EP4684446A1 - Batteriezellen-anordnung - Google Patents
Batteriezellen-anordnungInfo
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- EP4684446A1 EP4684446A1 EP24716655.6A EP24716655A EP4684446A1 EP 4684446 A1 EP4684446 A1 EP 4684446A1 EP 24716655 A EP24716655 A EP 24716655A EP 4684446 A1 EP4684446 A1 EP 4684446A1
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- EP
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- battery cell
- battery
- holder
- intermediate section
- cell holder
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- H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
- H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
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- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Definitions
- the invention relates to a battery cell arrangement, in particular for a motor vehicle, comprising a battery tray arranged on the underside in the installed position designed to accommodate several battery cells arranged next to one another, a battery cell holder acting as a holding element and comprising several battery cell receptacles for receiving battery cells that can be inserted or are inserted into them.
- the battery cell holder positions the battery cells in relation to one another in the battery cell receptacles when they are or are inserted into the battery tray.
- Several battery cells inserted into the battery cell receptacles of the battery cell holder are electrically connected to the battery cells and an output line via a contact carrier that can be placed or placed on the top of the battery cells and has electrical contacts provided on it.
- a casting resin that can be felt into the battery tray encloses the battery cells in the battery cell carrier and the contact carrier and finally fixes them in relation to one another.
- a battery for an electric vehicle or an e-vehicle typically consists of a plurality of battery cells, comprising 200 battery cells or more, arranged in a battery cell arrangement, wherein the battery cells in the battery cell arrangement.
- the individual battery cells which usually have a cylindrical geometry, are inserted into the battery cell receptacles, i.e. the openings for accommodating the battery cells within the Battery cell holder.
- the battery cell holder defines a holding plane in which the battery cell receptacles for holding the battery cells are formed extending transversely to this holding plane.
- one battery cell is inserted into a corresponding battery cell receptacle within the battery cell holder.
- the battery cell holder with the inserted battery cells is then inserted into the battery tray, which encloses and surrounds the battery cells, which are now arranged at regular intervals from one another, from the bottom and from the side.
- the contact carrier is then placed on top of the battery cells, which is usually already provided with metal connections for electrical contact with the battery cells.
- the contact carrier thus contacts the battery cells with an electrical line of the battery cell arrangement.
- the casting resin is poured into the battery tray, which, after hardening, encloses the battery cells and the battery cell holder like a block.
- a central component of this battery cell holder arrangement is therefore the battery cell holder, which positions and holds the battery cells in relation to one another in the battery tray, but at the same time also spaces them apart and has an important heat-insulating function of the individual battery cells against one another.
- the battery cell holder is made of polyurethane due to its good heat-insulating properties, which also provides electrical insulation.
- polyurethane battery cell holder is very time-consuming because these polyurethane parts require long cooling process times of up to 10 minutes or more. Furthermore, this material limits the use of the material due to its porous nature. Structure the design options of the battery cell holder. Polyurethane and components made from it have a relatively low strength and thus elongation at break, so that thin components in particular can quickly tear when bent. This is why the waste rate in polyurethane production is relatively high and the production can only be automated to a limited extent anyway. Finally, polyurethane is not recyclable.
- the invention is therefore based on the object of at least partially avoiding these disadvantages and in particular of reducing the throughput times, i.e. the production times, of such a battery cell arrangement.
- the battery cell holder is designed to realize thermal and electrical insulation between the battery cells accommodated.
- the electrical insulation is achieved by making the battery cell holder out of plastic and further being designed in such a way that it encloses the battery cells all the way around and at a distance from one another.
- the thermal insulation is achieved by providing intermediate sections and/or webs on the battery cell holder, which extend between the adjacent battery cells when the battery cells are inserted into the battery cell holder and form heat-insulating air pockets in the intermediate sections or on the sides of the webs.
- the battery cell holder being essentially designed as a shell-like battery cell holder shell or as (abbreviated: holder shell) which has a closed holder shell surface and is spaced from the opening end by a holder shell edge that surrounds the holder shell surface.
- this battery cell holder shell defines a closed closure end with the holder shell surface, on which a holder edge (battery cell holder edge) is formed that runs all the way around and extends transversely to this holder plane in the direction of the opening end.
- the socket-shaped battery cell receptacles for receiving the battery cells are also formed in the holder shell surface, preferably formed in one piece therein.
- the cast resin complements this insulation.
- the resulting sandwich construction of cast resin - battery cell holder - cast resin achieves a particularly high level of rigidity for the entire arrangement.
- the insulation area is stretchable and depends on the rigidity and weight of the entire battery structure.
- the holder shell surface acts as a mounting surface for the battery cells, whereby an intermediate section is always formed between two closely adjacent battery cell receptacles, which is open towards the opening end and closed at the holder shell surface or the closure end.
- Holder openings are thus formed in the holder shell surface with battery cell holder shell surfaces provided on them in the manner of a socket, into which the battery cells can be inserted.
- Each holder opening therefore comprises a battery cell holder shell surface that completely encloses the holder opening, extends in the manner of a socket in the direction of the opening end and is approximately as long as the holder edge.
- the battery cell holder is therefore essentially designed in the shape of a “battery cell holder shell” which defines a holder plane with the holder shell surface which is enclosed and circumferentially bordered by a holder edge provided on this holder plane and extending transversely to the holder plane in the direction of the opening end.
- holder openings with battery cell holder shell surfaces formed in the manner of a socket for each holder opening, into which the battery cells can be inserted, which are therefore geometrically adapted to accommodate the battery cells.
- Each holder opening therefore comprises, at a lower end directed towards the opening end, the completely surrounding Battery cell holder shell surface, which also extends in the direction of the opening end and is approximately as long as the holder edge.
- the battery cell holder shell surfaces therefore preferably form battery cell holder sockets or simply "sockets" formed integrally on the underside of the holder shell surface of the battery cell holder, into which the battery cells can be inserted.
- the battery cell holder thus defines an air space defined by the holder shell (“holder shell space”), the size of which corresponds to the volume of the holder shell minus the volume of the holder shell surfaces.
- holder shell space the size of which corresponds to the volume of the holder shell minus the volume of the holder shell surfaces.
- an intermediate section also contains air.
- the battery cell holder is thus designed like a shell or trough that is open towards the opening end, with a shell bottom defining the holder plane and a shell edge provided on this shell bottom forming the holder edge.
- the battery cell holder is inserted "upside down", i.e. with the tray base facing upwards and the opening end facing the battery tray.
- the tray base therefore forms the top or the upper mounting level with the battery cell receptacles formed in it and the tray edge at the edge of the tray base or the tray level.
- this holder shell equipped with the battery cells inserted into the battery cell receptacles, is inserted into the battery tray and the casting resin is filled into it, the air trapped beneath the holder shell prevents the casting resin from penetrating into the holder shell space.
- an additional air gap may occur between the plastic wall of the battery cell holder and the battery cell, which improves the thermal insulation. It can therefore be useful for the battery cell holder surface to be slightly larger than the external dimensions of the battery.
- air trapped under the holder shell is used as a heat insulator, which enables significantly better heat insulation than the prior art using surprisingly simple means.
- the invention thus makes use of the knowledge that air provides particularly good and cost-effective heat insulation.
- the battery cell holder can be designed, for example, as a plastic injection molded part or a plastic thermoformed part "deep-drawn part", which are significantly more cost-effective than PUR foam, in particular because an injection molded part or deep-drawn part cools down much more quickly (under 1 minute) and thus the production lead times are significantly reduced.
- the material costs for injection molded parts or deep-drawn parts are much lower and do not have to be manufactured in specialized companies.
- the battery cell holder according to the invention can be integrated much better into existing production processes.
- the holder plane does not have to be straight, but can also be curved or have any structure. It is important that an assembly plane is formed in the installation position that is spaced from the battery tray by the edge of the tray and that air can be trapped in the holder tray space formed in this way with the battery cells inserted, which prevents the penetration of casting resin during filling.
- the shell plane or the shell edge do not necessarily have to be straight, but can also be curved, arched or have other geometries.
- the battery cell holder can be constructed from several battery cell holders connected to one another via the intermediate sections with a geometry adapted to the geometry of the battery cells. Between two adjacent An intermediate section can be formed between each battery cell holder. Except for the edge areas, each battery cell holder is enclosed or bordered by four intermediate sections. In the edge area, the battery cell holder is limited or bordered by the holder edge.
- the battery cell holder therefore comprises several, preferably adjacent battery cell holders, between which intermediate sections are formed, preferably from several rows and lines of battery cell holders, which then form a battery cell grid.
- the intermediate section can therefore be formed between two adjacent outer walls of the battery cell receptacles. These outer walls of the often circular or hollow-cylindrical battery cell receptacles form the facing inner walls of the intermediate sections.
- a clear distance or an inner distance can be formed to form the intermediate section, which is also filled with air.
- the intermediate section or clear distance For conventional battery cells, it has proven sufficient for the intermediate section or clear distance to be at least 1 mm. For larger battery cells, however, a larger internal distance can also be useful because a larger distance achieves better thermal insulation.
- An intermediate section can therefore be formed between two adjacent battery cell receptacles, which is closed at one closure end and has an inlet opening at the opposite opening end. Air can enter the intermediate section via the inlet opening and is enclosed in the intermediate section or sections when filled with casting resin. The intermediate section thus forms an air pocket filled with air, which provides particularly good thermal insulation between the battery cells.
- the intermediate sections can be pocket-shaped or channel-shaped.
- the battery cell holder preferably has a plurality of battery cell receptacles, preferably a plurality of battery cell receptacles arranged in rows and lines to form a grid of battery cell receptacles, wherein an air-enclosing intermediate section is provided between adjacent battery cell receptacles.
- the battery cell receptacles can be formed in regular structures in the battery cell holder, but can also be arranged or formed in irregular structures.
- the intermediate sections have a clear interior space of 1 mm, i.e. a distance from the outside of a first battery cell holder shell surface to an outside of a second, adjacent battery cell holder shell surface.
