DE2147713A1

DE2147713A1 - Batteriegehaeuse zur aufnahme von einer oder mehreren zellen

Info

Publication number: DE2147713A1
Application number: DE2147713A
Authority: DE
Inventors: Fred P Daniel; Eugene W Mossford
Original assignee: ESB Inc
Current assignee: ESB Inc
Priority date: 1970-01-29
Filing date: 1971-09-24
Publication date: 1973-03-29
Also published as: US3607440A

Description

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Firma ESB INCORPORATED, 5 Penn Center Plaza, PHILADELPHIA, Pennsylvania (USA)

Batteriegehäuse zur Aufnahme von einer oder mehreren Zellen

Die Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse zur Aufnahme von einer oder mehreren Zellen oder Batterieelementen und insbesondere ein Batteriegehäuse mit Wänden, die wenigstens ein Abteil zur Aufnahme eines Batterieelementes oder einer Zelle umschließen, wobei von wenigstens einer der Wände als Halter und insbesondere Abstandhalter für die eingesetzten Zellen dienende, vorzugsweise etwa senkrecht von oben nach unten verlaufende Stege vorstehen. Vorzugsweise betrifft die Erfindung ein Batteriegehäuse für mehrzellige Batterien, wie sie beispielsweise in Automobilen verwendet werden.

Bekannte Batteriegehäuse sind etwa kastenartig ausgebildet und enthalten Zwischenwände, die einzelne

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Abteile zur Aufnahme je eines Batterieelementes oder einer Zelle bilden. In diese Abteile stehen von den Seitenwänden derselben, d.h. von den Stirnwänden des Batteriegehäuses bzw. den Zwischenwänden starre, vorzugsweise senkrecht verlaufende Rippen vor, welche als in einem Winkel von 90° zu den Wänden verlaufende starre Stege ausgebildet sind und dazu dienen, ein Vibrieren der in die einzelnen Abteile eingehängten Batterieelemente oder Zellen zu dämpfen oder ganz zu verhindern. Dabei benötigt man für die Verwendung von Zellen unterschiedlicher Dicke verschiedene Gehäuse, die sich lediglich darin unterscheiden, wieweit die starren Rippen oder Stege in die einzelnen Abteile vorstehen. Auf diese Weise benötigt der Hersteller der Batteriegehäuse eine große Vielzahl von Formen für die Herstellung zahlreicher unterschiedlicher Batteriegehäuse, um eine breite Palette von Gehäusen anbieten zu können.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diesen Nachteil zu überwinden und ein Batteriegehäuse zu schaffen, das ohne Schwierigkeiten Batterieelementen oder Zellen unterschiedlicher Breite angepaßt werden kann, wodurch die Anzahl unterschiedlicher Batteriegehäusegrößen und somit die Anzahl unterschiedlicher Formen für die Herstellung der Batterien verringert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Batteriegehäuse der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß die Stege als aus einem Stück mit der betreffenden Wand bestehende federnde Elemente ausgebildet sind und

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in einem von 90° abweichenden Winkel zu dieser Wand verlaufen. Dadurch ist es möglich, daß ein einziges Batteriegehäuse Batterieelemente oder Zellen unterschiedlicher Dicke aufnehmen kann, so daß der Hersteller der Batteriegehäuse die von ihm anzubietende Anzahl unterschiedlicher Batteriegehäusegrößen und dementsprechend auch die Anzahl der zur Herstellung der Batteriegehäuse erforderlichen Formen reduzieren kann, jedoch nach wie vor in der Lage ist, Batteriegehäuse so anzubieten, daß in dieselben Batterieelemente oder Zellen einer Größenordnung eingehängt werden können. Die erfindungsgemäß federnd ausgebildeten Stege oder Rippen werden beim Einhängen der Batterieelemente oder Zellen nach innen in Richtung auf die Wand, an der sie angeformt sind, gebogen, wobei das Ausmaß der Abbiegung mit zunehmender Dicke der eingehängten Zellen größer wird, wodurch die Vibrationsdämpfung bei Priiiärzellen mit verhältnismäßig großer Dicke größer als bei Zellen mit geringerer Dicke ist.

