DE102020130898A1 - Verfahren zum Verschalten von Zellstapeln eines Batteriemoduls bei einer Hochvolt-Batterie - Google Patents

Verfahren zum Verschalten von Zellstapeln eines Batteriemoduls bei einer Hochvolt-Batterie Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschalten von Zellstapeln (5, 6, 7, 8) eines Batteriemoduls (3) bei einer Hochvolt-Batterie, wobei bei dem Batteriemodul (3) die Zellstapel (5 bis 8) in einem stirnseitig offenen Batteriemodulgehäuse (4) angeordnet sind, wobei jeweils zwei Zellstapel (5, 6; 7, 8) nebeneinander angeordnet sind und eine Zellstapelgruppe (9; 10) bilden, sowie zwei hintereinander angeordnete Zellstapelgruppen (9, 10) stirnseitig zueinander angeordnet sind. Es sind folgenden Verfahrensmerkmale vorgesehen:a. Einschieben der beiden Zellstapel (5, 6) der ersten Zellstapelgruppe (9) in das Batteriemodulgehäuse (4),b. elektrisches Verschalten der beiden Zellstapel (5, 6) der ersten Zellstapelgruppe (9) über mindestens eine in einer Wandung (25) des Batteriemodulgehäuses (4) angeordnete Öffnung (32),c. Einschieben der beiden Zellstapel (7, 8) der zweiten Zellstapelgruppe (10) in das Batteriemodulgehäuse (4) und elektrisches Verschalten mit jeweils einer der beiden Zellstapel (5 bzw. 6) der ersten Zellstapelgruppe (9), wobei das elektrische Verschalten der beiden Zellstapel (5, 6) der ersten Zellstapelgruppe (9) auf deren der zweiten Zellstapelgruppe (10) zugewandten Seite erfolgt.Hierdurch ist eine bauraumsparende Hochvolt-Verschaltung der Zellstapel des Batteriemoduls möglich.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschalten von Zellstapeln eines Batteriemoduls bei einer Hochvolt-Batterie, wobei bei dem Batteriemodul die Zellstapel in einem stirnseitig offenen Batteriemodulgehäuse angeordnet sind, wobei jeweils zwei Zellstapel nebeneinander angeordnet sind und eine Zellstapelgruppe bilden, sowie zwei hintereinander angeordnete Zellstapelgruppen stirnseitig zueinander angeordnet sind.
  • Das Verfahren findet insbesondere bei einer Hochvolt-Batterie Verwendung, die bei einem elektrisch oder teilelektrisch antreibbaren Fahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen eingesetzt wird.
  • Ein Batteriemodul bei einer Hochvolt-Batterie ist aus der DE 10 2018 117 068 A1 bekannt. Bei diesem Batteriemodul sind die Zellstapel in einem auf abgewandten Stirnseiten, somit beidseitig offenen Batteriemodulgehäuse angeordnet. Jeweils zwei Zellstapel sind nebeneinander angeordnet und bilden eine Zellstapelgruppe. Zwei hintereinander angeordnete Zellstapelgruppen sind stirnseitig zueinander angeordnet. Die Montagerichtung der beiden Zellstapelgruppen verläuft entgegengesetzt.
  • Aus der DE 10 2017 127 807 A1 ist ein Batteriemodul bei einer Hochvolt-Batterie zur Verwendung bei einem Kraftfahrzeug beschrieben. Hierbei nimmt ein in einem Extrusionsverfahren hergestelltes Batteriemodulgehäuse zwei Zellstapel auf, die in separaten Kammern des Batteriemodulgehäuses angeordnet sind. Die Kammern werden durch eine Zwischenwand des Batteriemodulgehäuses gebildet.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine bauraumsparende Verschaltung der Zellstapel eines Batteriemoduls anzugeben.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
  • Die Erfindung schlägt ein Verfahren zum Verschalten von Zellstapeln eines Batteriemoduls bei einer Hochvolt-Batterie vor. Hierbei sind bei dem Batteriemodul die Zellstapel in einem stirnseitig offenen Batteriemodulgehäuse angeordnet. Jeweils zwei Zellstapel sind nebeneinander angeordnet und bilden eine Zellstapelgruppe. Zwei hintereinander angeordnete Zellstapelgruppen sind stirnseitig zueinander angeordnet.
