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Die Erfindung betrifft eine Batteriezellen-Befestigungsanordnung für ein Elektrofahrzeug, mit einem Batteriezellen-Aufnahmeelement, mindestens einer Batteriezelle, welche an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement befestigbar ist und mit dem Batteriezellen-Aufnahmeelement elektrisch und/oder fluidisch verbindbar ist, wobei zur formschlüssigen Befestigung der Batteriezelle mit dem Batteriezellen-Aufnahmeelement die Batteriezelle an zumindest einem Axialende mindestens ein Befestigungselement aufweist und das Batteriezellen-Aufnahmeelement mindestens ein, zu dem Befestigungselement komplementäres Gegenbefestigungselement aufweist, oder das Batteriezellen-Aufnahmeelement mindestens ein Befestigungselement aufweist und die Batteriezelle an zumindest einem Axialende mindestens ein Gegenbefestigungselement aufweist, wobei durch eine Verdrehung des Befestigungselements und des Gegenbefestigungselements relativ zueinander, um eine Längsachse der Batteriezelle und um einen Winkel von weniger als 360° das Befestigungselement mit dem Gegenbefestigungselement formschlüssig befestigbar ist.
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Derartige Elektrofahrzeuge sind allgemein bekannt und können als ein reines Elektrofahrzeug ausgeführt sein, wobei der Antrieb des Elektrofahrzeugs ausschließlich aus elektrischer Energie erfolgt. Alternativ basiert der Antrieb des Elektrofahrzeugs, bei sogenannten Hybridfahrzeugen, auf einer Kombination aus elektrischer Energie und einer weiteren Energiequelle. Die Elektrofahrzeuge umfassen in der Regel einen Elektromotor, welcher ggfs. über ein Getriebe zumindest eine oder beide Fahrzeugachsen antreibt, und eine Traktionsbatterie zur Versorgung des Elektromotors mit elektrischer Energie.
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Unter der Traktionsbatterie ist im Folgenden eine wiederaufladbare Batterie zu verstehen, welche insbesondere als Lithium-Ionen-Akkumulator ausgeführt ist. Zur Erzeugung oder Bereitstellung einer ausreichend hohen Betriebsspannung weisen derartige Traktionsbatterien typischerweise eine Vielzahl von miteinander verschalteten Batteriezellen auf. Dabei können die Batteriezellen beispielsweise als sogenannte Rundzellen, welche in der Regel eine zylindrische oder runde Bauform mit einem zylindrischen Zellgehäuse aufweisen, oder als prismatische Zellen, welche üblicherweise ein quaderförmiges Zellgehäuse aufweisen, ausgeführt sein.
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Üblicherweise werden die Batteriezellen in einer Vormontage zu einer Traktionsbatterie montiert und die Traktionsbatterie als Ganzes an einem Rohbau des Elektrofahrzeugs befestigt. Alternativ werden die Batteriezellen zu mehreren Batteriemodulen zusammengefügt und die Batteriemodule an dem Rohbau des Elektrofahrzeugs befestigt. In beiden Fällen werden die Batteriezellen in einem Batteriegehäuse oder in einem Batteriemodulgehäuse fixiert. Dabei können die Batteriezellen durch eine Vergussmasse oder beispielsweise durch ein Einschrauben der Batteriezellen in entsprechende Vorrichtungen in dem Batteriegehäuse bzw. Batteriemodulgehäuse fixiert werden. Eine derartige Befestigung der Batteriezellen offenbaren beispielsweise die
EP 3 739 660 A1 und die
US 2011/135975 A1 . In der
EP 3 739 660 A1 werden eine Vielzahl von Batteriezellen in mehrere Zellträger geschraubt und miteinander verschaltet. Jeder Zellträger ist einem separaten Batteriemodul zugeordnet, wobei die Batteriemodule die Traktionsbatterie bilden. In der
US 2011/135975 A1 werden ebenfalls eine Vielzahl von Batteriezellen an mehreren Zellträgern befestigt und miteinander verschaltet, wobei die Befestigung der Batteriezellen am Zellträger durch ein Einschrauben der Batteriezellen in die Zellträger oder durch eine formschlüssige Verbindung in Form einer bajonettartigen Verbindung erfolgt. Bei der bajonettartigen Verbindung weisen die Batteriezellen an einem Axialende ein Befestigungselement und der Zellträger ein, zu dem Befestigungselement komplementäres Gegenbefestigungselement auf, wobei durch eine Verdrehung des Befestigungselements und des Gegenbefestigungselements relativ zueinander, um eine Längsachse der Batteriezelle und um einen Winkel von weniger als 360° die Batteriezelle mit dem Batteriezellen-Aufnahmeelement formschlüssig verbunden wird.
