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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul, welches Batteriezellen umfasst.
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Batteriemodule umfassen typischerweise eine oder mehrere Batteriezellen. Zur Sicherstellung einer optimalen Funktion und zur Erhöhung einer Lebensdauer der Batteriezellen kann ein Temperaturmanagement implementiert werden. Ein derartiges Temperaturmanagement erfordert präzise Messungen einer Batteriezellentemperatur, was beispielsweise aufgrund lokaler Temperaturfluktuationen innerhalb einer Batteriezelle eine große Herausforderung darstellen kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Batteriemodul bereitzustellen, welches eine erhöhte Lebensdauer aufweist und welches insbesondere einfach und kostengünstig herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Batteriemodul mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
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Ein erfindungsgemäßes Batteriemodul umfasst vorzugsweise Folgendes:
- - zwei oder mehr als zwei Batteriezellen;
- - ein oder mehrere Abstandshalterelemente, wobei jeweils ein Abstandshalterelement zwischen zwei benachbarten Batteriezellen der zwei oder mehr als zwei Batteriezellen angeordnet ist, und wobei wenigstens ein Abstandshalterelement des einen oder der mehreren Abstandshalterelemente wenigstens einen Abstandshalterbereich und einen Mittelbereich umfasst; und
- - wenigstens eine Temperaturerfassungseinheit, die wenigstens einen Temperatursensor und wenigstens ein Trägerelement für den wenigstens einen Temperatursensor umfasst, wobei sich das wenigstens eine Trägerelement vom wenigstens einen Abstandshalterbereich des wenigstens einen Abstandshalterelements in dessen Mittelbereich erstreckt, so dass der wenigstens eine Temperatursensor im Mittelbereich angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß ist ein Temperatursensor im Mittelbereich des Abstandshalterelements angeordnet. Da das Abstandshalterelement zwischen den benachbarten Batteriezellen angeordnet ist, ist auch der Temperatursensor zwischen den benachbarten Batteriezellen, beispielsweise mittig, angeordnet. Damit kann eine verbesserte Temperaturmessung erfolgen.
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Vorzugsweise ist der Mittelbereich des Abstandshalterelements von einem ringförmig geschlossenen Abstandshalterbereich umgeben.
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Der Abstandshalterbereich kann zum Beispiel durch ein Rahmenelement, insbesondere ein ringförmiges Rahmenelement, gebildet werden.
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Bei einer Ausgestaltung des Batteriemoduls ist vorgesehen, dass das Rahmenelement einteilig oder mehrteilig, beispielsweise zweiteilig, ausgebildet ist.
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Ein mehrteiliges Rahmenelement umfasst beispielsweise mehrere Rahmenelementteile.
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Günstig kann es sein, wenn Rahmenelementteile kraft- und/oder formschlüssig miteinander verbindbar sind, beispielsweise mittels einer Steckverbindung.
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In einigen Ausführungen kann der Mittelbereich des Abstandshalterelements als Innenraum ausgebildet sein, der zum Beispiel mit Luft gefüllt ist.
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Günstig kann es ferner sein, wenn in dem Innenraum ein oder mehrere Zusatzelemente angeordnet sind, beispielsweise ein oder mehrere Kompensationselemente, ein oder mehrere Propagationsschutzelemente, ein oder mehrere Sensorelemente und/oder ein oder mehrere Temperierelemente.
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Die Batteriezellen sind vorzugsweise galvanische Zellen.
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Die Batteriezellen sind vorzugsweise prismatische Zellen, insbesondere im Wesentlichen quaderförmige Zellen.
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Vorzugsweise ist der wenigstens eine Temperatursensor an einer Position angeordnet, die in etwa einer Position eines Hot-Spots der Batteriezelle(n) entspricht. Dies ist günstig, da derartige Hot-Spots wärmer sein können als andere Bereiche der Batteriezelle. Damit kann eine zuverlässige Temperaturmessung an einem wärmsten Punkt der Batteriezelle(n) erfolgen.
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Beispielsweise liegt der Hot-Spot bei einer prismatischen Batteriezelle in der Wickelmitte etwas unterhalb des Stromabgriffs. Das Trägerelement kann sich in einigen Ausführungsformen derart im Raum zwischen den benachbarten Batteriezellen erstrecken, dass der darauf montierte Temperatursensor einem Hot-Spot wenigstens einer Batteriezelle der benachbarten Batteriezellen gegenüberliegt.
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Bei einer Ausgestaltung ist das wenigstens eine Trägerelement am wenigstens einen Abstandshalterbereich des wenigstens einen Abstandshalterelements befestigt. Beispielsweise kann das wenigstens eine Trägerelement am wenigstens einen Abstandshalterbereich mittels eines Klebstoffs angeklebt sein.
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Vorzugsweise weist der Abstandshalterbereich eine Vertiefung oder einen Einschnitt auf, in den die/das das wenigstens eine Trägerelement einsetzbar bzw. eingesetzt ist. Das wenigstens eine Trägerelement kann in der Vertiefung oder im Einschnitt mit dem Abstandshalterbereich verklebt werden, um das wenigstens eine Trägerelement am Abstandshalterbereich zu fixieren.
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Bei einem beispielhaften Herstellungsprozess des Batteriemoduls kann der Klebstoff am wenigstens einen Trägerelement aufgetragen werden. Anschließend kann das wenigstens eine Trägerelement an den wenigstens einen Abstandshalterbereich angedrückt werden, um eine Klebeverbindung herzustellen.
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Bei einem alternativen beispielhaften Herstellungsprozess des Batteriemoduls kann der Klebstoff am wenigstens einen Abstandshalterbereich aufgetragen werden. Anschließend kann das wenigstens eine Trägerelement an den wenigstens einen Abstandshalterbereich angedrückt werden, um eine Klebeverbindung herzustellen.
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Der Klebstoff kann beispielsweise als Flüssigklebstoff, durch eine Klebefolie, durch ein doppelseitiges Klebeband etc. bereitgestellt sein.
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In einigen Ausführungsformen weist das Trägerelement eine Länge, eine Breite und eine Dicke auf. Die Länge kann größer als die Breite und die Dicke sein. Zudem kann die Breite größer als die Dicke sein.
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Die Länge, Breite und Dicke des wenigstens einen Trägerelements können je nach Dimensionierung des Batteriemoduls und/oder einer gewünschten Position des darauf befestigten wenigstens einen Temperatursensors gewählt sein. Weitere Faktoren, die bei der Wahl der Länge, Breite und Dicke eine Rolle spielen können, sind zum Beispiel eine Festigkeit, eine Hitzebeständigkeit, etc.
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Beispielsweise kann das wenigstens eine Trägerelement die Form eines Streifens, insbesondere eines Längsstreifens, aufweisen.