  • Es sind folgende Verfahrensmerkmale vorgesehen:
    1. a. Einschieben der beiden Zellstapel der ersten Zellstapelgruppe in das Batteriemodulgehäuse,
    2. b. elektrisches Verschalten der beiden Zellstapel der ersten Zellstapelgruppe über mindestens eine in einer Wandung des Batteriemodulgehäuses angeordnete Öffnung,
    3. c. Einschieben der beiden Zellstapel der zweiten Zellstapelgruppe in das Batteriemodulgehäuse und elektrisches Verschalten mit jeweils einer der beiden Zellstapel der ersten Zellstapelgruppe,
    wobei das elektrische Verschalten der beiden Zellstapel der ersten Zellstapelgruppe auf deren der zweiten Zellstapelgruppe zugewandten Seite erfolgt.
  • Das elektrische Verschalten der beschriebenen Komponenten erfolgt somit nicht im Bereich abgewandter Endseiten des Batteriemoduls, sondern in einem zentralen Bereich des Batteriemoduls. Hierbei weist zumindest für das elektrische Verschalten der beiden Zellstapel der ersten Zellstapelgruppe die eine Wandung des Batteriemodulgehäuses die mindestens eine Öffnung auf. Durch diese Öffnung ist der Verschaltungsbereich der beiden Zellstapel der ersten Zellstapelgruppe zugänglich, sodass über mindestens eine Öffnung das elektrische Verschalten der beiden Zellstapel einfach erfolgen kann. In dem genannten zentralen Bereich erfolgt auch das elektrische Verschalten der Zellstapel der zweiten Zellstapelgruppe mit dem jeweiligen der beiden Zellstapel der ersten Zellstapelgruppe.
  • Durch diese Verschaltung ist es möglich, die Anordnung der Zellstapelgruppen, bezogen auf deren Einschubrichtung, kompakt auszubilden, mit der Konsequenz, dass das Batteriemodulgehäuse relativ kurz bauen kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das elektrische Verschalten der beiden Zellstapel der zweiten Zellstapelgruppe mit jeweils einer der beiden Zellstapel der ersten Zellstapelgruppe über mindestens eine in einer Wandung des Batteriemodulgehäuses angeordnete Öffnung erfolgt. Grundsätzlich kann dieses Verschalten auch unmittelbar beim Zusammenschieben der beiden Zellstapelgruppen erfolgen. Es wird aber als bevorzugt angesehen, wenn die beiden Zellstapelgruppen mechanisch miteinander verbunden werden und hierdurch das elektrische Schalten erfolgt. Um den Verschaltungsvorgang durchzuführen, ist diese Öffnung in der Wandung des Batteriemodulgehäuses vorgesehen.
  • Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn das elektrische Verschalten der beiden Zellstapel der zweiten Zellstapelgruppe mit jeweils einer der beiden Zellstapel der ersten Zellstapelgruppe sowie das elektrische Verschalten der beiden Zellstapel der ersten Zellstapelgruppe über dieselbe in der Wandung des Batteriemodulgehäuses angeordnete Öffnung erfolgt. Durch diese im zentralen Bereich des Batteriemodulgehäuses angeordnete Öffnung können somit die Verschaltungsvorgänge erledigt werden.
  • Vorzugsweise ist das Batteriemodulgehäuse auf abgewandten Seiten offen ausgebildet und es werden die Zellstapel der ersten Zellstapelgruppe von einer Seite in das Batteriemodulgehäuse eingeschoben sowie die Zellstapel der zweiten Zellstapelgruppe von der anderen Seite in das Batteriemodulgehäuse eingeschoben. Die Zellstapel der beiden Zellstapelgruppen werden somit entgegengesetzt montiert. Grundsätzlich kann das Batteriemodulgehäuse auch nur auf einer Stirnseite offen sein und zunächst die Zellstapel der ersten Zellstapelgruppe in das Batteriemodulgehäuse eingeschoben und verschaltet werden und dann erst die Zellstapel der zweiten Zellstapelgruppe in das Batteriemodulgehäuse eingeschoben und verschaltet werden.
  • Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Zellstapel der beiden Zellstapelgruppen in ein als Extrusionsprofil ausgebildetes Batteriemodulgehäuse eingeschoben werden. Die Ausbildung als Extrusionsprofil hat den besonderen Vorteil, dass das Batteriemodulgehäuse besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden kann und überdies eine Führung des jeweiligen Zellstapels beim Einschieben in das Batteriemodulgehäuse dargestellt werden kann.
  • Aus Stabilitätsgründen wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn das Batteriemodulgehäuse eine Trennwand aufweist und die Zellstapel der jeweiligen Zellstapelgruppe, durch die jeweilige Trennwand abgetrennt, in das Batteriemodulgehäuse eingeschoben werden. Die Trennwand ist zumindest in demjenigen Bereich, in dem das elektrische Verschalten der beiden Zellstapel der ersten Zellstapelgruppe erfolgt, mit einer Unterbrechung versehen. Dies ermöglicht es, die nebeneinander angeordneten Zellstapel der ersten Zellstapelgruppe elektrisch zu verbinden, beispielsweise mittels einer Stromleiste.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Zellstapel der zweiten Zellstapelgruppe derart in das Batteriemodulgehäuse eingeschoben werden, dass Hochvolt-Anschlüsse der beiden Zellstapel der zweiten Zellstapelgruppe fluchtend mit ersten Hochvolt-Verbindern der elektrisch verschalteten Zellstapel der ersten Zellstapelgruppe und zudem zwischen diesen ersten Hochvolt-Verbindern und der Öffnung, über die das elektrische Verschalten der beiden Zellstapel der ersten Zellstapelgruppe erfolgt, angeordnet sind. Über die Hochvolt-Anschlüsse wird das jeweilige Batteriemodul angeschlossen. Die Hochvolt-Verbinder dienen dem Anschließen der einzelnen Zellstapel untereinander.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Zellstapel der zweiten Zellstapelgruppe derart in das Batteriemodulgehäuse eingeschoben werden, dass zweite Hochvolt-Verbinder der beiden Zellstapel der zweiten Zellstapelgruppe dritte Hochvolt-Verbinder der Zellstapel der ersten Zellstapelgruppe elektrisch kontaktieren.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass die jeweiligen zweiten und dritten Hochvolt-Verbinder miteinander über die Öffnung verschaltet werden. Eine Weiterbildung sieht vor, dass hierzu die jeweiligen zweiten und dritten Hochvolt-Verbinder mittels einer Schraubverbindung miteinander verbunden werden.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn, abgesehen von der elektrischen Kontaktierung und damit üblicherweise mechanisch stabilen Verbindung, die hintereinander angeordneten Zellstapel von erster und zweiter Zellstapelgruppe ineinandergesteckt sind. Durch geeignete Mittel, insbesondere Zentriermittel, ist somit eine Positionierung der hintereinander angeordneten Zellstapel senkrecht zu deren Steckrichtung gewährleistet.
