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Die Erfindung betrifft ein Gehäuseteil und ein Verfahren, die es ermöglichen, die Speicherzellen eines elektrischen Energiespeichers in präziser und effizienter Weise miteinander zu verbinden.
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Ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug weist zumindest einen elektrischen Energiespeicher mit einer Vielzahl von Speicherzellen, insbesondere Rundzellen, auf. Die einzelnen Speicherzellen werden dabei über ein Zellkontaktiersystem elektrisch leitend miteinander verbunden, um einen elektrischen Energiespeicher mit einer bestimmten Nennspannung und einer bestimmten Nennkapazität bereitzustellen. Ferner können die einzelnen Speicherzellen miteinander verklebt werden, um einen elektrischen Energiespeicher mit einer festen Struktur bereitzustellen.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein effizientes und präzises Verkleben der Speicherzellen eines elektrischen Energiespeichers zu ermöglichen, insbesondere um die Strukturfestigkeit des Energiespeichers zu erhöhen.
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Die Aufgabe wird durch jeden der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
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Gemäß einem Aspekt wird ein Gehäuseteil für einen elektrischen Energiespeicher beschrieben. Der Energiespeicher kann für eine Nennspannung von 300V oder mehr und/oder für eine Nenn-Speicherkapazität von 10kWh oder mehr ausgelegt sein. Der Energiespeicher kann z.B. als Hochvoltspeicher für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug ausgebildet sein.
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Der Energiespeicher umfasst eine Vielzahl von Speicherzellen, die derart nebeneinander angeordnet sind, dass zwischen zumindest einer Teilgruppe von Speicherzellen ein Hohlraum gebildet wird, der sich von einer ersten Stirnfläche bis zu einer gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche der Speicherzellen erstreckt. Der Energiespeicher kann z.B. N=50 oder mehr, oder N=100 oder mehr, oder N=1000 oder mehr Speicherzellen aufweisen. Die einzelnen Speicherzellen können an der ersten Stirnfläche jeweils ein oder mehrere Kontaktpunkte (z.B. einen elektrisch positiven und/oder einen elektrisch negativen Kontaktpunkt) aufweisen, über die eine elektrisch leitende Kontaktierung der einzelnen Speicherzellen erfolgt. In einem alternativen Beispiel können die einzelnen Speicherzellen an der ersten Stirnfläche jeweils einen ersten (z.B. den positiven) Kontaktpunkt und an der gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche einen zweiten (z.B. den negativen) Kontaktpunkt aufweisen.
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Die einzelnen Speicherzellen können jeweils Rundzellen sein und/oder die einzelnen Speicherzellen können jeweils eine kreiszylindrische Form aufweisen. Die Speicherzellen können derart angeordnet sein, dass die Längsachsen der einzelnen Speicherzellen (wobei insbesondere die Längsachsen jeweils zwischen der ersten und der zweiten Stirnfläche verlaufen) parallel zueinander angeordnet sind. Ferner können die Speicherzellen derart angeordnet sein, dass sich eine möglichst große, insbesondere eine maximal große, Packungsdichte von Speicherzellen ergibt. Insbesondere können die Speicherzellen gemäß einer Wabennetzstruktur angeordnet sein, etwa derart, dass die Längsachsen der Speicherzellen einer Teilgruppe von jeweils drei Speicherzellen jeweils ein gleichschenkliges Dreieck bilden (insbesondere innerhalb einer Ebene, die senkrecht auf der Längsachse steht).
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Der Hohlraum zwischen den Speicherzellen einer Teilgruppe von Speicherzellen kann somit durch einen Abschnitt der Mantelflächen der Speicherzellen aus der Teilgruppe von Speicherzellen begrenzt sein. Ferner kann die Zentralachse des Hohlraums genau durch die Mitte des durch die Längsachsen der Speicherzellen gebildeten gleichschenkligen Dreiecks verlaufen.
