WO2012052131A2 - Akkumulator mit einem biegeträger und herstellungsverfahren dafür - Google Patents

Akkumulator mit einem biegeträger und herstellungsverfahren dafür Download PDF

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Friedrich Dorner
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Magna E-Car Systems Gmbh & Co Og
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Definitions

  • the invention relates to an accumulator with at least one bending beam with a plurality of spaced mounting A Auflageticianen for attaching or placing the battery.
  • the accumulator comprises a plurality of voltage-generating cells, in particular prismatic cells, which on at least one longitudinal side of a
  • the invention relates to a method for producing such
  • Accumulators are usually constructed from a plurality of voltage-generating cells in order to provide a required voltage, a required current and / or a required capacity.
  • a required voltage a required current and / or a required capacity.
  • comparatively powerful batteries as they are often used for electric vehicles, often several hundred cells are interconnected. In sum, the cells are correspondingly heavy and are sometimes exposed to violent accelerations, especially in an automobile.
  • the object of the invention is therefore to provide an improved accumulator and an improved manufacturing method for the same.
  • Accumulator can be reduced while maintaining the same functionality.
  • the invention is achieved by an accumulator of the aforementioned type, wherein the bending beam has a tubular portion which is adapted to guide a gaseous or liquid heat carrier for temperature control of the accumulator and in which recesses are arranged in the region of the cells in the plate-shaped portion of the bending beam ,
  • the bending beam provides multiple benefits by carrying the cells and allowing the temperature of the accumulator.
  • the fluctuating volume of the cells which are caused by temperature differences or by the charging and discharging, can be compensated by means of the recesses in the bending beam.
  • Integration of said functions in a (single) component can reduce the number of components of a battery and its structure can therefore be simplified and carried out inexpensively. Due to the close contact with the battery cells and a good heat transfer between the cells and said heat carrier is given. Due to the tubular region of the bending beam is also relatively stiff overall, in both bending axes. Nevertheless, the bending beam is relatively easy because of the recesses.
  • the weight of the accumulator and thus of the vehicle can be considerably reduced in this way. Immediately associated with this, the performance of the automobile is improved. Also, the volume of the accumulator is determined by the
  • the invention is solved by a method for producing a rechargeable battery, comprising the steps:
  • the cells can be mechanically relieved so that they do not have to meet any special mechanical requirements and therefore standard cells can be used.
  • the cells can be particularly well protected against mechanical overuse, or even cells can be used, which have only a small thickness of the cell housing.
  • the accumulator each has a fastening / support point at each end of the at least one bending beam. In this way, the assembly of the
  • the bending beam is prismatic.
  • the bending beam is formed as an extruded profile, in particular as aluminum extruded profile.
  • aluminum has a good thermal conductivity and does not rust.
  • the cells are glued to the bending beam, in particular with a thermally conductive adhesive.
  • a good heat transfer between the cells and the bending beam can be produced, on the other hand can be realized by the bonding and a power transmission between the bending beam and the cells, so that they can absorb part of the bending / shear stress arising in the accumulator.
  • the accumulator comprises a plurality of bending beams arranged side by side in a transverse direction, between each of which a plurality of cells are arranged. In this way, the number of cells installed in an accumulator can be increased without it having to be excessively long.
  • the distance between the planar regions of two bending beams corresponds to the width of a single cell. In this way, a particularly good heat transfer between the cells and the
  • Biegeträgem realized because a arranged between the bending beams cell has two contact surfaces to the bending beams.
  • connection piece is used for connection to a pipe system in the tubular portion of the bending beam.
  • the bending beam can be easily connected to a heat exchanger or a heating system.
  • the connector may be formed, for example, as a nipple, flange, pipe fitting, or coupling.
  • step c) of the manufacturing process for the rechargeable battery takes place before the adhesive has cured. In this way, the curing process of the adhesive is favored because the bonded parts can not easily slip against each other.
  • the at least one tension band or the at least one tension bow are the only means with which the cells are pressed against the plate-shaped area until the adhesive has cured.
  • the accumulator at can be easily manipulated or stored still open adhesive, without the need for a special clamping device would be necessary.
  • the at least one tightening strap or the at least one tightening strap remains on the accumulator after the adhesive has cured.
  • the stability of the accumulator can be further increased.
  • the accumulator also remains functional if the adhesive bond or the tensioning bands / clamps fail.
  • FIG. 1 shows a variant of a rechargeable battery with cells arranged in two rows
  • FIG. 3 is a detailed view of the accumulator shown in FIG. 2;
  • Figure 4 shows a variant of a rechargeable battery with two bending beams, straps and
  • FIG. 5 shows the finished accumulator shown in FIG. 4
  • Fig. 1 shows an accumulator la with a bending beam 2a and a plurality of spaced apart mounting / support points A, B for attaching or placing the battery la in an exploded view.
