wand des Batteriegehäuses positioniert. Insbesondere kann die Wand zwei Längsseiten der Einschuböffnung umfassen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Batteriepack über die beiden weiteren Seiten unmittelbar oder über einen Luftspalt mit dem Batteriegehäuse verbunden und die Batterie besonders kompakt ausgebildet sein kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Batteriepack ein Trennelement aufweist. Das Trennelement ist zwischen zwei benachbarten der Batteriezellen positioniert und dazu ausgebildet, die beiden benachbarten der Batteriezellen thermisch voneinander zu isolieren. Bei den zwei benachbarten der Batteriezellen handelt es sich um nebeneinander angeordnete Batteriezellen. Alternativ ist das Trennelement zwischen einer endständigen der Batteriezellen und dem Rahmen positioniert und dazu ausgebildet, die endständige der Batteriezellen und den Rahmen thermisch voneinander zu isolieren. Die endständige der Batteriezellen grenzt lediglich an eine weitere der Batteriezellen an. Das Batteriepack kann in diesem Zusammenhang insbesondere zwei endständige Batteriezellen aufweisen. Das zwischen zwei der Batteriezellen bzw. zwischen einer der Batteriezellen und dem Rahmen angeordnete Trennelement ist dazu ausgebildet, eine thermische Isolierfunktion bereitzustellen. Diese Isolierfunktion kann insbesondere von einem das Trennelement bildenden Material vorgegeben sein, welches eine geringe Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise kleiner 0,5 Watt pro Meter und Kelvin, aufweist. Beispielsweise ist das Trennelement aus einem Kunststoff gefertigt. Vorteilhafterweise weist die Batterie mehrere Trennelemente auf, sodass jede der Batteriezellen zumindest einseitig, insbesondere zweiseitig, an einem jeweiligen der Trennelemente angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass bei einem Erwärmen oder einem Überhitzen zumindest einer der Batteriezellen ein Wärmeübergang auf die davon abweichenden der Batteriezellen verhindert, begrenzt oder verzögert werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform hierzu sieht vor, dass das Trennelement als ein separates Bauteil vorliegt oder in den Rahmen integriert ist. Somit ist das als das separate Bauteil ausgebildete Trennelement besonders einfach austauschbar. Beispielsweise kann dies von Vorteil sein, falls sich eine Anforderung an die Isolierfunktion des Trennelements ändert und ein Wechsel eines aktuell verbauten Trennelements durch ein die Anforderung erfüllendes Trennelements erforderlich ist. Alternativ ist das Trennelement in den Rahmen integriert, d. h. das Trennelement ist ein Teil des Rahmens. Hierdurch reduziert sich ein Montageaufwand, da auf ein Einsetzen des Trennelements, beispielsweise zwischen der endständigen der Batteriezellen und dem Rahmen, verzichtet werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Mantelfläche jeder Batteriezelle einen rechteckigen Querschnitt mit zwei Längsseiten und zwei im Vergleich zu den Längsseiten kürzere Stirnseiten aufweist. Dabei sind zwei angrenzende der Batteriezellen an ihren Längsseiten aneinander angeordnet. Insbesondere ist jede Batteriezelle dabei als prismatische Zelle ausgebildet. Der rechteckige Querschnitt der Mantelfläche ist dabei von den rechteckig ausgebildeten Grundflächen vorgegeben, die parallel zu dem rechteckige Querschnitt der Mantelfläche verlaufen. Die Mantelfläche kann insbesondere vier Rechtecksflächen umfassen, wobei zwei der Rechtecksflächen jeweils von den Längsseiten der Mantelfläche und der Höhe jeder Batteriezelle und die zwei weiteren der Rechtecksflächen von den Stirnseiten der Mantelfläche und der Höhe jeder Batterie vorgegeben sind. Innerhalb des Batteriepacks ist jeder Batteriezelle mit zumindest einer der Längsseiten an einer weiteren der Batteriezellen positioniert. Da die Längsseiten länger als die Stirnseiten sind und somit auch die zwei daraus gebildeten der Rechteckflächen ist ein Kontaktbereich zwischen zwei angrenzenden der Batteriezellen vorteilhafterweise besonders großflächig.