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Bei allen beschriebenen Befestigungsarten werden die Batteriezellen an einem Zellträger, d.h. an einem Batteriezellen-Aufnahmeelement, befestigt und anschließend in einem separaten Schritt die Batteriezellen, beispielsweise durch Schweißverbindungen oder Schraubverbindungen, miteinander verschaltet und/oder eine Verbindung mit einem Kühlsystem zum Kühlen der Batteriezellen hergestellt.
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Ein derartiges Montieren der Batteriezellen ist zeitaufwendig, da es mehrere Herstellungs- und Montageschritte erfordert.
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Des Weiteren ist an den beschriebenen Befestigungsarten nachteilig, dass die Batteriezellen zunächst zu mehreren Batteriemodulen oder zu einer Traktionsbatterie montiert und miteinander verschaltet werden müssen, bevor diese an dem Rohbau des Elektrofahrzeugs befestigt werden können. Dadurch muss bei einer einzigen oder einigen wenigen defekten Batteriezellen die gesamte Traktionsbatterie oder das gesamte Batteriemodul demontiert werden, um die defekte oder die defekten Batteriezellen auszutauschen. Ein derartiges Demontieren der Traktionsbatterie oder der Batteriemodule ist besonders aufwendig, da eine derartige Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs üblicherweise ein Gewicht von mehreren 100kg aufweist.
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Die Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Batteriezellen-Befestigungsanordnung bereitzustellen, bei welcher einzelne Batteriezellen auf eine einfache und zeitsparsame Weise an dem Elektrofahrzeug montiert und demontiert werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Batteriezellen-Befestigungsanordnung gemäß Anspruch 1.
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Erfindungsgemäß weisen das Befestigungselement und das Gegenbefestigungselement jeweils ein zueinander komplementäres, elektrisches Anschlusselement und/oder jeweils ein zueinander komplementäres Kühlmittelanschlusselement auf, wobei durch die Verdrehung des Befestigungselements und des Gegenbefestigungselements relativ zueinander die Batteriezelle mit dem Batteriezellen-Aufnahmeelement formschlüssig befestigbar ist und die elektrischen Anschlusselemente elektrisch und/oder die Kühlmittelanschlusselemente fluidisch miteinander koppelbar sind. Dabei werden das Befestigungselement und das Gegenbefestigungselement derart relativ zueinander verdreht, dass die elektrischen Anschlusselemente und/oder die Kühlmittelanschlusselemente sich erst nach der Verdrehung überlagern. Auf diese Weise wird die Batteriezelle durch die Verdrehung des Befestigungselements und des Gegenbefestigungselements zueinander sowohl an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement befestigt als auch elektrisch mit anderen Batteriezellen verschaltet und/oder mit einem Kühlsystem fluidisch verbunden. Ein zusätzlicher Montageschritt zur Verschaltung der Batteriezellen oder zur fluidischen Verbindung mit einem Kühlsystem ist nicht erforderlich. Auf diese Weise können die Batteriezellen einfach an dem Elektrofahrzeug montiert werden. Die Mittel zur Verschaltung der Batteriezellen untereinander, insbesondere elektrische Leitungen, und zur fluidischen Verbindung mit einem Kühlsystem, insbesondere Kühlmittelleitungen, sind an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement vorgesehen.
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Außerdem können durch eine derartige Batteriezellen-Befestigungsanordnung einzelne, defekte Batteriezellen einfach ausgetauscht werden, wobei lediglich durch eine Verdrehung die formschlüssige Verbindung zwischen der defekten Batteriezelle und dem Batteriezellen-Aufnahmeelement gelöst werden muss. Durch das Lösen der formschlüssigen Verbindung wird die Batteriezelle von dem Batteriezellen-Aufnahmeelement gelöst und die Batteriezelle elektrisch und/oder fluidisch von dem Batteriezellen-Aufnahmeelement getrennt.
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Vorzugsweise werden das Anschlusselement und das Gegenanschlusselement um einen Winkel von 180° oder weniger relativ zueinander verdreht. Besonders bevorzugt wird das Befestigungselement und das Gegenbefestigungselement um einen Winkel von 90° oder weniger relativ zueinander verdreht. Je geringer der Verdrehwinkel, desto schneller ist die Befestigung der Batteriezellen an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement.