Die in einem von 90° abweichenden Winkel von den betreffenden Wänden vorstehenden Stege oder Rippen können auch keilförmig oder konisch ausgebildet sein, wobei die Dicke dieser Rippen von ihrem Ansatzpunkt an der betreffenden Wand zum äußeren Ende abnimmt.

Vorzugsweise sind die auf einander gegenüberliegenden Seiten einer Trennwand im Batteriegehäuse angebrachten Stege oder Rippen an denselben Stellen angebracht und erstrecken sich \uch in derselben Richtung, ähnlich wie die Querlenker eyries Automobils oder ähnlich wie Pfeile. Die Richtung der an einer Trennwand angebrachten

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einer Batterie dadurch zu ändern, daß man die Anzahl der in den einzelnen Zellen vorgesehenen Elektroden ändert, ermöglicht es die Anordnung der flexiblen, federartigen Stege 22 dem Batteriehersteller, Batterien mit unterschiedlichen Kapazitäten mit einer einzigen Type eines erfindungsgemäßen Batteriegehäuses zu bauen. Da der auf die Zellen 24 ausgeübte Druck mit der Zunahme der Abbiegung der feäerartigen Stege 22 steigt, besitzen Batterien mit dicken Zellen und dementsprechend mit einer hohen Kapazität eine größere Vibrationsdämpfung als Batterien mit dünneren Zellen oder Batterieelementen,

Die Stege 22 sind vorzugsweise konisch ausgebildet, wobei ihre Dicke nahe der Stelle, an der dieselben in die entsprechenden Wände des Behälters übergehen, größer als an den freien Enden ist. Daher nehmen die Biegemomente und dementsprechend die Belastungen zu, je näher man zum Fuß der Stege auf dieselben drückt.

Die Biegemomente und Belastungen, die von einem einzigen Steg ausgehen ., können sich als Biegung oder Verformung der Wand niederschlagen, von der der betreffende Steg ausgeht. Wenn die Biegung dieser Wand zu groß wird, können Schwierigkeiten derart auftreten, daß die betreffenden Wände des Batteriegehäuses nicht mehr mit den nicht verformten Wänden der Gegenstücke des Batteriegehäuses, nämlich des Deckels, in Flucht oder ÜbeieLnstimmung komnen. Um diese Schwierigkeit unabhängig vom Ausmaß der Verformung oder Verbiegung der Stege zu überwinden, ist es vorzuziehen, daß die Stege paarweise

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von (fen gegenüberliegenden Seiten der Trennwände, d.h. an denselben Stellen der Trennwände angebracht sind und so von diesen Trennwänden vorstehen, daß diese beiden Rippen oder Stege 22 zur selben Seitenwand 12 des Batteriegehäuses 10 weisen. Auf diese Weise sind die von diesen Rippen auf die gemeinsame Trennwand 16 übertragenen Biegemomente oder Kräfte in der Größe etwa gleich und in der Richtung entgegengesetzt, so daß sie sich praktisch gegeneinander aufheben. Daraus ist erkennbar, daß die pfeilartige oder ähnlich wie bei einem Querlenker eines Automobils gewählte Anordnung der Stege 22 besonders zweckmäßig ist.

Aus einer genauen Betrachtung von Fig. 1 ist zu erkennen, daß insgesamt zehn Stege 22 in jedes Abteil 18 des Batteriegehäuses 10 hineinragen, wobei fünf dieser Stege zu einer Seitenwand 12 und die anderen fünf Stege zu einer anderen Seitenwand 12 des Batteriegehäuses weisen. Bis zu einem gewissen Grade wirkt ein gebogener,umgelegter federartiger Steg als Keil, der eine Bewegung der eingesetzten Zelle in der Richtung, in welcher der Steg abgebogen ist, ermöglicht, hingegen einer Solchen Bewegung in der entgegengesetzten Richtung entgegensteht. Wenn man mehrere derartiger Stege hat, kann diese Keilwirkung verstärkt und die Neigung der Zelle, sich im betreffenden Abteil zu drehen, verringert werden, während die eine Bewegung der Zelle in Richtung einer Seitenwand verhindernde Keilwirkung gleich der in der entgegengesetzten Richtung wirkenden

eine

Keilwirkung gemacht werden kann, indem man/gleiche Anzahl von Stegen in Richtung jeder der beiden Seitenwände weisen läßt.