Gemäß dem verbesserten Konzept ist auch ein Kraftfahrzeug mit einer Batterie bereitgestellt, wobei die Batterie dazu ausgebildet ist, einen Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs elektrisch zu versorgen. Vorzugsweise handelt es sich bei der Batterie um eine vorteilhafte Ausführungsform der Batterie gemäß dem verbesserten Konzept. Das Kraftfahrzeug ist bevorzugt als ein Kraftwagen, insbesondere als ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen, oder als ein Personenbus oder ein Motorrad ausgestaltet. Der Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs kann beispielsweise als ein Elektroantrieb oder ein Hybridantrieb ausgebildet sein.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Batterie beschrieben worden sind und umgekehrt. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs hier nicht noch einmal beschrieben.
Gemäß dem verbesserten Konzept ist auch ein Verfahren zum Herstellen einer Batterie bereitgestellt. Das Verfahren zum Herstellen der Batterie kann auch als Herstellverfahren bezeichnet werden. Vorzugsweise handelt es sich bei der Batterie um eine vorteilhaften Ausführungsform der Batterie gemäß dem verbesserten Konzept. Die Batterie umfasst ein Batteriepack mit mehreren Batteriezellen, wobei jede der Batteriezellen zwei über eine Mantelfläche verbundene Grundflächen aufweist. Ferner umfasst die Batterie ein Batteriegehäuse mit einer Einschuböffnung zur Aufnahme des Batteriepacks sowie eine Vorspanneinrichtung mit einer Vorspanneinheit.
In einem ersten Schritt des Verfahrens wird das Batteriepack mittels eines Rahmens, der als ein Hohlprofil mit einem geschlossenen Querschnitt ausgebildet ist, eingefasst, sodass von dem Rahmen jede der Batteriezellen an der Mantelfläche der jeweiligen Batteriezelle zumindest teilweise bedeckt wird. Die beiden Grundflächen verbleiben hingegen verdeckungsfrei.
In einem zweiten Schritt des Verfahrens wird ein Montagezustand der Vorspanneinrichtung eingestellt, wobei vor einem Anordnen innerhalb des Batteriegehäuses die Vorspanneinheit vorgespannt und derart fixiert wird, sodass eine nach außen gerichtete Vorspannkraft unterbunden ist. Beim Einstellen des Montagezustands der Vorspanneinrichtung wird zunächst die Vorspannkraft in die Vorspanneinheit eingeleitet. Eine Fixierung der Vorspanneinrichtung, die insbesondere mechanisch erfolgen kann, verhindert ein Übertragen der Vorspannkraft nach außen, wodurch ein Abbau der Vorspannkraft verhindert und diese temporär, d. h. bis zu einem Lösen der Fixierung, in der Vorspanneinrichtung gespeichert werden kann. Dabei kann der zweite Schritt des Verfahrens zeitlich vor, zeitlich nach oder gleichzeitig mit dem ersten Schritt des Verfahrens durchgeführt werden.
In einem dritten Schritt des Verfahrens werden das eingefasste Batteriepack und die fixierte Vorspanneinrichtung in der Einschuböffnung des Batteriegehäuses angeordnet, wobei die fixierte Vorspanneinheit an eine erste Seite des Rahmens angrenzt. Das eingefasste Batteriepack und die fixierte Vorspanneinrichtung werden somit gemeinsam innerhalb des Batteriegehäuses in der Einschuböffnung positioniert. Hierbei sind die fixierte Vorspanneinrichtung und das eingefasste Batteriepack über die erste Seite des Rahmens aneinander angeordnet.