  • each one attachment / support point A, B arranged at each one end of the bending beam 2a, but it would also be conceivable that more than two mounting / support point A, B are provided.
  • more than two mounting / support point A, B are provided.
  • Accumulator la comprises a plurality of voltage-generating cells, in particular prismatic cells 3 shown here, which are fastened to at least one longitudinal side of a plate-shaped region C of the bending support 2a.
  • the cells 3 have cell terminals 4 which are connected to cell connectors 5.
  • the cells 3 are arranged on both sides of the bending support 2a, that is, in two rows. It would also be conceivable that the cells 3 are attached only on one side of the bending beam 3.
  • the bending beam 2a has a tubular region D, which is set up to guide a gaseous or liquid heat carrier for controlling the temperature of the accumulator 1a.
  • the volume fluctuations of the cells 3 should allow.
  • the recesses E may be stamped.
  • Bending support 2b used with a pipe system. Instead of the illustrated
  • Connecting piece 6 for example, nipples, flanges, pipe fittings, couplings, etc. can be used.
  • the said cells 3 come to lie between the attachment / support points A, B, so that inside the accumulator la bending / shear stresses arise when the accumulator la is supported at the support points A, B.
  • the bending beam 2a, 2b takes on a substantial part of the bending / shear stress arising in the accumulator la, that is, the cells 3 contribute only slightly.
  • this substantial portion may be at least 50%, preferably at least 75% and more preferably at least 90% of the total bending / shear stress.
  • the bending beam 2a, 2b provides a multiple benefits, in which it receives a significant portion of the resulting accumulator la bending / shearing stress and allows the temperature of the accumulator la.
  • the fluctuating volume of the cells 3, which are caused by temperature differences or by charging and discharging, can be compensated with the aid of the recesses E in the bending beam 2a, 2b.
  • the number of components of an accumulator la reduced and its structure is therefore simplified and carried out inexpensively.
  • the bending beam 2a, 2b because of
  • Recesses E also extremely light.
  • the bending beam 2a, 2b is prismatic in this example.
  • this is carried out as extruded Proi, in particular as an aluminum extruded profile.
  • aluminum has a good thermal conductivity and does not rust.
  • Fig. 3 shows the rear end of the bending beam 2b now in detail. Good to see that the connector 6 has a snap connection 8, which engages in the recess F. In addition, the bending beam 2b further recesses H for attachment of
  • Tension bands 7 or clamps 11 on, as well as recesses G for mounting a mounting bracket 10 see also Figures 4, 5 and 7).
  • FIG. 4 now shows an exploded view of a further accumulator 1c.
  • the accumulator lc has a plurality of bending beams 2b arranged juxtaposed in a transverse direction, between which a plurality of cells 3 are arranged in each case.
  • the accumulator lc comprises additional tightening straps 7, a support plate 8 for a Cell Control Unit (CCU) and a Cell Supervision
  • Accumulator lc for example, be bolted to the frame of an electric vehicle.
  • step c) is carried out prior to the curing of the adhesive.
  • the tension bands 7 can be waived altogether to stretch the battery lc until curing of the adhesive in a dedicated clamping device.
  • the tension straps 7 are the only means by which the cells 3 are pressed against the plate-shaped region C until the adhesive has cured.
  • the accumulator lc can easily be manipulated or stored with the adhesive still open
  • the clamping straps 7 remain on the after curing of the adhesive on the
  • Fig. 5 shows the finished accumulator lc, which is shown in Fig. 4 in an exploded view.
  • Fig. 6 shows the accumulator lc in cross section.
  • the heat flow from the cells 3 in the plate-shaped portion C of the bending beam 2b and in the tubular portion D is visualized with arrows.
  • the distance between the plate-shaped regions C of two bending beams 2b in this embodiment corresponds to the width a of a single cell 3.
  • a plurality of cells 3 it would also be conceivable for a plurality of cells 3 to be arranged next to one another between two bending beams 2b.
  • FIG. 7 shows an accumulator ld, which essentially corresponds to the accumulator lc. Instead of the tension bands 7 but clamping bracket 11 are provided. It is too Note that the clamps 11 are not necessarily mounted in the illustrated form. Rather, it is conceivable that, for example, simple metal strips in the
  • Recesses H are inserted, and the ends of the same are then bent. Also, the production method of an accumulator 1c disclosed in relation to the tension straps 7 is unrestricted on the tension straps 11 and the
  • tension bands 7 or tension bow 11 do not necessarily have the shape shown in the figures and are not necessarily mounted in the position shown in the figures. Within the scope of his abilities, a wealth of variants is available to the skilled person. Of course, instead of the straps 7 or clamp 11 also other clamping means can be used, such as clamping screws and the like.
