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Die Erfindung betrifft ein Randprofilelement für ein Batteriezellen-Gehäuse, insbesondere zur Verwendung in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug, gemäß Anspruch 1.
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Die Erfindung betrifft auch ein System aus wenigstens einem erfindungsgemäßen Randprofilelement und wenigstens einem Eckverbinder, gemäß Anspruch 17.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Batteriezellen-Gehäuse, insbesondere zur Verwendung in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug, gemäß Anspruch 20.
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Die Erfindung betrifft schließlich eine Batteriezellen-Anordnung, insbesondere zur Verwendung in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug, mit einer Anzahl von Batteriezellen, gemäß Anspruch 24.
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Aus der Patentanmeldung
DE 10 2019 120 606 ist ein Batteriezellen-Gehäuse, insbesondere zur Verwendung in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug, bekannt, welches Batteriezellen-Gehäuse folgende Bestandteile aufweist: wenigstens ein erstes Gehäuseteil und wenigstens ein zweites Gehäuseteil, welches zweite Gehäuseteil mit dem ersten Gehäuseteil lösbar verbunden oder verbindbar ist; bei dem zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil, in einem verbundenen Zustand, ein Gehäuse-Innenraum zum Aufnehmen einer Anzahl von Batteriezellen ausgebildet ist; bei dem wenigstens eines der beiden Gehäuseteile folgenden Aufbau aufweist: eine erste Decklage aus Metallblech; eine zweite Decklage aus Metallblech; eine zwischen der ersten Decklage und der zweiten Decklage angeordnete Zwischenschicht aus einem schub- und drucksteifen, umformbaren Material, welches Material dauerhaft mit den Decklagen verbunden ist; bei dem wenigstens eine der Decklagen aus mindestens zwei aneinander liegenden Metallblechen gebildet ist, von denen wenigstens eines eine Strukturierung aufweist, sodass zwischen den beiden Metallblechen Kanäle für ein Wärmeleitungsfluid zum Abführen von Wärme aus dem Gehäuse ausgebildet sind. Die vorstehend beschriebene Anordnung von Decklagen und Zwischenschicht wird nachfolgend auch als „Sandwich“ bezeichnet.
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Bei einer bevorzugten Verwendung dieses (Sandwich-)Gehäuses wird entsprechend zum Abführen von Wärme aus dem Gehäuse ein Wärmeleitungsfluid in die Kanäle ein- und wieder aus diesen abgeleitet. Dabei ist es wichtig, die beiden Gehäuseteile sicher und dauerhaft zu verbinden, wobei die Verbindung bei Verwendung des Gehäuses an Bord eines Automobils in der Lage sein soll, im Falle eines Unfalls Aufprallenergie aufzunehmen, ohne dass es zu weiterreichenden Beschädigungen des Gehäuses kommt. Darüber hinaus wird aus Gründen der Bauraum- und Gewichtsersparnis eine weitreichende Funktionsintegration angestrebt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Randprofilelement und ein System für ein Batteriezellen-Gehäuse, ein Gehäuse für eine Batteriezellen-Anordnung und eine Batteriezellen-Anordnung mit Gehäuse anzugeben, bei dem die Gehäuseteile sicher und dauerhaft miteinander verbunden bzw. verbindbar sind, wobei die Verbindung bei Verwendung des Gehäuses an Bord eines Automobils in der Lage sein soll, im Falle eines Unfalls Aufprallenergie aufzunehmen, ohne dass es zu weiterreichenden Beschädigungen kommt. Darüber hinaus soll aus Gründen der Bauraum- und Gewichtsersparnis bei Verwendung des vorgeschlagenen Randprofilelements eine weitreichende Funktionsintegration erreichbar sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Randprofilelement für ein Batteriezellen-Gehäuse, insbesondere zur Verwendung in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen aus Anspruch 1, durch ein System aus wenigstens einem erfindungsgemäßen Randprofilelement und wenigstens einem Eckverbinder mit den Merkmalen aus Anspruch 17, durch ein Batteriezellen-Gehäuse (kurz: „Gehäuse“), insbesondere zur Verwendung in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen aus Anspruch 20 sowie durch eine Batteriezellen-Anordnung, insbesondere zur Verwendung in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug, mit einer Anzahl von Batteriezellen, mit den Merkmalen aus Anspruch 24.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungsidee sind in den jeweiligen Unteransprüchen definiert.
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Ein erfindungsgemäßes Randprofilelement für ein Batteriezellen-Gehäuse ist insbesondere zur Verwendung in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug bestimmt. Das genannte Gehäuse kann gemäß der Lehre der
DE 10 2019 120 606 ausgebildet sein, auf die insoweit Bezug genommen wird, und kann vorzugsweise aufweisen: wenigstens ein erstes Gehäuseteil und wenigstens ein zweites Gehäuseteil, welches zweite Gehäuseteil mit dem ersten Gehäuseteil lösbar verbunden oder verbindbar ist; bei dem zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil, in einem verbundenen Zustand, ein Gehäuse-Innenraum zum Aufnehmen einer Anzahl von Batteriezellen ausgebildet ist; bei dem wenigstens eines der beiden Gehäuseteile folgenden Aufbau aufweist: eine erste Decklage aus Metallblech; eine zweite Decklage aus Metallblech; eine zwischen der ersten Decklage und der zweiten Decklage angeordnete Zwischenschicht aus einem schub- und drucksteifen, umformbaren Material, welches Material dauerhaft mit den Decklagen verbunden ist; bei dem wenigstens eine der Decklagen aus mindestens zwei aneinander liegenden Metallblechen gebildet ist, von denen wenigstens eines eine Strukturierung aufweist, sodass zwischen den beiden Metallblechen Kanäle für ein Wärmeleitungsfluid zum Abführen von Wärme aus dem Gehäuse ausgebildet sind. Die Erfindung ist allerdings nicht auf solche Gehäuse beschränkt.