- the intermediate section i.e. the distance, can also be made larger.
- the invention achieves the necessary thermal insulation with significantly simpler means than in the prior art, using a relatively simple and inexpensive plastic that can be injected or thermoformed to give it the desired shape. Furthermore, the battery cell holder always achieves good electrical insulation between two adjacent battery cells via the plastic, also because of the circumferentially closed battery cell holder mangle surfaces.
- the design according to the invention also allows for the realization of much more delicate geometries compared to the state of the art, such as e.g. Locking lugs, locking ribs, locking tabs, snap hooks, domes or thin wall thicknesses of even less than 0.5 mm can be implemented in the battery cell holder during the manufacturing process, which was not possible with the previous battery cell holders made of polyurethane. Due to the material properties, these required a minimum wall thickness of 2.5 mm, which significantly limits the design options.
- the plastic used to manufacture the battery cell holder is still light, but has a significantly better elongation at break compared to battery cell holders made of polyurethane, while at the same time having lower material costs because PUR is relatively expensive. According to the invention, a safe process with a high degree of automation and high design freedom, a low probability of rejects and good breaking strength can be implemented.
- the battery cell holder Since the battery cell holder is made of plastic, preferably injection-molded or thermoformed, it must cool down for a maximum of 1 minute, but usually much less time, which significantly reduces the processing times and thus the costs for production compared to the state of the art.
- the pocket- or channel-shaped intermediate section has a substantially smaller width than height.
- the intermediate sections can be tapered from the opening end to the top of the holder shell, so that the outer surface of the battery cell receptacle does not lie flat against the battery cell everywhere.
- the battery cell holder receptacles with the battery cell holder surface prefferably be designed slightly larger than the external geometry of the battery cells to be accommodated.
- Ratio of the internal distance between the intermediate section inner walls to the height of at least one intermediate section is approximately 9/100.
- the at least one intermediate section prefferably has a significantly higher intermediate section height (distance from the inlet end to the closure end) than the intermediate section width. Particularly good results have been achieved when the intermediate section height is eight to ten times greater than the intermediate section width.
- the opening end of the battery cell holder can be closed with a sealing film.
- this sealing film is applied to the entire opening end of the battery cell holder, so that the openings of the battery cell receptacles are also closed by the sealing film.
- the battery cells only need to be inserted into the battery cell holders and pushed through the sealing film.
- the assembly can also be carried out from below, which has the additional advantage that the separated sealing film adheres to the inner surface of the battery cell holders and improves the thermal insulation.
- a pre-perforation can be provided on the sealing film in the area of the battery cell receptacles.
- pre-perforation in the geometry of cake pieces above the battery cell receptacles, whereby the pre-perforations thus extend along at least two, preferably several diagonals to the battery cell receptacle, which are arranged at offset angles to one another and intersect at a common center point.
- the provision of the sealing film also increases the thermal insulation because the sealing film provides additional thermal insulation and electrical insulation in addition to the intermediate section.
- the sealing film also enables an even more compact design of the battery cell holder with narrower webs that do not form air pockets, so that the heat-insulating air pockets are not provided within the intermediate sections, but between the outer surface of the battery cells and the inside of the battery cell receptacles.
- the sealing film also serves to prevent the casting resin from penetrating into the space between the battery cells and the battery cell receptacles.
- the sealing film can be applied to the top and possibly also the bottom of the battery cell holder, which then deforms when the battery cells are inserted into the battery cell opening and thus forms an air-enclosing sealing lip between the battery cell and the partition wall of the battery cell holder, which prevents the entry of casting resin into the space between the battery cell and the wall during filling and encloses air underneath the film and can thus completely form an air pocket between the battery cell and the battery cell holder.
- sealing film In order to allow the sealing film to be bent in a defined manner when inserting the battery cells, additional film holes may be provided in the sealing film, which are preferably formed centrally to the battery cell receptacles.
- the film can be provided on the holder shell surface or on the underside of the holder shell, possibly even on both surfaces, but is particularly preferably arranged on the top of the holder shell.
- the sealing film can be made of polyethylene (PET), for example. This can have a different material thickness depending on the application, but is preferably designed as a construction film with a greater material thickness of 100 - 30 my. In special cases, a particularly stable film is also conceivable, e.g. an HDPE pond tarpaulin.
- the contact carrier is therefore preferably designed to be connected to the negative and positive poles of the battery cells.
- this contact carrier which is preferably made of plastic, comprises metallic contact elements that are connected to conductors in the contact carrier and are thus connected to the electrical connection.
- the battery cells can also be electrically connected via the battery tray, in particular via the negative pole.
- the battery carrier comprises a plurality of intermediate sections, each in the region of adjacent battery cell receptacles.
- the battery cell holder as well as the battery tray and the contact carrier, are designed as one-piece plastic parts. Plastics with a low moisture absorption capacity have proven to be particularly useful for the manufacture of the battery cell holder.
- thermo insulation can be achieved by filling the holder shell with polyurethane foam (PUR foam) or other suitable thermally insulating material. This provides particularly good thermal insulation, with the electrical insulation still being provided by the plastic of the battery cell holder carrier.
- PUR foam polyurethane foam
- the battery cell holder according to the invention has significantly better dimensional stability and higher dimensional tolerances compared to the prior art.
- the casting resin can be filled to enclose either only the battery cells and the battery cell holder or also the contact carrier up to about half its height. Character description
- connection For the purposes of this description, the terms “connected”, “attached” and “integrated” are used to describe both a direct and an indirect connection, a direct or indirect connection and a direct or indirect integration.
- the indefinite article and the definite article do not refer only to a single component, but should be understood as “at least one”.
- the terminology includes the words mentioned above, variations thereof and similar meanings.
- the terms "about”, “substantially” and similar terms in connection with the dimensions and a characteristic of a component of the invention do not describe the described dimension and characteristic as a strict limit or parameter and do not exclude minor variations thereof which are functionally similar.
- description parts with numerical parameters also include variations of these parameters according to the mathematical and manufacturing principles in the state of the art, e.g. rounding, deviations and other systematic errors, manufacturing tolerances, etc.
- identical or similar elements are provided with identical reference symbols where appropriate. Identical reference numbers in the figures therefore refer to identical components or features.
- Reference lines are lines that connect the reference symbol to the part in question.
- an arrow that does not touch a part refers to an entire unit to which it is directed.
- Figure 1 is a schematic side view of a battery cell arrangement according to the invention.
- Figure 2 is an enlarged schematic sectional view of two battery cells arranged next to each other in the battery cell arrangement
- Figure 3 is a smaller side view of the side sectional view according to Figure 2 without battery cells;
- Figure 4 shows the enlarged section IV according to Figure 3 of the lower end of an intermediate section with the casting resin arranged underneath;
- Figure 5 is an isometric view of a battery cell holder from below;
- Figure 6 is an isometric plan view of the upper closure end of the battery cell holder
- Figure 7 is an isometric view of the battery cell holder from below;
- Figure 8 is an enlarged, side sectional view of a second embodiment of a battery cell holder with a sealing film on the opening end;
- Figure 9 is an enlarged isometric plan view of the underside of the battery cell holder according to Figure 8 closed with the sealing film;
- Figure 10 is a plan view of the sealing film to illustrate a pre-perforation in the area of the battery cell receptacles
- Figure 11 is a side sectional view of a third embodiment of the battery cell holder according to the invention with a PUR foam;
- Figure 12 is an enlarged isometric view of the battery cell holder filled with PUR foam according to Figure 11 from below;
- Figure 13 is an enlarged side sectional view of a third embodiment of a battery cell holder with a sealing film with film holes on the opening end;
- Figure 14 is a plan view of a portion of the battery cell holder with the sealing film with film holes used in Figure 13.
- Figure 1 shows the schematic structure of a battery cell arrangement according to the invention in a longitudinal section, which essentially consists of a trough-like formed battery tray 2, several battery cells 4 arranged therein, a battery cell holder 6 holding them, a contact carrier 10 arranged on top of the battery cells 4 and casting resin 8 filled into the battery tray 2, which encloses or surrounds the battery cells 4, the battery cell holder 6 and the contact carrier up to approximately half the height.
- the battery tray 2 When installed in the motor vehicle in the installed position, the battery tray 2 forms the tray-shaped lower part and comprises a floor section defining a floor plane, on which a side part or an edge extending transversely to the plane of the floor section is/are integrally formed on all sides or circumferentially to form the battery tray 2 which is closed on all sides and in which the battery cells 4 and the battery cell holder are arranged.
- a plurality of battery cells 4 are arranged to form a battery cell grid, namely inserted in battery cell receptacles in the battery holder 6, which are designed to correspond to the receptacles for the battery cells 4 and are here ring-shaped.
- FIG. 2 shows an enlarged, schematic sectional side view of two battery cells 4 inserted into the battery cell holder 6 and enclosed with casting resin 8 with contact carrier 10 attached. It is clearly visible how the pocket-shaped intermediate sections 61 are formed in the battery cell holder 6 in the area between two adjacent battery cell receptacles, which define inner air pockets.
- the shell- or trough-shaped battery cell holder 6 is open at the opening end located at the bottom in the installation position and closed at the opposite end, the holder shell surface 65, so that a "battery cell holder shell" is formed in the overall structure.
- a holder edge that encloses or borders the holder shell surface 65 is integrally formed along the entire side edge and extends transversely to the holder plane in the direction of the opening end. Holder openings are formed in the holder shell surface 65, into which the battery cells 4 can be inserted.
- Each holder opening further comprises a battery cell holder shell surface 64 which completely encloses the holder opening and extends in the direction of the opening end, here designed like a nozzle, which is approximately as long as the holder edge and forms the battery cell receptacles.
- hollow-cylindrical battery cell holder shell surfaces 64 are provided for receiving the correspondingly designed battery cells 4.