  • Die Steckmittel können auch geeignet sein, als Anschlag beim Einschieben der Zellstapel der zweiten Zellstapelgruppe bezüglich der Zellstapel der ersten Zellstapelgruppe zu dienen, womit von vornherein eine eindeutige Positionierung der Hochvolt-Verbinder zwecks elektrischer Kontaktierung sichergestellt ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nebst der beschriebenen Weiterbildungen ist insbesondere eine einzige Öffnung in dem Batteriemodulgehäuse, das insbesondere als Extrusionsprofil ausgebildet ist, vorgesehen. Die Zugänglichkeit durch diese Öffnung ermöglicht es, mehrere Verschaltungen übereinander anzuordnen und einen Teil der Verschaltung bereits nach dem Einschieben der beiden Zellstapel der ersten Zellstapelgruppe durchzuführen. Die Verschaltung der beiden Zellstapel der ersten Zellstapelgruppe kann dann durch das Einschieben der beiden Zellstapel der zweiten Zellstapelgruppe durch die weiteren Hochvolt-Anschlüsse verdeckt werden. Hierdurch wird der Bauraumbedarf für die Zugänglichkeit der Hochvolt-Kontaktierungen reduziert und die Hochvolt-Verschaltungen können übereinander angeordnet werden.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels, ohne hierauf beschränkt zu sein.
  • Es zeigt:
    • 1 in schematischer Darstellung einen Aufbau eines Personenkraftwagens mit zwischen Schwellern angeordneten Batteriemodulen,
    • 2 bezogen auf die Orientierung in 1 für das jeweilige Batteriemodul einen Endbereich eines zweiten Zellstapels,
    • 3 bezogen auf die Orientierung in 1 für das jeweilige Batteriemodul einen Endbereich eines ersten Zellstapels,
    • 4 bezogen auf die Orientierung in 1 für das jeweilige Batteriemodul einen Endbereich eines dritten Zellstapels,
    • 5 bezogen auf die Orientierung in 1 für das jeweilige Batteriemodul einen Endbereich eines vierten Zellstapels,
    • 6 einen ersten Verfahrensschritt zum Verschalten des Batteriemoduls,
    • 7 einen zweiten Verfahrensschritt zum Verschalten des Batteriemoduls,
    • 8 betreffend den zweiten Verfahrensschritt eine Ansicht auf den beim Einschieben vorlaufenden Bereich des ersten Zellstapels,
    • 9 einen dritten Verfahrensschritt zum Verschalten des Batteriemoduls,
    • 10 betreffend die Beendigung des dritten Verfahrensschritts eine Ansicht auf die beim Einschieben vorlaufenden Bereiche der Zellstapel der ersten Zellstapelgruppe, vor deren Verschaltung,
    • 11 einen vierten Verfahrensschritt zum Verschalten des Batteriemoduls,
    • 12 eine Darstellung gemäß 10, nach dem Verschalten der beiden Zellstapel der ersten Zellstapelgruppe,
    • 13 ein fünfter Verfahrensschritt zum Verschalten des Batteriemoduls,
    • 14 betreffend den fünften Verfahrensschritt die innerhalb des Batteriemodulgehäuses angeordneten Zellstapel beider Zellstapelgruppen mit Verschaltung deren Hochvolt-Verbinder,
    • 15 durch den Anschlussbereich gemäß 14 einen Schnitt in einer Y-Z-Ebene,
    • 16 durch den Anschlussbereich gemäß 14 einen Schnitt in einer X-Z-Ebene,
    • 17 eine Explosionsdarstellung des ersten Zellstapels, in einer Ansicht gemäß 3.
  • Figurenbeschreibung
  • 1 veranschaulicht einen Teilbereich eines Kraftfahrzeugs 1, bei dem es sich beispielsweise um einen elektrisch antreibbaren Personenkraftwagen handelt. Gezeigt sind zwei seitliche Schweller 2 des Kraftfahrzeugs 1 mit zwei zwischen diesen angeordneten Batteriemodulen 3. Jedes Batteriemodul 3 weist ein als Extrusionsprofil mit rechteckigem Querschnitt ausgebildetes Batteriemodulgehäuse 4 sowie vier innerhalb des Batteriemodulgehäuses 4 angeordnete Zellstapel auf. Es handelt sich, zur eindeutigen Identifizierung, hierbei um einen ersten Zellstapel 5, einen zweiten Zellstapel 6, einen dritten Zellstapel 7 und einen vierten Zellstapel 8. Der erste und zweite Zellstapel 5, 6 bilden eine erste Zellstapelgruppe 9, der dritte und vierte Zellstapel 7, 8 eine zweite Zellstapelgruppe 10.