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Das erfindungsgemäße Randprofilelement als solches weist auf: einen Querschnitt mit einem Verbindungsschenkel und mit wenigstens zwei seitlich von dem Verbindungsschenkel abragenden freien Schenkeln, vorzugsweise drei freien Schenkeln nach Art des Buchstaben E, welche freien Schenkel voneinander beabstandet sind und zwischen sich wenigstens einen Freiraum zum Aufnehmen wenigstens eines Randabschnitts eines Gehäuseteils des Batteriezellen-Gehäuses definieren, vorzugsweise wenigstens einen ersten Freiraum und einen zweiten Freiraum, den ersten Freiraum zum Aufnehmen eines Randabschnitts des ersten Gehäuseteils und den zweiten Freiraum zum Aufnehmen eines Randabschnitts des zweiten Gehäuseteils; und in dem Verbindungsschenkel wenigstens eine Hohlkammer, welche Hohlkammer sich über eine gesamte Profillänge des Randprofilelements erstreckt.
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Der wenigstens eine Freiraum ermöglicht die Aufnahme und die sichere Verbindung der beiden Gehäuseteile. Die Hohlkammer sorgt für Schutz, insbesondere bei einem Unfall (Aufprall), und kann darüber hinaus für die angestrebte Funktionsintegration genutzt werden.
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Ein erfindungsgemäßes System umfasst wenigstens ein erfindungsgemäßes Randprofilelement und wenigstens einen Eckverbinder, welcher Eckverbinder vorzugsweise Vorsprünge aufweist, mit denen er in die Hohlkammer des Randprofilelements einsteckbar ist, wobei der Eckverbinder höchst vorzugsweise Vorsprünge aufweist, die von verschiedenen Seiten des Eckverbinders abragen und sich zueinander unter einem Winkel von bevorzugt 90° erstrecken.
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Durch die Eckverbinder lassen sich die Randprofilelemente zu einem (geschlossenen, rechteckigen) Rahmen miteinander verbinden, um insbesondere die Gehäuseteile umlaufend-umfänglich einzufassen.
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Ein erfindungsgemäßes Batteriezellen-Gehäuse, insbesondere zur Verwendung in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug, weist analog zur Lehre der
DE 10 2019 120 606 auf: wenigstens ein erstes Gehäuseteil und wenigstens ein zweites Gehäuseteil, welches zweite Gehäuseteil mit dem ersten Gehäuseteil lösbar verbunden oder verbindbar ist; bei dem zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil, in einem verbundenen Zustand, ein Gehäuse-Innenraum zum Aufnehmen einer Anzahl von Batteriezellen ausgebildet ist; bei dem wenigstens eines der beiden Gehäuseteile folgenden Aufbau aufweist: eine erste Decklage aus Metallblech; eine zweite Decklage aus Metallblech; eine zwischen der ersten Decklage und der zweiten Decklage angeordnete Zwischenschicht aus einem schub- und drucksteifen, umformbaren Material, welches Material dauerhaft mit den Decklagen verbunden ist; bei dem wenigstens eine der Decklagen aus mindestens zwei aneinander liegenden Metallblechen gebildet ist, von denen wenigstens eines eine Strukturierung aufweist, sodass zwischen den beiden Metallblechen Kanäle für ein Wärmeleitungsfluid zum Abführen von Wärme aus dem Gehäuse ausgebildet sind; und mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Randprofilelement oder einem erfindungsgemäßen System, welches System ein solches Randprofilelement umfasst, wobei das Randprofilelement mit seinen freien Schenkeln einen Randabschnitt des ersten Gehäuseteils und einen Randabschnitts des zweiten Gehäuseteils einfasst.
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Mit dem Randprofilelement kann so die angestrebte sichere Verbindung zwischen den Gehäuseteilen geschaffen werden.
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Eine erfindungsgemäße Batteriezellen-Anordnung, insbesondere zur Verwendung in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug, umfasst eine Anzahl von Batteriezellen und ein erfindungsgemäßes Gehäuse, in welchem Gehäuse die Batteriezellen aufgenommen sind.
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Auf diese Weise ist eine sichere Anordnung der Batteriezellen geschaffen, die zudem Möglichkeiten der Funktionsintegration bietet.
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Es wird nun auf vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung näher eingegangen, die in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert sind.
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Bei einer ersten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Randprofilelements ist vorgesehen, dass die freien Schenkel unter einem Winkel von 90° von dem Verbindungsschenkel abragen, vorzugsweise im Falle von mindestens drei freien Schenkeln. Hierdurch lassen sich insbesondere eben ausgebildete, flächig aneinander anliegende Gehäuseteile gut miteinander verbinden.
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Bei einer zweiten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Randprofilelements ist vorgesehen, dass die freien Schenkel sich parallel zueinander erstrecken oder, vorzugsweise bei zwei freien Schenkeln, unter einem Winkel kleiner 180°. Im ersten Fall lassen sich insbesondere eben ausgebildete, flächig aneinander anliegende Gehäuseteile gut miteinander verbinden, worauf schon hingewiesen wurde. Im zweiten Fall können die keilförmig zulaufenden Schenkel eine Art Klammerwirkung auf die Gehäuseteile ausüben, um diese kraftschlüssig zusammenzuhalten. Wenn solche Randprofilelemente umlaufend vorgesehen sind, kann u.U. auf weitere Verbindungsmittel zum Verbinden der Gehäuseteile ganz verzichtet werden.