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Das wenigstens eine Trägerelement kann ein oder mehrere geeignete Materialien umfassen oder daraus gebildet sein.
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Zum Beispiel kann das Trägerelement ein Substrat aus einem nichtleitenden Material, wie beispielsweise Kunststoff, umfassen. In einigen Ausführungsformen kann das Substrat eine Karbonfolie umfassen oder sein.
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Auf dem Substrat können Leiterbahnen ausgebildet sein, die eine elektrische Kontaktierung des wenigstens einen Temperatursensors ermöglichen. Beispielsweise können die Leiterbahnen für eine elektrische Verbindung zwischen dem wenigstens einen Temperatursensor und dem Zellkontaktiersystem konfiguriert sein. Die Leiterbahnen können zum Beispiel aus Kupfer oder einem anderen leitfähigen Material ausgebildet sein.
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Vorzugsweise ist das wenigstens eine Trägerelement ein flexibles Trägerelement, wie zum Beispiel eine flexible Leiterbahn oder Leiterplatte (FPCB). Der Begriff „flexibel“ ist im Unterscheid zu „starr“ zu verstehen.
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Vorzugsweise weist das wenigstens eine Trägerelement einen ersten Endbereich und einen zweiten Endbereich auf. Der erste Endbereich und der zweite Endbereich sind an gegenüberliegenden Enden des Trägerelements vorgesehen.
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Der erste Endbereich kann im Mittelbereich des Abstandshalterelements angeordnet sein.
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In einigen Ausführungsformen ist der wenigstens eine Temperatursensor im ersten Endbereich angeordnet. In diesem Fall kann der erste Endbereich einem Montagebereich des wenigstens einen Temperatursensors entsprechen.
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Ergänzend oder alternativ kann der zweite Endbereich außerhalb des Batteriemoduls angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen kann der zweite Endbereich einem Kontaktbereich entsprechen, also einem Bereich des Trägerelements, der mit einem anderen Element/System außerhalb des Batteriemoduls verbunden ist.
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Beispielsweise ist der zweite Endbereich mit einem Zellkontaktiersystem verbunden.
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Ein Zellkontaktiersystem ist im Allgemeinen ein System, das eine elektrische Verbindung zwischen dem Batteriemodul und externen Systemen, wie einem Verbrauchersystem, einem Überwachungssystem, einem Steuersystem, einem Ladesystem, etc. ermöglicht. Das Zellkontaktiersystem kann hierzu geeignete Kontaktierungen umfassen.
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Vorzugsweise weist das wenigstens eine Trägerelement einen ersten Abschnitt und einen an den ersten Abschnitt angrenzenden zweiten Abschnitt auf.
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Der erste Abschnitt kann sich in eine erste Richtung erstrecken. Insbesondere kann eine Längserstreckung des ersten Abschnitts im Wesentlichen parallel zur ersten Richtung sein.
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Der zweite Abschnitt kann sich in einer von der ersten Richtung verschiedenen zweiten Richtung erstrecken. Insbesondere kann eine Längserstreckung des zweiten Abschnitts im Wesentlichen parallel zur zweiten Richtung sein.
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In einigen Ausführungen kann das wenigstens eine Trägerelement einen ersten Knick aufweisen. Der erste Knick kann dabei eine Trennstelle bzw. einen Trennbereich zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt bilden oder definieren.
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Vorzugsweise sind die erste Richtung und die zweite Richtung im Wesentlichen senkrecht zueinander.
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In einigen Ausführungsformen kann die erste Richtung eine im Wesentlichen horizontale (oder vertikale) Richtung sein. Ergänzend oder alternativ kann die zweite Richtung eine im Wesentlichen vertikale (oder horizontale) Richtung sein.
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Vorzugsweise weist das wenigstens eine Trägerelement einen dritten Abschnitt auf. Der dritte Abschnitt kann an den zweiten Abschnitt angrenzen. Insbesondere kann der zweite Abschnitt zwischen dem ersten Abschnitt und dem dritten Abschnitt angeordnet sein.
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In einigen Ausführungen kann das wenigstens eine Trägerelement einen zweiten Knick aufweisen. Der zweite Knick kann dabei eine Trennstelle bzw. einen Trennbereich zwischen dem zweiten Abschnitt und dem dritten Abschnitt bilden oder definieren.
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Der dritte Abschnitt kann sich in eine dritte Richtung erstrecken. Insbesondere kann eine Längserstreckung des dritten Abschnitts im Wesentlichen parallel zur dritten Richtung sein.
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Die dritte Richtung kann von der ersten Richtung und/oder der zweiten Richtung verschieden sein.
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Vorzugsweise ist die dritte Richtung zur ersten Richtung und/oder zur zweiten Richtung im Wesentlichen senkrecht.
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In einigen Ausführungsformen kann die dritte Richtung eine im Wesentlichen horizontale oder vertikale Richtung sein.
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Der Begriff „horizontal“ ist im Unterschied zu „vertikal“ zu verstehen. Die Begriffe „horizontal“ und „vertikal“ beziehen sich insbesondere auf die erste, zweite und dritte Richtung, wobei eine Abweichung von wenigen Grad, z.B. bis zu 5° oder sogar bis zu 10°, von einer genauen horizontalen bzw. vertikalen Ausrichtung noch als „im Wesentlichen horizontal“ bzw. „im Wesentlichen vertikal“ betrachtet wird. Die vertikale Richtung kann im Wesentlichen parallel zur Schwerkraftrichtung sein.
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Vorzugsweise erstreckt sich der erste Abschnitt vom wenigstens einen Abstandshalterbereich des wenigstens einen Abstandshalterelements in dessen Mittelbereich. Der erste Abschnitt kann an dessen freien Ende den ersten Endbereich umfassen, in dem der wenigstens eine Temperatursensor angeordnet ist.
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Der zweite Abschnitt kann sich zumindest teilweise außerhalb des Batteriemoduls erstrecken. Der zweite Abschnitt kann in einigen Ausführungsformen an dessen freien Ende den zweiten Endbereich umfassen, der zum Beispiel mit dem Zellkontaktiersystem verbunden ist.
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Alternativ kann der dritte Abschnitt an dessen freien Ende den zweiten Endbereich umfassen, der zum Beispiel mit dem Zellkontaktiersystem verbunden ist.
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Vorzugsweise ist zumindest ein Abschnitt des wenigstens einen Trägerelements und/oder der wenigstens eine Temperatursensor an einer oder beiden der zwei benachbarten Batteriezellen angehaftet, insbesondere angeklebt.
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Beispielsweise ist das Abstandshalterelement, insbesondere ein Rahmenelement des Abstandshalterelements, jeweils mittels einer Klebefolie, welche jeweils zwischen einer Hauptseite eines Zellgehäuses einer jeweiligen Batteriezelle und dem Abstandshalterelement, insbesondere dem Rahmenelement, angeordnet ist, mit den Zellgehäusen der zwei benachbarten Batteriezellen verklebt.