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Vorzugsweise sind das mindestens eine Befestigungselement und das mindestens eine Gegenanschlusselement in Drehrichtung um eine Längsachse der Batteriezelle ausgerichtet, wobei das Befestigungselement und das Gegenbefestigungselement zueinander entgegengesetzt ausgerichtet sind und zu einer gemeinsamen Mittelachse den gleichen Radialabstand aufweisen, wobei in einer Befestigungsstellung das Befestigungselement und das Gegenbefestigungselement eine Steckverbindung bilden. Dabei führt eine Verdrehung des Befestigungselements relativ zum Gegenbefestigungselement zu einem Einstecken oder Aufstecken des Befestigungselements in das Gegenbefestigungselement sowie zum Einstecken des elektrischen Anschlusselements ineinander und/oder zum Einstecken der Kühlmittelanschüsse ineinander, wobei durch die Steckverbindung die Batteriezelle sowohl an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement befestigt wird als auch die Batteriezelle mit dem Batteriezellen-Aufnahmeelement elektrisch und/oder fluidisch verbunden wird. Das Befestigungselement ist beispielsweise durch eine Rastverbindung in Drehrichtung mit dem Gegenbefestigungselement verbunden. Außerdem ist das Befestigungselement durch die Steckverbindung in Radialrichtung und in Axialrichtung mit dem Gegenbefestigungselement verbunden. Damit entfällt ein separates elektrisches oder fluidisches Koppeln der Batteriezelle an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement oder mit einer anderen Komponente zum Verschalten der Batteriezellen oder zum Verbinden mit einem Kühlsystem.
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Alternativ weist das Befestigungselement einen T-förmigen Querschnitt auf, welcher einen Stegbereich mit einer Breite b1 und einen Kopfbereich mit einer Breite b2 aufweist, und das Gegenbefestigungselement eine Öffnung mit einem T-förmigen Querschnitt aufweist, welcher einen Stegbereich mit einer Breite b3 und einen Kopfbereich mit einer Breite b4 aufweist, wobei die Öffnung sich über einen Kreisbogen erstreckt und abschnittsweise im Stegbereich eine Aufweitung aufweist, wobei die Breite der Aufweitung größer als die Breite b2 des Kopfbereichs des Befestigungselements ist und die Breite b3 des Stegbereichs der Öffnung kleiner als die Breite b2 des Kopfbereich des Befestigungselements ist. Dabei wird das Befestigungselement durch die Aufweitung in die Öffnung eingesteckt und anschließend verdreht. Durch den T-förmigen Querschnitt, auch pilzförmige Form genannt, und dadurch, dass der Kopfbereich des Befestigungselements eine größere Breite b2 als der Stegbereich der Öffnung aufweist, hintergreift der Kopfbereich des Befestigungselements den Stegbereich der Öffnung. In der verdrehten Stellung überlagern sich die elektrischen Anschlusselemente und/oder die Kühlmittelanschlusselemente und sind dadurch elektrisch oder fluidisch miteinander verbunden. Die Batteriezelle ist in Axialrichtung und Radialrichtung an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement befestigt. In Drehrichtung ist die Batteriezelle beispielsweise über eine Rastverbindung mit dem Batteriezellen-Aufnahmeelement verbunden.
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Eine weitere Alternative ist, dass das mindestens eine Befestigungselement sich in Längsrichtung erstreckt und das Gegenbefestigungselement ein starr angeordnetes, topfförmiges Element ist, wobei in dem topfförmigen Element eine um ihre Drehachse verdrehbare Befestigungsplatte angeordnet ist, wobei die Befestigungsplatte eine radial erstreckende Öffnung aufweist und das topfförmige Element eine radiale Öffnung aufweist, wobei die Öffnungen des topfförmigen Elements und der Befestigungsplatte sich in einer einzigen Stellung überlagern. Dabei wird das Befestigungselement über die Öffnung am topfförmigen Element radial in die Öffnung der Befestigungsplatte eingeschoben. Anschließend wird die Befestigungsplatte verdreht und die Öffnung der Befestigungsplatte durch das topfförmige Element geschlossen, wobei in der verdrehten Stellung die elektrischen Anschlusselemente und/oder die Kühlmittelanschlusselemente sich überlagern und miteinander verbunden sind. Zusätzlich stützt sich die Batteriezelle mit einem gegenüberliegenden Axialende axial an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement oder einer anderen Komponente ab.