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Bei einer zweiten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Randprofilelements ist vorgesehen, dass wenigstens einer der freien Schenkel selbst eine Hohlkammer aufweist. Dies erhöht die Stabilität bei zugleich nur geringem Gewicht, insbesondere im Fall keilförmig zulaufender Schenkel (siehe oben). Auch diese (weitere) Hohlkammer kann zur Funktionsintegration genutzt werden.
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Bei einer dritten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Randprofilelements ist vorgesehen, dass das Randprofilelement als Strangpressprofil hergestellt ist, vorzugsweise aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung. Die Herstellung gestaltet sich dann einfach und kostengünstig.
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Bei einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Randprofilelements ist vorgesehen, dass das Randprofilelement aus Kunststoff hergestellt ist, bevorzugt faserverstärktem Kunststoff, insbesondere glasfaserverstärkt (GFK), vorzugsweise mittels Pultrusion oder (Ko-)Extrusion, je nach Faserlänge, höchst vorzugsweise unter Verwendung von Duromer-Kunststoffen, wie EP (Epoxidharz), UP (ungesättigtes Polyesterharz) oder PUR (Polyurethan).
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Bei wieder einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Randprofilelements ist vorgesehen, dass das Randprofilelement an den freien Schenkeln Befestigungsstrukturen aufweist zum Verbinden mit einem Randabschnitt eines Gehäuseteils des Batteriezellen-Gehäuses. Solche Befestigungsstrukturen können dazu verwenden werden, das Randprofilelement noch dauerhafter mit den Gehäuseteilen zu verbinden. Dies kann auf unterschiedliche Weise geschehen.
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Bei einer entsprechenden Weiterbildung des erfindungsgemäßen Randprofilelements ist vorgesehen, dass die Befestigungsstrukturen als Löcher oder Durchbrüche in wenigstens einem der freien Schenkel ausgebildet sind, vorzugsweise in einem äußeren freien Schenkel bei wenigstens drei freien Schenkeln. Diese Löcher können zum Einbringen von Verbindungsmitteln, wie Stiften, Bolzen, Schrauben, Nieten oder dgl. verwendet werden, um die Gehäuseteile zu verbinden.
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Bei einer anderen diesbezüglichen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Randprofilelements ist vorgesehen, dass die Befestigungsstrukturen als Kleberinnen oder -Nuten in wenigstens einem der freien Schenkel ausgebildet sind, vorzugsweise an einer dem Freiraum oder einem Randabschnitt eines Gehäuseteils des Batteriezellen-Gehäuses zuzuwendenden Innenseite. Solche Kleberinnen schaffen einen Raum für eine sichere, stoffschlüssige Verbindung des Randprofilelements mit einem betreffenden Gehäuseteil, indem sie eine Verklebegeometrie (Form, Oberfläche, ...) definieren.
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Bei einer wieder anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Randprofilelements ist vorgesehen, dass das Randprofilelement mehrere Hohlkammern aufweist, bei mehreren Freiräumen mindestens je eine pro Freiraum, vorzugsweise oder bei nur einem Freiraum mindestens zwei pro Freiraum, höchst vorzugsweise genau zwei pro Freiraum, insbesondere zumindest zum Teil in Erstreckungsrichtung der freien Schenkel nebeneinander angeordnet. Hierdurch lässt sich die Schutzwirkung bei gleichzeitig weiterhin möglicher Funktionsintegration erhöhen. Wenn speziell zwei Hohlkammern in Erstreckungsrichtung der freien Schenkel nebeneinander angeordnet sind, kann vorteilhafterweise die erste (äußere) eine reine Schutzfunktion erfüllen, während die andere die Funktionsintegration sicherstellt, z.B. durch Anordnen zusätzlicher Funktionselemente (siehe unten) oder durch Zuleitung/Ableitung eines Temperierfluids (Schaffen eines Zugangs zu den Kanälen; siehe ebenfalls weiter unten).
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Bei noch einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Randprofilelements ist vorgesehen, dass wenigstens eine Hohlkammer in fluidleitender Verbindung mit dem Freiraum oder einem der Freiräume steht, bevorzugt mit einem in Erstreckungsrichtung der freien Schenkel direkt an die freien Schenkel angrenzenden Freiraum. Auf diese Weise kann über die fluidleitende Verbindung durch die Hohlkammer ein Fluid (z.B. Temperierfluid) in den Freiraum eingeleitet werden und von dort - bei entsprechender Ausgestaltung der in dem Freiraum aufzunehmenden oder aufgenommenen Gehäuseteile - in die Kanäle weitergeleitet werden. Dadurch ergibt sich exemplarisch die mehrfach angesprochene Funktionsintegration, weil das Randprofilelement neben seiner Schutzfunktion auch noch eine Fluidleitungsfunktion erfüllt.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Randprofilelements ist vorgesehen, dass dieses eine Zuleitung und eine Ableitung für ein Fluid aufweist, die an der wenigstens einen Hohlkammer in fluidleitender Verbindung mit dem Freiraum oder einem der Freiräume angeordnet sind. Die Zuleitung kann zum Zuführen von Fluid zu der Hohlkammer und von dieser weiter zu dem wenigstens einen Freiraum dienen, die Ableitung entsprechend zur Fluidabfuhr.