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Diese Klebefolie kann zudem verwendet werden, um das wenigstens eine Trägerelement und/oder den wenigstens einen Temperatursensor zu fixieren.
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Beispielsweise kann bei einem Herstellungsprozess des Batteriemoduls zunächst eine Batteriezelle an einer Hauptseite derselben mit einer Klebefolie versehen werden. Dann kann das Abstandshalterelement, an dem das wenigstens eine Trägerelement und der wenigstens eine Temperatursensor befestigt sind, auf die Klebefolie bzw. die Batteriezelle aufgelegt und somit an der Batteriezelle befestigt werden. Hier können das wenigstens eine Trägerelement und/oder der wenigstens eine Temperatursensor ebenfalls an der Klebefolie angeklebt werden, so dass eine Fixierung des wenigstens einen Trägerelements und/oder des wenigstens einen Temperatursensors an der Klebefolie erfolgt. Anschließend kann eine weitere Batteriezelle, die ebenfalls an einer Hauptseite derselben mit einer Klebefolie versehen ist, auf das Abstandshalterelement aufgelegt werden, so dass die beiden Batteriezellen durch das dazwischenliegende Abstandshalterelement aneinander befestigt werden können.
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Günstig kann es dabei insbesondere sein, wenn die Klebefolie ein Propagationsschutzelement bildet.
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Vorzugsweise umfasst der wenigstens eine Temperatursensor ein oberflächenmontiertes Bauteil (SMD) oder ist ein oberflächenmontiertes Bauteil (SMD).
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Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls bereitzustellen, welches einfach und kostengünstig durchführbar ist, wobei das Batteriemodul eine erhöhte Lebensdauer aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
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Das Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls umfasst vorzugsweise Folgendes:
- - Anbringen wenigstens eines Abstandshalterelements an einer ersten Batteriezelle, wobei das wenigstens eine Abstandshalterelement wenigstens einen Abstandshalterbereich und einen Mittelbereich umfasst;
- - Anbringen einer zweiten Batteriezelle am wenigstens einen Abstandshalterelement, so dass das wenigstens eine Abstandshalterelement zwischen der ersten Batteriezelle und der zweiten Batteriezelle angeordnet ist;
- - wobei das Verfahren weiter ein Bereitstellen wenigstens einer Temperaturerfassungseinheit, die wenigstens einen Temperatursensor und wenigstens ein Trägerelement für den wenigstens einen Temperatursensor aufweist, umfasst, wobei das Bereitstellen der wenigstens einen Temperaturerfassungseinheit derart erfolgt, dass sich das wenigstens eine Trägerelement vom wenigstens einen Abstandshalterbereich des wenigstens einen Abstandshalterelements in dessen Mittelbereich erstreckt, so dass der wenigstens eine Temperatursensor im Mittelbereich angeordnet ist.
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In einigen Ausführungsformen kann das Bereitstellen der wenigstens einen Temperaturerfassungseinheit vor dem Anbringen des wenigstens einen Abstandshalterelements an der ersten Batteriezelle erfolgen. Beispielsweise kann die wenigstens eine Temperaturerfassungseinheit am wenigstens einen Abstandshalterelement befestigt werden, bevor das wenigstens eine Abstandshalterelement mit der ersten Batteriezelle verklebt wird.
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In anderen Ausführungsformen kann das Bereitstellen der wenigstens einen Temperaturerfassungseinheit nach dem Anbringen des wenigstens einen Abstandshalterelements an der ersten Batteriezelle erfolgen. Beispielsweise kann die wenigstens eine Temperaturerfassungseinheit am wenigstens einen Abstandshalterelement befestigt werden, nachdem das wenigstens eine Abstandshalterelement mit der ersten Batteriezelle verklebt wurde.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Batteriemodul beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
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Das erfindungsgemäße Batteriemodul weist vorzugsweise ferner einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
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Weitere Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
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In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Batteriemoduls;
- 2 eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung der Ausführungsform des Batteriemoduls aus 1;
- 3 eine schematische perspektivische Darstellung eines Abstandshalterelements der Ausführungsform des Batteriemoduls aus 1;
- 4 eine schematische Schnittdarstellung einer Batteriezelle und eines Abstandshalterelements der Ausführungsform des Batteriemoduls aus 1;
- 5 eine schematische Schnittdarstellung zweier benachbarter Batteriezellen und eines zwischen den zwei benachbarten Batteriezellen angeordneten Abstandshalterelements der Ausführungsform des Batteriemoduls aus 1;
- 6 eine schematische perspektive Darstellung eines Abstandshalterelements einer weiteren Ausführungsform eines Batteriemoduls;
- 7 eine schematische perspektive Darstellung eines Abstandshalterelements einer weiteren Ausführungsform eines Batteriemoduls;
- 8 eine schematische Darstellung einer Batteriezelle und einer Temperaturerfassungseinheit gemäß einer Ausführungsform eines Batteriemoduls;
- 9 eine schematische Darstellung einer Batteriezelle und einer Temperaturerfassungseinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform eines Batteriemoduls; und
- 10 eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls gemäß einer Ausführungsform eines Batteriemoduls.
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Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtliche Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein als Ganzes mit 100 bezeichnetes Batteriemodul.
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Das Batteriemodul 100 umfasst vorzugsweise zwei oder mehr als zwei Batteriezellen 102. In einigen Ausführungsformen können die zwei oder mehr als zwei Batteriezellen 102 galvanische Zellen sein.
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Die Batteriezellen 102 sind vorzugsweise entlang einer Stapelrichtung des Batteriemoduls 100 angeordnet, welche in 1 durch einen Pfeil 104 gekennzeichnet ist.
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Die entlang der Stapelrichtung 104 angeordneten Batteriezellen 102 des Batteriemoduls 100 bilden insbesondere einen Zellenstapel.
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Die Batteriezellen 102 sind vorzugsweise prismatische Zellen, insbesondere im Wesentlichen quaderförmige Zellen.
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Vorzugsweise umfassen die Batteriezellen 102 jeweils ein Zellgehäuse 106.
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Günstig kann es sein, wenn die Batteriezellen 102 des Batteriemoduls 100 entlang der Stapelrichtung 104 verspannt sind.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass sämtliche Batteriezellen 102 des Batteriemoduls 100 in der Stapelrichtung 104 zwischen zwei zeichnerisch nicht dargestellten Endplatten angeordnet sind, wobei die zwei Endplatten mittels mehrerer Spannelemente 108, welche in 1 lediglich schematisch mittels strichpunktierter Linien dargestellt sind, entlang der Stapelrichtung 104 verspannt sind. Die Spannelemente 108 sind beispielsweise sogenannte „Zuganker“.