  • the accumulator la of FIG. 1 can also be equipped with tension bands 7, as shown in FIG. 4.
  • the bending beam 2a of FIG. 1 can also be used instead of the bending beam 2b, etc.

Abstract

Es wird ein Akkumulator (1a.. 1d) angegeben, welcher wenigstens einen Biegeträger (2a, 2b) mit mehreren voneinander beabstandeten Befestigungs-/Auflagepunkten (A, B) zum Befestigen oder Auflegen des Akkumulators (1a.. 1d) umfasst. An der Längsseite des Biegeträger (2a, 2b) sind mehrere spannungserzeugende Zellen (3) befestigt, welche wenigstens teilweise zwischen den Befestigungs-/Auflagepunkten (A, B) zu liegen kommen. Zusätzlich weist der Biegeträger (2a, 2b) einen rohrförmigen Bereich (D) auf, welcher zur Führung eines gasförmigen oder flüssigen Wärmeträgers zur Temperierung des Akkumulators (1a.. 1d) eingerichtet ist. Schließlich sind im plattenförmigen Abschnitt (C) des Biegeträgers (2a, 2b) Ausnehmungen (E) im Bereich der Zellen (3) angeordnet. Zudem wird ein Herstellungsverfahren für einen solchen Akkumulator (1a.. 1d) angegeben.

Description

Akkumulator mit einem Biegeträger und Herstellungsverfahren dafür TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft einen Akkumulator mit wenigstens einem Biegeträger mit mehreren voneinander beabstandeten Befestigungs-AAuflagepunkten zum Befestigen oder Auflegen des Akkumulators. Zudem umfasst der Akkumulator mehrere spannungserzeugende Zellen, insbesondere prismatische Zellen, welche an zumindest einer Längsseite eines
plattenförmigen Bereichs des wenigstens einen Biegeträgers befestigt sind, wobei zumindest ein Teil der genannten Zellen zwischen den Befestigungs-/Auflagepunkten zu liegen kommt. Desweiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen
Akkumulators.
STAND DER TECHNIK
Akkumulatoren werden in aller Regel aus mehreren spannungserzeugenden Zellen aufgebaut, um eine geforderte Spannung, einen geforderten Strom und/oder eine geforderte Kapazität liefern zu können. Insbesondere bei vergleichsweise leistungsfähigen Akkumulatoren, wie sie häufig für Elektrokraftfahrzeuge eingesetzt werden, werden oft einige hundert Zellen miteinander verschaltet. Die Zellen sind in Summe entsprechend schwer und werden insbesondere in einem Automobil mitunter heftigen Beschleunigungen ausgesetzt,
beispielsweise beim Bremsen oder beim Überfahren von Fahrbahnunebenheiten. Um die Zellen in jedem Fahrzustand in Position zu halten, sind zum Teil recht massive
Haltevorrichtungen aus dem Stand der Technik bekannt. Zusätzlich werden Akkumulatoren, insbesondere wenn diese in einem Kraftfahrzeug eingebaut sind, temperiert, das heißt je nach Bedarf beheizt oder gekühlt. Nachteilig an den bekannten Lösungen aus dem Stand der Technik ist, dass diese vergleichsweise voluminös und auch schwer sind. Wie leicht einsehbar ist, werden die Fahrleistungen des Automobils damit geschmälert.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
BESTÄTIGUNGSKOPIE Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen verbesserten Akkumulator und ein verbessertes Herstellungsverfahren für denselben anzugeben. Insbesondere soll das Gewicht eines
Akkumulators bei gleichbleibender Funktionalität verringert werden.
Die Erfindung wird durch einen Akkumulator der eingangs genannten Art gelöst, bei dem der Biegeträger einen rohrförmigen Bereich aufweist, welcher zur Führung eines gasförmigen oder flüssigen Wärmeträgers zur Temperierung des Akkumulators eingerichtet ist und bei dem im plattenförmigen Abschnitt des Biegeträgers Ausnehmungen im Bereich der Zellen angeordnet sind.
Auf diese Weise erbringt der Biegeträger einen Mehrfachnutzen, indem er die Zellen trägt und die Temperierung des Akkumulators ermöglicht. Zudem kann das schwankende Volumen der Zellen, welches durch Temperaturdifferenzen oder durch das Laden und Entladen bedingt sind, mit Hilfe der Ausnehmungen im Biegeträger ausgeglichen werden. Durch die
Integration der genannten Funktionen in ein (einziges) Bauteil kann die Anzahl der Bauteile eines Akkumulators verringert und dessen Aufbau daher vereinfacht und kostengünstig durchgeführt werden. Durch den engen Kontakt zu den Akkumulatorzellen ist auch ein guter Wärmeübergang zwischen den Zellen und des genannten Wärmeträgers gegeben. Durch den rohrförmigen Bereich wird der Biegeträger zudem insgesamt relativ steif, und zwar in beiden Biegeachsen. Dennoch ist der Biegeträger wegen der Ausnehmungen relativ leicht.
