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Die Erfindung betrifft ein Blechbauteil zur Umlenkung von einem aus einer Batteriezelle eines zumindest teilewiese elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs austretenden Fluidstroms. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Blechbauteils, eine Batterieanordnung mit wenigstens einem solchen Blechbauteil, und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterieanordnung.
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Bei zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen, in denen Batteriespeichermodule mit jeweils mehreren Batteriezellen eingesetzt werden, ist es erforderlich, dass aus einer Batteriezelle austretendendes Fluid bzw. Gas abgeleitet werden kann, um einen Wärmeeintrag auf andere Batteriezellen zu vermeiden. Derartige Fluid- bzw. Gasaustritte können vereinzelt bei thermischen Ereignissen in einer einzelnen Batteriezelle auftreten.
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Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Leitelement bekannt, um einen aus einer Batteriezelle entweichenden Gasstrom in geeigneter Weise abzulenken. Hierzu wird beispielhaft verwiesen auf die
DE 10 2012 219 379 A1 ,
DE 10 2020 127 589 A1 und
DE 10 2020 113 086 A1 . Ferner ist es bekannt, Gasströme im Bereich eines Unterbodenschutzelements abzuleiten, wobei hierzu mehrteilige und aufwändige Konstruktionen erforderlich sind. Ferner ist es bislang nicht möglich, in Höhenrichtung übereinander angeordnete Batteriezellen zu entgasen, weil ein Gasaustritt aus einer oberen bzw. unteren Batteriezelle eine darüber/darunter liegende Batteriezelle beschädigen kann.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein Blechbauteil und eine Batterieanordnung anzugeben, mit denen die obigen Nachteile vermieden werden können.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Blechbauteil, eine Batterieanordnung, ein Verfahrung zur Herstellung eines Blechbauteils und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Vorgeschlagen wird also ein Blechbauteil mit einem ersten Schenkelabschnitt und einem zweiten Schenkelabschnitt, die relativ zueinander geneigt sind, wobei der erste Schenkelabschnitt und der zweite Schenkelabschnitt entlang einer ersten Falzlinie, die sich entlang einer Längsrichtung des Blechbauteils erstreckt, einstückig miteinander verbunden sind, derart, dass der erste Schenkelabschnitt und der zweite Schenkelabschnitt V-förmig zueinander ausgerichtet sind, und mehreren entlang der Längsrichtung nebeneinander angeordneten Umlenkeinheiten, wobei jede Umlenkeinheit gebildet ist durch eine im zweiten Schenkelabschnitt ausgebildete Öffnung und einen Umlenkabschnitt, der im Bereich des zweiten Schenkelabschnitts entlang einer zweite Falzlinie in Richtung des ersten Schenkelabschnitts gefalzt ist, derart, dass der Umlenkabschnitt quer zur Längsrichtung ausgerichtet ist.
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Mittels der in dem Blechbauteil vorgesehenen Umlenkeinheiten ist es möglich einen aus einer Batteriezelle austretenden Fluid- bzw. Gasstrom an dem Umlenkabschnitt in Richtung der Öffnung im zweiten Schenkelabschnitt abzuleiten, so dass der Fluid- bzw. Gasstrom seitlich durch die Öffnung austritt und dort weiter abgeführt werden kann.
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Bei dem Blechbauteil kann der Umlenkabschnitt ein gleichschenkliges Dreieck sein, dessen Spitze in Richtung der ersten Falzlinie ausgerichtet ist, wobei ein erster Dreiecksschenkel einer Innenseite des ersten Schenkelabschnitts zugewandt ist, insbesondere an dieser anliegt, und wobei ein zweiter Dreiecksschenkel einstückig mit dem zweiten Schenkelabschnitt entlang der zweiten Falzlinie verbunden ist, und wobei die Basis des Dreiecks des Umlenkabschnitts im Wesentlichen orthogonal zur Längsrichtung zwischen dem ersten Schenkelabschnitt und dem zweiten Schenkelabschnitt verläuft.
