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Title:
FASTENING ANCHOR FOR A BATTERY, METHOD FOR PRODUCING A BATTERY, BATTERY, AND MOTOR VEHICLE HAVING A BATTERY OF THIS TYPE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/094433
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a fastening anchor (1) for a battery (2), to the battery having a fastening anchor (1), to a motor vehicle having the battery (2), and to a method for producing the battery (2). The battery (2) comprises a battery cell assembly (5), an electrically insulating carrier plate (3), and an electrically conductive cell contacting plate (4). During the production of the battery (2), empty spaces (10) between battery cells (6) of the battery cell assembly (5) are filled up with a liquid foam (11) which cures to form a solid foam body. The fastening anchor (1) comprises a head portion (12) which is designed to come into contact with a corresponding contact surface (9) of the carrier plate (3). A pin portion (14) of the fastening anchor (1) and the head portion (12) are integrally joined to one another. The pin portion (14) is designed to reach through the cell contacting plate (4) and through the carrier plate (3) into one of the empty spaces (10) between the battery cells (6). A form-locking structure (15) is formed on the outside of the pin portion (14), said form-locking structure being designed to provide a form-locking connection between the solid foam body and the pin portion (14) by virtue of the fact that the liquid foam (11) directly in contact, in the empty space (10), with the form-locking structure (15) cures during the production of the battery (2).

Inventors:
WUERZINGER SIMON (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/079100
Publication Date:
May 10, 2024
Filing Date:
October 19, 2023
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AG (DE)
International Classes:
H01M10/613; H01M10/625; H01M10/653; H01M10/6556; H01M50/213; H01M50/242; H01M50/244; H01M50/249; H01M50/293
Foreign References:
AT514061B12014-10-15
US10784486B22020-09-22
EP3560007B12021-07-28
DE102010038862A12012-02-09
DE102012018036A12014-03-13
DE102021117464A12022-01-13
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Claims:
Patentansprüche

1. Befestigungsanker (1) für eine Batterie (2), die eine Batteriezellanordnung (5), eine elektrisch isolierende Trägerplatte (3) und ein elektrisch leitfähiges Zellkontaktierungsblech (4) aufweist, wobei beim Herstellen der Batterie (2) Leerräume (10) zwischen Batteriezellen (6) der Batteriezellanordnung (5) mit einem zu einem Schaumfestkörper aushärtenden Flüssigschaum (11) ausgefüllt werden, wobei der Befestigungsanker (1) aufweist:

- einen Kopfanteil (12), der dazu eingerichtet ist, an einer korrespondierenden Auflagefläche (9) der Trägerplatte (3) zur Auflage zu kommen,

- einen Stiftanteil (14), der stoffschlüssig mit dem Kopfanteil (12) verbunden ist und dazu eingerichtet ist, durch das Zellkontaktierungsblech (4) und durch die Trägerplatte (3) hindurch in einen der Leerräume (10) zwischen den Batteriezellen (6) zu greifen,

- eine Formschlussstruktur (15), die außenseitig am Stiftanteil (14) ausgebildet ist und dazu eingerichtet ist, einen Formschluss zwischen dem Schaumfestkörper und dem Stiftanteil (14) zu vermitteln, indem beim Herstellen der Batterie (2) der im Leerraum (10) unmittelbar an der Formschlussstruktur (15) anliegende Flüssigschaum (11) aushärtet.

2. Befestigungsanker (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlussstruktur (15) dazu eingerichtet ist, einen weiteren Formschluss zwischen einem Klebstoffstrang (25), über weichen ein Kühlkörper (23) der Batterie (2) und ein Außenmantel (24) der Batteriezellen (6) miteinander verklebt sind, und dem Stiftanteil (14) zu vermitteln.

3. Befestigungsanker (1) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen starren Innenkörper (26) aus einem Innenkörpermaterial und einen Außenkörper (27) aus einem Außenkörpermaterial, wobei der Außenkörper (27) den Innenkörper (26) umschließt. Befestigungsanker (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Kopfanteil (12) eine weitere Formschlussstruktur (16) ausgebildet ist, die dazu eingerichtet ist, einen weiteren Formschluss zwischen dem Schaumfestkörper und dem Kopfanteil (12) zu vermitteln, indem der unmittelbar am Kopfanteil (12) anliegende Flüssigschaum (11) aushärtet. Befestigungsanker (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfanteil (12) eine Schaumfangschale (29) aufweist, die dazu eingerichtet ist, Flüssigschaum (11) aufzufangen und beim Herstellen der Batterie (2) für das Befüllen der Leerräume (10) mit Flüssigschaum (11) ein Flüssigschaumreservoir vorzuhalten, wobei eine Oberkante (30) der Schaumfangschale (29) derart ausgebildet ist, dass unter einem weiteren Eingießen von Flüssigschaum (11) in die Schaumfangschale (29) in gleichem Maße Flüssigschaum (11) aus dem Flüssigschaumreservoir über die Oberkante (30) überläuft und dadurch am Befestigungsanker (1) vorbei in die Leerräume (10) einströmt. Befestigungsanker (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfanteil (12) einen reversibel elastisch verformbaren Verformungsanteil (31) aufweist, der derart eingerichtet ist, dass er sich unter einem Aufsetzen eines Gehäusedeckels (32) der Batterie (2) verformt und dadurch an den Gehäusedeckel (32) anschmiegt.