Vorteilhaft kann auf diese Weise das Gewicht des Akkumulators und somit des Fahrzeugs beträchtlich reduziert werden. Unmittelbar damit einhergehend werden die Fahrleistungen des Automobils verbessert. Auch das Volumen des Akkumulators wird durch die
vorgeschlagenen Maßnahmen verringert, sodass zum Beispiel in einem Automobil bei gleichen Außenabmessungen mehr Innenraum für die Fahrgäste zur Verfügung gestellt werden kann.
Weiterhin wird die Erfindung mi einem Verfahren zur Herstellung eines Akkumulators gelöst, umfassend die Schritte:
a) Bereitstellen wenigstens eines Biegeträgers mit mehreren voneinander beabstandeten Befestigungs-/ Auflagepunkten zum Befestigen oder Auflegen des Akkumulators,
b) Ankleben von mehreren Zellen des Akkumulators an einer Längsseite eines
plattenförmigen Bereichs des wenigstens einen Biegeträgers, wobei im plattenförmigen Abschnitt des Biegeträgers Ausnehmungen im Bereich der Zellen angeordnet sind, und c) Umwickeln der so entstandenen Anordnung mit wenigstens einem Spannband oder Montage wenigstens eines Spannbügels derart, dass die Zellen an den genannten plattenförmigen Bereich angepresst werden.
Auf diese Weise kann mit einfachen Mitteln ein guter Wärmeübergang zwischen den Zellen und des genannten Wärmeträgers realisiert werden. Weiterhin kann durch das Spannen auch eine Kraftübertragung zwischen dem Biegeträger und den Zellen bewirkt werden, sodass diese einen Teil der im Akkumulator entstehenden Biege-/Scherbeanspruchung aufnehmen können.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich nun aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren.
Günstig ist es, wenn zumindest ein Teil der genannten Zellen zwischen den Befestigungs- /Auflagepunkten zu liegen kommt, und der wenigstens eine Biegeträger zur Aufnahme eines substantiellen Teils einer zwischen den Befestigungs-/ Auflagepunkten im Akkumulator entstehenden Biege-/Scherbeanspruchung eingerichtet ist. Auf diese Weise können die Zellen mechanisch entlastet werden, sodass diese keine besonderen mechanischen Voraussetzungen erfüllen müssen und demzufolge Standardzellen eingesetzt werden können.
In einer günstigen Ausgestaltung des Akkumulators beträgt der substantielle Teil
wenigstens 50%, bevorzugt wenigstens 75% und weiter bevorzugt wenigstens 90% der gesamten Biege-/Scherbeanspruchung. Auf diese Weise können die Zellen besonders gut vor einer mechanischen Überbeanspruchung geschützt werden, beziehungsweise können auch Zellen eingesetzt werden, welche nur eine geringe Dicke des Zellgehäuses aufweisen.
Günstig ist es, wenn der Akkumulator je einen Befestigungs-/ Auflagepunkt an je einem Ende des wenigstens einen Biegeträgers aufweist. Auf diese Weise ist die Montage des
Akkumulators an seinem Einsatzort mit nur wenigen Handgriffen möglich.
Günstig ist es, wenn an den beiden Enden des Biegeträgers Befestigungswinkel angeordnet sind, welche die Befestigungs-/Auflagepunkte bilden. Auf diese Weise kann der Akkumulator leicht an seinem Einsatzort angeordnet beziehungsweise montiert werden.
Günstig ist es, wenn der Biegeträger prismatisch ist. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn der Biegeträger als Strangpressprofil ausgebildet ist, insbesondere als Aluminium-Strangpressprofil. Somit können verschieden lange Akkumulatoren durch Ablängen des Profils auf die gewünschte Länge auf einfache Weise hergestellt werden.
Zudem weist Aluminium eine gute Wärmeleitfähigkeit auf und rostet nicht.
Günstig ist es, wenn die Zellen mit dem Biegeträger verklebt sind, insbesondere mit einem wärmeleitfähigen Kleber. Auf diese Weise kann einerseits ein guter Wärmeübergang zwischen den Zellen und dem Biegeträger hergestellt werden, andererseits kann durch die Verklebung auch eine Kraftübertragung zwischen dem Biegeträger und den Zellen realisiert werden, sodass diese einen Teil der im Akkumulator entstehenden Biege- /Scherbeanspruchung aufnehmen können.
