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Die Erfindung betrifft eine Batterie für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse und mit wenigstens einem Batteriestapel aus mehreren Batteriezellen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein Batteriestapel einer Batterie besteht üblicherweise aus mehreren gestapelten Batteriezellen und ist nach außen durch ein Gehäuse geschützt. Um Schaden des Batteriestapels zu vermeiden, ist der Batteriestapel in dem Gehäuse in drei Raumrichtungen fixiert. Dabei ist der Batteriestapel in zwei Raumrichtungen bereits durch eine Gehäusewandung begrenzt und muss in die dritte Raumraumrichtung zusätzlich fixiert werden. Bei der Fixierung müssen auch Toleranzen ausgeglichen wird, was jedoch sehr komplex sein kein.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine Batterie der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Eine Batterie ist für ein Kraftfahrzeug vorgesehen und weist ein Gehäuse mit einer Längsmittelachse und wenigstens einen Batteriestapel aus mehreren Batteriezellen auf. Das Gehäuse weist dabei wenigstens einen Innenraum auf und der wenigstens eine Batteriestapel ist in dem wenigstens einen Innenraum angeordnet. Der wenigstens eine Innenraum ist durch vier Wandungsabschnitte nach au-ßen begrenzt, wobei die Wandabschnitte zur Längsmittelachse parallel ausgerichtet sind und einander jeweils paarweise gegenüberliegen. Das Gehäuse weist zudem wenigstens eine Montageöffnung auf, wobei die wenigstens eine Montageöffnung quer zur Längsmittelachse ausgerichtet ist und in den wenigstens einen Innenraum des Gehäuses führt. Der wenigstens eine Batteriestapel ist dabei über die wenigstens eine Montageöffnung entlang der Längsmittelachse in das Gehäuse einschiebbar. Erfindungsgemäß weist die Batterie eine Festlegvorrichtung auf. Die Festlegvorrichtung legt dabei den wenigstens einen Batteriestapel in eine bezüglich der Längsmittelachse axiale Axialrichtung kraftschlüssig und/oder formschlüssig in dem Gehäuse fest.
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In der erfindungsgemäßen Batterie kann der wenigstens eine Batteriestapel in dem Gehäuse quer zur Längsmittelachse durch die Wandungsabschnitte fixiert sein. In die Axialrichtung kann der Batteriestapel durch die Festlegvorrichtung kraftschlüssig und/oder formschlüssig befestigt sein. Dadurch kann der Batteriestapel in drei Raumrichtungen festgelegt sein. Vorteilhafterweise kann die Festlegvorrichtung auch die zwischen den Wandungsabschnitten und dem wenigstens einen Batteriestapel entstehenden Toleranzen bzw. Spalte, die zum Positionieren des Batteriestapels in dem Gehäuse notwendig sind, ausgleichen.
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Die Festlegvorrichtung kann für den jeweiligen Batteriestapel wenigstens eine Festlegeinheit mit einem ersten Element und mit einem zweiten Element aufweisen. Das erste Element kann an dem jeweiligen Batteriestapel und das zweite Element kann an dem Gehäuse ausgebildet sein. Die beiden Elemente können dabei in die Axialrichtung formschlüssig und/oder kraftschlüssig ineinander eingreifen. Dadurch kann die wenigstens eine Festlegeinheit den jeweiligen Batteriestapel in die Axialrichtung formschlüssig und/oder kraftschlüssig an dem Gehäuse festlegen. Die beiden Elemente können dabei derart ausgebildet sein, dass der Eingriff durch das Einschieben des Batteriestapels in das Gehäuse hergestellt ist. Dadurch kann der Batteriestapel bereits beim Positionieren des Batteriestapels in dem Gehäuse in diesem fixiert sein.
