DE102021132910A1 - Batteriezellenanordnung für Batteriezellen sowie Verfahren zum Herstellen einer derartigen Batteriezellenanordnung - Google Patents

Batteriezellenanordnung für Batteriezellen sowie Verfahren zum Herstellen einer derartigen Batteriezellenanordnung Download PDF

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Abstract

Batteriezellenanordnung mit einer Gehäuseanordnung (6), in der Batteriezellen (4) mit einem zylindrischen Außenumfang angeordnet sind, wobei die Gehäuseanordnung (6) ein Gehäuseteil (8) aufweist, in dem eine Schaumstoff-Haltestruktur (16) für die Batteriezellen (4) vorgesehen ist, wobei die Schaumstoff-Haltestruktur (16) mindestens ein Vakuum-Schaumstoffpolster (20) aufweist. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Batteriezellenanordnung (2).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Batteriezellenanordnung mit einer Gehäuseanordnung, in der Batteriezellen mit einem zylindrischen Außenumfang angeordnet sind, wobei die Gehäuseanordnung ein Gehäuseteil aufweist, in dem eine Schaumstoff-Haltestruktur für die Batteriezellen vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Batteriezellenanordnung.
  • Derartige Batteriezellenanordnungen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. So offenbart beispielsweise die US-Patentanmeldung 2018/0034018 A1 eine Batteriezellenanordnung, bei der mehrere Gehäuseteile vorgesehen sind, in denen die zylinderförmigen Batteriezellen vorgesehen sind und durch einen eingespritzten Schaum gesichert sind. Derartige Batteriezellenanordnungen, werden insbesondere bei Elektrofahrzeugen, wie zum Beispiel Elektrofahrräder, aber auch Elektrokraftfahrzeuge, eingesetzt, wobei die Schaumstoff-Haltestruktur einerseits der sicheren Lagerung der einzelnen Batteriezellen, auch im Crashfall, dient und andererseits eine thermische Isolierung der einzelnen Batteriezellen bewirkt. Die bekannte Schaumstoff-Haltestruktur weist jedoch den Nachteil auf, dass diese, insbesondere bei großen Batteriezellenanordnungen, nicht gleichmäßig alle Freiräume füllt und damit die Batteriezellen ungleichmäßig sichert. Im schlimmsten Fall kann ein Verschieben oder Verkippen einzelner Batteriezellen auftreten, was wiederum die Funktionalität negativ beeinträchtigt oder gar gefährden kann.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Batteriezellenanordnung bereitzustellen, die die oben genannten Nachteile auf einfache und kostengünstige Weise vermeidet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Schaumstoff-Haltestruktur mindestens ein Vakuum-Schaumstoffpolster aufweist. Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich, die Batteriezellen in dem Gehäuseteil präzise unter Zuhilfenahme des Vakuum-Schaumstoffpolsters anzuordnen und dann eine Expansion des Schaumstoffes vorzusehen, wodurch der Schaumstoff gleichmäßig expandiert, und vorhandene Zwischenräume ausfüllt, um die Batteriezellen zu sichern.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das mindestens eine Vakuum-Schaumstoffpolster in einem Ausgangszustand schlauchförmig mit einer Kunststoffummantelung ausgebildet, und weist eine Breite auf, die der Höhe einer Batteriezelle entspricht. Hierdurch ist es besonders einfach, die Batteriezellen zusammen mit dem Vakuum-Schaumstoffpolster zu positionieren und dann durch ein Durchstechen der Kunststoffummantelung eine Expansion des Schaumstoffes herbeizuführen und damit die Batteriezellen zu fixieren bzw. zu sichern. Um eine Vorpositionierung noch weiter zu vereinfachen, kann das Gehäuseteil ein Bodenelement aufweisen, wobei das Bodenelement Formschlussmittel zum Platzieren der Batteriezellen aufweist und wobei das Gehäuseteil durch ein Deckelelement verschließbar ist.
  • In besonders vorteilhafter Weise ist eine Reihe von aufeinderfolgenden Batteriezellen mäanderförmig vom Vakuum-Schaumstoffpolster umschlungen.
  • Die Erfindung wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Batteriezellenanordnung, wobei in einem ersten Schritt die Batteriezellen im Gehäuseteil angeordnet werden, in einem zweiten Schritt das mindestens eine Vakuum-Schaumstoffpolster im Bereich der Batteriezellen platziert wird und in einem dritten Schritt eine Expansion des mindestens einen Vakuum-Schaumstoffpolsters ausgelöst wird. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn im zweiten Schritt mindestens ein Vakuum-Schaumstoffpolster gemäß Anspruch 2 mäanderförmig um die Batteriezellen gelegt wird.
  • Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt:
    • 1 eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Batteriezellenanordnung,
    • 2 eine Schnittansicht eines vorteilhaften Vakuum-Schaumstoffpolsters und
    • 3 eine Draufsicht der Batteriezellenanordnung vor einer Expansion des Vakuum-Schaumstoffpolsters.
  • 1 zeigt in einer Schnittansicht eine erfindungsgemäße Batteriezellenanordnung 2, wobei Batteriezellen 4 in einer Gehäuseanordnung 6 gesichert angeordnet sind. Die Gehäuseanordnung 6 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem Gehäuseteil 8 das ein Zwischenwandteil 10 und ein Bodenteil 12 aufweist. In vorteilhafter Weise ist dieses Gehäuseteil 8 einstückig gefertigt. Am Bodenelement 12 sind Formschlussmittel 14 vorgesehen, die eine genaue Platzierung der Batteriezellen ermöglichen. Fixiert und sicher gehalten werden die Batteriezellen 4 durch ein Vakuum-Schaumstoffpolster 16, das hier im expandierten Zustand dargestellt ist. Das Schaumstoffpolster 16 umgibt hierbei die Batteriezellen 4 mäanderförmig und zusätzlich noch in Längsrichtung. Das Gehäuseteil 8 wird zusätzlich noch umgeben durch eine Schutzschicht 18, die einen zusätzlichen Schutz bei Unfällen bieten soll. Hierbei sei angemerkt, dass die vorliegende Batteriezellenanordnung 2 in Fahrzeugen, wie z. B. Kraftfahrzeugen, Elektrofahrrädern, etc. aller Art eingesetzt werden kann. Die Gehäuseanordnung 6 kann desweiteren noch ein nicht weiter dargestelltes Deckelelement beinhalten, das die Oberseite der Gehäuseanordnung 6 verschließt.
  • 2 zeigt nun in einer Schnittansicht das Vakuum-Schaumstoffpolster 16 das hier schlauchförmig ausgebildet ist. Ein Schaumstoffpolster 20, das einem Vakuum ausgesetzt wurde und dementsprechend verkleinert wurde, ist luftdicht von einer Kunststoffummantelung 22 umgeben.
  • 3 zeigt nun die Batteriezellenanordnung 2 aus 1 mit einem noch nicht expandierten Vakuum-Schaumstoffpolster 16. Hierbei wurden zunächst in einem ersten Schritt die Batteriezellen 4 im Gehäuseteil 8 angeordnet, in dem sie in die entsprechenden Formschlussmittel 14 eingesetzt wurden. In einem zweiten Schritt wurde um jeweils eine Reihe der Batteriezellen 4 ein Schaumstoffpolster 20 in Längsrichtung vor und zurück und mäanderförmig um die Batteriezellen 4 herum platziert, sodass zwei Schaumstoffpolster 16 für zwei Reihen Batteriezellen 4 vorgesehen sind, wobei die beiden Reihen zusätzlich durch die Zwischenwand 10 voneinander getrennt sind. In einem dritten Schritt, wird dann beispielsweise durch eine Nadelvorrichtung an möglichst vielen Stellen gleichzeitig die Kunststoffummantelung 22 das Vakuum-Schaumstoffpolster 16 durchstochen, sodass das Vakuum-Schaumstoffpolster 16 expandiert und die in 1 gezeigte Gestalt annimmt. Es sei noch angemerkt, dass das schlauchförmige Vakuum-Schaumstoffpolster 16 im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Breite besitzt, die ungefähr der Höhe der jeweiligen Batteriezellen 4 entspricht.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2018/0034018 A1 [0002]