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Hierdurch kann zwischen den beiden V-förmig zueinander angeordneten Schenkelabschnitte eine den Zwischenraum zumindest teilweise ausfüllende, geneigte Fläche gebildet werden, die ein seitliches Ableiten eines Fluid- bzw. Gasstroms ermöglicht.
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Bei dem Blechbauteil kann der gefalzte Umlenkabschnitt einen Flächeninhalt aufweisen, der im Wesentlichen einem Flächeninhalt der im zweiten Schenkelabschnitt ausgebildeten Öffnung entspricht. Hierdurch wird unmittelbar neben dem Umlenkabschnitt eine ausreichend große Öffnung bereitgestellt, durch welche ein Fluid- bzw. Gasstrom abgeleitet werden kann.
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Bei dem Blechbauteil kann der erste Schenkelabschnitt im Bereich einer jeweiligen Umlenkeinheit eine durchgehende Innenfläche aufweisen. Hierdurch wird ein gezieltes Ableiten eines Fluid- bzw. Gasstroms durch die im zweiten Schenkelabschnitt vorhandenen Öffnungen sichergestellt. Mit anderen Worten wird ein Fluid- bzw. Gasstrom immer zur gleichen Seite des Blechbauteils abgeleitet.
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Bei dem Blechbauteil können der erste Schenkelabschnitt und der zweite Schenkelabschnitt so zueinander ausgerichtet sein, dass zwischen ihnen ein Winkel von 30° bis 150°, insbesondere von 90°, gebildet ist. Dabei kann der Winkel je nach Einbausituation in einer Batterieanordnung angepasst werden. In Abhängigkeit von diesem Winkel kann auch die Form des dreieckigen Umlenkabschnitts, insbesondere dessen Dreieckswinkel angepasst werden, so dass der Umlenkabschnitt optimal in dem Zwischenraum zwischen dem ersten Schenkelabschnitt und dem zweiten Schenkelabschnitt angeordnet werden kann.
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Vorgeschlagen wird ferner eine Batterieanordnung für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Batteriespeichermodul, das mehrere entlang einer Längsrichtung nebeneinander angeordnete Batteriezellen aufweist, wobei jede Batteriezelle eine Sollbruchstelle aufweist, die im Falle eines thermischen Ereignisses als Entgasungsöffnung für die betreffende Batteriezelle dient. Dabei ist vorgesehen, dass sie wenigstens ein oben beschriebenes Blechbauteil aufweist, wobei das Blechbauteil derart ausgebildet und angeordnet ist, dass jeder Sollbruchstelle einer Batteriezelle ein Umlenkabschnitt einer betreffenden Umlenkeinheit des Blechbauteils zugeordnet ist, insbesondere gegenüber liegt. Hierdurch ist sichergestellt, dass ein aus einer Batteriezelle austretender Fluid- bzw. Gasstrom umgehend an dem jeweiligen, zugeordneten Umlenkabschnitt umgelenkt und in Richtung der Öffnung im zweiten Schenkelabschnitt geleitet wird, so dass der Fluid- bzw. Gasstrom von den Batteriezellen weggeführt werden kann.
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Die Batterieanordnung kann wenigstens zwei Batteriespeichermodule aufweisen, wobei die Sollbruchstellen der Batteriezellen des einen Batteriespeichermoduls und die Sollbruchstellen der Batteriezellen des anderen Batteriespeichermoduls sich gegenüber liegen, und wobei zwischen den beiden Batteriespeichermodulen zwei oben beschriebene Blechbauteile angeordnet sind, derart, dass die Sollbruchstellen des einen Batteriespeichermoduls den Umlenkabschnitten des einen Blechbauteils zugewandt sind und dass die Sollbruchstellen des anderen Batteriespeichermoduls den Umlenkabschnitten des anderen Blechbauteils zugewandt sind. Hierdurch wird beispielsweise die Anordnung von Batteriespeichermodulen übereinander ermöglicht, wobei ein jeweiliges Blechbauteil sicherstellt, dass ein aus einer Batteriezelle austretender Fluid- bzw. Gasstrom seitlich abgeleitet wird, so dass unterhalb bzw. oberhalb angeordnete Batteriezellen nicht beeinträchtigt werden.