  • Die Orientierung des Kraftfahrzeugs 1 ist durch die Koordinaten X - Fahrzeuglängsrichtung, Y - Fahrzeugquerrichtung und Z - Fahrzeughochrichtung angegeben. Die einzelnen Zellstapel 5 bis 8 erstrecken sich bezüglich deren Längserstreckung in Y-Richtung. Im Bereich abgewandter Stirnenden grenzen die Batteriemodulgehäuse 4 an die Schweller 2.
  • Der grundsätzliche Aufbau der Zellstapel 5 bis 8 ist in den 2 bis 5 für den jeweiligen zu verschaltenden Endbereich des Zellstapels dargestellt. Jeder Zellstapel 5 bis 8 weist eine obere Fläche 11, eine seitliche Fläche 12, eine seitliche Fläche 13, eine Bodenfläche 14, eine Stirnseite 15 im Verschaltungsbereich sowie auf der abgewandten Seite eine weitere Stirnseite 39 auf.
  • 2 zeigt für den Zellstapel 6, dass im Bereich der Stirnseite 15, an die seitliche Fläche 12 angrenzend, ein Hochvolt-Verbinder 16, auf etwa einem Drittel der Höhe des Zellstapels 6, von der Bodenfläche 14 aus gesehen, angeordnet ist. Ferner weist der Zellstapel 6 etwa auf zwei Drittel der Höhe, von der Bodenfläche 14 aus gesehen, bezüglich der seitlichen Fläche 12 weiter beabstandet einen weiteren Hochvolt-Verbinder 17 auf. Ferner weist der Zellstapel 6 im Bereich der Stirnseite 15 benachbart der Bodenfläche 14 einen Zentrierdorn 18 und im Bereich der oberen Fläche 11 eine Zentrieröffnung 19 auf.
  • Wie der Darstellung der 3 zu entnehmen ist, ist der Zellstapel 5 im Bereich dessen Stirnseite 15 im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zum Stellstapel 6 im Bereich dessen Stirnseite 15 ausgebildet, womit der Hochvolt-Verbinder 16 an die seitliche Fläche 13 angrenzt und der Hochvolt-Verbinder 17 weiter weg von der seitlichen Fläche 13 angeordnet ist, auf einem Niveau oberhalb des Hochvolt-Verbinders 16.
  • Der in 4 veranschaulichte Zellstapel 7, der zum Zusammenbau mit dem Zellstapel 5 vorgesehen ist, weist im Bereich dessen Stirnseite 15 einen Hochvolt-Verbinder 20 auf. Dieser ist im selben Abstand zur seitlichen Fläche 12 des Zellstapels 7 angeordnet wie der Hochvolt-Verbinder 17 des Zellstapels 5 bezüglich dessen seitlicher Fläche 13. Allerdings ist der Hochvolt-Verbinder 20 auf einem etwas niedrigerem Niveau als der Hochvolt-Verbinder 17 des Zellstapels 5 angeordnet, sodass beim Ineinanderstecken der beiden Zellstapel 5 und 7, somit dem Einstecken des jeweiligen Zentrierdorns 18 in die diesem zugeordnete Zentrieröffnung 19, sich der Hochvolt-Verbinder 17 des Zellstapels 5 und der Hochvolt-Verbinder 20 des Zellstapels 7 überlappen.
  • Des Weiteren weist der Zellstapel 7 auf einem Höhenniveau des Hochvolt-Verbinders 20, angrenzend an die seitliche Fläche 12 einen Hochvolt-Anschluss 21 auf. Dieser ist somit dann, wenn die Zellstapel 5 und 7 ineinandergesteckt sind, oberhalb des Hochvolt-Verbinders 16 des Zellstapels 5 angeordnet.