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Das in diesem Dokument beschriebene Gehäuseteil kann Teil eines Gehäuses des elektrischen Energiespeichers sein. Dabei kann das Gehäuse die Vielzahl von Speicherzellen zumindest teilweise oder vollständig umschließen. Das Gehäuse kann (insbesondere neben dem Gehäuseteil) eine Gehäusewand aufweisen, die ausgebildet ist, die zweiten Stirnflächen der Speicherzellen des Energiespeichers (insbesondere vollständig) zu bedecken. Des Weiteren kann das Gehäuse ein oder mehrere Seitenwände aufweisen, die entlang der Längsachse der Speicherzellen verlaufen, und die ausgebildet sind, die Vielzahl von Speicherzellen seitlich von der Umgebung abzuschirmen.
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Das Gehäuseteil umfasst einen Rahmen, der ausgebildet ist, an der ersten Stirnfläche der Vielzahl von Speicherzellen platziert zu werden. Der Rahmen kann dann senkrecht zu den Längsachsen der Speicherzellen angeordnet sein. Der Rahmen kann ausgebildet sein, die ersten Stirnflächen der Speicherzellen des elektrischen Energiespeichers vollständig zu bedecken (insbesondere abgesehen von den Eingangs-Öffnungen der ein oder mehreren Einspritzkanäle des Gehäuseteils). So kann ein besonders zuverlässiger mechanischer Schutz der Speicherzellen bereitgestellt werden.
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Des Weiteren umfasst das Gehäuseteil zumindest einen Einspritzkanal, der derart ausgebildet ist, dass sich der Einspritzkanal ausgehend von dem Rahmen in den Hohlraum zwischen der Teilgruppe von Speicherzellen erstreckt, wenn der Rahmen an der ersten Stirnfläche der Vielzahl von Speicherzellen platziert ist. Dabei kann der Einspritzkanal um die Zentralachse des Hohlraums herum angeordnet sein. Insbesondere kann die Zentralachse des Hohlraums der zentralen Längsachse des Einspritzkanals entsprechen. Der Einspritzkanal kann senkrecht zu dem Rahmen angeordnet sein.
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Wie bereits oben dargelegt, umfasst die Vielzahl von Speicherzellen typischerweise eine Mehrzahl von Hohlräumen zwischen einer entsprechenden Mehrzahl von Teilgruppen von Speicherzellen. Insbesondere kann durch Teilgruppen von jeweils drei direkt aneinander angrenzenden Speicherzellen jeweils ein Hohlraum gebildet werden (der z.B. in der Mitte des von den Längsachsen der drei Speicherzellen gebildeten gleichschenkligen Dreiecks angeordnet ist). Das Gehäuseteil kann dann eine Mehrzahl von Einspritzkanälen für die entsprechende Mehrzahl von Hohlräumen aufweisen.
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Die einzelnen Einspritzkanäle können jeweils als (insbesondere hohles) Rohr ausgebildet sein, das sich von dem Rahmen an der ersten Stirnfläche der Speicherzellen in jeweils einen Hohlraum zwischen mehreren Speicherzellen erstreckt. Dabei kann ein Einspritzkanal jeweils eine Eingangs-Öffnung an dem Rahmen des Gehäuseteils und zumindest eine von dem Rahmen abgewandte und/oder dem jeweiligen Hohlraum zugewandte Ausgangs-Öffnung aufweisen.
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Des Weiteren können die einzelnen Einspritzkanäle jeweils derart ausgebildet sein, dass durch die Eingangs-Öffnung des jeweiligen Einspritzkanals eine (insbesondere zähflüssige) Verbindungsmasse (insbesondere Klebstoff) zum mechanischen Verbinden der jeweiligen Teilgruppe von Speicherzellen in den Einspritzkanal und von dort durch die ein oder mehreren Ausgangs-Öffnungen in den jeweiligen Hohlraum befördert (insbesondere gedrückt und/oder gespritzt) werden kann. Die einzelnen Einspritzkanäle können somit dazu verwendet werden, Verbindungsmasse in präziser Weise in die einzelnen Hohlräume einzubringen, um die Speicherzellen in präziser und robuster Weise mechanisch miteinander zu verbinden.