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Bei der Batterieanordnung ist das wenigstens eine Blechbauteil derart angeordnet, dass ein aus einer betreffenden Batteriezelle aus deren Sollbruchstelle austretender Fluidstrom mittels des betreffenden Umlenkabschnitts seitlich durch die betreffende Öffnung im zweiten Schenkelabschnitt umgelenkt wird.
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Vorgeschlagen wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines oben beschriebenen Blechbauteils, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen eines länglichen, bandartigen Blechs mit einem ersten Längsrand und einem zweiten Längsrand;
- Falzen des Blechs entlang einer ersten Falzlinie, die einer Längsmittellinie des Blechs entspricht, so dass ein erster Schenkelabschnitt, der den ersten Längsrand aufweist, und ein zweiter Schenkelabschnitt, der den zweiten Längsrand aufweist, gebildet werden;
- Mehrfaches Einschneiden des Blechs derart, dass zwischen dem zweiten Längsrand und der Längsmittellinie des Blechs mehrere bezogen auf die Längsrichtung geneigte Einschnitte gebildet sind;
- Mehrfaches Falzen des Blechs entlang einer jeweiligen zweiten Falzlinie, derart, dass eine durch einen betreffenden Einschnitt gebildete Schnittkante im zweiten Schenkelabschnitt zu dem ersten Schenkelabschnitt hin ausgerichtet wird, so dass mehrere umgefalzte Umlenkabschnitte gebildet werden.
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Ein Kraftfahrzeug mit wenigstens teilweise elektrischem Antrieb kann eine oben beschriebene Batterieanordnung aufweisen, in der wenigstens ein beschriebenes Blechbauteil angeordnet ist.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren. Dabei zeigt:
- 1 eine vereinfachte und schematische Perspektivdarstellung eines Blechbauteils und einer Batteriezelle;
- 2 eine vereinfachte und schematische Perspektivdarstellung etwa entsprechend der 1 mit mehreren Batteriezellen als Batteriespeichermodul;
- 3 eine vereinfachte Draufsicht auf ein Blech zur Herstellung eines Blechbauteils;
- 4 eine vereinfachte und schematische Draufsicht auf das Blechbauteil, das aus dem Blech der 3 hergestellt worden ist;
- 5 eine vereinfachte und schematische Draufsicht auf eine Umlenkeinheit des Blechbauteils (5A) und in den 5B) bis 5D) zugehörige Schnittdarstellungen;
- 6 eine vereinfachte und schematische Schnittansicht einer Batterieanordnung mit zwei gegenüberliegenden Batteriezellen und zwei Blechbauteilen;
- 7 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Batterieanordnung.
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In 1 ist in einer vereinfachten und schematischen Perspektivansicht ein Blechbauteil 10 dargestellt. In dieser Darstellung ist das Blechbauteil 10 beispielhaft zusammen mit einer einzelnen Batteriezelle 12. Die Batteriezelle 12 ist oberhalb des Blechbauteils 10 angeordnet. Ferner weist die Batteriezelle 12 eine Sollbruchstelle 14 auf, die auch als Entgasungsöffnung bezeichnet werden kann.
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Das Blechbauteil 10 ist dazu eingerichtet einen durch die Sollbruchstelle 14 (Entgasungsöffnung) austretenden Fluid- bzw. Gasstrom FS (Pfeil mit Doppelspitze) abzulenken und in einen Bereich seitlich des Blechbauteils 10 zu leiten.
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Die Batteriezelle 12 ist auf einer hier nur vereinfacht dargestellten Unterkonstruktion 16 angeordnet bzw. abgestützt. Dabei ist das Blechbauteil 10 an einer Oberseite 18 der Unterkonstruktion 16 angeordnet, derart, dass es zwischen der Oberseite 18 der Unterkonstruktion 16 und einer Unterseite der Batteriezelle 12 angeordnet ist.