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Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Randprofilelements ist vorgesehen, dass dieses eine Überwachungseinrichtung aufweist zum Überwachen einer Funktion eines mit dem Randprofilelement zu verbindenden Batteriezellen-Gehäuses oder einer in dem Batteriezellen-Gehäuse aufgenommenen Batteriezellen-Anordnung, welche Überwachungseinrichtung vorzugsweise in einer Hohlkammer des Randprofilelements aufgenommen ist. Auch dies ist ein Beispiel für die angestrebte Funktionsintegration, weil die Hohlkammer zusätzlich zu einer Schutzfunktion als Aufnahme für zusätzliche Funktionseinheiten dient, z.B. die genannte Überwachungseinrichtung.
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Bei einer hierauf aufbauenden Weiterbildung des erfindungsgemäßen Randprofilelements ist vorgesehen, dass die Überwachungseinrichtung in Wirkverbindung mit einem Sensormittel steht, welches Sensormittel vorzugsweise innerhalb eines mit dem Randprofilelement zu verbindenden Batteriezellen-Gehäuses oder einer in dem Batteriezellen-Gehäuse aufgenommenen Batteriezellen-Anordnung anzuordnen ist. Dies ermöglicht eine weitreichende Digitalisierung bei der Verwendung, weil das Sensormittel dazu dienen kann, eine Funktion des Gehäuses bzw. der Anordnung (digital) zu überwachen, was heutzutage einen wichtigen Mehrwert darstellt.
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Eine äußerst bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Randprofilelements sieht vor, dass die Überwachungseinrichtung dazu ausgebildet ist, ein Wirkmittel auszubringen, vorzugsweise in Abhängigkeit von einem Signal des Sensormittels, insbesondere einen Löschschaum, eine Einhüllung für das Gehäuse bzw. die Anordnung oder dgl. Auf diese Weise kann einer Fehlfunktion oder Störung insbesondere der Batteriezellen entgegengewirkt oder eine katastrophale Entwicklung zumindest verzögert werden.
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Das Randprofilelement kann bei entsprechender Weiterbildung an wenigstens einem Ende gekrümmt ausgebildet sein, um vorzugsweise mehrere Abschnitte des Randprofilelements zu einem Polygon oder Rechteck verbinden zu können. Die Eckkrümmung stellt quasi einen integrierten Eckverbinder dar; auf alternative Ausgestaltungen wird weiter unten eingegangen.
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So weist das erfindungsgemäße System zum selben Zweck sogenannte Eckverbinder auf. Eine Weiterbildung dieses Systems sieht nun vor, dass das Randprofilelement und der Eckverbinder einen gleichen Querschnitt aufweisen und die Hohlkammer des Eckverbinders mit der Hohlkammer des Randprofilelements in fluidleitender Verbindung steht, wenn der Eckverbinder und das Randprofilelement verbunden sind. Somit kann durch die Eckverbinder weiterhin Fluid in die Hohlkammern der (verbundenen) Randprofilelemente geleitet werden. Der bzw. die Eckverbinder kann/können bevorzugt als Gussteil/e ausgebildet sein, vorzugsweise aus einem Metall, z.B. Aluminium, oder aus Kunststoff. Auf diese Weise ist die Herstellung einfach und kostengünstig möglich.
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Bei einer anderen Weiterbildung des Systems ist vorgesehen, dass an dem Eckverbinder eine Zuleitung und/oder eine Ableitung für ein Fluid angeordnet ist. Die Fluidzufuhr ist somit zusätzlich bzw. alternativ auch über die Eckverbinder möglich, was die Einsatzmöglichkeiten verbessert.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriezellen-Gehäuses sieht vor, dass das Randprofilelement drei freie Schenkel aufweist, welches Randprofilelement mit zwei seiner freien Schenkel einen Randabschnitt des ersten Gehäuseteils und mit zwei seiner freien Schenkel einen Randabschnitts des zweiten Gehäuseteils einfasst, wobei ein mittlerer freier Schenkel zwischen dem Randabschnitt des ersten Gehäuseteils und dem Randabschnitts des zweiten Gehäuseteils angeordnet ist bzw. zwischen den genannten Randabschnitten eingreift. Die Anmelderin hat festgestellt, dass sich auf diese Weise eine besondere sichere und dauerhafte Verbindung der Gehäuseteile erreichen lässt.
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Eine andere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriezellen-Gehäuses sieht vor, dass die Kanäle für ein Wärmeleitungsfluid über die weiter oben genannte Verbindung und/oder über die Zuleitung und die Ableitung mit der Hohlkammer in fluidleitender Verbindung stehen. Auf diese Weise kann durch das Randprofilelement Fluid in die Kanäle des Gehäuses eingeleitet werden, um dieses zu temperieren, insbesondere während des Betriebs zu kühlen.
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Eine noch andere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Batteriezellen-Gehäuses sieht vor, dass dieses mit mehreren Randprofilelementen versehen ist, welche Randprofilelemente das Gehäuse umfänglich geschlossen einfassen und miteinander verbunden sind. Alternativ kann ein erfindungsgemäßes System zum Einsatz kommen, welches System mehrere Randprofilelemente umfasst, welche Randprofilelemente das Gehäuse umfänglich geschlossen einfassen und dazu paarweise über die Eckverbinder miteinander verbunden sind. Auf diese Weise sind die Gehäuseteile an ihrer Verbindungsstelle rundum sicher verbunden und geschützt.
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Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Batteriezellen-Anordnung sieht vor, dass diese ein Temperierfluid enthält, das über die oben genannte Verbindung oder die Zuleitung in die Kanäle eingeleitet oder einleitbar ist; vorzugsweise sind außerdem noch Förder- und Bevorratungsmittel für das Temperierfluid vorhanden. Auf diese Weise ist eine in dem Gehäuse angeordnete oder anzuordnende Batteriezellen-Anordnung effizient temperierbar.