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Die erfindungsgemäßen Stege verlaufen von den Stirnwänden und Trennwänden des Batteriegehäuses in einem von 90° abweichenden Winkel, um das Einsetzen der Zellen in die einzelnen Abteile zu erleichtern.

Fig. 3 zeigt, daß die Stege nicht unbedingt ebene Oberflächen aufweisen müssen. Vielmehr können dieselben auch gebogen verlaufen, obwohl diese Form wegen der Schwierigkeit der Herstellung der Formen für die Batteriegehäuse weniger zweckmäßig erscheint.

Fig. 4 zeigt, daß ein Batteriegehäuse in jedem zur Aufnahme von Zellen bestimmten Abteil Stege enthalten kann, die in gleicher Anzahl jeweils zu einer der beiden Seitenwände des Gehäuse weisen, daß es jedoch nicht notwendig ist, daß alle an einer Stirnwand oder Trennwand angebrachten Stege zur selben Seitenwand weisen müssen.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform eines Batteriegehäuses, bei der die Stege nicht wie die Querlenker eines Automobils bzw. nicht pfeilförmig an den Trennwänden angeformt sind. Wenn die durch das Einsetzen der Zellen bewirkte Biegung der Stege nicht übermäßig groß wird, kann diese Ausführung befriedigend sein. Es ist zu erkennen, daß in jedem Abteil des Batteriegehäuses aus Fig. 5 Stege in einer durch zwei keilbaren Anzahl vorhanden sind, wobei eine Hälfte dieser Stege zu einer Seitenwand und die andere Hälfte zur gegenüberliegenden Seitenwand des Batteriegehäuses gerichtet ist. Fig. 5 zeigt jedoch, daß es nicht notwendig ist, daß sich in jedem Abteil des Batteriegehäuses gleichviel Stege befinden. Vielmehr zeigt Fig.5, -11-

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daß sich auf einer Seite einer Trennwand 16 insgesamt drei Stege 22 befinden, während von der gegenüberliegenden Außenseite dieser Trennwand nur zwei Stege vorstehen. Bei dieser Konstruktion kann es wünschenswert sein, die auf den einander gegenüberliegenden Seiten der einzelnen Trennwände befindlichen Stege unterschiedlich dick auszubilden und auch in unterschiedlichen Winkeln anzustellen.

Aus Fig. 6 ist zu erkennen, daß die Erfindung auch für Gehäuse einzelliger Batterien anwendbar ist.

Fig. 7 zeigt ein Batteriegehäuse bekannter Ausführungsform. Dieses Batteriegehäuse enthält an seinen Trennwänden Stege, die senkrecht zu den Trennwänden verlaufen und mehr oder weniger starr sind, d.h. nicht abgebogen werden können. Umntt derartigen Batteriegehäusen Batterien mit Zellen unterschiedlicher Dicke herstellen zu können, selbst wenn die Größe und Dicke der Elektroden und Trennelemente der Zellen und die Abstände zwischen den Elektroden und den Trennelementen gleich sind und nur die Gesamtanzahl der Elektroden und Trennelemente unterschiedlich ist, ist es notwendig, eine Vielzahl von Batteriegehäusen zur Verfügung zu haben, die sich nur dadurch unterscheiden, wieweit die starren, senkrecht zu den Trennwänden verlaufenden Stege von diesen Wänden vorstehen oder man muß zwischen diese Stege und die eingesetzten Zellen gegebenenfalls Keile oder sonstige zwischenzulegende Elemente anbringen.

Es können viele Feststellungen bei Batteriegehäusen mit erfindungsgemäß ausgebildeten federnden Stegen gemacht

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werden. Erstens beginnen die Stege vorzugsweise an oder nahe der Oberseite der Gehäusewände und erstrecken sich nach unten bis nahe zum Boden des Gehäuses. Wenn sich die Rippen bis zum Boden des Batteriegehäuses erstrecken und mit demselben verbunden sind, kann es wünschenswert sein, die Verbindung zwischen dem Boden und den Rippen zu trennen, um ein Verbiegen oder Verwinden der Stege nahe dem Gehäuseboden zu verhindern. Dieses Trennen kann durch Abschneiden oder Abschmelzen der Rippen geschehen, wobei jedoch darauf zu achten ist, daß weder das Batteriegehäuse noch die Trennwände desselben beschädigt werden.