In einem vierten Schritt des Verfahrens wird ein Betriebszustand der in dem Batteriegehäuse angeordneten Vorspanneinrichtung eingestellt. Hierbei wird die Fixierung der Vorspanneinheit gelöst, sodass an der ersten Seite des Rahmens die Vorspannkraft auf das Batteriepack aufgebracht wird. Durch Überführen der Vorspanneinrichtung von dem Montagezustand in den Betriebszustand kann die in der Vorspanneinheit gespeicherte Vorspannkraft über die erste Seite des Rahmens auf das Batteriepack wirken. Dadurch kann besonders vorteilhafterweise eine Lebensdauer der das Batteriepack ausbildenden Batteriezellen erhöht werden.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Batterie und/oder des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind und umgekehrt. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform eines Kraftfahrzeugs nach dem verbesserten Konzept; und
2 eine schematische Schnittdarstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Batterie nach dem verbesserten Konzept.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente. Der Übersicht halber sind funktionsgleiche und mehrfach dargestellte Elemente, insbesondere in der 2, unvollständig aber zumindest einmalig mit einem entsprechenden Bezugszeichen versehen.
Die 1 zeigt beispielhaft ein als Personenkraftwagen ausgebildetes Kraftfahrzeug 10 mit einem Antriebsmotor 12 und einer Batterie 14. Die Batterie 14 kann als eine sogenannte Hochvolt-Batterie dazu ausgebildet sein, den Antriebsmotor 12 elektrisch zu versorgen. Somit kann das Kraftfahrzeug 10 zumindest teilweise elektrisch antreibbar und der Antriebsmotor 12 als ein Elektroantrieb oder ein Hybridantrieb ausgebildet sein.
Die 2 zeigt beispielhaft unter Bezugnahme auf die im Zusammenhang mit der 1 gezeigten und beschriebenen Komponenten ausschnittweise die Batterie 14 in einer als Grundriss ausgebildeten Schnittdarstellung. Die Batterie 14 umfasst vier Batteriepacks 16, ein Batteriegehäuse 18, einen jedes Batteriepack 16 einfassenden jeweiligen Rahmen 32 sowie eine Vorspanneinrichtung 36.
Das Batteriegehäuse 18 weist zwei Einschuböffnungen 20 zur Aufnahme der Batteriepacks 16 auf, wobei die beiden Einschuböffnungen 20 in y-Richtung übereinander angeordnet sind. Dabei sind in der jeweiligen Einschuböffnung 20 die Batteriepacks 16 jeweils paarweise nebeneinander in x-Richtung, d.h. links und rechts, positioniert. Die Batteriepacks 16 sind dabei innerhalb der Einschuböffnungen 20 jeweils relativ verschiebbar in x-Richtung und relativ unverschiebbar in y-Richtung. Jedes Batteriepack 16 umfasst jeweils sechs nebeneinander angeordnete Batteriezellen 22, wobei jede Batteriezelle 22 zwei Grundflächen 24 aufweist, die über eine Mantelfläche 26 der jeweiligen Batteriezelle 22 miteinander verbunden sind. Insgesamt kann die Batterie 14 beispielweise zwischen 150 und 200 Batteriezellen 22 aufweisen. In der 2 ist jeweils nur eine der beiden Grundflächen 24, d.h. eine Deckfläche mit einem elektrischen Anschluss, sichtbar dargestellt, während die zweite der beiden Grundflächen 24, d.h. eine Bodenfläche verdeckt ist. Insbesondere kann jede Batteriezelle 22 als eine prismatische Zelle ausgebildet sein, sodass die beiden Grundflächen 24 rechteckig umfasst und somit die Mantelfläche 26 jeder Batteriezelle 22 einen rechteckigen Querschnitt mit zwei Längsseiten 28 in y-Richtung und zwei im Vergleich zu den Längsseiten 28 kürzere Stirnseiten 30 in x-Richtung aufweist. Dabei sind zwei angrenzende der Batteriezellen 22 innerhalb des Batteriepacks 16 an ihren Längsseiten 28 aneinander angeordnet.