Vorteilhaft ist es, wenn der Akkumulator mehrere in einer Querrichtung nebeneinander angeordnete Biegeträger umfasst, zwischen denen jeweils mehrere Zellen angeordnet sind. Auf diese Weise kann die Anzahl der in einem Akkumulator verbauten Zellen erhöht werden, ohne dass dieser dazu übermäßig lang sein müsste.
Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang auch, wenn der Abstand zwischen den planenförmigen Bereichen zweier Biegeträger der Breite einer Einzelzelle entspricht. Auf diese Weise wird ein besonders guter Wärmetransport zwischen den Zellen und den
Biegeträgem realisiert, denn eine zwischen den Biegeträgern angeordnete Zelle weist zwei Kontaktflächen zu den Biegeträgern auf.
Günstig ist es, wenn in den rohrförmigen Abschnitt des Biegeträgers ein Anschlussstück zur Verbindung mit einem Rohrsystem eingesetzt ist. Auf diese Weise kann der Biegeträger leicht mit einem Wärmetauscher oder einem Heizsystem verbunden werden. Das Anschlussstück kann beispielsweise als Nippel, Flansch, Rohrverschraubung, oder Kupplung ausgebildet sein.
Günstig ist es, wenn der Schritt c) des Herstellungsverfahrens für den Akkumulator vor dem Aushärten des Klebers erfolgt. Auf diese Weise wird der Aushärtevorgang des Klebers begünstig, da die verklebten Teile nicht so leicht gegeneinander verrutschen können.
Vorteilhaft ist es auch, wenn das wenigstens eine Spannband oder der wenigstens eine Spannbügel die einzigen Mittel sind, mit denen die Zellen bis zum Aushärten des Klebers an den genannten plattenförmigen Bereich angepresst werden. Somit kann der Akkumulator bei noch offenem Kleber problemlos manipuliert oder gelagert werden, ohne dass dazu eine spezielle Spannvorrichtung nötig wäre.
Besonders vorteilhaft ist es schließlich, wenn das wenigstens eine Spannband oder der wenigstens eine Spannbügel nach dem Aushärten des Klebers auf dem Akkumulator verbleibt. Damit kann die Stabilität des Akkumulators noch weiter erhöht werden.
Desweiteren wird die Anzahl der für die Herstellung eines Akkumulators nötigen
Herstellungsschritte reduziert. Schließlich bleibt der Akkumulator bei geeigneter Auslegung auch dann noch funktionsfähig, wenn die Verklebung oder die Spannbänder/Spannbügel versagen sollten.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung lassen sich auf beliebige Art und Weise kombinieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
Figur 1 eine Variante eines Akkumulators mit zweireihig angeordneten Zellen in
Explosionsdarstellung;
Figur 2 wie Figur 1 , nur mit Ausnehmungen im Biegeträger im Bereich der Zellen und
Anschlussstücken für ein Leitungssystem;
Figur 3 eine Detailansicht des in Figur 2 dargestellten Akkumulators;
Figur 4 eine Variante eines Akkumulators mit zwei Biegeträgern, Spannbändern und
Befestigungswinkeln in Explosionsdarstellung;
Figur 5 den fertigen, in Figur 4 dargestellten, Akkumulator;
Figur 6 einen Schnitt durch den in Figur S dargestellten Akkumulator und
Figur 7 wie Figur 4, nur mit Spannbügeln anstelle der Spannbänder. DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Fig. 1 zeigt einen Akkumulator la mit einem Biegeträger 2a und mehreren voneinander beabstandeten Befestigungs-/ Auflagepunkten A, B zum Befestigen oder Auflegen des Akkumulators la in Explosionsdarstellung. In diesem Beispiel ist je ein Befestigungs- /Auflagepunkt A, B an je einem Ende des Biegeträgers 2a angeordnet, denkbar wäre aber auch, dass mehr als zwei Befestigungs-/ Auflagepunkt A, B vorgesehen sind. Der
Akkumulator la umfasst mehrere spannungserzeugende Zellen, insbesondere wie hier dargestellt prismatische Zellen 3, welche an zumindest einer Längsseite eines plattenförmigen Bereichs C des Biegeträgers 2a befestigt sind. Die Zellen 3 weisen Zellanschlüsse 4 auf, welche mit Zellverbindern 5 verbunden sind. In diesem Beispiel sind die Zellen 3 beidseits des Biegeträgers 2a angeordnet, also zweireihig. Denkbar wäre aber auch, dass die Zellen 3 nur auf einer Seite des Biegeträgers 3 befestigt sind. Schließlich weist der Biegeträger 2a einen rohrförmigen Bereich D auf, welcher zur Führung eines gasförmigen oder flüssigen Wärmeträgers zur Temperierung des Akkumulators la eingerichtet ist.