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Die Mehrzahl von Einspritzkanälen kann ein (insbesondere gleichmäßiges) Raster von senkrecht auf dem Rahmen stehenden Säulen und/oder Rohren mit Zwischenräumen bzw. Zwischenbereichen bilden, in denen jeweils eine Speicherzelle angeordnet werden kann.
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Insbesondere kann die Mehrzahl von Einspritzkanälen gemäß einer Wabennetzstruktur auf dem Rahmen angeordnet sein. Ferner kann die Mehrzahl von Einspritzkanälen derart angeordnet sein, dass eine Teilgruppe von (insbesondere sechs) Einspritzkanälen, die einen Zwischenbereich für eine Speicherzelle begrenzt, ein gleichseitiges Sechseck bildet.
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Wie bereits oben dargelegt, können die Speicherzellen an der ersten Stirnfläche jeweils ein oder mehrere elektrische Kontaktpunkte aufweisen. Der Rahmen des Gehäuseteils kann dann als Zellkontaktiersystem (ZKS) zur elektrischen Kontaktierung der ein oder mehreren Kontaktpunkte der Vielzahl von Speicherzellen ausgebildet sein. Mit anderen Worten der Rahmen des ZKS des elektrischen Energiespeichers kann als Rahmen zur Befestigung der Einspritzkanäle verwendet werden. So kann die mechanische Verbindung der einzelnen Speicherzellen in besonders effizienter Weise bewirkt werden.
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Wie bereits weiter oben dargelegt, kann ein Einspritzkanal als ein Rohr ausgebildet sein, das sich senkrecht von dem Rahmen weg in einen Hohlraum erstreckt. Der Hohlraum kann dabei von der ersten Stirnfläche bis zu der zweiten Stirnfläche der Teilgruppe von Speicherzellen eine bestimmte Gesamtlänge aufweisen. Der Einspritzkanal kann ausgebildet sein, bis zu 50% oder mehr der Gesamtlänge in den Hohlraum einzudringen. Durch die Bereitstellung von relativ langen Einspritzkanälen kann ein besonders präzises Einbringen von Verbindungsmasse bewirkt werden.
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Ein Einspritzkanal kann ggf. mehrere Ausgangs-Öffnungen an mehreren unterschiedlichen Stellen aufweisen, die unterschiedlich tief in dem Hohlraum angeordnet sind, wenn der Rahmen an der ersten Stirnfläche der Vielzahl von Speicherzellen platziert ist. Durch die Bereitstellung von mehreren Ausgangs-Öffnungen, die an unterschiedlichen Stellen innerhalb des jeweiligen Hohlraums angeordnet sind, kann ein besonders präzises Einbringen von Verbindungsmasse bewirkt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein elektrischer Energiespeicher beschrieben, der eine Vielzahl von Speicherzellen umfasst, die derart nebeneinander angeordnet sind, dass zwischen zumindest einer Teilgruppe von Speicherzellen ein Hohlraum gebildet wird, der sich von der ersten Stirnfläche bis zu der gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche der Speicherzellen erstreckt. Der elektrische Energiespeicher umfasst ferner das in diesem Dokument beschriebene Gehäuseteil (z.B. als Teil eines Gehäuses des elektrischen Energiespeichers).
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Des Weiteren kann der Energiespeicher ausgehärtete Verbindungsmasse an einer Ausgangs-Öffnung des zumindest einen Einspritzkanals des Gehäuseteils aufweisen, wobei durch die ausgehärtete Verbindungsmasse zumindest zwei Speicherzellen mechanisch miteinander verbunden werden. Die mechanische Verbindung der einzelnen Speicherzellen kann somit zumindest teilweise durch Verbindungsmasse bewirkt werden, die in den zumindest einen Einspritzkanal eingebracht wurde.