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Bei allen Ausgestaltungen entfällt ein separates elektrisches oder fluidisches Koppeln der Batteriezelle an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement oder mit einer anderen Komponente zum Verschalten der Batteriezellen oder zum Verbinden mit einem Kühlsystem, wodurch die Montage der Batteriezellen an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement vereinfacht wird.
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Vorzugsweise weist das Batteriezellen-Aufnahmeelement jeweils einen den beiden Axialenden der Batteriezellen zugewandten Vorsprung auf, wobei die Batteriezelle über jeweils mindestens ein Befestigungselement und mindestens ein zum Befestigungselement komplementäres Gegenbefestigungselement mit den Abschnitten des Batteriezellen-Aufnahmeelementen verbunden ist, wobei jedes Befestigungselement und jedes Gegenbefestigungselement zueinander komplementäre elektrische Anschlusselemente oder zueinander komplementäre fluidische Kühlmittelanschlusselemente aufweisen. Dadurch kann die Batteriezelle besonders zuverlässig an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement befestigt werden, da die Batteriezelle beidseitig an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement befestigt ist und die aufgrund des Gewichts der Batteriezelle verursachte Belastung auf zwei Verbindungen aufgeteilt werden kann. Weiterhin können mehrere elektrische oder fluidische Verbindung realisiert werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung sind an dem Axialende der Batteriezelle mehrere Befestigungselemente und an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement mehrere Gegenbefestigungselemente vorgesehen oder an dem Axialende der Batteriezelle mehrere Gegenbefestigungselemente und an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement mehrere Befestigungselemente vorgesehen, wobei die Befestigungselemente und die Gegenbefestigungselemente zueinander komplementäre elektrische Anschlusselemente oder zueinander komplementäre fluidische Kühlmittelanschlusselemente aufweisen. Dadurch können mehrere elektrische oder fluidische Verbindung realisiert werden.
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Vorzugsweise bilden ein Paar der elektrischen Anschlusselemente einen gemeinsamen elektrischen Pluspol und ein anderes Paar der elektrischen Anschlusselemente einen gemeinsamen elektrischen Minuspol.
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Alternative bilden ein Paar der Kühlmittelanschlusselemente gemeinsam einen Kühlmitteleinlass und ein anderes Paar der Kühlmittelanschlusselemente einen Kühlm ittelauslass.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Batteriezelle einen axial erstreckenden Kühlmittelkanal auf. Dadurch kann die Batteriezelle gekühlt werden und ein vorzeitiger Ausfall der Batteriezelle zuverlässig verhindert werden, wobei durch die Durchströmung der Batteriezelle die Batteriezelle direkt durch das Kühlmittel gekühlt wird.
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Vorzugsweise bilden die beiden Kühlmittelanschlüsse eines Paars eine fluiddichte Steckverbindung, eine sogenannte Plug&Seal-Verbindung, wobei die fluiddichte Steckverbindung ausschließlich durch das Einstecken oder Aufstecken des Befestigungselements in oder auf das Gegenbefestigungselement hergestellt wird.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Batteriezelle als Rundzelle ausgeführt.
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Die Aufgabe wird außerdem durch ein Elektrofahrzeug mit einer Batteriezellen-Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 gelöst, wobei das Batteriezellen-Aufnahmeelement an einem Unterboden des Elektrofahrzeugs angeordnet ist und die Batteriezellen einzeln an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement befestigbar sind. Dadurch können die einzelnen Batteriezellen von unten an das Batteriezellen-Aufnahmeelement einfach durch ein Verdrehen der Batteriezellen montiert und demontiert werden. Ein zusätzlicher Zugang an das Batteriezelle-Aufnahmeelement ist nicht erforderlich, da alle erforderlichen Befestigungen und Verbindungen, d.h. elektrische und/oder fluidische Verbindungen, durch das Verdrehen der Batteriezellen bzw. des Befestigungselements und des Gegenbefestigungselement zueinander hergestellt werden kann.
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Durch eine derartige Batteriezellen-Befestigungsanordnung kann die Montage und die Demontage des Batteriezellen an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement vereinfacht werden.