Fig. 2 zeigt nun einen Akkumulator lb, welcher dem Akkumulator la aus der Fig. 1 sehr ähnlich ist. Im Unterschied zum Akkumulator la sind im plattenförmigen Abschnitt C des Biegeträgers 2b nun Ausnehmungen E im Bereich der Zellen 3 angeordnet, welche
insbesondere die Volumsschwankungen der Zellen 3 ermöglichen sollen. Beispielsweise können die Ausnehmungen E gestanzt sein. Weiterhin ist in den rohrförmigen Abschnitt D des Biegeträgers 2b ein Anschlussstück 6 mit einer Dichtung 7 zur Verbindung des
Biegeträgers 2b mit einem Rohrsystem eingesetzt. Anstelle des dargestellten
Anschlussstücks 6 können beispielsweise auch Nippel, Flansche, Rohrverschraubungen, Kupplungen, usw. eingesetzt werden.
Die genannten Zellen 3 kommen zwischen den Befestigungs-/Auflagepunkten A, B zu liegen, sodass im Inneren des Akkumulators la Biege-/Scherspannungen entstehen, wenn der Akkumulator la an den Auflagepunkten A, B unterstützt wird. Vorzugsweise nimmt der Biegeträger 2a, 2b dabei einen substantiellen Teil der im Akkumulator la entstehenden Biege- /Scherbeanspruchung auf, das heißt die Zellen 3 tragen nur wenig mit. Beispielsweise kann dieser substantielle Teil wenigstens 50%, bevorzugt wenigstens 75% und weiter bevorzugt wenigstens 90% der gesamten Biege-/Scherbeanspruchung betragen. Auf diese Weise erbringt der Biegeträger 2a, 2b einen Mehrfachnutzen, in dem er einen wesentlichen Teil der im Akkumulator la entstehenden Biege-/Scherbeanspruchung aufnimmt und die Temperierung des Akkumulators la ermöglicht. Zudem kann das schwankende Volumen der Zellen 3, welches durch Temperaturdifferenzen oder durch das Laden und Entladen bedingt sind, mit Hilfe der Ausnehmungen E im Biegeträger 2a, 2b ausgeglichen werden Durch die Integration der genannten Funktionen in ein Bauteil kann die Anzahl der Bauteile eines Akkumulators la verringert und dessen Aufbau daher vereinfacht und kostengünstig durchgeführt werden. Zudem ist der Biegeträger 2a, 2b wegen der
Ausnehmungen E auch außerordentlich leicht.
An dieser Stelle wird angemerkt, dass die Anzahl und die Verteilung der Befestigungs- / Auflagepunkte A, B letztlich von einer konkreten Einbausituation abhängt. Die in Fig. 1 symbolisierte Einbausituation ist dabei rein beispielhaft zu sehen. Sie dient im Wesentlichen dazu, das Entstehen von Biege-/Scherbeanspruchungen im Inneren des Akkumulators la zu illustrieren. Dabei ist die Erfindung auch keineswegs auf nach unten wirkende
Gravitationskräfte limitiert, sondern bezieht sich auch auf Spannungen, die durch
Beschleunigung des Akkumulators la entstehen, wie sie zum Beispiel bei Verwendung desselben in einem Kraftfahrzeug auftreten.
Der Biegeträger 2a, 2b ist in diesem Beispiel prismatisch ausgebildet. Vorzugsweise wird dieser als Strangpressproiii ausgeführt, insbesondere als Aluminium-Strangpressprofil. Auf diese Weise können durch Ablängen des Profils auf einfache Weise verschieden lange Akkumulatoren la hergestellt werden. Zudem weist Aluminium eine gute Wärmeleitfähigkeit auf und rostet nicht.
Fig. 3 zeigt das hintere Ende des Biegeträgers 2b nun im Detail. Gut zu sehen ist, dass das Anschlussstück 6 eine Schnappverbindung 8 aufweist, welche in die Ausnehmung F eingreift. Zudem weist der Biegeträger 2b weitere Ausnehmungen H zu Befestigung von
Spannbändern 7 oder Spannbügeln 11 auf, sowie Ausnehmungen G zur Montage eines Befestigungswinkels 10 (siehe dazu auch die Figuren 4, 5 und 7).