Verfahren zum Herstellen einer Batterie (2), wobei

- ein nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgeführter Befestigungsanker (1), eine Batteriezellanordnung (5), eine elektrisch isolierende Trägerplatte (3) und ein elektrisch leitfähiges Zellkontaktierungsblech (4) bereitgestellt werden,

- der Kopfanteil (12) auf eine korrespondierenden Auflagefläche (9) der T räger- platte (3) aufgelegt wird, sodass der Stiftanteil (14) durch das Zellkontaktierungsblech (4) und durch die Trägerplatte (3) hindurch in einen der Leerräume (10) zwischen den Batteriezellen (6) der Batteriezellanordnung (5) eingreift,

- Leerräume (10) zwischen den Batteriezellen (6) mit einem Flüssigschaum (11) ausgefüllt werden,

- unter einem Aushärten des im Leerraum (10) unmittelbar an der Formschlussstruktur (15) anliegenden Flüssigschaums (11) zwischen dem Schaumfestkörper und dem Stiftanteil (14) ein Formschluss gebildet wird. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsanker (1), die Batteriezellanordnung (5), die Trägerplatte (3) und das Zellkontaktierungsblech (4) vollständig mit Flüssigschaum (11) umgossen werden, sodass der Schaumfestkörper diese vollständig umschließt. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Befestigungsanker (1) nach Anspruch 5 oder nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 6, jeweils in Rückbezug auf Anspruch 5, ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leerräume (10) mit dem Flüssigschaum (11) befüllt werden, indem

- der Flüssigschaum (11) in die Schaumfangschale (29) gefüllt wird, wodurch in der Schaumfangschale (29) ein Flüssigschaumreservoir gebildet wird,

- weiterer Flüssigschaum (11) in die Schaumfangschale (29) gegossen wird, wodurch Flüssigschaum (11) des Flüssigschaumreservoirs über die Oberkante (30) der Schaumfangschale (29) aus dieser ausströmt und dadurch in die Leerräume (10) einströmt.

10. Batterie (2) mit einem nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgeführten Befestigungsanker (1), wobei die Batterie mittels eines nach einem der Ansprüche 7 bis 9 ausgebildeten Verfahrens hergestellt ist, wobei die Trägerplatte (3) und das Zellkontaktierungsblech (4) jeweils eine Durchgangsöffnung (7, 8) aufweisen, durch welche hindurch der Stiftanteil (14) sich in einen der Leerräume (10) hineinerstreckt, wobei die Trägerplatte (3) eine Auflagefläche (9) aufweist, auf der der Kopfanteil (12) aufliegt, und wobei die Formschlussstruktur (15) einen Formschluss zwischen dem Schaumfestkörper und dem Stiftanteil (14) zu vermittelt. 11. Kraftfahrzeug mit einer nach Anspruch 10 ausgebildeten Batterie (2).

Description:
Befestigungsanker für eine Batterie, Verfahren zum Herstellen einer Batterie, Batterie und Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterie

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Befestigungsanker für eine Batterie. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Batterie, die den Befestigungsanker aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine solche Batterie. Überdies betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterie. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich um ein batterieelektrisches Kraftfahrzeug, also um ein reinelektrisch antreibbares Elektro-Kraftfahrzeug oder um ein teilweise elektrisch bzw. hybridelektrisch antreibbares Hybrid-Kraftfahrzeug. Demnach handelt es sich bei der Batterie insbesondere um eine Traktionsbatterie, das heißt um einen elektrochemischen Energiespeicher, mittels dessen elektrische Energie zum Antreiben bzw. Fortbewegen des Kraftfahrzeugs gespeichert werden kann.

Die Batterie weist eine Batteriezellanordnung, eine elektrisch isolierende Trägerplatte und ein elektrisch leitfähiges Zellkontaktierungsblech auf, wobei beim Herstellen der Batterie Leerräume zwischen Batteriezellen der Batteriezellanordnung mit einem zu einem Schaumfestkörper aushärtenden Flüssigschaum ausgefüllt werden. Batterien mit mit einem Schaum umschäumten Batteriezellen, sind etwa aus der DE 102010038 862 A1, aus der DE 102012 018036 A1 oder aus der DE 10 2021 117464 A1 bekannt.

Aktuell ist eine stabile Verbindung zwischen der Batteriezellanordnung und einem Gehäuseoberteil, zum Beispiel einem Deckel, der Batterie bzw. eines Batteriegehäuses technisch nur äußerst schwierig darzustellen. Eine für die Verbindung zur Verfügung stehende Fläche zwischen Zellschultern der Batteriezellen und Gehäuseoberteil bzw. zwischen der Trägerplatte und Zellkontaktierungsblech ist bei herkömmlichen Batterien sehr begrenzt. Es besteht zwar die Möglichkeit, diese besonders kleinen Verbindungsflächen aufwändig vorzubehandeln, beispielsweise mittels einer Plasmaaktivierung, einer Silikatisierung und/oder eines Lackierprozesses, um ihr Haftungspotenzial zu erhöhen. Dennoch sind diese kleinflächigen Verbindungen nicht ausreichend, um Lastspitzen einer zu erwartenden mechanischen Betriebsbelastung, der die Batterie in bestimmungsgemäßem Einsatz ausgesetzt ist, aufzufangen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lösung zu schaffen, um eine Batterie, insbesondere Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug, besonders stabil auszubilden.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart. Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen, die im Rahmen der Beschreibung für einen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche dargelegt sind, sind kategorie- und ausführungsformübergreifend zumindest analog als Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen des jeweiligen Gegenstands der anderen unabhängigen Ansprüche sowie jeder möglichen Kombination der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche, gegebenenfalls in Verbindung mit einem oder mehr der Unteransprüche, anzusehen.