Es kann auch wünschenswert sein, die Stege in Richtung zu den Wänden oder Oberflächen zu biegen, an denen sie befestigt sind, bevor die Zellen der Batterie eingesetzt werden, was man dadurch erreicht, daß man gegen die Stege an einer oder beiden Wänden jedes Abteiles des Batteriegehäuses mit einer oder zwei geeigneten Platten diickt, welche man nach dem Einsetzen einer Zelle oder eines sonstigen Batterieelementes herauszieht. Es kann außerdem zum Erleichtern des Einsetzens der Zellen oder Batterieelemente in die Abteile 18 des Batteriegehäuses 10 wünschenswert sein, tlie Stege unmittelbar vor dem Einsetzen der Zellen oder Batterieelemente vorrübergehend zu erweichen, beispielsweise durch Wärmeeinwirkung.

Es verbleibt eine Anzahl von Faktoren variabel, die es dem Konstrukteur ermöglichen, die Erfindung an bestimmte gewünschte Eigenschaften der jeweils entworfenen

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und zu bauenden Batteriegehäuse anzupassen. Hierzu gehört die Dicke der Stege im Vergleich mit der Dicke der Wände, von denen dieselben vorstehen, der Winkel, den die Rippen zu ihrer Wand einschließen, das AusmaS der Verjünung der Stege oder das Ausmaß, um welches die Dicke der verjüngten Stege über ihre Länge abnimmt, die Anzahl der in jedem Abteil des Batteriegehäuses vorgesehenen Stege, wobei unter Umständen nur ein federartiger Steg in jedem Abteil benötigt wird und beispielsweise an der gegenüberliegenden Wan-d dieses Abteils bekannte, starre, senkrecht zur Wand verlaufende Stege oder Rippen angebracht sein können, und das Material, aus dem das Batteriegehäuse geformt wird. Die Auswahl des verwendeten Materials wird durch die Festigkeit und Elastizität desselben, die Möglichkeit, dieses Material in dünne Querschnitte zu verformen, den Kosten des Materials und anderen Faktoren beeinflußt. Obwohl zur Zeit Polypropylen als das günstigste Material erscheint, können auch andere, die gewünschten Eigenschaften bringenden Materialien Anwendung finden.

Patentansprüche: ~ 7

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Claims

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Patentansprüche:

Batteriegehäuse mit Wänden, die wenigstens ein Abteil zur Aufnahme eines Batterieelementes oder einer Zelle umschließen, wobei von wenigstens einer der Wände als Abstandhalter für die eingesetzten Zellen dienende Stege vorstehen, dadurch gek en nzeichnet, daß die Stege (22) als aus einem Stück mit der betreffenden Wand (14,16) bestehende federnde

* Elemente ausgebildet sind und in einem von 90

abweichenden Winkel zu dieser Wand verlaufen.
2.) Batteriegehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federartigen Stege (22) ähnlich wie Dichtungslippen ausgebildet sind und von beiden einander gegenüberliegenden Wänden (14,16) in jedes Abteil (18) des Batteriegehäuses (10) vorstehen.
3.) Batteriegehäuse nach Anspruch 1 oder 2 für

Mehrzellen-Batterien mit das kastenartige Gehäuse unterteilenden Trennwänden, dadurch gekennzeichnet, daß die federartigen Stege (22) an den Stirnwänden (14) und an beiden Seiten der Trennwände (16) des Batteriegehäuses (10) angeordnet sind.
4.) Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die federartigen Stege (22) eine Dicke aufweisen, die sich von ihrem an der betreffenden Wand (14,16) liegenden Fußteil zum äußeren Ende verringert.

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5.) Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den einander gegenüberliegenden Seiten der Trennwände (16) befindlichen federartigen Stege (22) genau gegenüberliegend von diesen trennwänden ausgehen und in derselben Richtung , d.h. also in Draufsicht gesehen etwa pfeilförmig verlaufen.
6.) Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Abteil (18) des Batteriegehäuses (10) wenigstens einen federartigen Steg (22) enthält, der mit an der gegenüberliegenden Seitenwand dieses Abteils befindlichen weiteren Stegen, die starr oder federnd sein können, gemeinsam eine eingesetzte Zelle (24) oder ein sonstiges Batterieelement gedämpft im Abstand von den Seltenwänden dieses Abteils hält.

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