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Das erste Element der wenigstens einen Festlegeinheit kann beispielsweise ein Haken oder ein Federhaken oder ein Rasthaken oder eine Einprägung oder eine Sicke oder ein Clip sein. Das zweite Element der wenigstens einen Festlegeinheit kann beispielweise durch ein zu dem ersten Element komplementäres Gehäuseelement an einem der Wandabschnitte des Gehäuses ausgebildet sein. Denkbar ist es beispielsweise, dass das Gehäuseelement durch einen Kantenbereich eines der Wandabschnitte geformt ist. Dadurch kann die wenigstens eine Festlegeinheit besonders einfach ausgestaltet sein.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der wenigstens einen Festlegeinheit kann das erste Element ein Haken sein und das zweite Element durch einen Kantenbereich eines der Wandungsabschnitte geformt sein. Der Kantenbereich des jeweiligen Wandungsabschnitts kann dabei die Montageöffnung einfassen bzw. an der Montageöffnung benachbart ausgebildet sein. Sobald der jeweilige Batteriestapel in das Gehäuse vollständig eingeschoben ist, können das erste Element und das zweite Element formschlüssig ineinandergreifen und ein weiteres Einschieben des jeweiligen Batteriestapels in das Gehäuse verhindern.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der wenigstens einen Festlegeinheit kann das erste Element der wenigstens einen Festlegeinheit ein Rasthaken sein und das zweite Element der wenigstens einen Festlegeinheit durch einen Kantenbereich eines der Wandungsabschnitte gebildet sein. Der Kantenbereich kann insbesondere eine in dem Gehäuse geformte Rastöffnung einfassen bzw. an der Rastöffnung benachbart ausgebildet sein. Sobald der jeweilige Batteriestapel in das Gehäuse vollständig eingeschoben ist, können das erste Element und das zweite Element formschlüssig und/oder kraftschlüssig ineinandergreifen und ein Ausschieben des jeweiligen Batteriestapels aus dem Gehäuse verhindern. Der Rasthaken kann vorteilhafterweise Toleranzen zwischen dem Batteriestapel und den Wandungsabschnitten des Gehäuses sowie Toleranzen des Batteriestapels entlang der Längsmittelachse ausgeglichen werden.
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Vorteilhafterweise kann die Festlegvorrichtung wenigstens eine erste Festlegeinheit und wenigstens eine zweite Festlegeinheit aufweisen. Die erste Festlegeinheit kann dabei an einem ersten zur Montageöffnung benachbarten Bereich der Batterie und die zweite Festlegeinheit kann an einem zweiten von der Montageöffnung abgewandten Bereich der Batterie ausgebildet sein. Zusätzlich können die erste Festlegeinheit ein Festlager für den Batteriestapel und die zweite Festlegeinheit ein Loslager für den Batteriestapel bilden. Die erste Festlegeinheit und die zweite Festlegeinheit können dabei zueinander abweichend oder zueinander identisch ausgebildet sein.
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Ist die erste Festlegeinheit - wie oben bereits beschrieben - in Form eines Hakens und eines die Montageöffnung einfassenden Kantenbereichs des Wandabschnitts ausgebildet, so kann der Batteriestapel an der Montageöffnung durch ein dadurch gebildetes Festlager in die Axialrichtung festgelegt sein. Ist die zweite Festlegeinheit - wie oben bereits beschrieben - in Form eines Rasthakens und eines eine Rastöffnung einfassenden Kantenbereichs des Wandabschnitts ausgebildet, so kann der Batteriestapel von der Montageöffnung abgewandt durch ein dadurch gebildetes Loslager in die Axialrichtung festgelegt sein. Insgesamt kann dadurch der Batteriestapel in dem Gehäuse sicher und toleranzausgleichend in die Axialrichtung festgelegt sein.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Batterie kann vorgesehen sein, dass der Batteriestapel wenigstens eine Gleitplatte aufweist. Die wenigstens eine Gleitplatte kann dabei wenigstens einem der Wandbereiche des Gehäuses zugewandt angeordnet sein. Mit anderen Worten kann der Batteriestapel nach außen und dadurch von wenigstens einem der Wandbereiche des Gehäuses durch die Gleitplatte abgegrenzt sein. Die Festlegvorrichtung kann dann zumindest bereichsweise an der Gleitplatte ausgebildet sein. Die Gleitplatte kann beispielweise aus Stahlblech geformt sein. Weist die Festlegvorrichtung die oben beschriebene Festlegeinheit auf, so kann das erste Element der Festlegeinheit integral bzw. einstückig bzw. aus demselben Materialstück mit der Gleitplatte ausgebildet sein. Dadurch kann die Festlegeinheit und dadurch die Festlegvorrichtung besonders einfach ausgebildet sein. Um das Einschieben des Batteriestapels in das Gehäuse zu vereinfachen, kann die wenigstens eine Gleitplatte mit einer Gleitschicht beschichtet sein. Die Gleitschicht kann vorzugsweise eine Polytetrafluorethylen-Beschichtung oder eine Zink-Nickel-Beschichtung oder eine Beschichtung aus einem Leichtmetall - beispielweise Aluminium - oder eine Beschichtung aus einem Thermoplast sein.