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Da Blechbauteil 10 umfasst einen ersten Schenkelabschnitt 20 und einen zweiten Schenkelabschnitt 22, die geneigt zueinander ausgerichtet sind. Insbesondere bilden der erste Schenkelabschnitt 20 und der zweite Schenkelabschnitt 22 eine V-Form.
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Die beiden Schenkelabschnitte 20, 22 verlaufen entlang einer Längsrichtung Y. Aus der 1 ist ersichtlich, dass der erste Schenkelabschnitt 20 entlang der Längsrichtung Y durchgehend ausgebildet ist, Der zweite Schenkelabschnitt 22 weist entlang der Längsrichtung mehrere Öffnungen 24 auf.
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In einer Breitenrichtung X ist zwischen den beiden Schenkelabschnitten 20 und 22 ein Umlenkabschnitt 26 ersichtlich. Entlang der Längsrichtung Y sind an dem Blechbauteil 10 mehrere nebeneinander angeordnete Umlenkeinheiten 30 ausgebildet, wobei jede Umlenkeinheit 30 gebildet ist durch die jeweilige im zweiten Schenkelabschnitt 22 ausgebildete Öffnung 24 und den jeweiligen Umlenkabschnitt 26.
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2 zeigt eine zur 1 ähnliche Darstellung, wobei gestrichelt mehrere in Längsrichtung Y nebeneinander angeordnete Batteriezellen 12 dargestellt sind. Dabei bilden mehrere Batteriezellen 12 eine Batteriespeichereinheit 32. Es ist in diesem Zusammenhang darauf hinzuweisen, dass eine Batteriespeichereinheit 32 für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug üblicherweise mehr als die hier beispielhaft dargestellten fünf Batteriezellen 12 aufweist. Entsprechend zeigt die 2 lediglich einen Teil einer vollständigen Batteriespeichereinheit 32.
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Die Batteriespeichereinheit 32 und das Blechbauteil 10 sind gemeinsam Teile einer Batterieanordnung 34. Dabei kann eine Batterieanordnung 34 mehrere Batteriespeichereinheit 32 und mehrere Blechbauteile 10 aufweisen.
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Aus der Zusammenschau der 1 und 2 ist ersichtlich, dass das Blechbauteil 10 derart ausgeführt ist, dass jeder Sollbruchstelle 14 einer jeweiligen Batteriezelle 12 eine Umlenkeinheit 30 bzw. ein Umlenkabschnitt 26 und eine Öffnung 24 im zweiten Schenkelabschnitt 22 zugeordnet ist. Entsprechend kann mittels des Blechbauteils 10 für jede einzelne Batteriezelle 12 ein austretender Fluid- bzw. Gasstrom FS seitlich umgelenkt und abgeführt werden.
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3 zeigt in einer vereinfachten und schematischen Draufsicht ein bandartigen Blech 50, aus dem ein in 4 dargestelltes Blechbauteil 10 gebildet werden kann.
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Das Blech 50 weist einen ersten Längsrand 52 und einen zweiten Längsrand 54 auf. Mit einer strich-punktierten Linie ist eine erste Falzlinie F1 angedeutet, die einer Längsmittellinie des Blechs 50 entspricht. Entlang dieser ersten Falzlinie F1 wird das Blech 50 in eine V-Form umgeformt, so dass der erste Schenkelabschnitt 20 und der zweite Schenkelabschnitt 22 des Blechbauteils 10 gebildet werden können (4).
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In dem zweiten Schenkelabschnitt 22 werden mehrere, bezogen auf die Längsrichtung geneigte Einschnitte 56 erzeugt, die entlang einer jeweiligen Schnittlinie SL ausgeführt werden. Dabei verläuft eine jeweilige Schnittlinie SL bzw. der hieraus resultierende Einschnitt 56 von dem zweiten Längsrand 54 zu der Längsmittellinie bzw. ersten Falzlinie F1 hin.