Gemäß der Erfindung wird ein Befestigungsanker für eine Batterie vorgeschlagen. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Batterie, die einen solchen Befestigungsanker sowie eine Batteriezellanordnung, eine elektrisch isolierende Trägerplatte, die auch als Trägerbord bezeichnet werden kann, und ein elektrisch leitfähiges Zellkontaktierungsblech aufweist. Das bedeutet, dass der Befestigungsanker in bestimmungsgemäßer Einbaulage einen Bestandteil der Batterie bildet. Überdies schlägt die Erfindung ein Kraftfahrzeug vor, das mit der Batterie ausgerüstet ist. Bei der Batterie handelt es sich insbesondere um eine Traktionsbatterie, wobei es sich dementsprechend bei dem Kraftfahrzeug um ein batterieelektrisches Kraftfahrzeug handelt, das heißt um ein Elektro-Kraftfahrzeug oder um ein Hybrid-Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen und/oder Lastkraftwagen ausgebildet. Die Erfindung erstreckt sich des Weiteren auf ein Verfahren zum Herstellen der Batterie, wobei Leerräume zwischen Batteriezellen der Batteriezellanordnung mit einem zu einem Schaumfestkörper aushärtenden Flüssigschaum ausgefüllt werden.

Der Befestigungsanker weist einen Kopfanteil, einen Stiftanteil und eine (erste) Formschlussstruktur auf. Der Kopfanteil des Befestigungsankers ist dazu eingerichtet, das heißt ausgebildet und angeordnet, an einer korrespondierenden Auflagefläche der Trä- gerplatte zur Auflage zu kommen. Mit anderen Worten weist die Trägerplatte der Batterie die Auflagefläche auf, auf der der Kopfanteil des Befestigungsankers in dessen bestimmungsgemäßer Einbaulage aufliegt. Der Stiftanteil des Befestigungsankers und der Kopfanteil des Befestigungsankers sind stoffschlüssig miteinander verbunden, wobei der Stiftanteil dazu eingerichtet ist, durch das Zellkontaktierungsblech und durch die Trägerplatte hindurch in einen der Leerräume zwischen den Batteriezellen der Batteriezellanordnung zu greifen. Dementsprechend weisen die Trägerplatte und das Zellkontaktierungsblech jeweils eine Durchgangsöffnung auf, durch welche der Stiftanteil des Befestigungsankers in dessen bestimmungsgemäßer Einbaulage sich hindurch erstreckt. Die erste Formschlussstruktur ist außenseitig am Stiftanteil ausgebildet bzw. angeordnet und dazu eingerichtet, einen (ersten) Formschluss zwischen dem Schaumfestkörper und dem Stiftanteil zu vermitteln. Der erste Formschluss zwischen dem Schaumfestkörper und dem Stiftanteil bzw. der ersten Formschlussstruktur wird erzeugt, indem beim Herstellen der Batterie der im Leerraum unmittelbar an der ersten Formschlussstruktur anliegende Flüssigschaum zum Schaumfestkörper aushärtet. Somit gilt für die Batterie, dass die erste Formschlussstruktur den ersten Formschluss zwischen dem Schaumfestkörper und dem Stiftanteil vermittelt. Insbesondere weist der Flüssigschaum Klebstoffeigenschaften auf, sodass bei der Batterie zwischen Komponenten der Batterie, die mit dem Flüssigschaum direkt in Berührung gebracht werden, zwischen dem Schaumkörper und der entsprechenden Komponente eine Klebeverbindung hergestellt ist.

Aufgrund des Befestigungsankers erhält die Batterie eine besonders hohe Stabilität, und die Batteriezellanordnung ist über den Schaumfestkörper und über den Befestigungsanker besonders zuverlässig an der elektrisch leitenden Trägerplatte sowie am elektrisch leitfähigen Zellkontaktierungsblech befestigt. Die Batterie weist dadurch in Axialrichtung des Befestigungsankers bzw. parallel zur Axialrichtung des Befestigungsankers eine besonders hohe Zugfestigkeit auf.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform des Befestigungsankers ist vorgesehen, dass die erste Formschlussstruktur dazu eingerichtet ist, einen weiteren (zweiten) Formschluss zwischen einem Klebstoffstrang, über weichen ein Kühlkörper der Batterie und ein Außenmantel der Batteriezellen miteinander verklebt sind, und dem Stiftanteil zu vermitteln. Das bedeutet, dass die erste Formschlussstruktur sowohl in den Schaumfestkörper als auch in den ausgehärteten Klebstoffstrang eingreift, sodass der Stiftanteil formschlüssig sowohl mit dem Schaumfestkörper als auch mit dem ausgehärteten Klebstoffstrang verbunden ist. Für die Batterie gilt in diesem Zusammenhang, dass der Kühlkörper entlang Axialrichtung des Befestigungsankers mit in einen Lastpfad der Batterie aufgenommen ist. Der Kühlkörper ist insbesondere Teil einer Temperierungseinrichtung für die Batterie bzw. der Batterie, wobei die Batteriezellanordnung, das heißt die Batteriezellen, mittels der Temperierungseinrichtung temperiert, das heißt gekühlt und/oder geheizt, werden können. Hierdurch ist einem Gedanken an eine besonders stabile Batterie in besonderem Maße Rechnung getragen.