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Das Gehäuseteil kann derart ausgebildet sein, dass durch die ein oder mehreren Einspritzkanäle des Gehäuseteils mechanische Kräfte, insbesondere mechanische Kräfte entlang der Längsachse der ein oder mehreren Einspritzkanäle, aufgenommen werden können, die von außen auf den Energiespeicher einwirken. Mit anderen Worten, die ein oder mehreren Einspritzkanäle (die z.B. aus einem elektrisch nicht-leitenden Kunststoff bestehen) können dazu verwendet werden, den elektrischen Energiespeicher mechanisch zu stabilisieren. So kann ein besonders stabiler Energiespeicher mit einer hohen Packungsdichte von Speicherzellen bereitgestellt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das den in diesem Dokument beschriebenen elektrischen Energiespeicher umfasst.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Verbinden von Speicherzellen eines elektrischen Energiespeichers beschrieben, wobei die Speicherzellen derart nebeneinander angeordnet sind, dass zwischen zumindest einer Teilgruppe von Speicherzellen ein Hohlraum gebildet wird, der sich von der ersten Stirnfläche bis zu der gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche der Speicherzellen erstreckt. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Einspritzkanals, der sich ausgehend von der ersten Stirnfläche in den Hohlraum erstreckt, wobei der Einspritzkanal eine Eingangs-Öffnung an der ersten Stirnfläche und zumindest eine der zweiten Stirnfläche zugewandte Ausgangs-Öffnung aufweist. Des Weiteren umfasst das Verfahren das Einbringen, insbesondere das Einspritzen, einer (insbesondere flüssigen) Verbindungsmasse zum Verbinden der Teilgruppe von Speicherzellen durch die Eingangs-Öffnung in den Einspritzkanal und von dort durch die Ausgangs-Öffnung in den Hohlraum.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1 ein beispielhaftes Fahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher;
- 2a eine beispielhafte Rundzelle;
- 2b einen beispielhaften elektrischen Energiespeicher mit einer Vielzahl von Rundzellen;
- 3a beispielhafte Einspritzkanäle in einer Ansicht von Oben (auf eine Stirnfläche der Speicherzellen);
- 3b einen beispielhaften Einspritzkanal in einer Seitenansicht;
- 3c und 3d unterschiedliche Ansichten eines Gehäuseteils mit Einspritzkanälen; und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Verbinden, insbesondere zum Verkleben, von Speicherzellen eines elektrischen Energiespeichers.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit dem effizienten und präzisen Verkleben von Speicherzellen, insbesondere von Rundzellen, eines elektrischen Energiespeichers. In diesem Zusammenhang zeigt 1 ein beispielhaftes Fahrzeug 100 mit einem elektrischen Energiespeicher 110, der eingerichtet ist, elektrische Energie für den Betrieb eines elektrischen Antriebsmotors 102 des Fahrzeugs 100 zu speichern. Der elektrische Energiespeicher 110 kann z.B. eine Nennspannung von 300V oder mehr und/oder eine Nenn-Speicherkapazität von 10kWh oder mehr aufweisen.
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2a zeigt eine beispielhafte Speicherzelle 200, insbesondere eine Rundzelle, für einen elektrischen Energiespeicher 110. Die Speicherzelle 200 weist eine kreiszylindrische Form auf. An einer Stirnfläche der Speicherzelle 200 sind ein positiver Kontaktpunkt 201 und ein negativer Kontaktpunkt 202 zur elektrischen Anbindung der Speicherzelle 200 angeordnet.
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2b zeigt einen beispielhaften elektrischen Energiespeicher 110, der eine Vielzahl von Speicherzellen 200 aufweist, die Seite an Seite, nebeneinander angeordnet sind, insbesondere derart, dass die Kontaktpunkte 201, 202, der einzelnen Speicherzellen 200 auf einer einheitlichen Seite (in 2b an der Oberseite) angeordnet sind. Der Energiespeicher 110 kann z.B. 50 oder mehr Speicherzellen 200, oder 1000 oder mehr Speicherzellen 200 aufweisen.