- These battery cell holder shell surfaces 64 are in the present case designed as hollow cylinders, but can have any desired and also varying geometries that are adapted for the insertion reception of correspondingly designed battery cells.
- Figure 5 shows an isometric view of the battery cell holder 6 from below.
- the downwardly open, pocket-shaped intermediate section 61 is formed between two adjacent battery cell holder casing surfaces 64 at two radii of the battery cell holder casing surfaces extending collinearly to one another, which is formed by the outer walls of the two adjacent battery cell holder casing surfaces 64.
- this intermediate section 61 from the lower inlet opening 62 to the closed end in the holder plane can taper slightly.
- the wall thickness can change.
- the ratio of the inner distance to the height of the intermediate portion 61 is about 9/100, but the inner distance is about 1 mm.
- the height of an intermediate section 61 i.e. the intermediate section height from the inlet opening 62 to the closure end 63, the height of the intermediate section is 8 - 12, preferably 10 times greater than the intermediate section width.
- the holder shell surface 65 forming the holder plane may be located slightly above or below the closure end 63 of the intermediate sections 61.
- the side walls of the intermediate section 61 can run towards each other at a slight angle.
- the intermediate sections thus form an air pocket that is closed at the top at the closure end 63 in the area of the adjacent battery receptacles, with the inlet opening 61 for the air at the lower end in the installed position.
- Such an intermediate section 61 is formed at the adjacent narrowest points of the battery cell holder 6 between two adjacent battery cell holder casing surfaces 64, i.e. where the radii of two adjacent battery cell holder casing surfaces run collinearly.
- the contact carrier 10 is placed on the top side of the battery cells 4 at a distance from the battery cell holder 6 and can enclose the battery cells 4 laterally, i.e. rests with a horizontal section on the top side of the battery cells 4 and rests laterally on the outer casing surface of the battery cells 4 with a vertical section extending transversely to this horizontal section.
- the contact carrier 10 accommodates metallic contact elements (not shown in detail), which are connected to the terminals of the battery cells 4, i.e. are electrically connected to the positive and negative poles of the battery cells 4 and lead the current to a connecting line.
- connections can also be provided in the battery tray 2, preferably for the negative pole.
- connections can also be provided in the battery tray 2, preferably for the negative pole.
- the opening end of the otherwise identically constructed battery cell holder 6 is provided with a continuous sealing film 12, which thus closes the open underside of the battery cell holder 6.
- this sealing film 12 can be pre-perforated in the area of the opening of the battery cell receptacles, as shown in Figure 10 as an example for the sealing film in the area below a battery cell receptacle.
- the sealing film 12 in Figure 10 is shown only as an example for a section in the area of a battery cell receptacle in order to clarify the course of the perforation lines 13 of the pre-perforations.
- Such perforation lines 13 according to Figure 10 are preferably provided in the area of all battery cell receptacles on the sealing film 12.
- the perforation lines 13 run along several diagonals extending at offset angles to each other to the respective battery cell receptacle, which intersect at one point, similar to "pieces of cake".
- the sealing film 12 is separated at the perforation lines 13, but does not detach from the battery cell holder 6.
- FIGs 11 and 12 then show a third embodiment of the battery cell holder 6, into the opening end of which PUR foam 14 is filled, which therefore fills all of the gaps between the outer surfaces 64 of the battery cell receptacles, and therefore also the intermediate sections 61, as can be seen from the cross-section according to Figure 11.
- this third embodiment can also be arranged in the opposite direction in the battery tray 4, i.e. with the opening end of the battery cell holder 6 facing upwards.
- this embodiment also has the advantage according to the invention of short processing times, because the PUR foam is filled into the battery cell holder 6 for hardening and can dry in it during further processing. It is therefore not necessary to wait for complete hardening for further processing.
- FIG 13 shows an enlarged side sectional view of a third embodiment of a battery cell holder 16 with partition walls designed as webs 161 or areas between two adjacent battery cell holder mangle surfaces 162 formed between the sealing film and the webs 161 as air pockets.
- a sealing film 18 is arranged on the upper side of the battery cell holder 16 in the installed position.
- This battery cell holder 18 differs from the previously shown embodiments in that the partition walls between the battery cell holder mangle surfaces forming the battery cell receptacles are not designed in the shape of pockets, i.e. do not form air pockets, but as continuous webs 161, which are therefore not hollow on the inside.
- These webs 161 of the battery cell holder 16 delimit the cylindrical battery cell holder shell surfaces 182 from one another.
- the sealing film 18 bends circumferentially downwards into the battery cell receptacles and thereby encloses air with the upper side of the sealing film 18 such that air pockets are formed circumferentially around the battery cells and between the battery cell receptacles or the battery cell holder casing surfaces 162.
- this relates to a battery cell arrangement with a battery tray 2 arranged on the underside in the installed position, designed to accommodate several battery cells 4 arranged next to one another, a battery cell holder 6 acting as a holding element with several battery cell receptacles for receiving battery cells 4 inserted or insertable therein, several battery cells 4 inserted into these battery cell receptacles, a contact carrier 10 arranged on the top of the battery cells, comprising contacts for electrical connection to battery cells 4, and a casting resin 8 that can be felt into the battery tray 2 for enclosing the battery cells 4 in the battery cell carrier and, if applicable, the contact carrier 10.
- the battery cell holder 6 is designed as a shell-like battery cell holder shell that is open to an opening end, which has a closed holder shell surface 65 and is spaced from the opening end via a circumferentially extending and closed holder edge or forms the latter, that the battery cell receptacles comprise socket-like battery cell holder shell surfaces 64 for inserting the battery cells 4, and that an intermediate section 61 is formed between two adjacent battery cell holder shell surfaces 64, which together with the surrounding casting resin forms an air pocket that realizes particularly good thermal insulation between adjacent battery cells.
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Abstract
Die Offenbarung betrifft eine Batteriezellen-Anordnung mit einer in Einbaulage unterseitig angeordnete Batteriewanne 2, ausgebildet zur Aufnahme mehrerer nebeneinander angeordneter Batteriezellen 4, einen Batteriezellenhalter 6 fungierend als Halteelement mit mehreren ausgebildeten Batteriezellenaufnahmen zur Aufnahme von in diese eingesetzten Batteriezellen 4, mehreren in diese Batteriezellenaufnahmen 64 eingesetzte Batteriezellen 4, einen oberseitig auf die Batteriezellen angeordneten Kontaktträger 10 umfassend Kontakte zur elektrischen Verbindung mit Batteriezellen 4, sowie einem in die Batteriewanne 2 einfühlbaren Gießharz 8 zum Umschließen der Batteriezellen 4 in dem Batteriezellenhalter 6 und ggf. dem Kontaktträger 10. Zur Reduzierung der Durchlaufzeiten ist der Batteriezellenhalter 6 als schalenartige, zu einem Öffnungsende offene Batteriezellenhalterschale ausgebildet, die eine als Montagefläche fungierende und geschlossene Halterebene definiert aufweist, die über einen Halterrand von dem Öffnungsende beabstandet ist. Die Batteriezellenaufnahmen umfassen stutzenartig ausgebildete Batteriezellenhaltermantelflächen und zwischen zwei aneinander angrenzenden Batteriezellehaltermantelflächen ist ein Zwischenabschnitt 61 ausgebildet.
Description
Batteriezellen-Anordnung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Batteriezellen-Anordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine in Einbaulage unterseitig angeordnete Batteriewanne ausgebildet zur Aufnahme mehrerer nebeneinander angeordneten Batteriezellen, einen Batteriezellenhalter fungierend als Halteelement und umfassend mehrere Batteriezellenaufnahmen zur Aufnahme von in diese einsetzbaren oder eingesetzten Batteriezellen. Der Batteriezellenhalter positioniert die Batteriezellen im Verhältnis zueinander in den Batteriezellenaufnahmen, wenn diese in die Batteriewanne eingesetzt werden oder sind. Mehrere in die Batteriezellenaufnahmen des Batteriezellenhalters eingesetzte Batteriezellen sind über einen oberseitig auf die Batteriezellen aufsetztbaren oder aufgesetzten Kontaktträger mit an diesem vorgesehenen elektrischen Kontakten elektrisch mit den Batteriezellen und einer Ausgangsleitung verbunden. Schließlich umschließt ein in die Batteriewanne einfühlbares Gießharz die Batteriezellen in dem Batteriezellenträger und dem Kontaktträger und Endfixiert diese im Verhältnis zueinander.
Stand der Technik
Eine Batterie für ein Elektrofahrzeug oder ein E-Fahrzeug besteht üblicherweise aus mehreren Batteriezellen, umfassend 200 Batteriezellen und mehr, die in einer Batteriezellen-Anordnung angeordnet, wobei die in der Batteriezellen-Anordnung.
Bei der Montage einer solchen Batteriezellen-Anordnung werden die einzelnen Batteriezellen, die üblicherweise eine zylindrische Geometrie aufweisen, in die Batteriezellenaufnahmen, also die Öffnungen zur Aufnahme der Batteriezellen innerhalb des
Batteriezellenhalters eingesetzt. Vorzugsweise definiert der Batteriezellenhalter eine Halteebene in dem quer erstreckend zu dieser Halteebene die Batteriezellenaufnahmen zur Aufnahme der Batteriezellen ausgebildet sind. Bei der Montage wird je eine Batteriezelle in eine entsprechende Batteriezellenaufnahme innerhalb des Batteriezellenhalters eingesetzt. Der Batteriezellenhalter mit den eingesetzten Batteriezellen wird sodann in die Batteriewanne eingesetzt, welche die nunmehr in regelmäßigen Abständen zueinander angeordneten Batteriezellen von der Unterseite und von der Seite her einfasst und umschließt.
Sodann wird auf die Oberseite der Batteriezellen der Kontaktträger aufgesetzt, der üblicherweise bereits mit metallischen Anschlüssen zur elektrischen Kontaktierung mit den Batteriezellen versehen ist. Der Kontaktträger kontaktiert somit die Batteriezellen mit der mit einer elektrischen Leitung der Batteriezellen-Anordnung.