Eine Weiterbildung des Befestigungsankers sieht vor, dass dieser einen starren Innenkörper aus einem Innenkörpermaterial und einen Außenkörper aus einem Außenkörpermaterial aufweist. Dabei umschließt der Außenkörper den Innenkörper ganz oder teilweise. Insbesondere ist der Innenkörper mittels des Außenkörpers vollständig ummantelt. Aufgrund des starren Innenkörpers, dessen Innenkörpermaterial insbesondere Metall oder ein metallisches Material ist, ist der Befestigungsanker besonders stabil, insbesondere zugfest. Des Weiteren verhindert der starre Innenkörper, dass der Befestigungsanker sich beim Einsetzen in unerwünschter Weise verformt und beispielsweise dem Klebstoffstrang ausweicht, das heißt an diesem abgleitet, ohne dass der gewünschte zweite Formschluss zwischen dem Klebstoffstrang und dem Stiftanteil hergestellt oder vollständig hergestellt wird. Der Innenkörper trägt also zum einen zu einem besonders zuverlässigen zweiten Formschluss und zum anderen zu einem in vorteilhafter weise besonders stark belastbaren Lastpfad in Axialrichtung des Befestigungsankers bei.

Generell kann vorgesehen sein, dass eine Außenoberfläche des Befestigungsankers elektrisch isolierend ist, was beispielsweise dadurch erreicht wird, dass das Außenkörpermaterial ein elektrisch isolierendes Material, insbesondere ein elektrisch isolierender Kunststoff, ist. Aufgrund dessen ist der Befestigungsanker vollständig elektrisch isolierend ausgebildet, wodurch der Befestigungsanker zur elektrotechnischen Sicherheit der Batterie beiträgt. Im Fehlerfall einer oder mehrerer der Batteriezellen, beispielsweise bei einem thermischen Durchgehen, bildet der Befestigungsanker aufgrund seiner elektrisch isolierenden Wirkung keinen unerwünschten elektrischen Kurzschluss zwischen der durchgehenden bzw. durchgegangenen Batteriezelle und einer weiteren der Batteriezellen und/oder dem Zellkontaktierungsblech.

In einer weiteren möglichen Ausführungsform des Befestigungsankers ist am Kopfanteil eine weitere (zweite) Formschlussstruktur ausgebildet, die dazu eingerichtet ist, einen weiteren (dritten) Formschluss zwischen dem Schaumfestkörper und dem Kopfanteil zu vermitteln. Denn bei der Batterie ist insbesondere vorgesehen, dass die Batteriezellanordnung, die Trägerplatte und das Zellkontaktierungsblech vollständig in den Schaumfestkörper eingebettet sind/werden. Beim Herstellen der Batterie wird der dritte Formschluss zwischen dem Schaumfestkörper und dem Kopfanteil gebildet, indem der unmittelbar am Kopfanteil anliegende Flüssigschaum aushärtet. Das bedeutet, dass zum Herstellen der Batterie der Befestigungsanker vollständig mit Flüssigschaum umgossen wird, sodass der Befestigungsanker, nachdem der Flüssigschaum zum Schaumfestkörper ausgehärtet ist, allseitig vom Schaumfestkörper umgeben ist. Auf diese Weise sitzt der Befestigungsanker besonders zuverlässig und sicher an seiner bestimmungsgemäßen Einbauposition.

Der Kopfanteil des Befestigungsankers weist einer möglichen Weiterbildung zufolge eine Schaumfangschale auf, die dazu eingerichtet ist, Flüssigschaum aufzufangen und beim Herstellen der Batterie für das Befüllen der Leerräume mit Flüssigschaum ein Flüssigschaumreservoir vorzuhalten. Dabei ist eine Oberkante der Schaumfangschale derart ausgebildet, dass unter einem weiteren Eingießen von Flüssigschaum in die Schaumfangschale in gleichem Maße Flüssigschaum aus dem Flüssigschaumreservoir über die Oberkante überläuft und dadurch am Befestigungsanker vorbei in die Leerräume einströmt. Dies ist insofern vorteilhaft, als durch das Nachgießen von weiterem Flüssigschaum in das Flüssigschaumreservoir bzw. in die Schaumfangschale eine Schaumoberfläche des Flüssigschaums im Flüssigschaumreservoir während des Befüllens der Leerräume nicht in unerwünschter weise bzw. in unerwünschtem Maße aushärtet, sondern dass in der Schaumfangschale so lange eine unausgehärtete - das heißt klebefähige - Flüssigschaumoberfläche vorgehalten wird, solange weiterer (frischer) Flüssigschaum in die Schaumfangschale nachströmt. Hierdurch wird beim Befüllen der Leerräume mit dem Flüssigschaum in der Schaumfangschale eine Verbindungsfähigkeit bzw. Klebefähigkeit des Flüssigschaums aufrechterhalten. Auf diese Weise kann zwischen dem Flüssigschaum und einem weiteren Bauteil der Batterie, beispielsweise einem Gehäusedeckel, eine besonders innige bzw. stabile und zuverlässige Klebeverbindung hergestellt werden.

Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform des Befestigungsankers weist der Kopfanteil einen reversibel elastisch verformbaren Verformungsanteil auf, der derart eingerichtet bzw. verformbar ist, dass er sich unter einem Aufsetzen des Gehäusedeckels der Batterie verformt und dadurch an dem Gehäusedeckel anschmiegt. Hierdurch können Fertigungstoleranzen des Gehäusedeckels wirksam aufgefangen werden, da der Gehäu- sedeckel in Bezug zur Trägerplatte nicht in unerwünschter weise schwingen kann. Denn indem der Verformungsanteil innig an den Gehäusedeckel angeschmiegt ist, wobei der Kopfanteil direkt auf der Trägerplatte aufliegt, existiert kein Freiraum zwischen dem Gehäusedeckel und der Trägerplatte.