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Die einzelnen Speicherzellen 200 können über ein Zellkontaktiersystem 211 elektrisch leitend miteinander verbunden sein. Das Zellkontaktiersystem 211 kann z.B. einen Rahmen mit Verbindungsleitungen zur elektrischen Kontaktierung der Kontaktpunkte 201, 202 der einzelnen Speicherzellen 200 aufweisen. Das Zellkontaktiersystem 211 kann auf der Seite der Speicherzellen 200 angeordnet sein, an der auch die Kontaktpunkte 201, 202 der Speicherzellen 200 angeordnet sind. Auf der gegenüberliegenden Seite der Speicherzellen 200 kann eine Gehäusewand 212 eines Gehäuses des Energiespeichers 110 angeordnet sein. Die gegenüberliegende Gehäusewand 212 kann z.B. als Kühlplatte zur Kühlung der einzelnen Speicherzellen 200 ausgebildet sein.
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Wie in 2b dargestellt, können die (insbesondere kreiszylinderförmigen) Speicherzellen 200 derart angeordnet sein, dass sich die Mantelflächen von direkt benachbarten Speicherzellen 200 berühren. Zwischen Teilgruppen von Speicherzellen 200, insbesondere zwischen Teilgruppen von jeweils drei Speicherzellen 200, ergeben sich dann Hohlräume 210, die sich entlang der Längsachse der Speicherzellen 200 von der ersten Seite bzw. Stirnfläche (insbesondere mit dem Zellkontaktiersystem 211) zu der zweiten Seite bzw. Stirnfläche (insbesondere mit der gegenüberliegenden Gehäusewand 212) der einzelnen Speicherzellen 200 erstrecken.
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In die Hohlräume 210 zwischen den Speicherzellen 200 kann jeweils Klebstoff oder eine Vergussmasse eingebracht werden, um die Speicherzellen 200 miteinander zu verbinden und um so eine feste Gesamtstruktur zu bilden. Aufgrund der Tatsache, dass das Zellkontaktiersystem 211 und/oder die Gehäusewand 212 die Hohlräume 210 zwischen den Speicherzellen 200 verdecken, ist jedoch typischerweise kein gezielter und/oder kontrollierter Auftrag von Klebstoff und/oder Vergussmasse möglich.
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In den 3a bis 3d ist ein Gehäuseteil 310 für einen elektrischen Energiespeicher 110 dargestellt, der Einspritzkanäle 300 aufweist, die von einer Stirnseite der Speicherzellen 200 her in jeweils einen Hohlraum 210 hineinragen. Die einzelnen Einspritzkanäle 300 können an einem Rahmen 311 des Gehäuseteils 310 befestigt sein, und sich ausgehend von dem Rahmen 311 jeweils zu der Seite der gegenüberliegenden Gehäusewand 212 hin erstrecken. Der Rahmen 311 kann als Rahmen des Zellkontaktiersystems (ZKS) 211 dienen. An dem Rahmen 311 des Gehäuseteils 310 kann für jeden Hohlraum 210 jeweils (insbesondere genau) ein Einspritzkanal 300 angeordnet sein. Ein Einspritzkanal 300 kann dabei als Rohr ausgebildet sein, das in den Hohlraum 210 zwischen einer Teilgruppe von Speicherzellen 200 hineinragt.
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Die einzelnen Einspritzkanäle 300 können ein oder mehrere Ausgangs-Öffnungen 302 aufweisen, die im eingebauten Zustand des jeweiligen Einspritzkanals 300 an entsprechenden ein oder mehreren Stellen innerhalb des jeweiligen Hohlraums 210 angeordnet sind. In dem in 3b dargestellten Beispiel weist der Einspritzkanal 300 drei unterschiedliche Ausgangs-Öffnungen 302 auf.
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Bei der Montage eines elektrischen Energiespeicher 110 kann der Rahmen 311 mit den einzelnen Einspritzkanälen 300 als Positionierhilfe für die Positionierung der einzelnen Speicherzellen 200 verwendet werden. Die Position einer Speicherzelle 200 kann dabei durch mehrere, insbesondere durch jeweils vier oder sechs, Einspritzkanäle 300 begrenzt sein, und die Speicherzelle 200 kann in den durch die Einspritzkanäle 300 begrenzten Bereich 313 hineingeschoben werden (siehe 3c und 3d). Die Bereitstellung von Einspritzkanälen 300 ermöglicht somit eine effiziente und präzise Montage der einzelnen Speicherzellen 200 eines elektrischen Energiespeichers 110.