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Das Batteriemodul 100 umfasst vorzugsweise ein in den Figuren zeichnerisch nicht dargestelltes Batteriemodulgehäuse, in welchem die Batteriezellen 102 des Batteriemoduls 100 angeordnet sind.
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Eine jeweilige Batteriezellen 102 umfasst vorzugsweise zwei Zellwickel 110 („jelly rolls“), welche beispielsweise in den 4 und 5 dargestellt sind.
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Das Zellgehäuse 106 einer jeweiligen Batteriezellen 102 umfasst oder bildet vorzugsweise einen Aufnahmeraum 112.
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Günstig kann es sein, wenn die zwei Zellwickel 110 einer jeweiligen Batteriezelle 102 in dem Aufnahmeraum 112 aufgenommen sind.
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Vorzugsweise sind die Batteriezellen 102 des Batteriemoduls 100 Sekundärzellen. Die Batteriezellen 102 sind somit vorzugsweise wiederaufladbare Batteriezellen 102, wie zum Beispiel wiederaufladbare galvanische Zellen.
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Das Batteriemodul 100 bildet somit insbesondere ein Akkumulatormodul.
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Eine jeweilige Batteriezelle 102 und/oder ein Zellgehäuse 106 einer jeweiligen Batteriezelle 102 umfassen vorzugsweise zwei Hauptseiten 114 und vier Nebenseiten 116. Vorzugsweise sind die zwei Hauptseiten 114 und/oder jeweils zwei Nebenseiten 116 auf einander abgewandten Seiten einer jeweiligen Batteriezelle 102 und/oder eines Zellgehäuses 106 einer jeweiligen Batteriezelle 102 angeordnet.
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Insbesondere ist dabei jeweils eine Hauptseite 114 einer Batteriezelle 102 und/oder eines Zellgehäuses 106 der Batteriezelle 102 einer Hauptseite 114 einer weiteren Batteriezelle 102 und/oder eines Zellgehäuses 106 der weiteren Batteriezelle 102 zugewandt.
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Günstig kann es sein, wenn die zwei Zellwickel 110 der Batteriezelle 102 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
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Die Zellwickel 110 einer Batteriezelle 102 des Batteriemoduls 100 sind vorzugsweise Flachwickel.
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Ein jeweiliger Zellwickel 110 der Batteriezelle 102 des Batteriemoduls 100 umfasst insbesondere mehrere Wickellagen.
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Vorzugsweise sind Wickellagen eines jeweiligen Zellwickels 110 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet.
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Der Zellwickel 110 umfasst vorzugsweise eine Wickellagenbahn, welche die Wickellagen bildet. Vorzugsweise sind die Wickellagen durch Aufwickeln der Wickellagenbahn gebildet. Insbesondere ist es dabei denkbar, dass eine einzige Wickellagenbahn sämtliche Wickellagen eines jeweiligen Zellwickels 110 umfasst oder bildet.
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Ein jeweiliger Zellwickel 110 einer Batteriezelle 102 umfasst vorzugsweise zwei Umlenkbereiche 118, in welchen Wickellagen des jeweiligen Zellwickels 110 umgelenkt sind, wobei die Wickellagen in einem jeweiligen Umlenkbereich 118 eine gemeinsame Wickellinie 120 aufweisen.
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In dem jeweiligen Umlenkbereich 118 des Zellwickels 110 sind Wickellagen der Zellwickel 110 vorzugsweise umgelenkt, insbesondere um ungefähr 180°.
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Die Wickellinien 120 der zwei Umlenkbereiche 118 eines jeweiligen Zellwickels 110 sind vorzugsweise im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet.
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Insbesondere ist ein jeweiliger Zellwickel 110 der Batteriezelle 102 in einem Umlenkbereich 118 achsensymmetrisch zu der gemeinsamen Wickellinie 120 ausgebildet.
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Insbesondere ist es denkbar, dass die Wickellagen des jeweiligen Zellwickels 110 in einem jeweiligen Umlenkbereich 118 in einem senkrecht zu der gemeinsamen Wickellinie 120 genommenen Querschnitt im Wesentlichen halbkreisförmig angeordnet sind.
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Wickellagen eines jeweiligen Zellwickels 110 sind in einem zwischen den zwei Umlenkbereichen 118 des Zellwickels 110 angeordneten Zwischenbereich 122 des Zellwickels 110 vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu einer in den Figuren zeichnerisch nicht dargestellten Mittelebene des Zellwickels 110 angeordnet.
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Günstig kann es sein, wenn die gemeinsame Wickellinie 120 eines jeweiligen Umlenkbereichs 118 eines Zellwickels in der Mittelebene eines Zellwickels 110 angeordnet ist.
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Die Stapelrichtung 104 des Batteriemoduls 100 verläuft vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zu einer Mittelebene der Zellwickel 110 der Batteriezellen 102 des Batteriemoduls 100.
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Günstig kann es sein, wenn die gemeinsame Wickellinie 120 von Wickellagen des jeweiligen Zellwickels 110 in einem jeweiligen Umlenkbereich 118 des Zellwickels 110 in einem senkrecht zu der gemeinsamen Wickellinie 120 genommenen Querschnitt einen gemeinsamen Mittelpunkt von halbkreisförmig angeordneten Wickellagen des Zellwickels 110 bildet.
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Eine mittels eines Pfeils 124 dargestellte Wickelrichtung eines jeweiligen Zellwickels 110 verläuft vorzugsweise senkrecht zu den gemeinsamen Wickellinien 120 der zwei Umlenkbereiche 118 des jeweiligen Zellwickels 110 und insbesondere senkrecht zu der Stapelrichtung 104.
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Eine Wickellage eines jeweiligen Zellwickels 110 umfasst vorzugsweise mehrere Schichten, beispielsweise zwei Elektrodenschichten und zwei Separatorenschichten.
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Günstig kann es insbesondere sein, wenn in einer Wickellage Elektrodenschichten und Separatorenschichten jeweils alternierend angeordnet sind.
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Eine Schichtreihenfolge in einer Wickellage eines Zellwickels 110 ist somit vorzugsweise wie folgt: Separatorenschicht, Elektrodenschicht, Separatorenschicht, Elektrodenschicht.
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Die Elektrodenschichten umfassen vorzugsweise ein elektrisch leitfähiges Material oder sind aus diesem gebildet, beispielsweise Aluminium oder Kupfer.
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Die Separatorenschichten umfassen vorzugsweise ein elektrisches Isoliermaterial oder sind aus diesem gebildet, beispielsweise Polyethylen und/oder Polypropylen.
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Die in den 1 bis 5 dargestellte Ausführungsform eines Batteriemoduls 100 umfasst vorzugsweise ferner mehrere Abstandshalterelemente 126.