Insbesondere ist vorgesehen, dass der Kopfanteil die Schaumauffangschale aufweist, die - da der Kopfanteil den reversibel elastisch verformbaren Verformungsanteil aufweist - reversibel elastisch verformbar ist. Beispielsweise wird die Oberkante der Schaumfangschale unter dem Aufsetzen des Gehäusedeckels in Bezug zum restlichen Befestigungsanker niedergedrückt, wobei die Oberkante nach Art einer Dichtlippe am Gehäusedeckel abgleitet und gleichzeitig eine freie Öffnung der Schaumfangschale vergrößert wird. Hierdurch wird an der Stelle des Befestigungsankers der Gehäusedeckel besonders großflächig mit dem Flüssigschaum in Kontakt gebracht und schließlich unter einem Aushärten des Flüssigschaums mit diesem verklebt. Aufgrund des reversibel elastisch verformbaren Verformungsanteils des Kopfanteils des Befestigungsankers ist dieser besonders sicher zwischen der Trägerplatte und dem Gehäusedeckel der Batterie eingespannt, wobei gleichzeitig durch den Verformungsanteil eine besonders sichere Verbindung zwischen dem Befestigungsanker und dem Gehäusedeckel ermöglicht ist.

Beim Verfahren zum Herstellen der Batterie werden der Befestigungsanker, die Batteriezellanordnung, die Trägerplatte und das Zellkontaktierungsblech bereitgestellt. Dabei wird die Trägerplatte auf Polflächen der Batteriezellen bzw. der Batteriezellanordnung aufgelegt. Des Weiteren wird das Zellkontaktierungsblech auf die Trägerplatte aufgelegt bzw. in die Trägerplatte eingelegt, sodass das Zellkontaktierungsblech und die Polflächen mittels der Trägerplatte voneinander beabstandet sind. Zudem werden Pole der Batteriezellen bzw. der Batteriezellanordnung und das Zellkontaktierungsblech elektrisch miteinander kontaktiert, insbesondere miteinander verschweißt.

Bei dem Verfahren wird des Weiteren der Kopfanteil des Befestigungsankers auf eine korrespondierende Auflagefläche der Trägerplatte aufgelegt, derart, dass der Stiftanteil des Befestigungsankers durch das Zellkontaktierungsblech und durch die Trägerplatte hindurch - das heißt durch die Durchgangsöffnungen hindurch - in einen der Leerräume zwischen den Batteriezellen der Batteriezellanordnung eingreift. Vor, während oder nach dem Einsetzen des Befestigungsankers in dessen bestimmungsgemäße Einbauposition werden die Leerräume zwischen den Batteriezellen der Batteriezellanordnung mit dem zunächst pastösen oder flüssigen Flüssigschaum ausgefüllt. Hierdurch wird zumindest der Stiftanteil des Befestigungsankers, insbesondere der Befestigungsanker vollständig, mit dem Flüssigschaum umgossen. Unter einem Aushärten des im Leerraum unmittelbar an der ersten Formschlussstruktur anliegenden Flüssigschaums wird zwischen dem Schaumfestkörper und dem Stiftanteil der erste Formschluss gebildet. Insbesondere werden unter dem Aushärten des pastösen oder flüssigen Flüssigschaums zum starren Schaumfestkörper darüber hinaus der zweite und der dritte Formschluss gebildet. Der Befestigungsanker, die Batteriezellanordnung, die Trägerplatte und das Zellkontaktierungsblech werden insbesondere vollständig mit Flüssigschaum umgossen, sodass der Schaumkörper diese vollständig umschließt.

Sofern der Kopfanteil die Schaumfangschale aufweist, ist gemäß einerweiteren möglichen Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen, dass die Leerräume mit dem Flüssigschaum befüllt werden, indem der Flüssigschaum in die Schaumfangschale gefüllt wird, wodurch in der Schaumfangschale ein Flüssigschaumreservoir gebildet wird. Dann wird weiterer Flüssigschaum in die Schaumfangschale gegossen, wodurch Flüssigschaum des Flüssigschaumreservoirs über die Oberkante der Schaumfangschale aus dieser ausströmt und dadurch in die Leerräume einströmt.

Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Ausschnitt einer Batterie mit einer T rägerplatte, einem Zellkontaktierungsblech und einer Batteriezellanordnung, wobei ein Flüssigschaum in Leerräume zwischen den Batteriezellen einströmt,

Fig. 2 eine perspektivische und entlang einer Schnittebene ll-ll (siehe Fig. 1) geschnittene Ansicht eines Ausschnitts derselben Batterie, wobei ein Befestigungsanker bestimmungsgemäß eingesetzt ist, Fig. 3 eine schematische und geschnittene Ansicht einer ersten Ausführungsform des Befestigungsankers,

Fig. 4 eine schematische und geschnittene Ansicht einer zweiten Ausführungsform des Befestigungsankers,

Fig. 5 eine schematische und geschnittene Ansicht einer dritten Ausführungsform des Befestigungsankers, und

Fig. 6 eine schematische und geschnittene Ansicht der dritten Ausführungsform des Befestigungsankers, der sich an einen aufgesetzten Gehäusedeckel der Batterie anschmiegt.