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Nach Anordnung der einzelnen Speicherzellen 200 an dem Rahmen 311 mit den Einspritzkanälen 300 kann eine Verbindungsmasse 301, insbesondere ein Klebstoff, in die Eingangs-Öffnungen 312 der einzelnen Einspritzkanäle 300 eingebracht, insbesondere eingespritzt und/oder eingedrückt, werden. Die Eingangs-Öffnungen 312 der einzelnen Einspritzkanäle 300 können an dem Rahmen 311 des Gehäuseteils 310 angeordnet sein.
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Die durch die Eingangs-Öffnung 312 in einen Einspritzkanal 300 eingebrachte Verbindungsmasse 301 wird durch den Einspritzkanal 300 an ein oder mehrere definierte Stellen innerhalb eines Hohlraums 210 transportiert, wobei die ein oder mehreren definierten Stellen den ein oder mehreren Ausgangs-Öffnungen 302 des Einspritzkanals 300 entsprechen. Insbesondere kann die Verbindungsmasse 301 durch die ein oder mehreren Ausgangs-Öffnungen 302 des Einspritzkanals 300 aus dem Einspritzkanal 300 in den Hohlraum 210 austreten, um dort (insbesondere nach Aushärtung der Verbindungsmasse 301) eine feste Verbindung zwischen zwei oder mehr Speicherzellen 200 und/oder zwischen einer Speicherzelle 200 und der gegenüberliegenden Gehäusewand 212 zu bilden. Die Anordnung der ein oder mehreren Ausgangs-Öffnungen 302 der einzelnen Einspritzkanäle 300 ermöglicht es, eine definierte Verklebung zwischen den unterschiedlichen Speicherzellen 200 zu bewirken.
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3a zeigt eine Ansicht auf eine Stirnfläche von Speicherzellen 200 eines Energiespeichers 110. Dabei werden zwei Hohlräume 210 zwischen zwei unterschiedlichen Teilgruppen von jeweils drei Speicherzellen 200 gezeigt. Ferner zeigt 3a zwei Einspritzkanäle 300, die in den entsprechenden zwei Hohlräumen 210 angeordnet sind. Außerdem ist in 3a Verbindungsmasse 301 dargestellt, die über einen Einspritzkanal 300 in einen Hohlraum 210 eingebracht wurde.
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3b zeigt, in einer Seitenansicht, einen Schnitt durch einen beispielhaften Hohlraum 210 zwischen zwei Speicherzellen 200, in dem ein Einspritzkanal 300 angeordnet ist. Der Einspritzkanal 300 weist eine Eingangs-Öffnung 312 durch den Rahmen 311 und mehrere Ausgangs-Öffnungen 302 innerhalb des Hohlraums 210 auf. Aus 3b wird ersichtlich, wie Verbindungsmasse 301, die durch die Eingangs-Öffnung 312 in den Einspritzkanal 300 eingebracht wird (dargestellt durch einen Pfeil), aus den Ausgangs-Öffnungen 302 des Einspritzkanals 300 in den Hohlraum 210 austritt, um die Speicherzellen 200 miteinander und/oder mit der gegenüberliegenden Gehäusewand 212 zu verkleben.
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3c zeigt in einer Seitenansicht ein Gehäuseteil 310 mit einem Rahmen 311 und mehreren daran befestigten Einspritzkanälen 300. Ferner zeigt 3c für jeden Einspritzkanal 300 jeweils eine Eingangs-Öffnung 312 an dem Rahmen 311 und eine Ausgangs-Öffnung 302 an der Seitenwand des jeweiligen Einspritzkanals 300.
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3d zeigt das Gehäuseteil 310 in einer Ansicht, bei der der Rahmen 311 innerhalb der Bildebene angeordnet ist, und bei der die einzelnen Einspritzkanäle 300 senkrecht auf der Bildebene stehen. Aus 3d ist ersichtlich, dass die Einspritzkanäle 300 wie Säulen auf dem Rahmen 311 stehen und Bereiche 313 begrenzen, in die jeweils eine Speicherzelle 200 eingeschoben werden kann (die einzelnen Speicherzellen 200 sind dabei in 3d gepunktet dargestellt). Durch die Einspritzkanäle 300 kann somit eine feste Struktur gebildet werden, um die einzelnen Speicherzellen 200 in definierter Weise an dem Gehäuseteil 310 des Energiespeichers 110 platzieren zu können.