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Vorzugsweise ist bei der in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform eines Batteriemoduls 100 jeweils ein Abstandshalterelement 126 zwischen zwei benachbarten Batteriezellen 102 angeordnet, insbesondere zwischen den Zellgehäusen 106 der zwei benachbarten Batteriezellen 102.
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Vorzugsweise sind einander zugewandte Zellwickel 110 von zwei benachbarten Batteriezellen 102 jeweils mittels eines Abstandshalterelements 126 in der Stapelrichtung 104 beabstandet voneinander angeordnet.
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Mittels der Abstandshalterelemente 126 ist vorzugsweise ein vorgegebener Abstand zweier benachbarter Batteriezellen 102 einstellbar.
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Vorzugsweise wird mittels der Abstandshalterelemente 126 eine Expansion der Batteriezellen 102, insbesondere der Zellgehäuse 106 der Batteriezellen 102, welche auf einer Gasbildung aufgrund einer chemischen Zersetzung des Elektrolyts beruht, im Wesentlichen verhindert.
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Vorzugsweise wird mittels der Abstandshalterelemente 126 ferner eine Expansion der Batteriezellen 102, insbesondere der Zellgehäuse 106 der Batteriezellen 102, welche auf einem Wachstum der Zellwickel 110 der Batteriezellen 102 beruht, dennoch zugelassen.
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Dabei ist es vorzugsweise denkbar, dass aufgrund der Begrenzung einer Expansion der Batteriezellen 102, welche auf einer Gasbildung beruht, eine Delamination der Zellwickel 110 der Batteriezellen 102 verhindert werden kann. Insbesondere wird dabei eine Alterung der Batteriezellen 102 verzögert.
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Vorzugsweise ist mittels der Abstandshalterelemente 126 ein Druck auf die Zellwickel 110 der Batteriezellen 102 des Batteriemoduls 100 reduzierbar. Insbesondere ist dabei eine Kapazitätsabnahme der Batteriezellen 102 des Batteriemoduls 100 reduzierbar. Günstig kann es ferner sein, wenn eine mechanische Überbeanspruchung der Zellwickel 110 der Batteriezellen 102 mittels der Abstandshalterelemente 126 vermieden wird.
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Die Abstandshalterelemente 126 sind vorzugsweise derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass eine Krafteinleitung in die Zellwickel 110 der Batteriezellen 102 in der Stapelrichtung 104 des Batteriemoduls 100 vermeidbar ist, insbesondere im Bereich einer gemeinsamen Wickellinie 120 der Umlenkbereiche 118 der Zellwickel 110.
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Mittels der Abstandshalterelemente 126 ist ein Kraftfluss in der Stapelrichtung 104 des Batteriemoduls 100 vorzugsweise derart leitbar, dass in der Stapelrichtung vorzugsweise keine Kraft auf eine gemeinsame Wickellinie 120 der Umlenkbereiche 118 der Zellwickel 110 ausgeübt wird.
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Die 2 und 5 zeigen, dass jeweils ein Abstandshalterelement 126 zwischen einander zugewandten Zellgehäusewandungen 132 der Zellgehäuse 106 zweier benachbarter Batteriezellen 102 angeordnet ist.
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Die Abstandshalterelemente 126 sind dabei insbesondere jeweils an einer Hauptseite 114 der Zellgehäuse 106 angeordnet.
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Ein jeweiliges Abstandshalterelement 126 kann wenigstens einen Abstandshalterbereich 133 und einen Mittelbereich 137 umfassen.
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Bei einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Abstandshalterbereich 133 an einem Randbereich, insbesondere an einem ringförmig geschlossenen Randbereich, einer jeweiligen Hauptseite 114 des Zellgehäuses 106 einer jeweiligen Batteriezelle 102 angeordnet ist.
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Beispielsweise ist es denkbar, dass der Mittelbereich 137 eines Abstandshalterelements 126 von einem ringförmig geschlossenen Abstandshalterbereich 133 umgeben ist.
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Bei der in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform eines Batteriemoduls 100 umfasst oder bildet ein Rahmenelement 134 den wenigstens einen Abstandshalterbereich 133.
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Mittels der Rahmenelemente 134 ist vorzugsweise ein vorgegebener Abstand zweier benachbarter Batteriezellen 102 zueinander festlegbar, insbesondere an einem Randbereich der einander zugewandten Hauptseiten 114 der jeweiligen Zellgehäuse 106 der Batteriezellen 102.
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Die Rahmenelemente 134 sind vorzugsweise jeweils einteilig ausgebildet.
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In einigen Ausführungen sind sämtliche zwischen jeweils zwei Zellgehäusen 106 zweier benachbarter Batteriezellen 102 angeordnete Rahmenelemente 134 des Batteriemoduls 100 identisch ausgebildet.
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5 zeigt einen Kraftfluss durch die Rahmenelemente 134, welcher mittels einer durchgezogenen Linie 128 gekennzeichnet ist.
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Ein Kraftfluss erfolgt somit vorzugsweise im Wesentlichen nicht entlang der gestrichelten Linie 130 in 5.
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Günstig kann es sein, wenn ein Kraftfluss zwischen einander benachbarten Batteriezellen 102 in der Stapelrichtung 104 des Batteriemoduls 100 im Wesentlichen über die Rahmenelemente 134 erfolgt.
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Vorzugsweise erfolgt ein Kraftfluss zwischen einander benachbarten Batteriezellen 102 in der Stapelrichtung 104 des Batteriemoduls 100 ausschließlich oder zu mindestens ungefähr 75 %, insbesondere zu mindestens ungefähr 85 %, vorzugsweise zu mindestens ungefähr 95 %, über die Rahmenelemente 134.
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Das wenigstens eine Abstandshalterelement 126, insbesondere das Rahmenelement 134 bzw. die Rahmenelemente 134, umfassen vorzugsweise ein faserverstärktes Kunststoffmaterial oder sind aus diesem gebildet, beispielsweise glasfaserverstärktes Polybutylenterephthalat (PBT) oder glasfaserverstärktes Polypropylen (PP).
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Vorzugsweise ist ein zwischen Zellgehäusen 106 zweier benachbarter Batteriezellen 102 angeordnetes Rahmenelement 134 jeweils mit den Zellgehäusen 106 der zwei benachbarten Batteriezellen 102 stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt.
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Dabei ist es insbesondere denkbar, dass das Rahmenelement 134 mit einer zeichnerisch nicht dargestellten elektrischen Isolationsfolie stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt, ist, welche unmittelbar auf eine Zellgehäusewandung 132 des Zellgehäuses 106 aufgebracht und/oder mit dieser verbunden ist.