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Vorteilhafterweise kann das Gehäuse an der Montageöffnung eine Fase aufweisen. Durch die Fase kann insbesondere ein Beschädigen eines die Montageöffnung einfassenden Kantenbereichs der Wandabschnitte verhindert werden. Das Gehäuse kann eine der Montageöffnung gegenüberliegende quer zur Längsmittelachse ausgerichtete weitere Montageöffnung aufweisen. Das Gehäuse kann beispielweise ein Strangpressprofil bzw. ein in einem Strangpressverfahren geformtes Hohlprofil sein.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Batterie können die Batterie wenigstens ein Paar der Batteriestapel und das Gehäuse für jedes Paar einen zugeordneten Innenraum aufweisen. Der eine Batteriestapel ist dann durch die Montageöffnung und der andere Batteriestapel ist durch eine weitere der Montageöffnung gegenüberliegende Montageöffnung in dem Gehäuse positionierbar. Mit anderen Worten können die beiden Batteriestapel in das Gehäuse entlang der Längsmittelachse an einander gegenüberliegenden Längsenden des Gehäuses aufeinander geschoben und dadurch in dem Gehäuse positioniert werden. In dem Innenraum des Gehäuses sind bei dieser Ausführungsform zwei Batteriestapel angeordnet. Die Festlegvorrichtung kann dabei an jedem der Batteriestapel identisch ausgebildet sein und beispielweise zwei erste Festlegeinheiten und eine zweite Festlegeinheit aufweisen. Vorteilhafterweise kann das Gehäuse auch weitere Innenräume aufweisen. Die weiteren Innenräume sind dann durch weitere Wandabschnitte nach außen begrenzt und parallel zueinander und zu der Längsmittelachse ausgerichtet. In dem jeweiligen Innenraum können dann der einzelne Batteriestapel oder - wie oben erläutert - zwei Batteriestapel aufgenommen sein.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 eine Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Batterie mit einem Gehäuse und einem Batteriestapel;
- 2 und 3 Draufsichten auf die erfindungsgemäße Batterie mit einem montierten und einem nicht montierten Batteriestapel;
- 4 eine Ansicht eines Batteriestapels der erfindungsgemäßen Batterie;
- 5 bis 7 Detailansichten der erfindungsgemäßen Batterie an einer Festlegvorrichtung.
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1 zeigt eine Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Batterie 1 für ein Kraftfahrzeug. Die Batterie 1 weist dabei ein Gehäuse 2 und vier - hier nur einer gezeigt - Batteriestapel 3 auf. Das Gehäuse 2 weist eine Längsmittelachse LA, die ein erstes Längsende 2a und ein zweites Längsende 2b des Gehäuses 2 vorgibt. Zudem weist das Gehäuse 2 zwei parallel zur Längsmittelachse LA ausgerichtete quaderförmige Innenräume 4 auf. Die jeweiligen Innenräume 4 sind über Wandungsabschnitte 5 jeweils vierseitig quer zur Längsmittelachse LA nach au-ßen begrenzt. Dazu sind die Wandungsabschnitte 5 parallel zur Längsmittelachse LA ausgerichtet und liegen einander jeweils paarweise gegenüber. Die Innenräume 4 grenzen über einen gemeinsamen Wandabschnitt 5 aneinander an.
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Das Gehäuse 2 weist zudem zwei Montageöffnungen 6a auf, die in die jeweiligen Innenräume 4 an dem ersten Längsende 2a des Gehäuses 2 führen. An dem zweiten Längsende 2b weist das Gehäuse 2 zwei weitere Montageöffnungen 6b auf, die in die jeweiligen Innenräume 4 führen. Die Innenräume 4 des Gehäuses 2 sind demnach beidseitig offen ausgebildet. Zwei der Batteriestapel 3 können dabei an dem ersten Längsende 2a über die Montageöffnungen 6a in die Innenräume 4 entlang der Längsmittelachse LA eingeschoben und dadurch montiert werden. Zwei weitere Batteriestapel 3 können an dem zweiten Längsende 2b über die Montageöffnungen 6b in die Innenräume 4 entlang der Längsmittelachse LA eingeschoben und dadurch montiert werden.