Im Folgenden werden ein Befestigungsanker 1 (siehe Fig. 2), eine den Befestigungsanker

1 aufweisende Batterie 2, ein Verfahren zum Herstellen der Batterie 2 und ein die Batterie

2 aufweisendes Kraftfahrzeug (nicht dargestellt) in gemeinsamer Beschreibung dargelegt. Dabei sind in den Figuren gleiche und funktionsgleiche Elemente mit gleichem Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt der Batterie 2, die eine Trägerplatte 3, ein Zellkontaktierungsblech 4 und eine Batteriezellanordnung 5 aufweist. Die Batteriezellanordnung 5 weist eine Vielzahl von Batteriezellen 6 auf, die im vorliegenden Beispiel als zylindrische Batteriezellen ausgebildet sind. Andersförmige Batteriezellen, beispielsweise prismatische Batteriezellen, Pouch-Batteriezellen etc., sind ebenso denkbar. Es ist zu erkennen, dass die Trägerplatte 3, die aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist, eine Trägerplattendurchgangsöffnung 7 aufweist, wobei das Zellkontaktierungsblech 4 eine zur Trägerplattendurchgangsöffnung 7 gehörende Zellkontaktierungsblechdurchgangsöffnung 8 aufweist. Im vorliegenden Beispiel sind die Durchgangsöffnungen 7, 8 jeweils als kreisrunde Durchgangsöffnung ausgebildet und konzentrisch zueinander angeordnet. Andere Gestalten der Durchgangsöffnungen 7, 8 sind natürlich ebenso denkbar. Die Trägerplatte 3 weist eine Auflagefläche 9 auf, die für den Befestigungsanker 1 vorgesehen ist. Zwischen den Batteriezellen 6 der Batteriezellanordnung 5 ergeben sich aufgrund der Anordnung der Batteriezellen 6 Leerräume 10. Die Leerräume 10 werden beim Herstellen der Batterie 2 mit einem zu einem Schaumfestkörper (nicht dargestellt) aushärtenden Flüssigschaum 11 befüllt bzw. ausgefüllt. Hierzu wird beim Herstellen der Batterie 2 der zunächst pastöse oder flüssige Flüssigschaum 11 in die Leerräume 10 eingefüllt. Insbesondere werden der Befestigungsanker 1 , die Batteriezellanordnung 5, die Trägerplatte 3 und das Zellkontaktierungsblech 4 vollständig mit dem Flüssigschaum 11 umgossen, sodass diese nach dem Aushärten des Flüssigschaums 11 vollständig von dem Schaumfestkörper umschlossen sind.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische und entlang einer Schnittebene ll-ll (siehe Fig. 1) geschnittene Ansicht eines Ausschnitts derselben Batterie 2, wobei der Befestigungsanker 1 bestimmungsgemäß eingesetzt ist. Es ist zu erkennen, dass der Befestigungsanker 1 einen Kopfanteil 12 aufweist, dessen Unterseite 13 in bestimmungsgemäßer Einbaulage des Befestigungsankers 1 , das heißt bei der Batterie 2, auf der mit dem Kopfanteil 12 korrespondierenden Auflagefläche 9 der Trägerplatte 3 aufgelegt ist. Dabei berühren die Unterseite 13 des Kopfanteils 12 und die Auflagefläche 9 sich einander direkt bzw. unmittelbar. Zudem weist der Befestigungsanker 1 einen Stiftanteil 14 auf, der stoffschlüssig mit dem Kopfanteil 12 verbunden ist. In bestimmungsgemäßer Einbaulage des Befestigungsankers 1, das heißt bei der Batterie 2 oder zum Herstellen der Batterie 2, erstreckt sich der Stiftanteil 14 des Befestigungsankers 1 durch die Durchgangsöffnungen 7, 8 hindurch und dadurch in einen der Leerräume 10 hinein, die bei der Batterie 2 mit dem Schaumfestkörper ausgefüllt sind. Weiter weist der Befestigungsanker 1 eine erste Formschlussstruktur 15 und eine zweite Formschlussstruktur 16 auf, wobei die erste Formschlussstruktur 15 außenseitig am Stiftanteil 14 ausgebildet ist. Die zweite Formschlussstruktur 16 ist an einer Oberseite 17 des Kopfanteils 12 angeordnet bzw. ausgebildet. Die erste Formschlussstruktur 15, die beispielsweise als sägezahnähnliche Struktur, als gewindeähnliche Struktur etc. am Stiftanteil 14 ausgeführt sein kann, ist dazu eingerichtet, einen ersten Formschluss zwischen dem Schaumfestkörper und dem Stiftanteil 14 zu vermitteln. Des Weiteren ist die erste Formschlussstruktur 15 im vorliegenden Beispiel dazu eingerichtet, einen zweiten Formschluss zwischen einem Klebstoffstrang 25, der weiter unten noch detaillierter beschrieben wird, und dem Stiftanteil 14 zu vermitteln. Dahingegen ist die zweite Formschlussstruktur 16 dazu eingerichtet, einen dritten Formschluss zwischen dem Schaumfestkörper und dem Kopfanteil 12 zu vermitteln.

Die Batterie 2 wird gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt: Zunächst werden der Befestigungsanker 1 , die Batteriezellanordnung 5, die elektrisch isolierende Trägerplatte 3 und das elektrisch leitfähige Zellkontaktierungsblech 4 bereitgestellt, wobei die Trägerplat- te 3 auf Polflächen 18 der Batteriezellanordnung 5 aufgelegt wird. Danach wird das Zellkontaktierungsblech 4 auf/in die Trägerplatte 3 gelegt. Hiernach werden Pole 19 der Batteriezellanordnung 5 und entsprechend korrespondierende Kontaktierungslaschen 20 des Zellkontaktierungsblechs 4 miteinander verschweißt. Danach wird der Befestigungsanker 1 in seine bestimmungsgemäße Einbauposition gebracht, indem der Kopfanteil 12 des Befestigungsankers 1 auf die korrespondierende Auflagefläche 9 der Trägerplatte 3 aufgelegt wird. Dadurch erstreckt sich der Stiftanteil 14 des Befestigungsankers 1 durch das Zellkontaktierungsblech 4 und durch die Trägerplatte 3 hindurch und greift in den entsprechenden Leerraum 10 ein. Dabei erstreckt sich der Stiftanteil 14 des Befestigungsankers 1 sowohl durch die Trägerplattendurchgangsöffnung 7 als auch durch die Zellkontaktierungsblechdurchgangsöffnung 8 hindurch. Um zu vermeiden, dass der Befestigungsanker 1 in direkten Kontakt mit dem Zellkontaktierungsblech 4 kommt, ist im vorliegenden Beispiel vorgesehen, dass ein Kragen 21 der Trägerplatte 3 sich durch die Zellkontaktierungsblechdurchgangsöffnung 8 hindurch erstreckt und der Kragen 21 die Auflagefläche 9 aufweist bzw. bildet. Dabei überragt der Kragen eine Oberfläche 22 des Zellkontaktierungsblechs 4, sodass die Unterseite 13 des Befestigungsankers 1 und die Oberfläche 22 über eine Kragenhöhe des Kragens 21 voneinander beabstandet sind.