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Ein jeweiliges Rahmenelement 134 ist vorzugsweise jeweils mittels einer Klebefolie 136, welche jeweils zwischen einer Hauptseite 114 eines Zellgehäuses 106 einer jeweiligen Batteriezelle 102 und dem Rahmenelement 134 angeordnet ist, mit den Zellgehäusen 106 zweier benachbarter Batteriezellen 102 verklebt.
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Günstig kann es sein, wenn der Mittelbereich 137 des Abstandshalterelements 126 als Innenraum 138 ausgebildet ist. Die Rahmenelemente 134 begrenzen vorzugsweise jeweils den von einem Rahmenelement 134 und zwei benachbarten Zellgehäusen 106 umgebenen Innenraum 138.
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Vorzugsweise kann im Mittelbereich 137, insbesondere im Innenraum 138, vorzugsweise Gas, beispielsweise Luft, vorhanden sein.
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Das Rahmenelement 134 umfasst vorzugsweise zwei Stützstege 140 und zwei Verbindungsstege 142.
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Vorzugsweise sind die zwei Stützstege 140 parallel zueinander und/oder parallel zu einer gemeinsamen Wickellinie 120 eines Umlenkbereichs 118 eines Zellwickels 110 einer Batteriezelle 102 angeordnet.
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Günstig kann es sein, wenn die zwei Stützstege 140 mittels der zwei Verbindungsstege 142 verbunden sind.
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Die Rahmenelemente 134 sind vorzugsweise ringförmig geschlossen ausgebildet.
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Die zwei Stützstege 140 sind vorzugsweise im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet.
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Günstig kann es ferner sein, wenn die Verbindungsstege 142 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
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Vorzugsweise verlaufen die Stützstege 140 und/oder die Verbindungsstege 142 eines jeweiligen Rahmenelements 134 entlang eines Randbereichs einer jeweiligen Hauptseite 114 zweier benachbarter Zellgehäuse 106.
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Günstig kann es sein, wenn die Stützstege 140 und/oder die Verbindungsstege 142 der Rahmenelemente 134 auf einer an einem jeweiligen Zellgehäuse 106 anliegenden Seite des Rahmenelements 134 keine scharfe Kante aufweisen.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass Kanten der Stützstege 140 und/oder der Verbindungsstege 142 des Rahmenelements 134 auf einer an einem jeweiligen Zellgehäuse 106 anliegenden Seite des Rahmenelements 134 abgerundet sind.
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Vorzugsweise können dabei Spannungsspitzen und/oder Kantenabdrücke an dem Zellgehäuse 106 vermieden werden.
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Die zwei Stützstege 140 und/oder die zwei Verbindungsstege 142 weisen senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung derselben vorzugsweise eine im Wesentlichen konstante Breite 144 auf.
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Beispielsweise ist es denkbar, dass die Breite 144 der zwei Stützstege 140 im Wesentlichen der Breite 144 der zwei Verbindungsstege 142 entspricht.
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Die Breite 144 der zwei Stützstege 140 eines Rahmenelements 134 entspricht vorzugsweise ungefähr einer Summe einer Wandstärke 150 der Zellgehäusewandung 132 eines Zellgehäuses 106 einer Batteriezelle 102, eines Abstands 152 eines Zellwickels 110 zu der Zellgehäusewandung 132 des Zellgehäuses 106 und einer Breite 154 eines Umlenkbereichs 118 eines Zellwickels 110.
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Vorzugsweise entspricht die Breite 154 eines Umlenkbereichs 118 eines Zellwickels 110 im Wesentlichen der Hälfte einer Dicke 156 eines Zellwickels 110 parallel zur Stapelrichtung 104 des Batteriemoduls 100.
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Die vorstehend genannten Abmessungen beziehen sich vorzugsweise auf eine parallel zu der Wickelrichtung 124 eines Zellwickels 110 und/oder senkrecht zu der Stapelrichtung 104 des Batteriemoduls 100 verlaufende Richtung, insbesondere gemessen in einer Mittelebene eines jeweiligen Zellwickels 110.
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Die Haupterstreckungsrichtung der zwei Stützstege 140 und/oder der zwei Verbindungsstege 142 verläuft insbesondere senkrecht zu der Stapelrichtung 104 des Batteriemoduls 100.
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Die Haupterstreckungsrichtung der zwei Stützstege 140 verläuft vorzugsweise parallel zu einer gemeinsamen Wickellinie 120 eines Umlenkbereichs 118 eines Zellwickels 110 der Batteriezelle 102.
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Günstig kann es sein, wenn die Stützstege 140 des Rahmenelements 134 und/oder die Verbindungsstege 142 des Rahmenelements 134 in einer parallel zu der Stapelrichtung 104 des Batteriemoduls 100 verlaufenden Richtung eine konstante Dicke 146 aufweisen.
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Vorzugsweise entspricht eine maximale Dicke 146 des Rahmenelements 134, insbesondere der Stützstege 140 und/oder der Verbindungsstege 142, mindestens ungefähr 5 %, insbesondere mindestens ungefähr 7,5 %, beispielsweise mindestens ungefähr 10 %, einer Höhe 148 eines Zellgehäuses 106 der Batteriezellen 102 in der Stapelrichtung 104.
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Günstig kann es sein, wenn eine Projektion eines jeweiligen Stützstegs 140 eines Rahmenelements 134, insbesondere eines an dem Zellgehäuse 106 einer Batteriezelle 102 anliegenden Bereichs des Stützstegs 140, entlang der Stapelrichtung 104 auf eine senkrecht zu der Stapelrichtung 104 angeordnete Projektionsebene einen Abstand von einer Projektion einer jeweiligen gemeinsamen Wickellinie 120 eines Umlenkbereichs 118 eines Zellwickels 110 einer Batteriezelle 102 aufweist.
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Vorzugsweise ist die Projektion des Stützstegs 140, insbesondere des an dem Zellgehäuse 106 anliegenden Bereichs des Stützstegs 140, parallel zu einer Wickelrichtung 124 von der Projektion der gemeinsamen Wickellinie 120 beabstandet, insbesondere nach außen.
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Die Projektion des an dem Zellgehäuse 106 anliegenden Bereichs des Stützstegs 140 überlappt die Projektion der gemeinsamen Wickellinie 120 vorzugsweise nicht.
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Ein in 6 dargestelltes Abstandshalterelement 126, insbesondere ein Rahmenelement 134, einer Ausführungsform eines Batteriemoduls 100 unterscheidet sich von dem in den 1 bis 5 dargestellten Abstandshalterelement 126 einer Ausführungsform eines Batteriemoduls 100 im Wesentlichen dadurch, dass das Rahmenelement 134 mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgebildet ist.
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Das Rahmenelement 134 umfasst insbesondere zwei Rahmenelementteile 158.