Jedes Batteriepack 16 ist von dem Rahmen 32 eingefasst, der als ein Hohlprofil mit einem geschlossenen Querschnitt ausgebildet ist, wobei der Rahmen 32 jede der Batteriezellen 22 an der Mantelfläche 26 zumindest teilweise bedeckt. Insbesondere ist jede Batteriezelle 22 an den Stirnseiten 30 der Mantelfläche 26 von dem Rahmen 32 bedeckt. Zusätzlich kann bei den endständigen der Batteriezellen 22 jedes Batteriepacks 16 eine der Längsseiten 28, die das Batteriepack 16 nach außen begrenzt, von dem Rahmen 32 bedeckt sein. Dabei sind die beiden Grundflächen 24 jede der Batteriezellen 22 verdeckungsfrei von dem Rahmen 32. Der Rahmen 32 weist eine erste Seite 34a, eine dazu gegenüberliegende zweite Seite 34b, jeweils in y-Richtung, sowie zwei weitere Seiten 34c, 34d auf. Dabei sind die beiden weiteren Seiten 34c, 34d jeweils senkrecht zu der ersten Seite 34c und der zweiten Seite 34b, d.h. in x-Richtung ausgebildet. Somit sind die Längsseiten 28 jeder Batteriezelle 22 parallel zu der ersten Seite 34a und der zweiten Seite 34b sowie die Stirnseiten 30 parallel zu den beiden weiteren Seiten 34a, 34d.
Ferner weist die Batterie 14 die Vorspanneinrichtung 36 auf. Die Vorspanneinrichtung 36 umfasst eine Vorspanneinheit 38a und eine weitere Vorspanneinheit 38b. Die beiden in den Einschuböffnungen 20 endständigen Batteriepacks 16, d.h. die beiden in der 2 in x-Richtung rechts dargestellten und in y-Richtung übereinander dargestellten Batteriepacks 16, sind jeweils mit der ersten Seite 34a des Rahmens 32 an der Vorspanneinheit 38a angeordnet, jeweils mit der zweiten Seiten 34b des Rahmens 32 an der weiteren Vorspanneinheit 38b und jeweils mit den weiteren Seiten 34c, 34c des Rahmens 32 an einer die Einschuböffnung 20 begrenzenden Wand 40 angeordnet. Dabei ist die Vorspanneinheit 38a dazu ausgebildet, auf die daran angeordnete erste Seite 34a des Rahmens 32 eine Vorspannkraft F1 aufzubringen, die als ein entgegengesetzt zur x-Richtung verlaufender Pfeil schematisch dargestellt ist. Analog ist die weitere Vorspanneinheit 38b dazu ausgebildet, auf die daran angeordnete zweite Seite 34b des Rahmens 32 eine weitere Vorspannkraft F2 aufzubringen, die als ein zur x-Richtung verlaufender Pfeil schematisch dargestellt ist, sodass die Vorspannkraft F1 der Vorspanneinheit 38a und die weitere Vorspannkraft F2 der weiteren Vorspanneinheit 38b zueinander entgegengesetzt wirken, wie für das in der 2 in oben rechts angeordnete Batteriepack 16 beispielhaft dargestellt ist.
Die Vorspanneinrichtung 36 weist ein Plattenelement 42a auf, welches mit einer Plattenoberseite vollflächig auf der ersten Seite 34a des Rahmens 32 aufliegt und mit einer Plattenunterseite an einem vorgespannten Federelement 44 angeordnet ist. Das zumindest eine Federelement 44 weist eine definierte Federkonstante und alternativ oder zusätzlich eine definierte Federkennlinie auf, welche die Vorspannkraft F1 und die weitere Vorspannkraft F2 vorgibt. Die Vorspanneinrichtung 36 ist hier, wie jeweils an der Vorspanneinheit 38b gezeigt, über das als drei Schraubenfedern 46a ausgebildete Federelement 44 mit einem weiteren Plattenelement 42b verbunden. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorspanneinrichtung 36, wie jeweils für die Vorspanneinheit 38a dargestellt, unmittelbar an dem Batteriegehäuse 18 angeordnet sein. Dabei in der 2 rechts oben angeordneten Batteriepacks 16 über eine Flachfeder 46b mit einem wellenförmigen Querschnitt (Wellenblech) und das Plattenelement 42a des die rechts unten angeordneten Batteriepacks 16 drei weitere Schraubenfeder 46a an dem Batteriegehäuse 18 befestigt.