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In Weiterbildung der Batteriezellen-Anordnung kann noch wenigstens ein Sensormittel, wie bereits erwähnt, in oder an der Batteriezellen-Anordnung angeordnet sein, beispielsweise ein Temperatursensor, um die ordnungsgemäße Funktion zu überwachen und eine vorteilhafte Digitalisierung zu erreichen.
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Es sei nachfolgend nochmals auf bestimmte Eigenschaften und Vorteile der Erfindung hingewiesen, die sich im Zuge von Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstands erreichen lassen:
- Das geschaffene Batteriezellen-Gehäuse kann auch als Sandwichbatteriegehäuse mit einem Umrandungsprofil bezeichnet werden, wobei sich die Verwendung eines Pultrusionsprofils (mit Endlosfasern) als vorteilhaft erwiesen hat. Alternativ kann ein Aluminium Strangpressprofil Verwendung finden.
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Das Profil (Randprofilelement) versteift vorteilhafter Weise das Gehäuse, um die Intrusion und Verformung im Falle eines Unfalls einzudämmen.
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Weiterhin verschließt das Profil die gegenüber der Umgebung empfindlichen Stirnkanten des Gehäuses und dichtet selbige ab.
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In den Hohlräumen (Hohlkammern) des Profils kann ein Temperierfluid geleitet und verteilt werden. Dabei werden vorzugsweise die (Kühl-)Kanäle der doppellagigen Deckschicht in dem Gehäuse - bei entsprechender Ausbildung - direkt beschickt. Hierfür kann die oberste Decklage (Metallblech) Durchbrüche aufweisen, oder die Beschickung kann stirnseitig durch die Zwischenschicht erfolgen.
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Die Fixierung und Abdichtung kann über eine kombinierte Klebe-/Dichtmasse erfolgen, wobei ein Klebespalt (Kleberinne) sowohl im Profil als auch im Sandwich (Gehäuseteil) abgebildet werden kann.
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Es sind Ausführungen möglich, bei welchen die Profile an den Ecken umgebogen werden oder sind, um sie direkt zu einem Rahmen verbinden zu können. Alternativ sind Konstruktionen mit Gussknoten (Eckverbindern) zur Aufnahme der Profile an den Ecken von Vorteil, da hierbei eine erhöhte Funktionsintegration möglich und von Vorteil ist.
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Das Profil kann bei einer einteiligen Ausführung im Bereich der Aufnahme der Sandwichplatten (Gehäuseteile) keilförmig ausgeführt sein, sodass sich insbesondere bei entsprechend komplementär-keilförmig ausgeformten Sandwichplatten (Gehäuseteilen) bei der Montage eine Anpressung ergibt. Es muss dann ggf. keine separate Verspannung mehr vorgesehen werden.
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Wichtige Vorteile der Erfindung sind die Versteifung des (Sandwich-)Gehäuses, die umfänglich freie Positionierbarkeit der Fluidanschlüsse (Zu- und Ableitung), die Integration eines Verteilerkanals für das Temperierfluid und die mögliche Verspannung der Sandwichschalen (Gehäuseteile) durch Keilform.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von konkreten Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
- 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gehäuse in geschnittener, perspektivischer Darstellung;
- 2 zeigt ein Detail des Gehäuses aus 1 aus einer etwas anderen Perspektive;
- 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Gegenstands aus 2;
- 4 zeigt eine leicht geänderte Ansicht des Gegenstands aus 2;
- 5 zeigt eine wieder andere Darstellung des Gegenstands aus 2;
- 6 zeigt einen teilweisen Schnitt durch eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gehäuses;
- 7 zeigt eine erste (Schnitt-)Ansicht des Eckverbinders bei einem erfindungsgemäßen System;
- 8 zeigt eine zweite Ansicht des Eckverbinders bei einem erfindungsgemäßen System; und
- 9 zeigt mögliche Verwendungen bzw. Weiterbildungen eines erfindungsgemäßen Gehäuses.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gehäuse in geschnittener, perspektivischer Darstellung, welches Gehäuse als Ganzes mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist. Ein solches Gehäuse 1 ist grundsätzlich aus der bereits mehrfach erwähnten Anmeldung
DE 10 2019 120 606 bekannt, die von derselben Anmelderin stammt. Es umfasst somit ein erstes Gehäuseteil 1a, welches als Deckelteil ausgebildet sein kann, und wenigstens ein zweites Gehäuseteil 1b. Das zweite Gehäuseteil 1b ist vorliegend im Wesentlichen eben ausgebildet. Das zweite Gehäuseteil 1b ist mit dem ersten Gehäuseteil 1a lösbar verbunden oder verbindbar. Zwischen dem ersten Gehäuseteil 1a und dem zweiten Gehäuseteil 1b ist - in einem verbundenen Zustand der beiden Gehäuseteile 1a, 1b - ein Gehäuse-Innenraum 1c ausgebildet, der zum Aufnehmen einer Anzahl von Batteriezellen dient, die in
1 bei Bezugszeichen 10 nur symbolisch dargestellt sind.