Vor, während oder nach dem Anordnen bzw. Positionieren des Befestigungsankers 1 werden die Leerräume 10 zwischen den Batteriezellen 6 der Batteriezellanordnung 5 mit dem Flüssigschaum 11 ausgefüllt bzw. befüllt. Unter einem Aushärten des im Leerraum 10 unmittelbar an der ersten Formschlussstruktur 15 anliegenden Flüssigschaums 11 wird zwischen dem Schaumfestkörper und dem Stiftanteil der erste Formschluss gebildet.

Aus Fig. 2 geht des Weiteren hervor, dass die Batterie 2 Kühlkörper 23 aufweist, die zwischen den Batteriezellen 6 der Batteriezellanordnung 5 angeordnet sind. Dabei sind die Kühlkörper 23 mit Außenmänteln 24 der Batteriezellen 6 verklebt. Hierzu werden Klebstoffstränge 25 auf die Kühlkörper 23 aufgetragen und dann die Batteriezellen 6 über die Klebstoffstränge 25 mit den Kühlkörpern 23 verklebt. Dort, wo die Außenmäntel 24 der Batteriezellen 6 mit den Kühlkörpern 23 verklebt sind, sind die Klebstoffstränge 25 verpresst. Dahingegen sind die Klebstoffstränge 25 - wie in Fig. 2 dargestellt - in den Leerräumen 10 der Batteriezellanordnung 5 bzw. der Batterie 2 unverpresst und stellen sich jeweils als sogenannte Klebstoffraupe dar. Mit anderen Worten sind die Klebstoffstränge 25 in den Leerräumen 10 unverpresst bzw. unverformt ausgehärtet. In diesem Zusammenhang geht aus Fig. 2 des Weiteren hervor, dass mittels der ersten Formschlussstruk- tur 15 zwischen dem Klebstoffstrang 25 und dem Stiftanteil 14 des Befestigungsankers 1 der zweite Formschluss gebildet ist. Sofern auch der Befestigungsanker 1 vollständig mit dem Flüssigschaum 11 umgossen ist, wird zwischen dem Schaumfestkörper und dem Kopfanteil 12 des Befestigungsankers 1 der dritte Formschluss gebildet. Der erste und der dritte Formschluss werden gebildet und gegen ein unerwünschtes Lösen gesichert, indem der Flüssigschaum 11 zum Schaumfestkörper aushärtet, wobei unter dem Aushärten des Flüssigschaums 11 der zweite Formschluss gesichert wird.

Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 zeigen jeweils eine schematische und geschnittene Ansicht des Befestigungsankers 1 in einer jeweiligen Ausführungsform. Aus Fig. 3 bis 5 geht hervor, dass der Befestigungsanker 1 im vorliegenden Beispiel einen starren Innenkörper 26 und einen Außenkörper 27 aufweist. Bei dem Innenkörper 26 handelt es sich zum Beispiel um einen metallischen Kern des Befestigungsankers 1, was bedeutet, dass ein Innenkörpermaterial des Innenkörpers 26 ein Metall oder ein metallisches Material ist, beispielsweise Stahl, Aluminium etc. Bei einem Außenkörpermaterial des Außenkörpers 27 handelt es sich im vorliegenden Beispiel um ein nicht leitendes Material, insbesondere einen Kunststoff. Der Außenkörper 27 umschließt den Innenkörper 26 des Befestigungsankers 1 vorliegend vollständig. Sofern der Befestigungsanker 1 monolithisch, das heißt insbesondere ohne Innenkörper 26, ausgebildet ist, ist vorgesehen, dass der Befestigungsanker 1 elektrisch isolierend ausgebildet ist. Das bedeutet, dass der Befestigungsanker 1 zum Beispiel vollständig aus Kunststoff bestehen kann. Durch den mittels des Außenkörpers 27 ummantelten Innenkörper 26 hat der Befestigungsanker 1 in vorteilhafter weise eine besonders hohe Stabilität inne. In der in Fig. 3 dargestellten, ersten Ausführungsform des Befestigungsankers 1 ist zu erkennen, dass der Kopfanteil 12 zum Beispiel scheibenförmig, insbesondere kreisscheibenförmig, ausgeführt sein kann. Des Weiteren geht aus Fig. 3 hervor, dass die zweite Formschlussstruktur 16 eine Vielzahl von voneinander beabstan- deten Rippen 28 aufweisen kann.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Befestigungsankers 1, dessen Kopfanteil 12 eine Schaumfangschale 29 aufweist. Die Schaumfangschale 29 ist dazu eingerichtet, Flüssigschaum 11 aufzufangen und beim Herstellen der Batterie 2 für das Befüllen der Leerräume 10 mit Flüssigschaum 11 ein Flüssigschaumreservoir vorzuhalten. Dabei ist eine Oberkante 30 der Schaumfangschale 29 derart ausgebildet, dass unter einem weiteren Eingießen von Flüssigschaum 11 in die Schaumfangschale 29 in gleichem Maße Flüssigschaum 11 aus dem Flüssigschaumreservoir über die Oberkante 30 überläuft und dadurch am Befestigungsanker 1 vorbei in die Leerräume 10 einströmt. Die Schaumfangschale 29 ist beispielsweise halbkugelkalottenförmig ausgebildet; die Schaumfangschale 29 kann aber auch andersförmig ausgebildet sein, zum Beispiel flacher und/oder breiter, etwa in Form eines geschnittenen Ovoids.