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Die zwei Rahmenelementteile 158 sind vorzugsweise kraft- und/oder formschlüssig miteinander verbindbar, beispielsweise mittels einer zeichnerisch nicht dargestellten Steckverbindung.
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Die zwei Rahmenelementteile sind beispielsweise L-förmig ausgebildet und zur Herstellung eines ringförmig geschlossenen Rahmenelements 134 miteinander verbindbar.
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Im Übrigen stimmt das in 6 dargestellte Abstandshalterelement 126, insbesondere das Rahmenelement 134, der Ausführungsform eines Batteriemoduls 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit dem in den 1 bis 5 dargestellten Abstandshalterelement 126 einer Ausführungsform eines Batteriemoduls 100 überein, so dass auf dessen vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Ein in 7 dargestelltes Abstandshalterelement 126, insbesondere ein Rahmenelement 134, einer Ausführungsform eines Batteriemoduls 100 unterscheidet sich von dem in 6 dargestellten Abstandshalterelement 126 einer Ausführungsform eines Batteriemoduls 100 im Wesentlichen dadurch, dass das Rahmenelement 134 im Wesentlichen nur zwei Stützstege 140 umfasst.
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Vorzugsweise bildet jeweils ein Stützsteg 140 jeweils ein Rahmenelementteil 158.
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Die zwei Rahmenelementteile 158 sind in einem senkrecht zu einer gemeinsamen Wickellinie 120 eines Umlenkbereichs 118 eines Zellwickels 110 einer Batteriezelle 102 genommenen Querschnitt vorzugsweise im Wesentlichen T-förmig ausgebildet.
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Die zwei Rahmenelementteile 158 umfassen dabei jeweils senkrecht zu den Stützstegen angeordnete Anschlagelemente 160.
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Günstig kann es sein, wenn die Anschlagelemente 160 zur Positionierung der Rahmenelementteile 158 an eine Nebenseite 116 eines Zellgehäuses 106 einer jeweiligen Batteriezelle 102 anlegbar sind.
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Im Übrigen stimmt das in 7 dargestellte Abstandshalterelement 126, insbesondere das Rahmenelement 134, der Ausführungsform eines Batteriemoduls 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit dem in 6 dargestellten Abstandshalterelement 126 einer Ausführungsform eines Batteriemoduls 100 überein, so dass auf dessen vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Die 3, 6 und 7 zeigen beispielhafte Ausführungsformen von Abstandshalterelementen 126, die in den Batteriemodulen 100 der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt und es können andere Ausführungen von Abstandshalterelementen 126 implementiert werden.
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8 zeigt eine schematische Darstellung einer Batteriezelle 102 mit einer Temperaturerfassungseinheit 170 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform eines Batteriemoduls 100.
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10 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Batteriemoduls 100.
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Die wenigstens eine Temperaturerfassungseinheit 170 umfasst wenigstens einen Temperatursensor 174 und wenigstens ein Trägerelement 172 für den wenigstens einen Temperatursensor 174.
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Vorzugsweise ist das wenigstens eine Trägerelement 172 eine flexible Leiterbahn.
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Der wenigstens einen Temperatursensor 174 kann ein SMD Temperatursensor sein, der auf der flexiblen Leiterbahn aufgebracht ist.
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Das wenigstens eine Trägerelement 172 erstreckt sich vom wenigstens einen Abstandshalterbereich 133 des wenigstens einen Abstandshalterelements 126 in dessen Mittelbereich 137, so dass der wenigstens eine Temperatursensor 174 im Mittelbereich 137 angeordnet ist.
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Damit kann eine Anzahl an Temperaturmessungen und/oder eine Anzahl an Temperaturmesspositionen variabel gestaltet werden. Insbesondere kann die genaue Lage der Temperaturmessstellen sowie deren Anzahl im Batteriemodul 100 flexibel variiert werden.
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Vorzugsweise können die Temperatursensoren 174 an Hot-Spots der Batteriezellen 102 angeordnet sein. Dies kann vorteilhaft sein, da ein Stromabgriff an Polen 180 der Batteriezelle 102 die Temperaturmessung nicht verfälscht.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Konfiguration besteht darin, dass eine Berührung der Batteriezelle 102 zum Beispiel durch einen SMD Widerstand ebenfalls detektiert werden kann. So kann zum Beispiel ein kritisches Schwellen der Batteriezelle 102 erkannt werden.
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Vorzugsweise ist die Batteriezelle 102 mit einer Klebefolie 136 beschichtet, die die Batteriezelle 102 mit dem Abstandshalterelement 126 verklebt. Diese Klebefolie 136 kann zudem verwendet werden, um das wenigstens eine Trägerelement 172 und/oder den wenigstens einen Temperatursensor 174 zu fixieren.
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Günstig kann es sein, wenn die wenigstens eine Temperaturerfassungseinheit 170 am Abstandshalterelement 126 befestigt und/oder mit dem Abstandshalterelement 126 integriert ist.
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Bei einer Ausgestaltung ist das wenigstens eine Trägerelement 172 am wenigstens einen Abstandshalterbereich 133 des wenigstens einen Abstandshalterelements 126 befestigt, insbesondere stoffschlüssig befestigt. Beispielsweise kann das wenigstens eine Trägerelement 172 am wenigstens einen Abstandshalterbereich 133 mittels eines Klebstoffs angeklebt sein.
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Vorzugsweise weist der Abstandshalterbereich 133 eine Vertiefung oder einen Einschnitt auf, in den die/das das wenigstens eine Trägerelement 172 einsetzbar bzw. eingesetzt ist. Das wenigstens eine Trägerelement 172 kann in der Vertiefung oder im Einschnitt mit dem Abstandshalterbereich 133 stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt, werden, um das wenigstens eine Trägerelement 172 am Abstandshalterbereich 133 zu fixieren.
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Vorzugsweise weist das wenigstens eine Trägerelement 172 einen ersten Endbereich 176 und einen zweiten Endbereich 178 (10) auf.
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In einigen Ausführungsformen ist der wenigstens eine Temperatursensor 174 im oder am ersten Endbereich 176 angeordnet. In diesem Fall kann der erste Endbereich 176 einem Montagebereich des wenigstens einen Temperatursensors 174 entsprechen.
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Ergänzend oder alternativ kann der zweite Endbereich 178 außerhalb des Batteriemoduls 100 angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen kann der zweite Endbereich 178 einem Kontaktbereich entsprechen, also einem Bereich des Trägerelements 172, der mit einem anderen Element/System außerhalb des Batteriemoduls 100 verbunden ist.
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Beispielsweise ist der zweite Endbereich 178 mit einem Zellkontaktiersystem 200 (10) verbunden.