Des Weiteren umfasst die Batterie 14 mehrere Trennelemente 48 zum thermischen Isolieren auf. Dabei kann ein jeweiliges Trennelement 48 zwischen zwei benachbarten der Batteriezellen 22 positioniert sein, um die beiden benachbarten der Batteriezellen 22 thermisch voneinander zu isolieren. Alternativ oder zusätzlich können Trennelemente 48 jeweils zwischen einer endständigen der Batteriezellen 22 und dem Rahmen 32 angeordnet sein, um die endständige der Batteriezelle 22 und den Rahmen 32 thermisch voneinander zu isolieren. Die Trennelemente 48 können dabei jeweils als ein separates Bauteil 50 vorliegen oder in den Rahmen 32 integriert sein.
In einem ersten Schritt S1 eines Verfahrens zum Herstellen der Batterie 14 wird das Batteriepack 16 mittels des Rahmens 32 eingefasst, sodass von dem Rahmen 32 jede der Batteriezellen 22 an der Mantelfläche 26 der jeweiligen Batteriezelle 22 zumindest teilweise bedeckt wird. In einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens wird ein Montagezustand der Vorspanneinrichtung 36 eingestellt, wobei vor einem Anordnen innerhalb des Batteriegehäuses 18 die Vorspanneinheit 38a vorgespannt und derart fixiert wird, sodass die nach außen gerichtete Vorspannkraft F1 unterbunden ist. Dabei kann der zweite Schritt S2 des Verfahrens zeitlich vor, zeitlich nach oder gleichzeitig mit dem ersten Schritt S1 des Verfahrens durchgeführt werden. In einem dritten Schritt S3 des Verfahrens werden das eingefasste Batteriepack 16 und die fixierte Vorspanneinrichtung 36 in der Einschuböffnung 20 des Batteriegehäuses 18 angeordnet, wobei die fixierte Vorspanneinheit 38a an die erste Seite 34a des Rahmens 32 angrenzt. Alternativ oder zusätzlich kann die fixierte weitere Vorspanneinheit 38b an der zweiten Seite 34b des Rahmens 32 angeordnet werden, wie im Zusammenhang mit den beiden in der 2 rechts gezeigten Batteriepacks 16. In einem vierten Schritt S4 des Verfahrens wird ein Betriebszustand der in dem Batteriegehäuse 18 angeordneten Vorspanneinrichtung 36 eingestellt. Hierbei wird eine Fixierung der Vorspanneinheit 38a gelöst, sodass an der ersten Seite 34a des Rahmens 32 die Vorspannkraft F1 auf das Batteriepack 16 aufgebracht wird. Ist zusätzlich die weitere Vorspanneinheit 38a vorhanden, kann durch Lösen derer Fixierung die weitere Vorspannkraft F2 auf der zweiten Seite 34b des Rahmens 32 entgegengesetzt zu der Vorspannkraft F1 der Vorspanneinheit 38a wirken.
Dem verbesserten Konzept liegt die Erkenntnis zugrunde, dass derzeit die als Hochvolt-Batterie ausgebildete Batterie 14 für das Kraftfahrzeug 10 zumindest ein Zellmodul mit einem Zellpaket (Batteriepack 16) aufweisen kann. Bei deren Auslegung ist es erforderlich, dass das zumindest eine Zellmodul sowohl eine benötigte Vorspannung zum Standhalten bzw. Kompensieren einer Swellingkraft des Zellpakets als auch einen thermischen Propagationsschutz aufweist, wobei letztgenanntes dazu ausgebildet ist, eine thermische Propagation des Zellpakets zu verhindern bzw. zu verzögern. Daraus kann ein großer Aufwand bei einer Herstellung des zumindest einen Zellmoduls und ein hohes Gewicht der Batterie 14 aufgrund eines erhöhten Materialbedarfs (z.B. Modulgehäuse) resultieren. Fernen kann bedingt durch den erhöhten Materialbedarf und einen erhöhten Herstellungsaufwand die Batterie 14 kostenintensiv sowie eine Auslegung des zumindest einen Zellmoduls bzgl. eines Swellingverhaltens über eine Lebensdauer der Batterie 14 sehr aufwendig sein.