Fig. 4 zeigt nun einen weiteren Akkumulator lc in Explosionsdarstellung. Im Unterschied zum Akkumulator lb aus der Fig. 2 weist der Akkumulator lc mehrere in einer Querrichtung nebeneinander angeordnete Biegeträger 2b auf, zwischen denen jeweils mehrere Zellen 3 angeordnet sind. Abgesehen davon umfasst der Akkumulator lc zusätzliche Spannbänder 7, eine Trägerplatte 8 für eine Cell Contol Unit (CCU) und einen Cell Supervision
Circuit (CSC) 9. Darüber hinaus sind an den Enden der Biegeträger 2b Befestigungswinkel 10 angeordnet, welche die Befestigungs-/Auflagepunkte A, B bilden. Auf diese Weise kann der
Akkumulator lc beispielsweise fix mit dem Rahmen eines Elektrofahrzeugs verschraubt werden.
Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung des Akkumulators lc umfasst die Schritte:
a) Bereitstellen der Biegeträger 2b,
b) Ankleben von mehreren Zellen 3 des Akkumulators 1 c an einer Längsseite eines plattenförmigen Bereichs C der Biegeträger 2b, wobei im plattenförmigen Abschnitt C des Biegeträgers 2a, 2b Ausnehmungen E im Bereich der Zellen 3 angeordnet sind, und c) Umwickeln der so entstandenen Anordnung mit den Spannbändern 7 derart, dass die Zellen 3 an den genannten plattenförmigen Bereich C angepresst werden.
Vorzugsweise wird Schritt c) vor dem Aushärten des Klebers ausgeführt. Bei geeigneter Wahl der Spannbänder 7 kann überhaupt darauf verzichtet werden, den Akkumulator lc bis zum Aushärten des Klebers in einer eigens dafür vorgesehenen Spannvorrichtung zu spannen. In diesem Fall sind die Spannbänder 7 die einzigen Mittel, mit denen die Zellen 3 bis zum Aushärten des Klebers an den plattenförmigen Bereich C angepresst werden. Somit kann der Akkumulator lc bei noch offenem Kleber problemlos manipuliert oder gelagert werden Vorzugsweise verbleiben die Spannbänder 7 nach dem Aushärten des Klebers auf dem
Akkumulator lc, um die Stabilität desselben noch weiter zu erhöhen.
Fig. 5 zeigt den fertigen Akkumulator lc, welcher in der Fig. 4 in Explosionsdarstellung gezeigt ist.
Fig. 6 zeigt den Akkumulator lc im Querschnitt. Darin ist der Wärmefluss von den Zellen 3 in den plattenförmigen Bereich C des Biegeträgers 2b und in den rohrförmigen Bereich D mit Pfeilen visualisiert. Desweiteren ist in dieser Ansicht gut erkennbar, dass der Abstand zwischen den plattenförmigen Bereichen C zweier Biegeträger 2b in dieser Ausführungsform der Breite a einer Einzelzelle 3 entspricht. Denkbar wäre natürlich auch, dass zwischen zwei Biegeträgern 2b mehrere Zellen 3 nebeneinander angeordnet sind.
Fig. 7 zeigt schließlich einen Akkumulator ld, welcher im Wesentlichen dem Akkumulator lc entspricht. Anstelle der Spannbänder 7 sind jedoch Spannbügel 11 vorgesehen. Dabei ist zu beachten, dass die Spannbügel 11 nicht zwangsläufig in der dargestellten Form montiert werden. Vielmehr ist vorstellbar, dass zum Beispiel einfache Blechstreifen in die
Ausnehmungen H eingeschoben werden, und die Enden derselben danach umgebogen werden. Auch ist das im Bezug auf die Spannbänder 7 offenbarte Herstellungsverfahren eines Akkumulators lc uneingeschränkt auf die Spannbügen 11 beziehungsweise den
Akkumulator ld anwendbar.
Die Spannbänder 7 oder Spannbügel 11 haben nicht zwangsläufig die in den Figuren dargestellte Form und sind auch nicht zwangsläufig in der in den Figuren dargestellten Lage montiert. Dem Fachmann steht im Rahmen seines Könnens hier eine Fülle von Varianten zur Verfügung. Selbstverständlich können anstelle der Spannbänder 7 oder Spannbügel 11 auch andere Spannmittel eingesetzt werden, beispielsweise Spannschrauben und dergleichen.
Abschließend wird festgehalten, dass die Bestandteile der Figuren ggf. nicht maßstabsgetreu dargestellt sind und dass die einzelnen in den Figuren dargestellten Varianten auch den Gegenstand einer unabhängigen Erfindung bilden können. Lageangaben wie„rechts",„links", „oben",„unten" und dergleichen beziehen sich auf die dargestellte Lage des jeweiligen Bauteils und sind bei Änderung der genannten Lage gedanklich entsprechend anzupassen.