Schließlich wird das Gießharz in die Batteriewanne eingefüllt, das nach dem Aushärten die Batteriezellen und den Batteriezellenhalter wie ein Block umschließt.
Ein zentraler Bestandteil dieser Batteriezellenhalter-Anordnung ist somit der Batteriezellenhalter, der die Batteriezellen im Verhältnis zueinander in der Batteriewanne positioniert und hält, gleichzeitig aber auch beabstandet und eine wichtige wärmeisolierende Funktion der einzelnen Batteriezellen gegeneinander hat.
Gattungsgemäß Batteriezellen-Anordnungen sind bekannt aus US 2020 / 0 127 350 A1 , und US 2021 / 0 184 190 A1 sowie DE 20 2018 102 801 U1.
Nachteile am Stand der Technik
Der Batteriezellenhalter ist beim Stand der Technik wegen dessen guten wärm isolierenden Eigenschaften aus Polyurethan gefertigt, der auch eine elektrische Isolierung realisiert.
Die Herstellung des Batteriezellenhalters Polyurethan ist aber sehr zeitaufwendig, weil dieses Polyurethan-Teile lange Prozesszeiten für das Abkühlen von bis zu 10 Minuten und mehr erforderlich machen. Ferner beschränkt dieses Material wegen der porösen
Struktur die Gestaltungsmöglichkeiten des Batteriezellenhalters. Polyurethan und daraus gefertigte Bauteile weisen nämlich eine relativ geringe Festigkeit und damit Bruchdehnung auf, so dass insbesondere dünne Bauteile beim Biegen schnell reißen können. Deshalb ist der Ausschuss bei der Polyurethan-Produktion relativ hoch und die Fertigung lässt sich ohnehin nur begrenzt automatisieren. Schließlich ist Polyurethan nicht recycelbar.
Aufgabe
Ausgehend von dem zuvor geschilderten Stand der Technik und den damit verbundenen Nachteilen liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, die diese Nachteile zumindest teilweise zu vermeiden und insbesondere die Durchlaufzeiten, also die Fertigungszeiten von einer solchen Batteriezellen-Anordnung zu reduzieren.
Erfindung
Diese Aufgabe wir bereits durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche löst. Vorteilhafte, aber nicht zwingende Merkmale sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
Abstrakt gesprochen ist der Batteriezellenhalter ausgebildet zur Realisierung einer thermischen und elektrischen Isolierung zwischen den aufgenommenen Batteriezellen.
Die elektrische Isolierung wird realisiert, indem der Batteriezellenhalter aus Kunststoff gefertigt ist und ferner so ausgebildet ist, dass dieser die Batteriezellen umfänglich umschließend und beabstandet zueinander aufnimmt.
Die thermische Isolierung wird verwirklicht durch Vorsehen von Zwischenabschnitten und/oder Stegen an dem Batteriezellenhalter, die sich bei in den Batteriezellenhalter eingesetzten Batteriezellen zwischen den angrenzenden Batteriezellen erstrecken und wärmeisolierende Lufttaschen in den Zwischenabschnitten oder seitlich an Stegen bilden.
In der einfachsten Ausführungsform erfolgt dieses dadurch, dass der Batteriezellenhalter im Wesentlichen als schalenartige Batteriezellenhalterschale oder als (verkürzt: Halterschale) ausgebildet ist, die eine geschlossene Halterschalenoberfläche aufweist und
über einen umfänglich die Halterschalenoberfläche umschießend einfassenden Halterschalenrand von dem Öffnungsende beabstandet ist. Diese Batteriezellenhalterschale definiert eingesetzt in die Batteriewanne, also in Einbaulage, mit der Halterschalenoberfläche ein geschlossenes Verschlussende, an der ein vollumfänglich umlaufender und sich quer zu dieser Halterebene in Richtung des Öffnungsendes erstreckender Halterrand (Batteriezellenhalterrand) ausgebildet ist. In der Halterschalenoberfläche sind ferner die stutzenförmig ausgebildeten Batteriezellenaufnahmen zur Aufnahme der Batteriezellen ausgebildet, vorzugsweise einstückig in dieser ausgebildet.
Das Gießharz ergänzt diese Isolierung. Durch die so realisierte Sandwichbauweise Gießharz - Batteriezellenhalter - Gießharz wird eine besonders hohe Steifigkeit der gesamten Anordnung erreicht. Der Isolierbereich ist dehnbar und abhängig von der Steifigkeit und dem Gewicht der gesamten Batteriestruktur.
Die Halterschalenoberfläche fungiert als Montagfläche für die Batteriezellen, wobei zwischen zwei nah aneinander angrenzenden Batteriezellenaufnahmen stets ein Zwischenabschnitt ausgebildet ist, der zu dem Öffnungsende offen ist und an der Halterschalenoberfläche oder dem Verschlussende verschlossen ist. In der Halterschalenoberfläche sind also Halteröffnungen mit stutzenartig an diesen vorgesehen Batteriezellenhaltermantelflächen ausgebildet, in welche die Batteriezellen einsetzbar sind. Jede Halteröffnung umfasst demnach eine die Halteröffnung vollumfänglich umschließende Batteriezellenhaltermantelfläche, die sich stutzenartig in Richtung des Öffnungsendes erstreckt und etwa so lang ausgebildet ist wie der Halterand.
Der Batteriezellenhalter ist demnach im Wesentlichen schalenförmig als „Batteriezellenhalterschale“ ausgebildet, der mit der Halterschalenoberfläche eine Halterebene definiert, die durch einen an dieser Halterebene vorgesehenen und quer zu der Halterebene in Richtung des Öffnungsendes erstreckenden Halterrand umschlossen und umfänglich eingefasst ist. In der Halterebene sind Halteröffnungen mit einer jeden Halteröffnung stutzenartig ausgebildeten Batteriezellenhaltermantelflächen vorgehen, in welche die Batteriezellen einsetzbar sind, die also geometrisch zur Aufnahme der Batteriezellen angepasst sind. Jeder Halteröffnung umfasst also an einer zum Öffnungsende gerichteten Unterende die vollumfänglich diese umschließende
Batteriezellenhaltermantelfläche, die sich ebenfalls in Richtung des Öffnungsendes erstreckt und etwa so lang ausgebildet ist wie der Halterand. Die Batteriezellenhaltermantelflächen bilden demnach vorzugsweise einstückig an der Unterseite der Halterschalenoberfläche des Batteriezellenhalters ausgebildete Batteriezellenhalterstutzen oder einfach „Stutzen“, in welche die Batteriezellen einsteckbar sind.
Somit wird durch den Batteriezellenhalter ein von der Halterschale definierter Luftraum eingeschlossen („Halterschalenraum“) definiert, dessen Größe dem Volumen der Halterschale abzüglich der Volumina der Haltermantelflächen entspricht. Dabei ist zwischen zwei aneinander angrenzenden Haltermantelflächen an den Stellen des geringsten Abstands zueinander, also an den Stellen, an denen zwei gedachte Radien der aneinander angrenzenden beiden Haltermantelflächen kollinear sind oder sich kollinear erstrecken. An dieser Stelle wird also ein minimaler Zwischenabstand eingehalten, der erfindungsgemäß als „Zwischenabschnitt“ bezeichnet wird. In diesem Zwischenabschnitt ist also ebenfalls Luft.
Der Batteriezellenhalter ist damit ausgebildet wie eine zu dem Öffnungsende offene Schale oder Wanne, wobei ein Schalenboden die Halterebene definiert und ein an diesem Schalenboden vorgesehener Schalenrand den Halterrand bildet.
Der Batteriezellenhalter wird „umgekehrt“, also mit der dem Schalenboden nach oben und dem Öffnungsende zur Batteriewanne gerichtet in diese eingesetzt. Der Schalenboden bildet also die Oberseite oder die obere Montageebene mit den in dieser ausgebildeten Batteriezellenaufnahmen und dem Schalenrand am Rand des Schalenbodens oder der Schalenebene.
Wenn diese Halterschale bestückt mit den in die Batteriezellenaufnahmen eingesetzten Batteriezellen in die Batteriewanne eingesetzt und das Gießharz in diese eingefüllt wird, verhindert die unterhalb der Halterschale eingeschlossene Luft das Eindringen von Gießharz in den Halterschalenraum.
Je nach Viskosität des verwendeten Gießharzes kann ein zusätzlicher Luftspalt zwischen der Kunststoffwand des Batteriezellenhalters und der Batteriezelle entstehen,
was die Wärmeisolierung verbessert. Somit kann es also zweckmäßig sein, dass Batteriezellenhaltermantelfläche etwas größer als die Außenabmessung der Batterie ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß wird somit unter der Halterschale eingeschlossene Luft als Wärmisolator verwendet, was mit überraschend einfachen Mitteln eine deutlich bessere Wärmeisolierung als beim Stand der Technik ermöglicht. Die Erfindung macht sich damit die Erkenntnis zu Nutze, dass Luft eine besonders gute und kostengünstige Wärmeisolierung realisiert.
Der Batteriezellenhalter kann erfindungsgemäß z.B. als Kunststoffspitzgussteil oder Kunststoffthermoformteil „Tiefziehteil“ ausgebildet sein, welche wesentlich kontengünsti- ger als PUR-Schaum sind, insbesondere schon deshalb, weil diese ein Spritzgussteil oder Tiefziehteil erheblich schneller (unter 1 Minute) abkühlt und damit die Durchlaufzeiten der Fertigung erheblich sinken. Daneben sind die Materialkosten für Spritzgussteile oder Tiefziehteile wesentlich geringer und müssen auch nicht in spezialisierten Betrieben gefertigt werden. Insofern lässt sich der erfindungsgemäße Batteriezellenhalter wesentlich besser in bestehende Fertigungsabläufe integrieren.