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In dem Gehäuse 2 ist in den aneinander angrenzenden Wandabschnitten 5 eine Rastöffnung 7 geformt. Im Bereich der Rastöffnung 7 bzw. zu der Rastöffnung 7 benachbart weist der gemeinsame Wandabschnitt 5 eine reduzierte Höhe auf. Bezüglich der Längsmittelachse LA liegt die Rastöffnung 7 mittig zwischen den Längsenden 2a und 2b des Gehäuses 2 und dadurch zwischen den Batteriestapeln 3 in dem jeweiligen gemeinsamen Innenraum 4. Die Rastöffnung 7 erstreckt sich dabei quer zur Längsmittelachse LA über die beiden Innenräume 4.
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Der jeweilige Batteriestapel 3 ist in dem jeweiligen Innenraum 4 des Gehäuses 2 quer zur Längsmittelachse LA durch die Wandungsabschnitte 5 festgelegt. Zum Festlegen der Batteriestapel 3 in eine bezüglich der Längsmittelachse LA axiale Axialrichtung AR weist die Batterie 1 eine Festlegvorrichtung 8 auf. Die Festlegvorrichtung 8 legt den jeweiligen Batteriestapel 3 kraftschlüssig und/oder formschlüssig in dem Gehäuse 2 fest. Hier weist die Festlegvorrichtung 8 für den jeweiligen Batteriestapel 3 jeweils zwei erste Festlegeinheiten 9 und eine zweite Festlegeinheit 10 auf. Die Ausgestaltung der Festlegvorrichtung 8 wird im Folgenden anhand 2-7 näher erläutert.
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2 zeigt eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Batterie 1 bei der Montage des zweiten Batteriestapels 3. Hier sind die von außen nicht sichtbaren Konturen mit durchbrochenen Linien angedeutet. 3 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Batterie 1 bei der Montage des zweiten Batteriestapels 3. Hier sind die zugewandten Wandabschnitte 5 entfernt, so dass die Innenräume 4 des Gehäuses 2 freigelegt sind. Wie oben bereits erläutert, weist die Festlegvorrichtung 8 für den jeweiligen Batteriestapel 3 jeweils die ersten Festlegeinheiten 9 und die zweite Festlegeinheit 10 auf. Im Folgenden wird die Anordnung der Festlegeinheiten 9 und 10 anhand eines an dem ersten Längsende 2a des Gehäuses 2 angeordneten Batteriestapels 3 erläutert. Es versteht sich, dass diese Beschreibung auch für die Batteriestapel 3 an dem zweiten Längsende 2b des Gehäuses 2 unter Berücksichtigung einer gespiegelten Anordnung in dem jeweiligen Innenraum 4 gelten.
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Ist der Batteriestapel 3 in dem Innenraum 4 vollständig angeordnet, so ist die jeweilige erste Festlegeinheit 9 zu der jeweiligen Montageöffnung 6a benachbart angeordnet. Die jeweilige erste Festlegeinheit 9 weist dabei ein erstes Element 9a an dem Batteriestapel 3 und ein zweites Element 9b an dem Gehäuse 2 auf. Das erste Element 9a der ersten Festlegeinheit 9 ist dabei ein Haken 11a und das zweite Element 9b ist durch einen die Montageöffnung 6a einfassenden Kantenbereich 11b des dem Haken 11a benachbarten Wandungsabschnitts 5 geformt. Der Haken 11a und der Kantenbereich 11b greifen in Axialrichtung AR ineinander ein und, sobald der Batteriestapel 3 vollständig in dem Innenraum 4 aufgenommen ist, verhindern ein weiteres Einschieben des Batteriestapels 3 in den Innenraum 4.