Claims (6)

  1. Batteriezellenanordnung mit einer Gehäuseanordnung (6), in der Batteriezellen (4) mit einem zylindrischen Außenumfang angeordnet sind, wobei die Gehäuseanordnung (6) ein Gehäuseteil (8) aufweist, in dem eine Schaumstoff-Haltestruktur (16) für die Batteriezellen (4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumstoff-Haltestruktur (16) mindestens ein Vakuum-Schaumstoffpolster (20) aufweist.
  2. Batteriezellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Vakuum-Schaumstoffpolster (20) in einem Ausgangszustand schlauchförmig mit einer Kunststoffummantelung (22) ausgebildet ist, und eine Breite aufweist, die der Höhe einer Batteriezelle (4) entspricht.
  3. Batteriezellenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (8) ein Bodenelement (12) aufweist, wobei das Bodenelement Formschlussmittel (14) zum Platzieren der Batteriezellen (4) aufweist und wobei das Gehäuseteil (8) durch ein Deckelelement verschließbar ist.
  4. Batteriezellenanordnung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reihe von aufeinanderfolgenden Batteriezellen (4) mäanderfömig vom Vakuum-Schaumstoffpolster (20) umschlungen sind.
  5. Verfahren zum Herstellen einer Batteriezellenanordnung (2) nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt die Batteriezellen (4) im Gehäuseteil (8) angeordnet werden, in einem zweiten Schritt das mindestens eine Vakuum-Schaumstoffpolster (20) im Bereich der Batteriezellen (4) platziert wird und in einem dritten Schritt eine Expansion des mindestens einen Vakuum-Schaumstoffpolsters (20) ausgelöst wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Schritt mindestens ein Vakuum-Schaumpolster (20) gemäß Anspruch 2 mäanderförmig um die Batteriezellen (4) gelegt wird.
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