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Gemäß der Ausgestaltung in 1 weist zumindest das zweite Gehäuseteil 1b folgenden Aufbau auf, was in 2 besser erkennbar ist: Es besitzt eine erste Decklage 1ba aus Metallblech und eine zweite Decklage 1bb aus Metallblech. Zwischen der ersten Decklage 1ba und der zweiten Decklage 1bb ist eine Zwischenschicht 1bc angeordnet, die aus einem schub- und drucksteifen, umformbaren Material gebildet ist. Dieses Material der Zwischenschicht ist dauerhaft mit den Decklagen 1ba, 1bb verbunden. Wie man insbesondere der Darstellung in 2 noch entnimmt, ist die Decklage 1ba aus mindestens zwei aneinanderliegenden Metallblechen 1baa, 1bab gebildet, von denen wenigstens eines, vorliegend das Metallblech bei Bezugszeichen 1bab, eine Strukturierung aufweist, sodass zwischen den beiden Metallblech 1baa, 1bab Kanäle 1bac für ein (nicht gezeigtes) Wärmeleitungsfluid zum Abführen von Wärme aus dem Gehäuse 1 ausgebildet sind. Außerdem verfügt das Gehäuse 1 über ein umlaufendes Randprofil 1d, das aus erfindungsgemäßen Randprofilelementen 1d1, 1d2, 1d3 gebildet ist, die bei Bezugszeichen 1e paarweise mittels Eckverbindern zu einem umfänglich geschlossenen Profilrahmen verbunden sind. Jedes der Randprofilelemente 1d1 - 1d3 weist eine Anzahl von freien Schenkeln 1da, 1db, 1dc auf, die wie bei dem Buchstaben „E“ angeordnet sind, mit denen es einen Randabschnitt 1a' des ersten Gehäuseteils 1a und einen Randabschnitt 1b' des zweiten Gehäuseteils 1b einfasst, wie sich insbesondere der 2 entnehmen lässt. Neben den freien Schenkeln 1da - 1dc weist jedes Randprofilelement 1d (vgl. 2) einen Verbindungsschenkel 1dd auf, der die freien Schenkel 1da - 1dc verbindet. Der Verbindungsschenkel 1dd weist eine Anzahl von Hohlkammern 1de1 - 1de4 auf, die zueinander im Quadrat angeordnet sind, wie in 2 dargestellt, und die jeweils einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Die Hohlkammern 1de1 - 1de4 erstrecken sich über die gesamte Länge des Randprofilelements 1d. Jeweils zwei der Hohlkammern 1de1, 1de2 bzw. 1de3, 1de4 sind einem Freiraum zugeordnet, der zwischen zwei der freien Schenkel 1da - 1dc des Randprofilelements 1d ausgebildet sind. Gemäß 2 ist der zwischen dem ersten freien Schenkel 1da und dem mittleren freien Schenkel 1db ausgebildete Freiraum mit dem Bezugszeichen 1f1 bezeichnet, während der Freiraum zwischen dem mittleren Schenkel 1db und dem dritten freien Schenkel 1dc mit dem Bezugszeichen 1f2 bezeichnet ist. In dem ersten Freiraum 1f1 ist Randabschnitt 1a' des ersten Gehäuseteils 1a aufgenommen, während in dem zweiten Freiraum 1f2 der Randabschnitt 1b' des zweiten Gehäuseteils 1b aufgenommen ist. Entsprechend ist der mittlere freie Schenkel 1db zwischen dem ersten Gehäuseteil 1a und dem zweiten Gehäuseteil 1b angeordnet, wie dargestellt.
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In 2 steht Bezugszeichen 1d stellvertretend für jedes der Randprofilelemente 1d1 - 1d3 gemäß 1. Aufgrund der abgeschnittenen Darstellung in 1 ist das dort noch vorhandene vierte Randprofilelement, welches den genannten Profilrahmen abschließt, nebst den zugehörigen Eckverbindern 1e nicht gezeigt.
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Wie man der 2 noch entnimmt, weist das Randprofilelement 1d bei Bezugszeichen 1df in dem oberen freien Schenkel 1da einen Durchbruch bzw. eine Bohrung auf, die zum Einbringen eines Befestigungsmittels, wie einer Schraube, zwecks dauerhafter Verbindung des Randprofilelements 1d mit dem restlichen Gehäuse 1, insbesondere dem ersten Gehäuseteil 1a, dient. Entsprechende Durchbrüche sind auch in 1 im Bereich zumindest des Randprofilelements 1d1 erkennbar, dort aus Gründen der Übersichtlichkeit jedoch nicht näher bezeichnet.
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Das Randprofilelement 1d gemäß 2 weist noch weitere Eigenschaften und Merkmale auf, die sich jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit besser anhand der weiteren Darstellung in 4 (weiter unten) erläutern lassen.
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Zunächst zeigt 3 eine alternative Ausgestaltung speziell des Randprofilelements 1d gemäß 2, wobei hier nur auf die wesentlichen Unterschiede näher eingegangen werden soll.
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So sind bei der Ausgestaltung gemäß 3 die freien Schenkel 1da - 1dc des Randprofilelements 1d im Wesentlichen eben ausgebildet und liegen vollflächig an dem ersten Gehäuseteil 1a bzw. dem zweiten Gehäuseteil 1b an, wie bereits beschrieben. Im Bereich der Hohlkammern 1de1 - 1de4 sind weitere Durchbrüche 1dg erkennbar, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit nur wenige explizit bezeichnet sind. Durch diese Durchbrüche 1dg sind die Hohlkammern 1de1 - 1de4 von außen zugänglich bzw. untereinander (fluidleitend) verbindbar. Insbesondere lässt sich auf diese Weise ein Temperierfluid von außen in die Hohlkammern 1de1 - 1de4 einleiten und kann - bei entsprechender Weiterbildung - von dort in die bereits erwähnten Kanäle 1bac gelangen. Darauf wird weiter unten anhand von 9 noch genauer eingegangen. Auch die Integration und der (elektrische) Anschluss weiterer Funktionselemente im Bereich der Hohlkammern 1de1 - 1de4 wird auf diese Weise ermöglicht (vgl. 9).