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Ist der Batteriestapel 3 in dem Innenraum 4 vollständig angeordnet, so ist die zweite Festlegeinheit 10 von der jeweiligen Montageöffnung 6a abgewandt und an der Rastöffnung 7 angeordnet. Die zweite Festlegeinheit 10 weist dabei ein erstes Element 10a an dem Batteriestapel 3 und ein zweites Element 10b an dem Gehäuse 2 auf. Das erste Element 10a der zweiten Festlegeinheit 10 ist dabei durch Rasthaken 12a und das zweite Element 10b ist durch einen die Rastöffnung 7 einfassenden Kantenbereich 12b des dem Rasthaken 12a benachbarten Wandungsabschnitts 5 geformt. Der Rasthaken 12a und der Kantenbereich 12b greifen in die Axialrichtung ineinander ein und, sobald der Batteriestapel 3 vollständig in dem Innenraum 4 aufgenommen ist, verhindern ein Ausschieben des Batteriestapels 3 aus dem Innenraum 4.
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Die ersten Festlegeinheiten 9 bilden dabei ein Festlager und die zweite Festlegeinheit 10 bildet einen Loslager für den Batteriestapel 3 ab. Dadurch können in der Batterie 1 auch die Toleranzen zwischen dem Gehäuse 2 und dem Batteriestapel 3 ausgeglichen werden.
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4 zeigt eine Ansicht des Batteriestapels 3 der erfindungsgemäßen Batterie 1. Der Batteriestapel 3 weist hier zwei einander gegenüberliegende Gleitplatten 13 auf, an denen die ersten Elemente 9a und 10a der Festlegeinheiten 9 und 10 integral ausgebildet sind. Dadurch ist der Aufbau der Batterie 1 vereinfacht. Im Unterschied zu der Festlegvorrichtung 8 in 1-3 weist die Festlegvorrichtung 8 in 4-6 zwei zweiten Festlegeinheiten 10 auf. Die Gleitplatten 13 sind aus Stahlblech geformt und mit einer Gleitschicht beispielweise einer Polytetrafluorethylen-Beschichtung oder einer Zink-Nickel-Beschichtung beschichtet. Durch die Gleitschicht kann das Positionieren des Batteriestapels 3 in dem Innenraum 4 des Gehäuses 2 vereinfacht werden.
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5 zeigt eine Detailansicht der Batterie 1 an der zweiten Festlegeinheit 10 der Festlegvorrichtung 8. Hier sind das erste Element 10a bzw. die Rasthaken 12a und das zweite Element 10b bzw. der Kantenbereich 12b besonders gut erkennbar. Das erste Element 10a bzw. die Rasthaken 12a sind an den beiden Gleitplatten 13 integral ausgeformt und greifen mit dem zweiten Element 10b bzw. dem Kantenbereich 12b in die Axialrichtung AR ein. Ist der Batteriestapel 3 vollständig in dem Innenraum 4 aufgenommen ist, verhindern die zweiten Festlegeinheiten 10 ein Ausschieben des Batteriestapels 3 aus dem Innenraum 4. Dadurch kann der Batteriestapel 3 nach der Montage aus dem Innenraum 4 nicht weiter hinausgeschoben werden.
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6 zeigt eine Detailansicht der Batterie 1 an der ersten Festlegeinheit 9 der Festlegvorrichtung 8. Hier sind das erste Element 9a bzw. der Haken 11a und das zweite Element 9b bzw. der Kantenbereich 11b besonders gut erkennbar. Das erste Element 9a bzw. der Haken 11a sind an einer der beiden Gleitplatten 13 integral ausgeformt und greifen mit dem zweiten Element 9b bzw. dem Kantenbereich 11b in die Axialrichtung AR ein. Ist der Batteriestapel 3 vollständig in dem Innenraum 4 aufgenommen ist, so verhindert die jeweilige erste Festlegeinheit 9 ein weiteres Einschieben des Batteriestapels 3 in den Innenraum 4. Dadurch kann der Batteriestapel 3 nach der Montage in den Innenraum 4 nicht weiter hineingeschoben werden.
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7 zeigt eine weitere Detailansicht der erfindungsgemäßen Batterie 1 an der ersten Festlegeinheit 9. Hier ist insbesondere eine Fase 14 an dem Gehäuse 2 erkennbar, die ein Beschädigen von Kantenbereichen der Wandungsbereiche 5 bei der Montage des Batteriestapels 3 verhindert. Ferner ist der zwischen dem ersten Element 9a bzw. dem Haken 11a und dem zweiten Element 9b bzw. dem Kantenbereich 11b hergestellte Eingriff in die Axialrichtung AR erkennbar.