Somit basiert das verbesserte Konzept auf der Idee, dass das Zellpaket direkt in einem einfachen Trägerrahmen (Rahmen 32) in einen Gehäuserahmen des Batteriegehäuses 18 eingesetzt werden kann. Eine benötigte Vorspannung (Vorspannkraft F1 und weitere Vorspannkraft F1) kann über zwei jeweilige Plattenelemente 42a, 42b über das Federelement 44 vorgespannt aufgebracht werden. So kann die benötigte Vorspannung über die Federkennlinie eingestellt und ein Swelling („Aufbauchen“) der Batteriezellen 22 über das vorgespannte Federelement 44 kompensiert werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Zellpaket vergleichsweise zu dem zuvor genannten zumindest einen starren Zellmodul einfacher zu konstruieren und zu fertigen sind. Auch können die Vorspannkraft F1 und weitere Vorspannkraft F1 besonders flexibel und genau über die Lebensdauer der Batterie 14 eingestellt werden. Des Weiteren kann durch ein Entfallen vieler Modulkomponenten (z.B. Modulgehäuse) eine derartige Batterie 14 besonders günstig gefertigt werden, leicht sein und einen geringen Bauraumbedarf aufweisen.
Ist eine schnelle Alterung der Batteriezellen 22 vorteilhaft, kann die Vorspanneinrichtung auch nur die Vorspanneinheit 38a umfassen, wodurch eine die Alterung begünstigende Asymmetrie in einer Steifigkeit, d.h. das Batteriegehäuse 18 ist steifer als das Plattenelement 40a mit dem Federelement 44, bereitgestellt werden kann. Insbesondere liegen zwei Vorspanneinheiten 38a, 38b vor, um das Batteriepack 16 und die darin enthaltenen Batteriezellen 22 von beiden Seiten 34a, 34b mit gleich großen Vorspannkräften F1, F2 vorzuspannen.
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie die Batterie 14 mit den in den Batterierahmen integrierten Zellpakete (Batteriepacks 16) bereitgestellt werden kann, wobei die Zellpakte über Federplatten (Plattenelemente 42a, 42b mit zumindest einem Federelement 44) vorgespannt sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2019/0312323 A1 [0004]
US 2019/0363392 A1 [0005]
DE 2925248 A1 [0006]

Claims

Batterie (14) für ein zumindest teilweise elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug (10), umfassend - ein Batteriepack (16) mit mehreren Batteriezellen (22), wobei jede der Batteriezellen (22) zwei Grundflächen (24) aufweist, die über eine Mantelfläche (26) der jeweiligen Batteriezelle (22) miteinander verbunden sind, - ein Batteriegehäuse (18) mit einer Einschuböffnung (20) zur Aufnahme des Batteriepacks (16), - einen das Batteriepack (16) einfassenden Rahmen (32), der als ein Hohlprofil mit einem geschlossenen Querschnitt ausgebildet ist, wobei der Rahmen (32) jede der Batteriezellen (22) an der Mantelfläche (26) der jeweiligen Batteriezelle (22) zumindest teilweise bedeckt sind, und - eine Vorspanneinrichtung (36) mit einer Vorspanneinheit (36a), die dazu ausgebildet ist, an einer ersten Seite (34a) des Rahmens (32) eine Vorspannkraft (F1) auf das Batteriepack (16) zu erzeugen.
Batterie (14) nach Anspruch 1, wobei die Vorspanneinrichtung (36) eine weitere Vorspanneinheit (38b) aufweist, die dazu ausgebildet ist, an einer der ersten Seite (34a) gegenüberliegenden zweiten Seite (34b) des Rahmens (32) eine weitere Vorspannkraft (F2) auf das Batteriepack (16) zu erzeugen, sodass die Vorspannkraft (F1) der Vorspanneinheit (36a) und die weitere Vorspannkraft (F2) der weiteren Vorspanneinheit (36b) zueinander entgegengesetzt wirken.
Batterie (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorspanneinrichtung (36) ein Plattenelement (42a) aufweist, welches mit einer Plattenoberseite vollflächig auf der ersten Seite (34a) des Rahmens (32) aufliegt und mit einer Plattenunterseite an zumindest einem vorgespannten Federelement (44) angeordnet ist, wobei das zumindest eine Federelement (44) eine definierte Federkonstante und/oder eine definierte Federkennlinie aufweist, welche die Vorspannkraft (F1) vorgibt.