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Die Darstellung in 4 entspricht dann im Wesentlichen wieder der Darstellung gemäß 2, wobei hier insbesondere darauf eingegangen werden soll, dass der obere freie Schenkel 1da und der mittlere freie Schenkel 1db nicht - wie in 3 - eben ausgebildet sind, sondern eine rinnenförmige Ausnehmung 1daa, 1dba aufweisen, die als Kleberinne oder -Nut konzipiert ist und dazu dient, ein Klebemittel aufzunehmen, welches dann (beim Aushärten) für eine stoffschlüssige, dichte Verbindung zwischen dem jeweiligen Schenkel 1da, 1db und dem jeweiligen Gehäuseteil 1a bzw. 1b bzw. der betreffenden Decklage sorgt. Die genannten Kleberinnen 1daa, 1dba sind auch beim Gegenstand der 2 vorhanden, dort jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht weiter bezeichnet, worauf bereits hingewiesen wurde.
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In 5 ist nochmals die Ausgestaltung gemäß 4 in einer etwas anderen Darstellung gezeigt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen hier, wie auch in allen anderen Figuren, gleiche oder zumindest gleichwirkende Elemente.
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In 6 ist eine alternative Ausgestaltung des Randprofilelements 1d gezeigt, bei der dieses nur zwei freie Schenkel 1da und 1db aufweist, die ihrerseits jeweils eine im Querschnitt dreieckförmige Hohlkammer 1dab bzw. 1dbb aufweisen. Der Verbindungsschenkel 1db weist bei diesem Ausführungsbeispiel lediglich drei Hohlkammern 1de1 - 1de3 auf, die linear übereinander bzw. nebeneinander angeordnet sind. Während sich bei den bislang gezeigten Ausführungsformen gemäß den 1 - 5 die freien Schenkel 1da - 1dc des Randprofilelements 1d jeweils unter einem rechten Winkel zu dem Verbindungsschenkel 1dd erstreckten, trifft dies gemäß 6 nur für eine äußere Seitenwand 1dac bzw. 1dbc der freien Schenkel 1da, 1db zu. Die jeweilige Innenwandung 1dad, 1dbd der freien Schenkel 1da bzw. 1db verläuft unter einem von 90° abweichenden Winkel bezüglich des Verbindungsschenkels 1dd, sodass ein lichter Abstand zwischen den genannten Innenwandungen 1dad, 1dbd sich zu dem Verbindungsschenkel 1dd hin keilförmig verjüngt, wie in 6 gezeigt. Bei einer entsprechenden, zumindest bereichsweise komplementären Ausgestaltung der Gehäuseteile 1a, 1b in ihren Randbereichen 1a' bzw. 1b' lässt sich auf diese Weise eine kraftschlüssig-klemmende Verbindung der Gehäuseteile 1a, 1b erreichen, wenn diese entsprechend in dem Randprofilelement 1d gemäß 6 aufgenommen sind. Zusätzlich kann zwischen Randprofilelement 1d und den Gehäuseteilen 1a bzw. 1b noch eine stoffschlüssige Verbindung oder eine anderweitige Verbindung mittels eines Befestigungsmittels oder dergleichen erfolgen, was in 6 nicht weiter dargestellt ist.
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7 und 8 zeigen verschiedene Ansichten eines Eckverbinders, wie er beispielsweise bei Bezugszeichen 1e gemäß 1 zum Einsatz kommen kann. Derartige Eckverbinder 1e bilden zusammen mit den Randprofilelementen 1d ein erfindungsgemäßes System.
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Wie man den 7 und 8 entnimmt, ist der Eckverbinder 1e, der insbesondere als Gussteil ausgebildet sein kann, dazu bestimmt, zwei Randprofilelemente 1d sowohl mechanisch als auch fluidleitend miteinander zu verbinden. Zu diesem Zweck weist der Eckverbinder 1e gemäß der Schnittansicht in 7 einen abgewinkelten Rohrleitungsabschnitt 1ea auf, in dem zwei getrennte Fluidleitungspfade ausgebildet sind, wie in 7 bei Bezugszeichen 1e1 und 1e2 gestrichelt dargestellt. Diese Fluidleitungspfade 1e1, 1e2 münden jeweils endständig in einem Anschlussfortsatz 1eb, 1bc, der in eine entsprechend ausgebildete Hohlkammer des (nicht gezeigten) Randprofilelements 1d (vgl. die vorstehenden Figuren) einsteckbar ist. Entsprechend weist das Randprofilelement 1d beispielsweise abweichend von der Darstellung in den 1 - 6 nur zwei, nebeneinander angeordnete Hohlkammern auf. Allerdings können grundsätzlich zum Verbinden von Randprofilelementen der beispielsweise in 2 oder 3 gezeigten Art auch zwei Eckverbinder 1e gemäß 7 oder 8 übereinander angeordnet werden, welche dann mit den genannten Fortsätzen 1eb, 1bc in die jeweils zugeordneten Hohlkammern eingreifen. In gleicher Weise ist auch die Verwendung mehrerer (zweier) Randprofilelemente möglich, worauf weiter unten noch eingegangen wird. Bei Bezugszeichen 1ed ist ein flächiger Fortsatz des Eckverbinders 1e dargestellt, der - ähnlich wie die freien Schenkel des Randprofilelements 1d - seitlich mit dem jeweiligen Gehäuseteil 1a, 1b (vgl. 1) in Anlage tritt. In diesem Zusammenhang kann auf die Beschreibung der Wirkungsweise der freien Schenkel des Randprofilelements verwiesen werden.