Es versteht sich, dass die Halterebene keine Gerade darstelle muss, sondern auch gekrümmt sein kann oder beliebige Struktur aufweisen kann. Wichtig ist, dass in Einbaulage eine Montageebene gebildet wird, die über den Schalenrand von der Batteriewanne beabstandet ist und in diesem so gebildeten Halterschalenraum mit eingesetzten Batteriezellen Luft eingeschlossen werden kann, die das Eindringen von Gießharz beim Befüllen verhindert.
Es versteht sich für den Fachmann ferner, dass die Schalenebene oder der Schalenrand nicht zwangsläufig gerade ausgebildet sein müssen, sondern auch gekrümmt, gewölbt oder andere Geometrien aufweisen können.
Von der Gestalt her kann der Batteriezellenhalter aufgebaut sein aus mehreren, über die Zwischenabschnitte miteinander verbundene Batteriezellenaufnahmen mit einer Geometrie angepasst an die Geometrie der Batteriezellen. Zwischen zwei angrenzenden
Batteriezellenaufnahmen kann jeweils ein Zwischenabschnitt ausgebildet sein. Außer an den Randbereichen wird eine jeweilige Batteriezellenaufnahme von vier Zwischenabschnitten umschlossen oder eingefasst. Im Randbereich ist der Batteriezellenhalter durch den Halterrand begrenzt oder einfasst. Der Batteriezellenhalter umfasst also mehrere, vorzugsweise aneinander angrenzende Batteriezellenaufnahmen, zwischen denen jeweils Zwischenabschnitte ausgebildet sind, vorzugsweise aus mehreren Reihen und Zeilen von Batteriezellenaufnahmen, die dann ein Batteriezellenraster bilden.
Der Zwischenabschnitt kann also ausgebildet sein zwischen zwei aneinander angrenzenden Außenwänden der Batteriezellenaufnahmen. Diese Außenwände der häufig kreisringförmigen bzw. hohlzylindrischen Batteriezellenaufnahmen bilden die einander zugewandten Zwischenabschnittsinnenwände der Zwischenabschnitte.
Zumindest im Bereich von gering zueinander beabstandeten Batteriezellenaufnahmen mit den einander zugewandten Batteriezellenhaltermantelflächen kann ein lichter Abstand oder einen Innenabstand zu Bildung des Zwischenabschnitts ausgebildet sein, der auch mit Luft gefüllt ist.
Für übliche Batteriezellen hat es sich als ausreichend erwiesen, dass der Zwischenabschnitt oder lichte Abstand mindestens 1 mm beträgt. Bei größeren Batteriezellen kann aber auch ein größerer Innenabstand zweckmäßig sein, weil ein größerer Abstand eine bessere Wärmeisolierung verwirklicht.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist auch in den Zwischenabschnitten Luft beim Einfüllen des Gießharzes in die Batteriewanne eingeschlossen und realisiert somit die notwendige Wärmeisolierung zwischen den aneinander angrenzenden Batteriezellen.
Zwischen zwei angrenzenden Batteriezellenaufnahmen kann also ein Zwischenabschnitt ausgebildet sein, der an einem Verschlussende geschlossen ausgebildet ist und an dem gegenüberliegenden Öffnungsende eine Eintrittsöffnung aufweist. Über die Eintrittsöffnung kann Luft in den Zwischenabschnitt eintreten und wird beim Verfüllen mit Gießharz in dem Zwischenabschnitt bzw. den Zwischenabschnitten eingeschlossen.
Somit bildet der Zwischenabschnitt eine mit Luft gefüllte Lufttasche, die eine besonders gute Wärmeisolierung der Batteriezellen voneinander realisiert.
Die Zwischenabschnitte können taschen- oder kanalförmig ausgebildet sein.
Der Batteriezellenhalter weist vorzugsweise mehrere Batteriezellenaufnahmen auf, vorzugsweise mehrere in Reihen und Zeilen angeordnete Batteriezellenaufnahmen zur Bildung eines Rasters aus Batteriezellenaufnahmen, wobei zwischen aneinander angrenzenden Batteriezellenaufnahmen jeweils ein lufteinschließender Zwischenabschnitt vorgesehen ist.
Die Batteriezellenaufnahmen sind können in regelmäßigen Strukturen in dem Batteriezellenhalter ausgebildet, können aber auch in unregelmäßigen Strukturen angeordnet oder ausgebildet sein.
Für die erfindungsgemäße Wärmedämmung hat es sich als ausreichend erwiesen, dass die Zwischenabschnitte einen lichten Innenraum von 1 mm aufweisen, also einen Abstand von der Außenseite einer ersten Batteriezellenhaltermantelfläche zu einer Außenseite einer zweiten, angrenzenden Batteriezellenhaltermantelfläche.
Zur Verbesserung der Wärmeisolierung kann der Zwischenabschnitt, also Abstand, durchaus auch größer ausgebildet sein.
Da Luft einen deutlich besseren Wärmeisolationswert gegenüber Polyurethan aufweist, realisiert die Erfindung damit mit deutlich einfacheren Mitteln als beim Stand der Technik die notwendige Wärmeisolierung mit einem somit relativ einfachen und kostengünstigen Kunststoff, der gespritzt oder thermogeformt werden kann, um diesen in die gewünschte Form zu bringen. Ferner realisiert der Batteriezellenhalter stets über den Kunststoff eine gute elektrische Isolierung zwischen zwei angrenzenden Batteriezellen, auch wegen den umfänglich geschlossenen Batteriezellenhaltermangelflächen.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung lassen im Vergleich zum Stand der Technik auch deutlich filigranere Geometrien realisieren, wie z.B. Verrstungen, also
Rastnasen, Rastrippen Rastlaschen, Schnapphaken, Dome oder dünne Wandstärken von sogar unter 0,5 mm bei dem Herstellungsprozess an dem Batteriezellenhalter realisieren, was bei den bisherigen, aus Polyurethan bestehenden Batteriezellenhaltern nicht möglich gewesen ist. Diese benötigten wegen der Materialeigenschaften nämlich eine minimale Wandstärke von 2,5 mm, was die Gestaltungsmöglichkeiten erheblich einschränkt.
Der zur Herstellung des Batteriezellenhalters verwendete Kunststoff ist weiterhin leicht, weist aber gegenüber Batteriezellenhaltern aus Polyurethan eine deutlich bessere Bruchdehnung bei gleichzeitig geringeren Materialkosten auf, weil PUR relative teuer ist. Erfindungsgemäß lässt sich ein sicherer Prozess mit hohem Automatisierungsgrad und hoher Gestaltungsfreiheit, niedriger Ausschusswahrscheinlichkeit und guter Bruchfestigkeit realisieren.
Da der Batteriezellenhalter aus Kunststoff, vorzugsweise gespritzt oder thermogeformt wird, muss dieser max. 1 Minute, üblicherweise jedoch deutlich kürzer abkühlen, was die Durchlaufzeiten und somit die Kosten für die Fertigung gegenüber dem Stand der Technik erheblich reduziert werden.
Vorzugsweise weist der taschen- oder kanalförmige Zwischenabschnitt eine wesentlich geringere Breite als Höhe auf.
Um das Einsetzen der Batteriezellen in die Batteriezellenaufnahmen zur vereinfachen können die Zwischenabschnitt vom Öffnungsende zur Halterschalenoberseite verjüngend ausgebildet sind, so dass also die Mantelfläche der Batteriezellenaufnahme nicht überall flächig plan an der Batteriezelle anliegt.
Es ist zum selben Zweck aber auch möglich, dass die Batteriezellenhalteraufnahmen mit der Batteriezellenhaltermantelfläche etwas größer als die Außengeometrie der aufzunehmenden Batteriezellen ausgebildet ist.
Besonders gute Ergebnisse in Bezug auf Wärmeisolierung werden realisiert, wenn das
Verhältnis vom Innenabstand der Zwischenabschnittsinnenwände zueinander zur Höhe
des mindestens einen Zwischenabschnitts, also dem Abstand vom Eintrittsende zum Verschlussende etwa 9/100 beträgt.
Zweckmäßigerweise weist der mindestens eine Zwischenabschnitt eine deutlich höhere Zwischenabschnittshöhe (Abstand vom Eintrittsende zum Verschlussende) als Zwischenabschnittsbreite auf. Besonders gute Ergebnisse wurden erzielt, wenn die Zwischenabschnittshöhe acht bis zehnmal größer als die Zwischenabschnittsbreite ist.
Zur Reduzierung des Ausschusses durch falschen Einbau und zur Ermöglichung des Einbaus des Batteriezellenhalters in beliebiger Orientierung kann das Öffnungsende des Batteriezellenhalters durch eine Verschlussfolie verschlossenen sein.
Fertigungstechnisch besonders einfach ist, wenn diese Verschlussfolie auf das gesamte Öffnungsende des Batteriezellenhalters aufgebracht ist, sodass auch die Öffnungen der Batteriezellenaufnahmen durch die Verschlussfolie verschlossenen sind.
Für die Montage müssen nun lediglich die Batteriezellen in die Batteriezellenaufnahmen eingesteckt und durch die Verschlussfolie durchgedrückt werden. Die Bestückung kann aber auch von unten erfolgen, was den zusätzlichen Vorteil hat, dass sich die aufgetrennte Verschlussfolie an die innere Mantelfläche der Batteriezellenaufnahmen anlegt und eine Verbesserung der Wärmeisolierung bewirkt.
Zum Vereinfachen der Montage und Realisieren einer definierten Öffnung der Verschlussfolie kann an der Verschlussfolie im Bereich der Batteriezellenaufnahmen eine Vorperforation vorgesehen sein.
Besonders zweckmäßig ist das Vorsehen der Vorperforation in der Geometrie von Kuchenstücken oberhalb von den Batteriezellenaufnahmen, wobei die Vorperforationen sich also entlang von mindestens zwei, vorzugsweise mehreren Diagonalen zur Batteriezellenaufnahme erstrecken, die in versetzten Winkeln zueinander angeordnet sind und sich und in einem gemeinsamen Mittelpunkt schneiden.