  • Wie der Darstellung der 5 zu entnehmen ist, ist der Zellstapel 8 spiegelsymmetrisch bezüglich des Zellstapels 7 ausgebildet, womit der Zellstapel 8, angrenzend an die seitliche Fläche 13 einen Hochvolt-Anschluss 21 und weiter innen einen Hochvolt-Verbinder 20 aufweist. Bei den Zellstapeln 7 und 8 sind die Zentrierdorne 18 oben und die Zentrieröffnungen 19 unten angeordnet.
  • Die 6 bis 14 veranschaulichen das Verfahren zum Verschalten der Zellstapel 5 bis 8 des Batteriemoduls 3 bei der Hochvolt-Batterie des Kraftfahrzeugs 1:
  • 6 zeigt das als Extrusionsprofil ausgebildete Batteriemodulgehäuse 4 mit rechteckigem Querschnitt sowie einer das Batteriemodulgehäuse 4 in zwei gleiche Kammern 22, 23 unterteilenden Trennwand 24. Das Batteriemodulgehäuse 4 weist einen rechteckigen Querschnitt auf und es verbindet die Trennwand 24 eine obere Wandung 25 und eine untere Wandung 26 des Batteriemodulgehäuses 4. Die beiden Seitenwandungen des Batteriemodulgehäuses 4 sind mit der Bezugsziffer 27 bezeichnet. Das Batteriemodulgehäuse 4 weist im Bereich seiner halben Länge, bezogen auf die Erstreckung in Y-Richtung, im Bereich dessen oberer Wandung 25 eine sich in X-Richtung erstreckende Öffnung 32 auf. Im Bereich der Öffnung 32 ist die Trennwand 24 herausgetrennt.
  • Das Batteriemodulgehäuse 4 ist im Bereich der abgewandten Stirnseiten offen ausgebildet und das eine Ende des Batteriemodulgehäuses 4 mit der Bezugsziffer 28, das andere Ende mit der Bezugsziffer 29 bezeichnet.
  • Wie der Darstellung in 7 zu entnehmen ist, wird in das eine Ende 28, dort die Kammer 22, der Zellstapel 5 eingeschoben, mit dessen Stirnseite 15 vorlaufend. 8 zeigt den Zellstapel 5 für sein vorlaufendes Ende mit den für die Verschaltung relevanten Komponenten, nämlich Hochvolt-Verbinder 16 und Hochvolt-Verbinder 17.
  • Die Hochvolt-Verbinder, wobei dies für alle beschriebenen Hochvolt-Verbinder gilt, weisen einen Plattenabschnitt 30 auf, den ein Durchgangsloch 31 durchsetzt.
  • Wie der Darstellung der 9 zu entnehmen ist, wird, nachdem der Zellstapel 5 in die Kammer 22 eingesteckt und bis zur Öffnung 32 vorgeschoben ist, der Zellstapel 6 in die andere Kammer 23 eingesteckt und gleichfalls bis zur Öffnung 32 vorgeschoben. 10 zeigt die Positionierung der Zellstapel 5 und 6 in diesem vorgeschobenen Zustand.
  • Die 11 und 12 veranschaulichen, dass durch die längliche Öffnung 32 eine Stromschiene 33 mittels geeigneter Handhabungsmittel in das Innere des Batteriemodulgehäuses 4 verbracht und auf die beiden Hochvolt-Verbinder 16 der Zellstapel 5 und 6 aufgelegt wird. Diese Stromschiene 33, die hier gleichfalls als Plattenabschnitt ausgebildet ist, weist endseitig Durchgangslöcher 34 auf. Im Bereich dieser Durchgangslöcher 34 und der Durchgangslöcher 31 der Hochvolt-Verbinder 16 wird in nachfolgend noch näher zu beschreibender Art und Weise die Stromschiene 33 mit diesen Hochvolt-Verbindern 16 verschraubt.