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Bei Bezugszeichen 1ee kann der Eckverbinder eine Öffnung bzw. einen Durchbruch aufweisen, der es ermöglicht, eine (fluidleitende) Verbindung zu den im Inneren des Eckverbinders 1e verlaufenden, in 7 gestrichelt eingezeichneten Hohlkammern (Fluidleitungspfade 1e1, 1e2) zu schaffen.
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Schließlich zeigt die 9 anhand eines exemplarischen Randprofilelements 1d, welches im Wesentlichen gemäß 5 ausgebildet ist, bevorzugte Versendungs- bzw. Einsatzmöglichkeiten des Randprofilelements 1d.
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Beispielsweise kann dieses in einer der Hohlkammern, vorliegend der Hohlkammer 1de4, eine Überwachungseinrichtung 2 aufweisen, die gemäß der strichpunktierten Linie mit einem Sensormittel 3 in Wirkverbindung steht. Das Sensormittel 3 kann dazu ausgebildet sein, innerhalb des Gehäuses 1 eine Funktion der dort aufgenommenen Batteriezellen zu überwachen, von welchen Batteriezellen in 1 bei Bezugszeichen 10 einige wenige Exemplare dargestellt sind. Beispielsweise kann es sich bei dem Sensormittel um einen Temperatursensor handeln. Wenn nun das Sensormittel 3 eine Fehlfunktion der Batteriezellen 10 feststellt, kann es ein entsprechendes Signal an die Überwachungseinrichtung 2 senden, welche dann vorzugsweise geeignete Gegenmaßnahmen ergreifen bzw. einleiten kann. Dazu kann das Ausbringen eines Löschmittels oder dergleichen gehören oder auch das Aussenden eines Warnsignals an eine übergeordnete Steuereinheit (nicht dargestellt) bzw. an den Führer eines durch die genannten Batteriezellen 10 angetriebenen Fahrzeugs (ebenfalls nicht gezeigt). Die Wirkverbindung zwischen der Überwachungseinrichtung 2 und dem Sensormittel 3 kann - wie gezeigt - außerhalb des Randprofilelements 1d ausgebildet sein. Sie kann jedoch abweichend davon auch in geeigneter Weise innerhalb des Randprofilelements 1d sowie innerhalb des ersten Gehäuseteils 1a und/oder des zweiten Gehäuseteils 1b verlaufen.
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Weiterhin eingezeichnet (gestrichelt bzw. punktiert) sind in 9 mögliche Leitungspfade zum Leiten eines Temperierfluids aus beispielsweise der Hohlkammer 1de3 bis in den Bereich der Kanäle 1bac, vgl. 2. Auf diese Weise ist es möglich, ein in der Hohlkammer 1de3 strömendes Temperierfluid in die Kanäle 1bac ein- bzw. aus diesen abzuleiten, um so über das Gehäuse 1 eine Temperierung der Batteriezellen 10 vorzunehmen. Zu diesem Zweck können entsprechende Fluidleitungsmittel entlang der (gestrichelt bzw. punktiert) eingezeichneten Leitungspfade vorhanden sein, die in 9 nicht explizit dargestellt sind. Bezugszeichen 1dh bezeichnet eine Zuleitung zu der Hohlkammer 1de3 (die Ableitung kann entsprechend ausgebildet sein und ist nicht dargestellt); Bezugszeichen 4 und 5 geben Förder- bzw. Bevorratungsmittel für ein Temperierfluid an.
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Anhand der 7 und 8 wurde eine Mehrteiligkeit des Eckverbinders 1e angesprochen bzw. die Verwendung von mehr als einem derartigen Eckverbinder 1e zur Verbindung von Randprofilelementen 1d, beispielsweise gemäß 2.
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Wie man insbesondere der Darstellung in 3 noch entnimmt, kann auch das Randprofilelement 1d eine entsprechende Mehrteiligkeit aufweisen und insbesondere entlang der Trennlinie TL unterteilt ausgebildet sein, wobei die jeweiligen Randprofilelement-Teile gleich oder (wie in 9) ungleich ausgebildet sein können. Dann kann jeweils ein Eckverbinder 1e gemäß 7 oder 8 zum Verbinden eines Teils des Randprofilelements 1d dienen. Entsprechend kann dann die in 9 gepunktet eingezeichnete Verbindung gerade in dem Trennbereich zwischen den beiden Teilen des Randprofilelements 1d angeordnet sein. Alternativ kann sich die genannte Verbindung jedoch auch gemäß der in 9 gestrichelt eingezeichneten Linie im Inneren insbesondere des zweiten Gehäuseteils 1b erstrecken. In den Wandungen der fluidführenden Hohlkammer 1de3 sind entsprechende Durchbrüche vorzusehen, was dem Fachmann problemlos möglich ist.
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Auf diese Weise illustriert 9 exemplarisch die möglichen Verwendungen des Randprofilelements 1d, insbesondere im Bereich der Hohlkammern 1de1 - 1de4. Es ist auf diese Weise eine weitgehende Funktionsintegration (und Digitalisierung) möglich, wobei das Randprofilelement 1d, insbesondere mit seinen Hohlkammern, zusätzlich noch eine Halte- und Schutzfunktion für den Randbereich des Gehäuses 1 übernimmt, worauf bereits mehrfach hingewiesen wurde.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019120606 [0005, 0010, 0015, 0051]