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Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
- Die 1 zeigt schematisch ein Elektrofahrzeug,
- die 2 zeigt eine erste Ausführungsform einer Batteriezellen-Befestigungsanordnung,
- die 3 zeigt ein Gegenbefestigungselement der ersten Ausführungsform der Batteriezellen-Befestigungsanordnung aus 2,
- die 4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Batteriezellen-Befestigungsanordnung,
- die 5 zeigt ein Gegenbefestigungselement der zweiten Ausführungsform der Batteriezellen-Befestigungsanordnung aus 4,
- die 6 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Batteriezellen-Befestigungsanordnung,
- die 7 zeigt ein Anschlusselement der dritten Ausführungsform der Batteriezellen-Befestigungsanordnung aus 6, und
- die 8 zeigt ein Gegenbefestigungselement der dritten Ausführungsform der Batteriezellen-Befestigungsanordnung aus 6.
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Die 1 zeigt einen unteren Abschnitt eines Elektrofahrzeugs 10 und eine Hebelbühne 12. Das Elektrofahrzeug 10 ist mit mehreren Rädern 14 auf jeweils einem in Fahrzeughochrichtung ausfahrbaren Element 16 der Hebelbühne 12 angeordnet, wobei das Elektrofahrzeug 10 durch das Ausfahren der Elemente 16 angehoben werden kann. Im angehobenen Zustand des Elektrofahrzeugs 10 ist der Unterboden 18 des Elektrofahrzeugs 10 einfacher zugänglich.
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Das Elektrofahrzeug 10 weist eine in der 1 nicht dargestellte elektrische Antriebseinheit und eine Traktionsbatterie 20 auf. Die Traktionsbatterie 20 weist eine Vielzahl von einzelnen Batteriezellen 22 auf, welche am Unterboden 18 des Elektrofahrzeugs 10 angeordnet sind und miteinander elektrisch verschaltet sind. Die einzelnen Batteriezellen 22 sind als Rundzellen ausgeführt und können, wie links dargestellt, in Fahrzeugquerrichtung oder, wie rechts dargestellt, in Fahrzeughochrichtung an einem am Unterboden 18 angeordneten Batteriezellen-Aufnahmeelement 24 befestigt werden. Dabei werden die Batteriezellen 22 um ihre Längsachse in Drehrichtung D am Batteriezellen-Aufnahmeelement 24 eingedreht. Des Weiteren werden die Batteriezellen 22 elektrisch miteinander verschaltet und mit einem in der 1 nicht gezeigten Kühlsystem fluidisch verbunden. Eine erfindungsgemäße Batteriezellen-Befestigungsanordnung 30 ist in den 2 bis 8 gezeigt.
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Die 2 und die 3 zeigen eine erste Ausführungsform der Batteriezellen-Befestigungsanordnung 301. Die Batteriezellen-Befestigungsanordnung 301 umfasst das Batteriezellen-Aufnahmeelement 24 und die Batteriezelle 22. Die Batteriezelle 22 ist als Rundzelle ausgeführt und weist ein Batteriezellengehäuse 32 auf. In dem Batteriezellengehäuse 32 sind mehrere Batteriezellenelemente 341, 342, 343, 344, 345 angeordnet, welche elektrisch miteinander verschaltet sind. An einem Stirnende der Batteriezelle 22 bzw. des Batteriezellengehäuses 32 sind zwei Befestigungselemente 40, 42 angeordnet, wobei ein erstes Befestigungselement 40 ein erstes elektrisches Anschlusselement 41, d.h. einen elektrischen Pluspol, und ein zweites Befestigungselement 42 ein zweites elektrisches Anschlusselement 43, d.h. einen elektrischen Minuspol, aufweisen.