  • 13 veranschaulicht, dass anschließend vom gegenüberliegenden Ende 29 des Batteriemodulgehäuses 4 der Zellstapel 7 in die Kammer 22 und der Zellstapel 8 in die Kammer 23 eingeschoben werden, bis zur Öffnung 32. Hierbei überlappen, wie insbesondere der Darstellung der 14 zu entnehmen ist, die Hochvolt-Verbinder 17 der Zellstapel 5 und 6 die Hochvolt-Verbinder 20 der Zellstapel 7 und 8. Auch in diesem Bereich erfolgt in noch näher zu beschreibender Art und Weise eine elektrische Verschaltung durch mechanische Verbindung mittels Verschrauben. Die beiden Hochvolt-Anschlüsse 21, die dem externen Anschließen des Batteriemoduls 3 dienen, liegen somit oberhalb der Kontaktierung der Zellstapel 5 und 6 mittels der Stromschiene 33.
  • Die 15 und 16 veranschaulichen in Schnittdarstellungen die Verbindung der Hochvolt-Verbinder 16, 17, 20 zwecks Verschalten der Zellstapel 5 bis 8 des Batteriemoduls 3. Insbesondere ist ergänzend der Darstellung der 17, exemplarisch für einen Zellstapel, vorliegend den Zellstapel 5, zu entnehmen, dass ein Zusatzbauteil 35, das im Bereich der jeweiligen Stirnseite 15 vorgesehen ist, der Lagerung von Innengewinde aufweisenden Hülsen 36 dient, in die jeweils eine Schraube 37 einschraubbar ist.
  • Mit der Bezugsziffer 38 ist eine Zelle bezeichnet, bezogen auf die Darstellung der 15 eine Zelle des jeweiligen Zellstapels 5 und 7.
  • Die Hochvolt-Verbinder 17 und 20 können Anfahrschrägen aufweisen, sodass diese beim Einschieben besser in die einander überlappende Position finden. Die Hochvolt-Verbinder 16 und 20 können Elemente für ein Toleranzausgleich aufweisen. Die Hochvolt-Anschlüsse 21 des Batteriemoduls 3 können im Batteriezusammenbau durch die Öffnung 32 im Batteriemodulgehäuse 4 kontaktiert sein. Grundsätzlich kann das Batteriemodulgehäuse 4 eine oder mehrere Öffnungen zur Kontaktierung der Zellstapel aufweisen. Die Öffnungen können auf verschiedenen Seiten des Batteriemoduls 3 positioniert sein. Bevorzugt befindet sich die Öffnung 32 zur Kontaktierung der Zellstapel allerdings in Fahrzeuglage auf der Oberseite des Batteriemodulgehäuses 4.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren nebst dessen Weiterbildungen bewirkt eine erhebliche Bauraum-, Gewichts- und Kostenreduktion durch die bauraumsparende Hochvolt-Verschaltung der Zellstapel. Die Zellstapel können mit dieser Hochvolt-Verschaltung näher zueinander positioniert werden. Dies resultiert in einer schmaleren Batterie mit geringerem Gewicht.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102018117068 A1 [0003]
    • DE 102017127807 A1 [0004]

Claims (13)

  1. Verfahren zum Verschalten von Zellstapeln (5, 6, 7, 8) eines Batteriemoduls (3) bei einer Hochvolt-Batterie, wobei bei dem Batteriemodul (3) die Zellstapel (5 bis 8) in einem stirnseitig offenen Batteriemodulgehäuse (4) angeordnet sind, wobei jeweils zwei Zellstapel (5, 6; 7, 8) nebeneinander angeordnet sind und eine Zellstapelgruppe (9; 10) bilden, sowie zwei hintereinander angeordnete Zellstapelgruppen (9, 10) stirnseitig zueinander angeordnet sind, mit folgenden Verfahrensmerkmalen: a. Einschieben der beiden Zellstapel (5, 6) der ersten Zellstapelgruppe (9) in das Batteriemodulgehäuse (4), b. elektrisches Verschalten der beiden Zellstapel (5, 6) der ersten Zellstapelgruppe (9) über mindestens eine in einer Wandung (25) des Batteriemodulgehäuses (4) angeordnete Öffnung (32), c. Einschieben der beiden Zellstapel (7, 8) der zweiten Zellstapelgruppe (10) in das Batteriemodulgehäuse (4) und elektrisches Verschalten mit jeweils einer der beiden Zellstapel (5 bzw. 6) der ersten Zellstapelgruppe (9), wobei das