Die Erfindung wurde anhand einiger weniger konkreter Ausfuhrungsformen eines
Akkumulators la..ld erläutert. Der Fachmann kann die offenbarte Lehre ohne Mühe auf weitere Beispiele anwenden, insbesondere durch Kombination der in den einzelnen Figuren offenbarten Variante. Beispielsweise kann der Akkumulator la aus der Fig. 1 ebenfalls mit Spannbändern 7, wie sie in der Fig. 4 dargestellt sind, ausgestattet sein. Desgleichen kann der Biegeträger 2a aus der Fig. 1 auch anstelle des Biegeträgers 2b eingesetzt werden usw.

Claims

Patentansprüche:
1. Akkumulator (la.. ld), umfassend:
wenigstens einen Biegeträger (2a, 2b) mit mehreren voneinander beabstandeten Befestigungs-/Auflagepunkten (A, B) zum Befestigen oder Auflegen des
Akkumulators ( 1 a..1 d) und
mehrere spannungserzeugende Zellen (3), welche an zumindest einer Längsseite eines plattenförmigen Bereichs (C) des wenigstens einen Biegeträgers (2a, 2b) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet,
dass der Biegeträger (2a, 2b) einen rohrförmigen Bereich (D) aufweist, welcher zur Führung eines gasförmigen oder flüssigen Wärmeträgers zur Temperierung des Akkumulators (la..ld) eingerichtet ist, und dass im plattenförmigen Abschnitt (C) des Biegeträgers (2a, 2b)
Ausnehmungen (E) im Bereich der Zellen (3) angeordnet sind.
2. Akkumulator ( 1 a..1 d) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der genannten Zellen (3) zwischen den Befestigungs-/ Auflagepunkten (A, B) zu liegen kommt, und der wenigstens eine Biegeträger (2a, 2b) zur Aufnahme eines substantiellen Teils einer zwischen den Befestigungs-/Auflagepunkten (A, B) im Akkumulator (la..ld) entstehenden BiegeVScherbeanspruchung eingerichtet ist.
3. Akkumulator ( 1 a..1 d) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
substantielle Teil wenigstens 50%, bevorzugt wenigstens 75% und weiter bevorzugt wenigstens 90% der gesamten BiegeVScherbeanspruchung beträgt.
4. Akkumulator (la..ld) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch je einen Befestigungs-/ Auflagepunkt (A, B) an je einem Ende des wenigstens einen
Biegeträgers (2a, 2b).
5. Akkumulator (lc, 1 d) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den beiden Enden des Biegeträgers (2a, 2b) Befestigungswinkel (10) angeordnet sind, welche die Befestigungs-/Auflagepunkte (A, B) bilden.
6. Akkumulator (la..1 d) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegeträger (2a, 2b) prismatisch ist.
7. Akkumulator (la..ld) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen (3) mit dem Biegeträger (2a, 2b) verklebt sind.
8. Akkumulator (lc, ld) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch mehrere in einer Querrichtung nebeneinander angeordnete Biegeträger (2a, 2b), zwischen denen jeweils mehrere Zellen (3) angeordnet sind.
9. Akkumulator (lc, ld) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den plattenförmigen Bereichen (C) zweier Biegeträger (2a, 2b) der Breite (a) einer Einzelzelle (3) entspricht.
10. Akkumulator ( 1 b..1 d) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den rohrförmigen Abschnitt (D) des Biegeträgers (2a, 2b) ein Anschlussstück (6) zur Verbindung mit einem Rohrsystem eingesetzt ist.
12. Verfahren zur Herstellung eines Akkumulators (la..ld), gekennzeichnet durch die Schritte:
a) Bereitstellen wenigstens eines Biegeträgers (2a, 2b) mit mehreren voneinander beabstandeten Befestigungs-/Auflagepunkten (A, B) zum Befestigen oder Auflegen des Akkumulators (la..ld),
b) Ankleben von mehreren Zellen (3) des Akkumulators (la..ld) an einer Längsseite eines plattenförmigen Bereichs (C) des wenigstens einen Biegeträgers (2a, 2b), wobei im plattenförmigen Abschnitt (C) des Biegeträgers (2a, 2b) Ausnehmungen (E) im Bereich der Zellen (3) angeordnet sind, und
c) Umwickeln der so entstandenen Anordnung mit wenigstens einem Spannband (7) oder Montage wenigstens eines Spannbügels (11) derart, dass die Zellen (3) an den genannten plattenförmigen Bereich (C) angepresst werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt c) vor dem
Aushärten des Klebers erfolgt. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eines Spannband (7) oder der wenigstens eine Spannbügel (11) die einzigen Mittel sind, mit denen die Zellen (3) bis zum Aushärten des Klebers an den genannten plattenförmigen Bereich (C) angepresst werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Spannband (7) oder der wenigstens eine Spannbügel (11) nach dem Aushärten des Klebers auf dem Akkumulator ( 1 a..1 d) verbleibt.
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