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Zur Befestigung der Batteriezelle 22 an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement 24 weisen die Befestigungselemente 40, 42 jeweils einen T-förmigen Querschnitt auf, wobei die Befestigungselemente 40, 42 einen Stegbereich mit einer Breite b1 und einen Kopfbereich mit einer Breite b2 aufweisen. Das Batteriezellen-Aufnahmeelement 24 weist zwei, als Öffnungen ausgeführte Gegenbefestigungselemente 44, 46 auf, welche bogenförmig ausgeführt sind und sich über einen Winkel a in Drehrichtung D erstrecken. Die Öffnungen 44, 46 weisen einen T-förmigen Querschnitt auf, so dass auch die Öffnungen 44, 46 einen Stegbereich mit einer Breite b3 und einen Kopfbereich mit einer Breite b4 aufweisen. Grundsätzlich ist die Breite b3 der Stegbereiche der Öffnungen 44, 46 kleiner als die Breite b1 der Kopfbereiche der Befestigungselemente 40, 42 und größer als die Breite b2 der Stegbereiche der Befestigungselemente 40, 42 ausgeführt. Um die Kopfbereiche der Befestigungselemente 40, 42 in die Öffnungen 44, 46 einstecken zu können, ist an den Stegbereichen der Öffnungen 44, 46 jeweils eine Aufweitung 48, 50 mit einer Breite b5 vorgesehen, wobei die Breite b5 größer als die Breite b2 der Kopfbereiche der Befestigungselemente 40, 42 ist. An einem Ende der Aufweitung 48, 50 entgegengesetzten Ende der Öffnung 44, 46 ist jeweils ein elektrisches Anschlusselement 52, 54 angeordnet, wobei die elektrischen Anschlusselemente 52, 54 komplementär zu den an den Befestigungselementen 40, 42 vorgesehenen elektrischen Anschlusselementen 41, 43 sind.
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Bei der Montage der Batteriezelle 22 an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement 24 werden die Befestigungselemente 40, 42 über die Aufweitungen 48, 50 in die Öffnungen 44, 46 eingesteckt und im in den Öffnungen 44, 46 eingesteckten Zustand um den Winkel a um die Drehachse D verdreht. Durch die Verdrehung der Befestigungselemente 40, 42 verlagert sich der Kopfbereich der Befestigungselemente 40, 42 in Axialrichtung betrachtet hinter den Stegbereich der Öffnungen 44, 46, wodurch die Batteriezelle 22 axial und radial an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement 24 befestigt wird. In Drehrichtung sind die Befestigungselemente 40, 42 durch ein Rastelement oder kraftschlüssig an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement 24 befestigt. Die elektrische Verbindung zwischen den an den Befestigungselementen 40, 42 vorgesehenen elektrischen Anschlusselementen 41, 43 und den an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement 24 vorgesehenen elektrischen Anschlusselementen 52, 54 erfolgt erst, wenn die Befestigungselemente 40, 42 vollständig um den Winkel a verdreht worden sind, da die elektrischen Anschlusselemente 41, 43, 52, 54 sich erst dann überlagern.
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Die 4 und die 5 zeigen eine zweite Ausführungsform der Batteriezellen-Befestigungsanordnung 302. Die Batteriezellen-Befestigungsanordnung 302 umfasst ebenfalls das Batteriezellen-Aufnahmeelement 24 und die Batteriezelle 22. Die Batteriezelle 22 ist als Rundzelle ausgeführt und ist in einer gewickelten Ausgestaltung ausgeführt. An einem Stirnende der Batteriezelle 22 bzw. eines Batteriezellengehäuses 32 sind zwei stiftartige Befestigungselemente 60, 62 angeordnet, wobei ein erstes Befestigungselement 60 ein erstes elektrisches Anschlusselement 61, d.h. einen elektrischen Pluspol, und ein zweites Befestigungselement 62 ein zweites elektrisches Anschlusselement 63, d.h. einen elektrischen Minuspol, aufweisen.
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Zur Befestigung der Batteriezelle 22 an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement 24 weist das Batteriezellen-Aufnahmeelement 24 für beide Befestigungselemente 60, 62 ein einziges Gegenbefestigungselement 64 auf, welches als ein starr angeordnetes topfförmiges Element ausgeführt ist. In dem topfförmigen Element 64 ist eine drehbar gelagerte Befestigungsplatte 66 angeordnet. Die Befestigungsplatte 66 weist zwei, zu den Befestigungselementen 60, 62 komplementäre Öffnungen 68, 70 auf, welche sich ausgehend von der Mitte der Befestigungsplatte 66 bis zum Rand erstrecken. Das topfförmige Element 64 weist ebenfalls zwei Öffnungen 72, 74 auf. Im Bereich der Öffnungen 68, 70 ist jeweils ein elektrisches Anschlusselement 76, 78 vorgesehen, welche mit den elektrischen Anschlusselementen 61, 63 koppelbar sind.