elektrische Verschalten der beiden Zellstapel (5, 6) der ersten Zellstapelgruppe (9) auf deren der zweiten Zellstapelgruppe (10) zugewandten Seite erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das elektrische Verschalten der beiden Zellstapel (7, 8) der zweiten Zellstapelgruppe (10) mit jeweils einer der beiden Zellstapel (5 bzw. 6) der ersten Zellstapelgruppe (9) über mindestens eine in einer Wandung (25) des Batteriemodulgehäuses (4) angeordnete Öffnungen (32) erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das elektrische Verschalten der beiden Zellstapel (7, 8) der zweiten Zellstapelgruppe (10) mit jeweils einer der beiden Zellstapel (5 bzw. 6) der ersten Zellstapelgruppe (9) sowie das elektrische Verschalten der beiden Zellstapel (5, 6) der ersten Zellstapelgruppe (9) über dieselbe in der Wandung (25) des Batteriemodulgehäuses (4) angeordnete Öffnung (32) erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Batteriemodulgehäuse (4) auf abgewandten Stirnseiten (28, 29) offen ausgebildet ist und die Zellstapel (5, 6) der ersten Zellstapelgruppe (9) von einer Seite (28) in das Batteriemodulgehäuse (4) eingeschoben werden sowie die Zellstapel (7, 8) der zweiten Zellstapelgruppe (10) von der anderen Seite (29) in das Batteriemodulgehäuse (4) eingeschoben werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Zellstapel (5 bis 8) der beiden Zellstapelgruppen (9, 10) in ein als Extrusionsprofil ausgebildetes Batteriemodulgehäuse (4) eingeschoben werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Batteriemodulgehäuse (4) eine Trennwand (24) aufweist und die Zellstapel (5, 6; 7, 8) der jeweiligen Zellstapelgruppe (9 bzw. 10), durch die Trennung (24) abgetrennt, in das Batteriemodulgehäuse (4) eingeschoben werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Zellstapel (7, 8) der zweiten Zellstapelgruppe (10) derart in das Batteriemodulgehäuse (4) eingeschoben werden, dass Hochvolt-Anschlüsse (21) der beiden Zellstapel (7, 8) der zweiten Zellstapelgruppe (10) fluchtend mit ersten Hochvolt-Verbindern (16) der elektrisch verschalteten Zellstapel (5, 6) der ersten Zellstapelgruppe (9) sowie zwischen diesen ersten Hochvolt-Verbindern (16) und der Öffnung (32), über die das elektrische Verschalten der beiden Zellstapel (5, 6) der ersten Zellstapelgruppe (9) erfolgt, angeordnet sind.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Zellstapel (7, 8) der zweiten Zellstapelgruppe (10) derart in das Batteriemodulgehäuse (4) eingeschoben werden, dass zweite Hochvolt-Verbinder (20) der beiden Zellstapel (7, 8) der zweiten Zellstapelgruppe (10) dritte Hochvolt-Verbinder (17) der Zellstapel (5, 6) der ersten Zellstapelgruppe (9) elektrisch kontaktieren.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die jeweiligen zweiten und dritten Hochvolt-Verbinder (20, 17) miteinander über die Öffnung (32) verschaltet werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die jeweiligen zweiten und dritten Hochvolt-Verbinder (20, 17) mittels einer Schraubverbindung miteinander verbunden werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die ersten Hochvolt-Verbinder (16) miteinander mittels einer Stromschiene (33) über die Öffnung (32) verschaltet werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die ersten Hochvolt-Verbinder (16) mittels Schraubverbindungen mit der Stromschiene (33) verbunden werden.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die hintereinander angeordneten Zellstapel (5, 7 bzw. 6, 8) von erster und zweiter Zellstapelgruppe (9 bzw. 10) ineinandergesteckt sind.
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