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Vorzugsweise umfasst eine jeweilige Batteriezelle 102 ein Entgasungsventil 182. Das Entgasungsventil 182 bietet eine Sicherheitsfunktion im Falle einer Fehlfunktion der Batteriezelle 102.
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Günstig kann es sein, wenn das wenigstens eine Trägerelement 172 in einem Bereich zwischen dem Entgasungsventil 182 und dem Pol bzw. Stromkontakt 180 der Batteriezelle 102 angeordnet ist. Damit kann das wenigstens eine Trägerelement 172 über den Bereich zwischen dem Entgasungsventil 182 und dem Pol bzw. Stromkontakt 180 nach draußen geführt werden.
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9 ist eine schematische Darstellung einer Batteriezelle 102 und einer Temperaturerfassungseinheit 170 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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Vorzugsweise weist das wenigstens eine Trägerelement 170 einen ersten Abschnitt 190 und einen an den ersten Abschnitt 190 angrenzenden zweiten Abschnitt 192 auf.
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Der erste Abschnitt 190 kann sich in eine erste Richtung 1 erstrecken. Insbesondere kann eine Längserstreckung des ersten Abschnitts 190 im Wesentlichen parallel zur ersten Richtung 1 sein.
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Der zweite Abschnitt 192 kann sich in einer von der ersten Richtung 1 verschiedenen zweiten Richtung 2 erstrecken. Insbesondere kann eine Längserstreckung des zweiten Abschnitts 192 im Wesentlichen parallel zur zweiten Richtung 2 sein.
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In einigen Ausführungen kann das wenigstens eine Trägerelement 172 einen ersten Knick 191 aufweisen. Der erste Knick 191 kann dabei eine Trennstelle zwischen dem ersten Abschnitt 190 und dem zweiten Abschnitt 192 bilden oder definieren.
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Günstig kann es sein, wenn der erste Knick 191 im Mittelbereich 137 des Abstandshalterelements 126 angeordnet ist. Somit kann der Temperatursensor 174 flexibel an geeigneten Stellen der Batteriezelle 102 platziert werden. Im Beispiel der 9 ist der Temperatursensor 174 mittig angebracht, beispielsweise um auch ein Ausbauchen der Zellen detektieren zu können.
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Vorzugsweise sind die erste Richtung 1 und die zweite Richtung 2 im Wesentlichen senkrecht zueinander.
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In einigen Ausführungsformen kann die erste Richtung 1 eine im Wesentlichen horizontale (oder vertikale) Richtung sein. Ergänzend oder alternativ kann die zweite Richtung eine im Wesentlichen vertikale (oder horizontale) Richtung sein.
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Vorzugsweise weist das wenigstens eine Trägerelement 172 einen dritten Abschnitt 194 auf. Der dritte Abschnitt 194 kann an den zweiten Abschnitt 192 angrenzen. Insbesondere kann der zweite Abschnitt 192 zwischen dem ersten Abschnitt 190 und dem dritten Abschnitt 194 angeordnet sein.
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In einigen Ausführungen kann das wenigstens eine Trägerelement 172 einen zweiten Knick 193 aufweisen. Der zweite Knick 193 kann dabei eine Trennstelle zwischen dem zweiten Abschnitt 192 und dem dritten Abschnitt 194 bilden oder definieren.
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Der dritte Abschnitt 194 kann sich in eine dritte Richtung 3 erstrecken. Insbesondere kann eine Längserstreckung des dritten Abschnitts 194 im Wesentlichen parallel zur dritten Richtung 3 sein.
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Die dritte Richtung 3 kann von der ersten Richtung 1 und/oder der zweiten Richtung 2 verschieden sein.
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Vorzugsweise ist die dritte Richtung 3 zur ersten Richtung 1 und/oder zur zweiten Richtung 2 im Wesentlichen senkrecht.
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In einigen Ausführungsformen kann die dritte Richtung 3 eine im Wesentlichen horizontale Richtung sein.
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Es kann günstig sein, über den dritten Abschnitt 194 die Anbindung des Temperatursensors 174 aus dem Batteriemodul 100 herauszuführen. Beispielsweise weist der dritte Abschnitt 194 den zweiten Endbereich 178 auf, der mit dem Zellkontaktiersystem 200 verbindbar ist.
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Im Übrigen stimmt die in 9 dargestellte Temperaturerfassungseinheit 170 der Ausführungsform eines Batteriemoduls 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in 8 dargestellten Temperaturerfassungseinheit 170 einer Ausführungsform eines Batteriemoduls 100 überein, so dass auf dessen vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Bezugnehmend auf die 10 ist ein Batteriemodul 100 mit einem Stapel von Batteriezellen 102 gezeigt. In einigen Ausführungsformen kann in jedem Zwischenraum benachbarter Batteriezellen 102 mindestens eine erfindungsgemäße Temperaturerfassungseinheit 170 vorgesehen sein.
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In anderen Ausführungsformen kann nur in einem oder mehreren der Zwischenräume benachbarter Batteriezellen 102 mindestens eine erfindungsgemäße Temperaturerfassungseinheit 170 vorgesehen sein. Insbesondere kann nicht in jedem Zwischenraum eine Temperaturerfassungseinheit 170 vorgesehen sein, wie es im Beispiel der 10 dargestellt ist.
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Insgesamt kann beim erfindungsgemäßen Batteriemodul 100 ein Temperatursensor 174 unkompliziert platziert werden, beispielsweise um die Zelltemperatur möglichst nahe am Hot Spot eines Zellwickels 110 messen zu können.
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Bei der Fertigung kann beim Aneinanderfügen der Batteriezellen 102 die Anzahl von Temperatursensoren 174 flexibel gestaltet werden. Insbesondere kann die Batteriezelle 102 mit einer Klebefolie beschichtet, das Abstandshalterelement 126 aufgebracht und dann eine weitere Batteriezelle 102 mit Klebefolie aufgedrückt werden.
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Nachdem alle Batteriezellen 102 des Batteriemoduls 100 gesetzt und verspannt wurden, können die Trägerelemente 172, die zum Beispiel Flexleiter sein können, nach vorne gebogen und so direkt mit einer Leiterplatte des Zellkontaktiersystems 200 verbunden werden.
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Wenn die Temperaturerfassungseinheit 170 so am Abstandshalterelement 126 angebracht ist, dass deren Temperatursensor 174 in etwa auf der Mitte der Batteriezelle 102 liegt, die am stärksten ausbaucht, dann kann sie auch zum Überwachen des Ausbauchens genutzt werden. Für den Fall, dass die Batteriezellen 102 sich berühren, würden sie Druck auf den Temperatursensor 174 ausüben und dieser unrealistische Temperaturwerte liefern. Auf diese Weise kann auch das Alterungsverhalten der Batteriezellen 102 im Batteriemodul 100 in Bezug auf das Ausbauchen überwacht werden.