Das Vorsehen der Verschlussfolie erhöht daneben die Wärmeisolation, weil die Verschlussfolie neben dem Zwischenabschnitt eine weitere Wärmeisolierung und elektrische Isolierung realisiert.
Die Verschlussfolie ermöglicht auch eine noch kompaktere Ausgestaltung des Batteriezellenhalters mit schmaleren Stegen, die keine Luftaschen bilden, so dass die wärmeisolierenden Lufttaschen nicht innerhalb von den Zwischenabschnitten vorgesehen sind, sondern zwischen der äußeren Mantelfläche der Batteriezellen und der Innenseite der Batteriezellenaufnahmen. Hier dient die Verschlussfolie zusätzlich zum Vermeiden des Eindringens des Gießharzes in den Zwischenraum zwischen den Batteriezellen und den Batteriezellenaufnahmen.
Die Verschlussfolie kann ober- und ggf. auch unterseitig auf den Batteriezellenhalter aufgebracht sein, die sich dann beim Einsetzen der Batteriezellen in die Batteriezellenöffnung verformt und so eine Lufteinschließende Dichtlippe zwischen der Batteriezelle und der Trennwand es Batteriezellenhalters bildet, die also beim Verfüllen das Eintreten von Gießharz in den Zwischenraum zwischen Batteriezelle und Wand verhindert und Luft unterhalb der Folie einfasst und somit vollumfänglich eine Lufttasche zwischen Batteriezelle und Batteriezellehalter bilden kann.
Zum definierten umfänglichen Einbiegen der Verschlussfolie beim Einsetzen der Batteriezellen können zusätzlich in der Verschlussfolie Folienlöcher vorgehen sein, die vorzugsweise mittig zu den Batteriezellenaufnahmen ausgebildet sind.
Die Folie kann auf der Halterschalenoberfläche oder auf der Unterseite der Halterschale vorgesehen sein, evtl, auch auf beiden Oberflächen, ist aber besonders bevorzugt auf der Oberseite der Halterschale angeordnet.
Die Verschlussfolie kann z.B. aus Polyethylen (PET) bestehen. Diese kann je nach Anwendungsfall eine unterschiedliche Materialstärke aufweisen, ist vorzugsweise aber eher als eine Baufolie mit einer größeren Materialstärke von 100 - 30 my ausgebildet. Denkbar ist in besonderen Fällen auch eine besonders stabile Folie, z. B. eine HDPE Teichplane.
Der Kontaktträger ist also vorzugsweise ausgebildet zum Verbinden mit den Minus- und Pluspolen der Batteriezellen. Dazu umfasst dieser vorzugsweise Kunststoff bestehende Kontaktträger, metallische Kontaktelemente, die mit Leitern in dem Kontaktträger verbunden sind und somit der elektrischen Verbindung verbunden sind.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann auch eine elektrische Verbindung der Batteriezellen über die Batteriewanne erfolgen, insbesondere über mit dem Minuspol.
Es versteht sich, dass eine besonders gute Wärmeisolierung und elektrische Isolierung dadurch realisiert wird, dass ein Zwischenabschnitt jeweils zwischen aneinander angrenzenden Batteriezellenaufnahmen des Batterieträgers ausgebildet ist, der Batterieträger also mehrere Zwischenabschnitte umfasst, und zwar jeweils im Bereich von aneinander angrenzenden Batteriezellenaufnahmen.
Vorzugsweise ist der Batteriezellenhalter, wie auch die Batteriewanne und der Kontaktträger als einstückige Kunststoffteile ausgebildet. Für die Fertigung des Batteriezellenhalters haben sich Kunststoffe mit einer geringen Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit als besonders zweckmäßig erwiesen.
Eine noch bessere Wärmeisolierung kann realisiert werden durch Verfüllen der Halterschale mit einem Polyurethan-Schaum (PUR-Schaum) oder anderem, geeigneten wärmeisolierendem Material. Dieses realisiert eine besonders gute Wärmeisolierung, wobei die elektrische Isolierung oder die elektrische Isolation weiterhin durch den Kunststoff des Batteriezellenhalter Trägers realisiert wird.
Der erfindungsgemäße Batteriezellenhalter weist gegenüber dem Stand der Technik eine deutlich bessere Formstabilität und höhere Formteleranzen auf.
Das Gießharz kann verfüllt entweder nur die Batteriezellen und den Batteriezellenhalter einschließen oder auch zusätzlich den Kontaktträger bis zur etwa der Hälfte seiner Höhe.
Figurenbeschreibung
In der folgenden, ausführlichen Figurenbeschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser Erfindungsbeschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifischer Ausführungsformen gezeigt sind, mit denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie, wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. in Bezug auf die Orientierungen der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierung positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist nicht im einschränkenden Sinne aufzufassen.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „integriert“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Integration.
Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich der unbestimmte Artikel und der bestimmte Artikel nicht nur auf ein einzelnes Bauteil, sondern sind zu verstehen als „mindestens eins“. Die Terminologie umfasst die zuvor genannten Worte, Abwandlungen davon sowie ähnliche Bedeutungen. Ferner sollte verstanden werden, dass die Begriffe „etwa“, „im „Wesentlichen und ähnliche Begriffe in Verbindung mit den Dimensionen und einer Eigenschaft einer Komponente der Erfindung die beschriebene Dimension und Eigenschaft nicht als strikte Grenze oder Parameter beschreiben und geringfügige Abwandlungen davon nicht ausschließen, welche funktional ähnlich sind. Zumindest umfassen Beschreibungsteile mit numerischen Parametern auch Abwandlungen dieser Parameter gemäß den mathematischen und fertigungstechnischen Prinzipien im Stand der Technik, z.B. Rundungen, Abweichungen und andere systematische Fehler, Fertigungstoleranzen etc.
In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischem Bezugszeichen versehen, soweit dieses zweckmäßig ist. Gleiche Bezugsziffern der Figuren beziehen sich somit auf gleiche Bauteile bzw. Merkmale.
Bezugszeichenlinien sind Linien, die das Bezugszeichen mit dem betreffenden Teil verbinden. Ein Pfeil hingegen, der kein Teil berührt, bezieht sich auf eine gesamte Einheit, auf die er gerichtet ist.
Die Darstellungen in den Figuren sind im Übrigen nicht unbedingt maßstäblich. Zur Veranschaulichung von Details können bestimmte Bereiche übertrieben groß dargestellt sein. Darüber hinaus können die Zeichnungen plakativ vereinfacht sein und enthalten nicht jedes bei der praktischen Ausführung gegebenenfalls vorhandene Detail.
Sämtliche Merkmale der jeweiligen Ausführungsbeispiel seien hierbei für sich eigenständig und unabhängig von anderen Merkmalen des jeweiligen Ausführungsbeispiels offenbart. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Batteriezel- len-Anordnung;
Figur 2 eine vergrößertes schematisches Schnittbild von zwei in der Batterie- zellen-Anordnung nebeneinander angeordneten Batteriezellen;
Figur 3 eine kleinere Seitensicht des seitlichen Schnittbilds gemäß Figur 2 ohne Batteriezellen;
Figur 4 der vergrößerte Abschnitt IV gemäß Figur 3 des unteren Endes eines Zwischenabschnitts mit dem darunter angeordneten Gießharz;
Figur 5 eine isometrische Ansicht eines Batteriezellenhalters von unten;
Figur 6 eine isometrische Draufsicht auf das obere Verschlussende des Batteriezellenhalters;
Figur 7 eine isometrische Ansicht des Batteriezellenhalters von unten;
Figur 8 ein vergrößertes, seitliches Schnittbild einer zweiten Ausführungsform eines Batteriezellenhalters mit einer Verschlussfolie auf dem Öffnungsende;
Figur 9 eine vergrößerte isometrische Draufsicht auf die Unterseite des mit der Verschlussfolie verschlossenen Batteriezellenhalters gemäß Figur 8;
Figur 10 eine Draufsicht auf die Verschlussfolie zur Verdeutlichung einer Vorperforation im Bereich der Batteriezellenaufnahmen;
Figur 11 ein seitliches Schnittbild einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Batteriezellenhalters verfällt mit einem PUR-Schaum;
Figur 12 eine vergrößerte isometrische Ansicht des mit PUR-Schaum verfüllten Batteriezellenhalters gemäß Figur 11 von unten;
Figur 13 ein vergrößertes seitliches Schnittbild einer dritten Ausführungsform eines Batteriezellenhalters mit einer Verschlussfolie mit Folienlöchern auf dem Öffnungsende; und
Figur 14 eine Draufsicht eines Abschnitts des Batteriezellenhalters mit der in Figur 13 verwendeten Verschlussfolie mit Folienlöchern.
Figur 1 zeigt den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Batteriezellen-An- ordnung in einem Längsschnitt, die im Wesentlich besteht aus einer wannenartig
ausgebildeten Batteriewanne 2, mehreren darin angeordneten Batteriezellen 4, einem diese haltenden Batteriezellenhalter 6, einem oberseitig auf den Batteriezellen 4 angeordneten Kontaktträger 10 sowie in die Batteriewanne 2 eingefülltes Gießharz 8, welches die Batteriezellen 4, den Batteriezellenhalter 6 und bis etwa zur Hälfte der Höhe den Kontaktträger umschließt oder einfasst.
Die Batteriewanne 2 bildet verbaut in das Kraftfahrzeug in Einbaulage das wannenförmige Unterteil und umfasst einen eine Bodenebene definierenden Bodenabschnitt umfasst, an dem an allen Seiten oder umfänglich ein sich quer zu der Ebene des Bodenabschnitts erstreckender Seitenteile oder ein Rand einstückig ausgebildet ist/sind zur Bildung der an allen Seiten geschlossenen Batteriewanne 2, in welcher die Batteriezellen 4 und der Batteriezellenhalter angeordnet sind.