Batterie (14) nach Anspruch 3, wobei - die Vorspanneinrichtung (36) über das zumindest eine Federelement (44) mit einem weiteren Plattenelement (42a) verbunden und/oder unmittelbar an dem Batteriegehäuse (18) angeordnet ist und/oder - das zumindest eine Federelement (44) eine Schraubenfeder (46a) und/oder eine Flachfeder (48b) mit einem wellenförmigen Querschnitt enthält.
Batterie (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rahmen (32) zwei zu der ersten Seite (34a) jeweils senkrechte weitere Seiten (34c, 34d) aufweist, welche jeweils zwischen dem Batteriepack (16) und einer die Einschuböffnung (20) begrenzenden Wand (40) des Batteriegehäuses (18) angeordnet sind.
Batterie (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Batteriepack (16) ein Trennelement (48) aufweist, welches - zwischen zwei benachbarten der Batteriezellen (22) positioniert ist und dazu ausgebildet ist, die beiden benachbarten der Batteriezellen (22) thermisch voneinander zu isolieren oder - zwischen einer endständigen der Batteriezellen (22) und dem Rahmen (32) positioniert ist und dazu ausgebildet ist, die endständige der Batteriezellen (22) und den Rahmen (32) thermisch voneinander zu isolieren.
Batterie (14) nach Anspruch 6, wobei das Trennelement (22) als ein separates Bauteil (50) vorliegt oder in den Rahmen (32) integriert ist.
Batterie (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mantelfläche (26) jeder Batteriezelle (22) einen rechteckigen Querschnitt mit zwei Längsseiten (28) und zwei im Vergleich zu den Längsseiten (28) kürzere Stirnseiten (30) aufweist, wobei zwei angrenzende der Batteriezellen (22) an ihren Längsseiten (28) aneinander angeordnet sind.
Kraftfahrzeug (10) mit einer Batterie (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Batterie (14) dazu ausgebildet ist, einen Antriebsmotor (12) des Kraftfahrzeugs (10) elektrisch zu versorgen.
Verfahren zum Herstellen einer Batterie (14), wobei die Batterie (14) ein Batteriepack (16) mit mehreren Batteriezellen (22) aufweist, wobei jede der Batteriezellen (22) zwei über eine Mantelfläche (26) verbundene Grundflächen (24) aufweist, wobei die Batterie (14) ferner ein Batteriegehäuse (18) mit einer Einschuböffnung (20) zur Aufnahme des Batteriepacks (16) sowie eine Vorspanneinrichtung (36) mit einer Vorspanneinheit (38a) umfasst, gekennzeichnet durch folgende Schritte: (S1) Einfassen des Batteriepacks (16) mittels eines Rahmens (32), der als ein Hohlprofil mit einem geschlossenen Querschnitt ausgebildet ist, sodass von dem Rahmen (32) jede der Batteriezellen (22) an der Mantelfläche (26) der jeweiligen Batteriezelle (22) zumindest teilweise bedeckt wird; (S2) Einstellen eines Montagezustands der Vorspanneinrichtung (36), wobei vor einem Anordnen innerhalb des Batteriegehäuses (18) die Vorspanneinheit (38a) vorgespannt und derart fixiert wird, sodass eine nach außen gerichtete Vorspannkraft (F1) unterbunden ist; (S3) Anordnen des eingefassten Batteriepacks (16) und der fixierten Vorspanneinrichtung (36) in der Einschuböffnung (20) des Batteriegehäuses (18), wobei die fixierte Vorspanneinheit (38a) an eine erste Seite (34a) des Rahmens (32) angrenzt; und (S4) Einstellen eines Betriebszustands der in dem Batteriegehäuse (16) angeordneten Vorspanneinrichtung (36), wobei eine Fixierung der Vorspanneinheit (38a) gelöst wird, sodass an der ersten Seite (34a) des Rahmens (32) die Vorspannkraft (F1) auf das Batteriepack (16) aufgebracht wird.