Insbesondere - aber nicht nur - im Zusammenhang mit der Schaumfangschale 29 ist vorgesehen, dass der Kopfanteil 12 des Befestigungsankers 1 einen reversibel elastisch verformbaren Verformungsanteil 31 aufweist, der derart eingerichtet ist, dass er sich unter einem Aufsetzen eines Gehäusedeckels 32 der Batterie 2 verformt und dadurch an den Gehäusedeckel 32 anschmiegt. Um die reversibel elastische Verformbarkeit des Verformungsanteils 31 zu gewährleisten, kann vorgesehen sein, dass der Innenkörper 26 sich lediglich teilweise in den Kopfanteil 12 des Befestigungsankers 1 hinein erstreckt. Als Material für den Verformungsanteil 31 kommt beispielsweise ein gummiartiges Material infrage. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Verformungsanteil 31 und der restliche Befestigungsanker 1 , insbesondere der restliche Kopfanteil 12, stoffschlüssig miteinander verbunden sind, beispielsweise aneinandergeschweißt sind.

Fig. 6 zeigt in schematischer und geschnittener Ansicht die dritte Ausführungsform des Befestigungsankers 1 , der sich unter einem Aufsetzen des Gehäusedeckels 32 an diesen anschmiegt. Diese Ausführungsform des Befestigungsankers 1 ermöglicht, dass die Leerräume 10 beim Herstellen der Batterie 2 mit dem Flüssigschaum 11 befüllt werden, indem der Flüssigschaum 11 in die Schaumfangschale 29 gefüllt wird, wodurch in der Schaumfangschale 29 das Flüssigschaumreservoir gebildet wird. Indem weiterer Flüssigschaum 11 in die Schaumfangschale 29 gegossen bzw. nachgegossen wird, läuft Flüssigschaum 11 aus dem Flüssigschaumreservoir über die Oberkante 30 der Schaumfangschale 29 aus dieser aus und dadurch in die Leerräume 10 ein. Indem der Gehäusedeckel 32 zunächst auf die Oberkante 30 der Schaumfangschale 29 aufgesetzt und dann weiter in Richtung hin zum auf der Auflagefläche 9 aufgestützten Befestigungsanker 1 bzw. zum Innenkörper 26 bewegt wird, verformt sich die Schaumfangschale 29, da diese zumindest teilweise durch den Verformungsanteil 31 des Kopfanteils 12 gebildet ist. Das bedeutet, dass die Schaumfangschale 29 reversibel elastisch verformbar bzw. dehnbar, ausgebildet ist. Der Flüssigschaum 11 , der in der Schaumfangschale 29 zum Flüssigschaumreservoir gesammelt wurde, strömt zumindest teilweise unter dem Verformen der Schaumfangschale 29 aus dieser aus. Dabei kommt der Gehäusedeckel 32 in erwünschter Weise mit einem besonders großflächigen Anteil des Flüssigschaums 11 in direkte Berührung, so- dass der Gehäusedeckel 32 besonders großflächig mit dem Flüssigschaum 11 in Berührung steht, während dieser aushärtet. Dadurch kommt es zu einer besonders innigen bzw. stabilen Verbindung zwischen dem Schaumkörper und dem Gehäusedeckel 32. Durch den Befestigungsanker 1 , die Batterie 2, das Verfahren zum Herstellen der Batterie 2 sowie durch das die Batterie 2 aufweisende Kraftfahrzeug ist eine jeweilige Möglichkeit aufgezeigt, wie eine Batterie, insbesondere eine Traktionsbatterie besonders stabil ausgeführt werden kann. Dabei beruhen die Gegenstände der Erfindung auf dem Kerngedanken, den Befestigungsanker 1 wie oben beschrieben einzusetzen, nachdem das Zellkon- taktierungsblech 4 und die Batteriezellen 6 der Batteriezellanordnung 5 miteinander verschweißt wurden. Dabei/dadurch geht der Befestigungsanker 1 mit dem Schaumfestkörper und/oder dem Klebstoffstrang 25 einen Formschluss ein. Insgesamt erhöht der Befestigungsanker 1 eine Stabilität und eine Verbindungsqualität zwischen Komponenten der Batterie 2.

Bezugszeichenliste

1 Befestigungsanker

2 Batterie

3 T rägerplatte

4 Zellkontaktierungsblech

5 Batteriezellanordnung

6 Batteriezelle

7 T rägerplattendurchgangsöffnung

8 Zellkontaktierungsblechdurchgangsöffnung

9 Auflagefläche

10 Leerraum

11 Flüssigschaum

12 Kopfanteil

13 Unterseite

14 Stiftanteil

15 erste Formschlussstruktur

16 zweite Formschlussstruktur

17 Oberseite

18 Polfläche

19 Pol

20 Kontaktierungslasche

21 Kragen

22 Oberfläche

23 Kühlkörper

24 Außenmantel

25 Klebstoffstrang

26 Innenkörper

27 Außenkörper

28 Rippe

29 Schaumfangschale

30 Oberkante

31 Verformungsanteil

32 Gehäusedeckel