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Bei der Montage der Batteriezelle 22 an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement 24 wird zunächst ein erstes Axialende der Batteriezelle 22 in eine am Batteriezellen-Aufnahmeelement 24 vorgesehene Aussparung 80 eingesteckt. Anschließend werden die Befestigungselemente 60, 62 in die Öffnungen 68, 70 der drehbaren Befestigungsplatte 66 eingeführt, wobei das Einführen der Befestigungselemente 60, 62 in die Öffnungen 68, 70 ausschließlich möglich ist, wenn sich die Öffnungen der Befestigungsplatte 66 und die Öffnungen 72, 74 des topfförmigen Elements 64 überlagern. Abschließend wird die Befestigungsplatte 66 gemeinsam mit den Befestigungselementen 60, 62 und der gesamten Batteriezelle 22 um einen Winkel kleiner als 360° verdreht, wodurch die Überlagerung der Öffnungen 68, 70 und der Öffnungen 72, 74 aufgehoben wird und dadurch die Anschlusselemente 60, 62 formschlüssig an dem Gegenbefestigungselement 64 verbunden werden.
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Die elektrische Verbindung zwischen den an den Befestigungselementen 60, 62 vorgesehenen elektrischen Anschlusselementen 61, 63 und den an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement 24 vorgesehenen elektrischen Anschlusselementen76, 78 erfolgt erst, wenn die Befestigungsplatte 66 und die Befestigungselemente 60, 62 um einen vordefinierten Winkel verdreht worden sind, da die elektrischen Anschlusselemente 61, 63, 76, 78 sich erst dann überlagern.
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Die 6, die 7 und die 8 zeigen eine dritte Ausführungsform der Batteriezellen-Befestigungsanordnung 303. Die Batteriezellen-Befestigungsanordnung 303 umfasst ebenfalls das Batteriezellen-Aufnahmeelement 24 und die Batteriezelle 22. Die Batteriezelle 22 ist als Rundzelle ausgeführt und ist in einer gewickelten Ausgestaltung ausgeführt. Die Batteriezelle 22 weist einen Kühlmittelkanal 120 auf. An beiden Axialenden der Batteriezelle 22 bzw. eines Batteriezellengehäuses 32 sind jeweils zwei Befestigungselemente 90, 92, 94, 96 angeordnet. Die Befestigungselemente 90, 92, 94, 96 sind in Drehrichtung D, d.h. tangential, ausgerichtet, wobei die beiden an einem gemeinsamen Axialende der Batteriezelle 22 angeordneten Befestigungselemente 90, 92, 94, 96 entgegen zueinander ausgerichtet sind. Die Befestigungselemente 92, 96 weisen jeweils einen elektrisches Anschlusselement 93, 97 auf. Die beiden Befestigungselemente 90, 94 weisen jeweils einen Kühlmittelanschluss 91, 95 auf.
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Zur Befestigung der Batteriezelle 22 an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement 24 weist das Batteriezellen-Aufnahmeelement 24 zwei Abschnitte 98, 100 auf, an welchen jeweils zwei Gegenbefestigungselemente 102, 104, 106, 108 vorgesehen sind. Die Gegenbefestigungselemente 102, 104, 106, 108 sind ebenfalls in Drehrichtung D ausgerichtet, wobei die Gegenbefestigungselemente 102, 102 jeweils ein elektrisches Anschlusselement 103, 107 und die Gegenbefestigungselemente 104, 108 jeweils ein Kühlmittelanschlusselement 105, 109 aufweisen. Ausgehend von den Gegenbefestigungselementen 102, 104, 106, 108 erstrecken sich eine Stromleitung 112 oder ein Kühlmittelkanal 110.
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Bei der Montage der Batteriezelle 22 an dem Batteriezellen-Aufnahmeelement 24 werden die Befestigungselemente 90, 92, 94, 96 durch eine Verdrehung mit den Gegenbefestigungselementen 102, 104, 106, 108 befestigt, wobei die Befestigungselemente 90, 92, 94, 96 in die Gegenbefestigungselementen 102, 104, 106, 108 eingesteckt werden. Durch die Steckverbindungen zwischen den Befestigungselementen 90, 92, 94, 96 und den Gegenbefestigungselementen 102, 104, 106, 108 werden die elektrischen Anschlusselemente 93, 97, 103, 107 und die Kühlmittelanschlüsse 91, 95, 105, 109 miteinander verbunden.
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Es sind auch andere konstruktive Ausführungsformen als die beschriebenen Ausführungsformen möglich, die in den Schutzbereich des Hauptanspruchs fallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3739660 A1 [0004]
- US 2011135975 A1 [0004]