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Nach dem mehrfachen Einschneiden entlang der jeweiligen Schnittlinie SL wird jeweils der hier horizontal schraffierte, dreieckige Bereich um eine jeweilige zweite Falzlinie F2 umgebogen. Dabei wird eine durch einen betreffenden Einschnitt 56 gebildete Schnittkante 58 im zweiten Schenkelabschnitt 22 zu dem ersten Schenkelabschnitt 20 hin ausgerichtet (4), so dass mehrere umgefalzte Umlenkabschnitte 26 gebildet werden. Das Umfalzen bzw. Umbiegen ist in der 4 beispielhaft durch einen weißen, gebogenen Konturpfeil UF illustriert.
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Durch das Einschneiden entlang der Schnittlinie SL und das Umbiegen bzw. Falzen entlang der zweiten Falzlinie F2 werden im zweiten Schenkelabschnitt 22 die jeweiligen Öffnungen 24 gebildet, was ebenfalls in der 4 ersichtlich ist.
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Aus der Zusammenschau der 3 und 4 ist auch ersichtlich, dass der Umlenkabschnitt 26 ein gleichschenkliges Dreieck bilden kann, dessen Spitze in Richtung der ersten Falzlinie F1 ausgerichtet ist, wobei ein erster Dreiecksschenkel, welcher der Schnittkante 58 entspricht, einer Innenseite 20i des ersten Schenkelabschnitts 20 zugewandt ist, insbesondere an dieser anliegt. Ein zweiter Dreiecksschenkel 60 ist einstückig mit dem zweiten Schenkelabschnitt 22 entlang der zweiten Falzlinie F2 verbunden. Die Basis 62 des Dreiecks des Umlenkabschnitts 26 verläuft im Wesentlichen orthogonal zur Längsrichtung Y zwischen dem ersten Schenkelabschnitt 20 und dem zweiten Schenkelabschnitt 22.
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Der in den 3 und 4 aus reindarstellerischen Gründen schraffiert dargestellte, gefalzte Umlenkabschnitt 26 weist einen Flächeninhalt auf, der im Wesentlichen einem Flächeninhalt der im zweiten Schenkelabschnitt ausgebildeten Öffnung 24 entspricht. Aus der 4 ist ferner ersichtlich, dass im Bereich einer jeweiligen Umlenkeinheit 30 der erste Schenkelabschnitt 20 eine durchgehende Innenfläche 20i aufweist.
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Aus der Zusammenschau der 3 und 4 kann auch ein Verfahren zur Herstellung eines Blechbauteils 10 (4) nachvollzogen werden, das die Schritte umfasst:
- Bereitstellen eines länglichen, bandartigen Blechs 50 mit einem ersten Längsrand 52 und einem zweiten Längsrand 52 (3);
- Falzen des Blechs 50 entlang einer ersten Falzlinie F1, die einer Längsmittellinie des Blechs (50) entspricht, so dass ein erster Schenkelabschnitt 20, der den ersten Längsrand 52 aufweist, und ein zweiter Schenkelabschnitt 22, der den zweiten Längsrand 54 aufweist, gebildet werden;
- Mehrfaches Einschneiden des Blechs 50 derart, dass zwischen dem zweiten Längsrand 54 und der Längsmittellinie bzw. Falzlinie F1 des Blechs 50 mehrere bezogen auf die Längsrichtung Y geneigte Einschnitte 56 gebildet sind; Mehrfaches Falzen des Blechs 50 entlang einer jeweiligen zweiten Falzlinie F2, derart, dass eine durch einen betreffenden Einschnitt 56 gebildete Schnittkante 58 im zweiten Schenkelabschnitt 22 zu dem ersten Schenkelabschnitt 20 hin ausgerichtet wird, so dass mehrere umgefalzte Umlenkabschnitte 26 gebildet werden.
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Die 5 zeigt zum besseren Verständnis in der Teilfigur A) eine Umlenkeinheit 30 des Blechbauteils 10 in einer der 4 entsprechenden Draufsicht. In den 4B, 5C und 5d sind vereinfacht und schematisch jeweilige Schnittdarstellungen illustriert, die den Schnittlinien B-B, C-C bzw. D-D der 5A entsprechen.