In dieser Batteriewanne 2 sind mehrere Batteriezellen 4 (nur eine bezeichnet; vorliegend beispielhaft 200 Stück) angeordnet zur Bildung eines Batteriezellen-Rasters, und zwar eingesetzt in korrespondierend zur Aufnahme der Batteriezellen 4 gestalteten, hier ringförmigen Batteriezellenaufnahmen in dem Batteriehalter 6.
Figur 2 zeigt eine vergrößertes, schematisches Schnittbild Seitenansicht von zwei Batteriezellen 4 eingesetzt in den Batteriezellenhalter 6 und umschlossen mit Gießharz 8 mit aufgesetztem Kontaktträger 10. Deutlich ist erkennbar, wie an in dem Batteriezellenhalter 6 in dem Bereich zwischen zwei angrenzenden Batteriezellenaufnahmen die taschenförmigen Zwischenabschnitte 61 ausgebildet sind, welche innere Lufttaschendefinieren.
An der in Einbaulage unten gelegenen Öffnungsende ist der schalen- oder wannenförmige Batteriezellenhalter 6 offen ausgebildet und am gegenüberliegenden Ende, der Halterschalenoberfläche 65 geschlossen, so dass im Gesamtaufbau eine „Batteriezellenhalterschale“ gebildet wird. Entlang des gesamten Seitenrands ist ein die Halterschalenoberfläche 65 umschließender oder einfassender Halterrand einstückig angeformt, der sich quer zur Halterebene in Richtung des Öffnungsendes erstreckt.
In der Halterschalenoberfläche 65 sind Halteröffnungen ausgebildet, in welche die Batteriezellen 4 einsetzbar sind. Jede Halteröffnung umfasst ferner eine die Halteröffnung vollumfänglich umschließende und sich in Richtung des Öffnungsendes erstreckende, hier wie ein Stutzen ausgebildete, Batteriezellenhaltermantelflächen 64, die etwa so lang ausgebildet sind wie der Halterand und die Batteriezellenaufnahmen bilden.
Somit sind in Richtung zum Öffnungsende erstreckend mehrere, vorliegend hohlzylindrische Batteriezellenhaltermantelflächen 64 zur Aufnahme der korrespondierend ausgebildeten Batteriezellen 4 vorgesehen. Diese Batteriezellenhaltermantelflächen 64 sind vorliegend als Hohlzylinder ausgebildet, können aber jeden beliebige und auch wechselnd Geometrien aufweisen, die angepasst sind zur einsteckenden Aufnahme entsprechend ausgebildeter Batteriezellen.
Figur 5 zeigt eine isometrische Ansicht des Batteriezellenhalters 6 von unten.
Da wo die Batteriezellenhaltermantelflächen 64 am nächsten zueinander gelegen sind, ist zwischen zwei aneinander angrenzenden Batteriezellenhaltermantelflächen 64 an zwei sich kollinear zueinander erstreckenden Radien der Batteriezellenhaltermantelflächen jeweils der nach unten offene, taschenförmige Zwischenabschnitt 61 gebildet ist, welcher durch die die Außenwände der beiden angrenzenden Batteriezellenhaltermantelflächen 64 gebildet ist.
Wie die Figuren 3 und Figur 4 zeigen, kann sich der Innenabstand oder lichte Abstand dieses Zwischenabschnitts 61 von der unten gelegenen Eintrittsöffnung 62 zum geschlossenen Ende in der Halterebene leicht verjüngen. Zudem kann sich die Wandstärke verändern.
Bei der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform beträgt das Verhältnis vom Innenabstand zur Höhe des Zwischenabschnitts 61 etwa 9/100, wobei der Innenabstand aber etwa 1 mm beträgt.
Die Höhe eines Zwischenabschnitts 61 , also die Zwischenabschnittshöhe ist von der Eintrittsöffnung 62 bis zum Verschlussende 63 ist die Höhe des Zwischenabschnitts 8 - 12, vorzugsweise 10 Mal größer als die Zwischenabschnittsbreite.
Die die Halterebene bildende Halterschalenoberfläche 65 kann leicht oberhalb oder unterhalb des Verschlussendes 63 der Zwischenabschnitte 61 gelegen sein.
Zum leichten Einsetzen und Hausnehmen der Batteriezellen können die Seitenwände des Zwischenabschnitts 61 unter leichten Winkel aufeinander zulaufen. Die Zwischenabschnitte bilden so am Verschlussende 63 im Bereich der aneinander angrenzenden Batterieaufnahmen eine oberseitig verschlossene Lufttasche mit der Eintrittsöffnung 61 für die Luft am in Einbaulage unteren Ende. Ein derartiger Zwischenabschnitt 61 ist jeweils an den aneinander angrenzenden engsten Stellen des Batteriezellenhalters 6 zwischen zwei angrenzenden Batteriezellenhaltermantelflächen 64 ausgebildet, also dort, wo die Radien von zwei aneinander angrenzenden Batteriezellenhaltermantelflächen kollinear verlaufen.
Auf die Oberseite der Batteriezellen 4 ist beabstandet zu dem Batteriezellenhalter 6 der Kontaktträger 10 aufgesetzt, der die Batteriezellen 4 seitlich einfassen kann, also mit einem Horizontalabschnitt jeweils auf der Oberseite der Batteriezellen 4 aufliegt und mit einem sich quer zu diesem Horizontalabschnitt erstreckenden Vertikalabschnitt seitlich an der äußeren Mantelflächen der Batteriezellen 4 anliegt.
In dem Kontaktträger 10 sind nicht näher dargestellte, metallische Kontaktelemente aufgenommen, welche mit den Anschlüssen der Batteriezellen 4 verbunden sind, also mit den Plus- und Minuspolen der Batteriezellen 4 elektrisch verbunden sind und den Strom zu einer Anschlussleitung führen.
Alternativ oder zusätzlich können Anschlüsse auch in der Batteriewanne 2 vorgesehen sein, vorzugsweise für den Minuspol.
Insbesondere aus den seitlichen Schnittbildern in den Figuren 3, 4 und 8 ist erkennbar, wie sich die Zwischenabschnitte 61 zwischen zwei aneinander angrenzenden Batteriezellenhaltermantelflächen 64 von zwei Batteriezellenaufnahmen gebildet werden.
Durch die Anordnung des Batteriezellenhalters 6 bestrückt mit den Batteriezellen 4 in den Batteriezellenaufnahmen mit dem Öffnungsende nach unten in der Batteriewanne 2 wird beim Befüllen der Batteriewanne 2 mit Gießharz 8 Luft in dem unterhalb des Batteriezellenhalters 6 eingeschlossenen Luftraum eingeschlossen, insbesondere auch in den schmalen Zwischenabschnitten 61 , also den schmalen Abschnitten von zwei angrenzenden Batteriezellenaufnahmen definierten Raum und bildet somit die Lufttaschen zur Wärmeisolation zwischen den angrenzenden Batteriezellenaufnahmen 64.
Bei der in den Figuren 8 und 9 dargestellten zweiten Ausführungsform des Batteriezellenhalters 6 ist das Öffnungsende des ansonsten gleich aufgebauten Batteriezellenhalters 6 mit einer durchgängigen Verschlussfolie 12 versehen, welche somit die offene Unterseite des Batteriezellenhalters 6 verschließt.
Um ein Ablösen dieser Verschlussfolie 12 beim Eindrücken der Batteriezellen 4 in die Batteriezellenaufnahmen zu vereinfachen, kann diese Verschlussfolie 12 im Bereich der Öffnung der Batteriezellenaufnahmen vorperforiert seien, wie dieses in Figur 10 beispielhaft für die Verschlussfolie im Bereich also unterhalb von einer Batteriezellenaufnahme dargestellt ist.
Tatsächlich ist die Verschlussfolie 12 in Figur 10 nur exemplarisch für einen Ausschnitt im Bereich einer Batteriezellenaufnahme dargestellt, um den Verlauf der Perforationslinien 13 der Vorperforationen zu verdeutlichen. Solche Perforationslinien 13 gemäß Figur 10 sind vorzugsweise im Bereich von allen Batteriezellenaufnahmen an der Verschlussfolie 12 vorgesehen.
Bei der vorliegenden, bevorzugten Ausführungsform verlaufen die Perforationslinien 13 entlang mehrerer, in versetzten Winkeln zueinander erstreckenden Diagonalen zur jeweiligen Batteriezellenaufnahme, die sich in einem Punkt schneiden, also ähnlich wie „Kuchenstücke“. Somit wird beim Einsetzen der Batteriezellen 4 in die
Batteriezellenaufnahmen die Verschlussfolie 12 an den Perforationslinien 13 getrennt, löst sich aber nicht von dem Batteriezellenhalters 6.
Figuren 11 und 12 zeigen sodann dann eine dritte Ausführungsform des Batteriezellenhalters 6, in dessen Öffnungsende PUR-Schaum 14 eingefüllt ist, der also die ganzen Zwischenräume zwischen den Mantelflächen 64 der Batteriezellenaufnahmen füllt, also auch die Zwischenabschnitte 61 , wie aus dem Querschnitt gemäß Figur 11 ersichtlich ist. Diese dritte Ausführungsform kann wie die zweite Ausführungsform auch in umgekehrter Richtung in der der Batteriewanne 4 angeordnet werden, also mit dem Öffnungsende des Batteriezellenhalters 6 nach oben. Trotzt des Verfüllens mit PUR- Schaum, der eine längere Zeit zum Aushärten bedarf, Dieser Ausführungsform weist aber auch den erfindungsgemäßen Vorteil der kurzen Durchlaufzeiten auf, weil der PUR-Schaum für das Aushärten in den Batteriezellenhalter 6 eingefüllt wird und in diesem während der Weiterverarbeitung trockenen kann. Es muss also nicht zur Vollständigen Aushärtung für die weitere Bearbeitung gewartet werden.
Figur 13 zeigt ein vergrößertes seitliches Schnittbild einer dritten Ausführungsform eines Batteriezellenhalters 16 mit als Stegen 161 ausgebildeten Trennwänden bzw. Bereichen zwischen zwei angrenzenden Batteriezellenhaltermangelflächen 162 zwischen der Verschlussfolie und den Stegen 161 ausgebildeten Lufttaschen. Auch bei dieser Ausführungsform ist eine Verschlussfolie 18 auf der in Einbaulage oberen Seite des Batteriezellenhalters 16 angeordnet. Dieser Batteriezellenhalter 18 unterscheidet sich von den zuvor dargestellten Ausführungsformen dadurch, dass die Trennwände zwischen den die Batteriezellenaufnahmen bildenden Batteriezellenhaltermangelflächen nicht taschenförmig ausgebildet sind, also keine Lufttaschen bilden, sondern als durchgängige Stege 161 , die innen also nicht hohl sind. Diese Stege 161 des Batteriezellenhalters 16 und grenzen insofern die zylindrischen Batteriezellenhaltermantelflächen 182 voneinander ab.
Wie aus der Figur 14 mit einer vergrößerten Draufsicht der Ausführungsform des Batteriezellenhalters gemäß Figur 13 mit aufgebrachter Verschlussfolie 18 zu erkennen ist, sind entweder vor dem Verbinden der Verschlussfolie mit der Oberseite des Batteriezellenhalters 18 in dieser Verschlussfolie 18 mehrere Folienlöcher 181 ausgebildet, die in
Einbaulage, also nach Verbindung der Verschlussfolie 18 mit dem Batteriezellenhalter 16 jeweils etwa mittig innerhalb der Batteriezellenaufnahmen angeordnet sind.
Werden die Batteriezellen 4 in die Batteriezellenaufnahmen des Batteriezellenhalters 16 eingesteckt werden, biegt sich die Verschlussfolie 18 (in Figure 13 angedeutet) umfänglich nach unten in die Batteriezellenaufnahmen hinein und schließen dabei Luft mit der Oberseite der Verschlussfolie 18 so ein, dass Lufttasche umfänglich umschließen um die Batteriezellen herum und zwischen den Batteriezellenaufnahmen bzw. den Batteriezellenhaltermantelflächen 162 gebildet werden.
Zusammenfassend betrifft die eine Batteriezellen-Anordnung mit einer in Einbaulage unterseitig angeordnete Batteriewanne 2 ausgebildet zur Aufnahme mehrerer nebeneinander angeordneter Batteriezellen 4, einen Batteriezellenhalter 6 fungierend als Halteelement mit mehreren Batteriezellenaufnahmen zur Aufnahme von in diese eingesetzten oder einsetzbaren Batteriezellen 4, mehreren in diese Batteriezellenaufnahmen eingesetzte Batteriezellen 4, einen oberseitig auf die Batteriezellen angeordneten Kontaktträger 10 umfassend Kontakte zur elektrischen Verbindung mit Batteriezellen 4, sowie einem in die Batteriewanne 2 einfühlbaren Gießharz 8 zum Umschließen der Batteriezellen 4 in dem Batteriezellenträger und ggf. dem Kontaktträger 10.
Zur Reduzierung der Durchlaufzeiten ist der Batteriezellenhalter 6 als schalenartige, zu einem Öffnungsende offene Batteriezellenhalterschale ausgebildet, die eine geschlossene Halterschalenoberfläche 65 aufweist und über einen umfänglich verlaufenden und geschlossenen Halterrand von dem Öffnungsende beabstandet ist bzw. diesen bildet, dass die Batteriezellenaufnahmen stutzenartig ausgebildete Batteriezellenhaltermantelflächen 64 zur einsteckenden Aufnahme der Batteriezellen 4 umfassen und dass zwischen zwei aneinander angrenzenden Batteriezellehaltermantelflächen 64 ein Zwischenabschnitt 61 ausgebildet ist, der zusammen mit dem umschließenden Gießharz eine Lufttasche bildet, welche eine besonders gute Wärm isolation zwischen angrenzenden Batteriezellen realisiert.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern aus der Kombination der einzelnen
Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen - einschließlich der Zusammenfassung - offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Bezugszeichenliste
2 Batteriewanne
4 Batteriezelle
6 Batteriezellenhalter
61 Zwischenabschnitt
62 Eintrittsöffnung
63 Verschlussende
64 Batteriezellenhaltermantelflächen
65 Halterschalenoberfläche
8 Gießharz
10 Kontaktträger
12 Verschlussfolie
13 Perforationslinien
14 PUR-Schaum
16 Batteriezellenhalter
161 Steg
162 Batteriezellenhaltermantelfläche
18 Verschlussfolie
181 Folienloch
Claims
1. Batteriezellen-Anordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer in Einbaulage an einem unteren Ende angeordnete Batteriewanne (2) ausgebildet zur Aufnahme mehrerer Batteriezellen (4), einen Batteriezellenhalter (6) ausgebildet als Halteelement mit mehreren in diesem ausgebildeten Batteriezellenaufnahmen (64) zur Aufnahme von in diese eingesetzten Batteriezellen (4), in die Batteriezellenaufnahmen des Batteriezellenhalters (6) einsetzbare oder eingesetzte Batteriezellen (4), einen oberseitig auf die in den Batteriezellenhalter (6) eingesetzten Batteriezellen (4) aufsetztbaren oder aufgesetzten Kontaktträger (10), umfassend Kontakte zur elektrischen Kontaktierung mit den Batteriezellen (4), sowie einem in die Batteriewanne (2) einfühlbaren Gießharz (8) zum Umschließen der in der Batteriewanne (2) durch den Batteriezellenhalter (6) definiert angeordneten Batteriezellen (4), DADURCH GEKENNZEICHNET dass der Batteriezellenhalter (6) als schalenartige Batteriezellenhalterschale ausgebildet ist, die eine geschlossene Halterschalenoberfläche (65) aufweist und über einen umfänglich verlaufenden und ebenfalls geschlossenen Halterrand von dem Öffnungsende beabstandet ist, dass die Batteriezellenaufnahmen stutzenartig gestaltete Batteriezellenhaltermantelflächen (64) zur einsteckenden Aufnahme der Batteriezellen (4) umfassen, und dass zwischen zwei aneinander angrenzenden Batteriezellenaufnahmen ein als Zwischenabstand dienender Zwischenabschnitt (61 ) vorgesehen ist, der zu dem Öffnungsende offen ist und an der Halterschalenoberfläche (65) geschlossen ist.
2. Batteriezellen-Anordnung nach Anspruch 1 , DADURCH GEKENNZEICHNET,
dass der mindestens eine Zwischenabschnitt (61 ) taschen- oder kanalförmig ausgebildet ist.
3. Batteriezellen-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
DADURCH GEKENNZEICHNET, dass der mindestens Zwischenabschnitt (61 ) gebildet ist durch die Mantelflächen von zwei aneinander angrenzenden Batteriezellenaufnahmen, und ein geringster lichter Abstand des Zwischenabschnitts (61 ) dort gelegen ist, wo die Radien der Mantelflächen der zwei angrenzenden Batteriezellenaufnahmen kollinear verlaufen.
4. Batteriezellen-Anordnung nach Anspruch 3,
DADURCH GEKENNZEICHNET, dass sich der Zwischenabschnitt und/oder die Batteriezellenaufnahme von der Eintrittsöffnung (62) zur Halterebene hin verjüngt oder reduziert.
5. Batteriezellen-Anordnung nach Anspruch 4,
DADURCH GEKENNZEICHNET, dass das Verhältnis vom lichten Abstand des Zwischenabschnitts (61 ) zu einer Höhe des Zwischenabschnitts (61 ) etwa 9/100 beträgt.
6. Batteriezellen-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, DADURCH GEKENNZEICHNET, dass der lichte Abstand des Zwischenabschnitts (61 ) mindestens 1 mm beträgt.
7. Batteriezellen-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
DADURCH GEKENNZEICHNET, dass der mindestens eine Zwischenabschnitt (61 ) eine deutlich größere Zwischenabschnittshöhe als Zwischenabschnittsbreite aufweist.
8. Batteriezellen-Anordnung nach Anspruch 7,
DADURCH GEKENNZEICHNET,
die Zwischenabschnittshöhe 8 bis 10 Mal größer als die Zwischenabschnittsbreite ist.
9. Batteriezellen-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
DADURCH GEKENNZEICHNET, dass das Öffnungsende des Batteriezellenhalters (6) ganz oder teilweise durch eine Verschlussfolie (12) verschlossen sind.
10. Batteriezellen-Anordnung nach Anspruch 9,
DADURCH GEKENNZEICHNET, dass die Verschlussfolie (12) im Bereich der Batteriezellenaufnahmen eine Vorperforation mit Perforationslinien (14) aufweist.
11 . Batteriezellen-Anordnung nach Anspruch 10,
DADURCH GEKENNZEICHNET, dass die Perforationslinien (14) wie die Schnittlinien von Kuchenstücken ausgebildet sind.
12. Batteriezellen-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
DADURCH GEKENNZEICHNET,
Kontaktträger (10) ausgebildet zum Verbinden mit den Plus- und Minuspolen der Batteriezellen (4).
13. Batteriezellen-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
DADURCH GEKENNZEICHNET, dass auch die Batteriewanne (2) ausgebildet ist zur elektrischen Verbindung mit den Batteriezellen (4).
14. Batteriezellen-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
DADURCH GEKENNZEICHNET, dass mehrere Zwischenabschnitte (61 ) zwischen aneinander angrenzenden Batteriezellenaufnahmen ausgebildet sind.
15. Batteriezellen-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
DADURCH GEKENNZEICHNET, dass der Batteriezellenhalter (6) eine Wandstärke aufweist und dass die minimale Dicke dieser Wandstärke 0,5 mm beträgt.
16. Batteriezellen-Anordnung nach Anspruch 15,
DADURCH GEKENNZEICHNET, dass die Wandstärke des Batteriezellenhalters (6) in verschiedenen Bereichen unterschiedlich ist.
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