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In der 5A sind zu Verdeutlichung des geneigten Verlaufs der Schenkelabschnitte 20, 22 und des Umlenkabschnitts 26 weiße Konturpfeile illustriert. Ferner ist in 5 anhand von zwei Linienverläufen mit Doppelpfeil ein Fluid- bzw. Gasstrom FS illustriert. Der Fluid- bzw. Gasstrom FS tritt aus einer betreffenden Entgasungsöffnung 14 (siehe 1) aus und wird an dem Umlenkabschnitt 26 seitliche zu der Öffnung 24 abgelenkt, so dass der Fluid- bzw. Gasstrom FS mittels des Blechbauteils 10 weggeführt werden kann.
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In der Schnittansicht der 5B sind der erste Schenkelabschnitt 20, der zweite Schenkelabschnitt 22 und die Öffnung 24 ersichtlich. Ferner ist als weiße Fläche der Umlenkabschnitt 26 dargestellt, an dem der Fluid- bzw. Gasstrom FS in Richtung der Öffnung 24 abgelenkt wird.
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In der Schnittansicht der 5C sind der erste Schenkelabschnitt 20, der zweite Schenkelabschnitt und als weiße Fläche der Umlenkabschnitt 26 ersichtlich.
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Aus den Darstellungen der 5B und 5C ist auch ersichtlich, dass zwischen dem ersten Schenkelabschnitt 20 und dem zweiten Schenkelabschnitt 22 ein Winkel β von 30° bis 150°, insbesondere von 90°, gebildet ist.
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In der Schnittansicht der 5D sind der erste Schenkabschnitt 20 mit seiner geneigten Innenseite 22i und der geneigte Umlenkabschnitt 26 ersichtlich. Ferner ist durch die beiden Doppelpfeile wieder ein Fluid- bzw. Gasstrom angedeutet, der an dem Umlenkabschnitt 26 abgelenkt bzw. umgeleitet werden kann.
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6 zeigt in einer vereinfachten und schematischen Schnittansicht, zwei sich gegenüberliegende Batteriezellen 12, insbesondere eine untere Batteriezelle 12u und eine obere Batteriezelle 12v. Die Batteriezellen 12u, 12v sind jeweils Teil eines Batteriespeichermoduls 32u, 32v. Entsprechend zeigt 6 insgesamt auch eine Batterieanordnung 34.
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Die jeweiligen Sollbruchstellen 14u, 14v der hier dargestellten Batteriezellen 12u, 12v liegen einander gegenüber. Zwischen den beiden Batteriezellen 12u, 12v bzw. den beiden Batteriespeichermodulen 32u, 32v sind zwei oben beschriebene Blechbauteile 10 als unteres Blechbauteil 10u und oberes Blechbauteil 10v angeordnet. Dabei sind die beiden Blechbauteile 10u, 10v symmetrisch angeordnet, insbesondere bezüglich einer durch die Längsrichtung Y und die Breitenrichtung X aufgespannte Ebene.
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In einer solchen Ebene kann auch ein Trennelement 66 angeordnet sein, das die beiden Batteriezellen 12u, 12v voneinander strukturell abgrenzt.
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Mittels einer derartige Anordnung von zwei symmetrisch bzw. gespiegelt angeordneten Blechbauteilen 10u, 10v ist es möglich, Batteriezellen 12u, 12v übereinander anzuordnen und zwischen Ihnen einen Zwischenraum ZR bereitzustellen, in den ein Fluid- bzw. Gasstrom FS einer betreffenden Batteriezellen 12u, 12v geleitet werden kann, ohne dass ein aus einer der Batteriezellen 12u, 12v austretender Fluid- bzw. Gasstrom FS die gegenüber liegende Batteriezelle 12u, 12v beeinträchtigt bzw. beschädigt.
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In der 7 ist rein schematisch ein Kraftfahrzeug 100 mit wenigstens teilweise elektrischen Antrieb, also ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug, wobei es wenigstens eine oben beschriebene Batterieanordnung 34 mit Batteriespeichermodul 32, Batteriezellen 12 und Blechbauteil 10 aufweist.