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Es wird somit ein Rahmen 311, insbesondere ein ZKS-Rahmen, für einen elektrischen Energiespeicher 110 beschrieben, an dem spezielle Kanäle 300 mit speziell platzierten Ausgangs-Öffnungen 302 angeordnet sind, um ein gezieltes Dosieren und Applizieren von Klebstoff 301 zu ermöglichen. Damit kann die Klebstoffmenge zum Verkleben der Speicherzellen 200 eines elektrischen Energiespeichers 110 minimiert werden und es kann eine zuverlässige Funktionsintegration erreicht werden.
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Insbesondere kann der Rahmen 311 eines Zellkontaktiersystems 211 für Rundzellen 200 derart ausgeführt werden, dass Klebstoff 301 durch das Zellkontaktiersystem 211, d.h. durch den Rahmen 311 des Zellkontaktierungssystems 211, hindurch gespritzt werden kann und/oder dass Klebstoff 301 das Zellkontaktiersystem 211 durchlaufen kann. Das ZKS 211 kann zu diesem Zweck Klebstoffkanäle 300 aufweisen, wobei die einzelnen Klebstoffkanäle 300 Ausgangs-Öffnungen 302 für eine gezielte Applikation von Klebstoff 301 innerhalb der Hohlräume 210 zwischen den Speicherzellen 200 aufweisen. Ferner kann über den eingebrachten Klebstoff 301 eine Verbindung zwischen dem ZKS 211 und der gegenüberliegenden Gehäusewand 212 hergestellt werden. Die Klebstoffkanäle 300 können dabei die Funktion von tragenden Säulen aufweisen.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zum Verbinden einer Vielzahl von Speicherzellen 200, insbesondere von zylinderförmigen Rundzellen, eines elektrischen Energiespeichers 110. Die Speicherzellen 200 sind derart nebeneinander angeordnet, dass zwischen zumindest einer Teilgruppe von Speicherzellen 200 ein Hohlraum 210 gebildet wird, der sich von der ersten Stirnfläche bis zu der gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche der Speicherzellen 200 erstreckt. Typischerweise wird zwischen unterschiedlichen Teilgruppen von Speicherzellen 200 jeweils ein Hohlraum 210 gebildet. Beispielsweise können durch N Speicherzellen 200, die z.B. gemäß einer Wabenstruktur nebeneinander angeordnet sind, ca. 2*N Hohlräume 210 gebildet werden. Die Anzahl N von Speicherzellen 200 kann dabei 50 oder mehr, oder 100 oder mehr, oder 1000 oder mehr sein.
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Ein Hohlraum 210 kann jeweils durch eine Teilgruppe von drei Speicherzellen 200 begrenzt sein. Ferner kann durch eine Teilgruppe von jeweils sechs Hohlräumen 210 der Bereich 313 für jeweils eine Speicherzelle 200 begrenzt sein. Eine Teilgruppe von sechs Hohlräumen 210, durch die der Bereich 313 für eine Speicherzelle 200 begrenzt wird, kann die Form eines gleichseitigen Sechsecks aufweisen. Die Hohlräume 210 können somit in den Eckpunkten einer (insbesondere gleichmäßigen) Wabenstruktur angeordnet sein.
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Das Verfahren 400 umfasst das Bereitstellen 401 eines Einspritzkanals 300, der sich ausgehend von der ersten Stirnfläche in einen entsprechenden Hohlraum 210 erstreckt. Insbesondere kann in jeden Hohlraum 210 zwischen den einzelnen Speicherzellen 200 jeweils ein Einspritzkanal 300 eingebracht werden (insbesondere zumindest in die Hohlräume 210, die durch die Mantelflächen von zumindest drei Speicherzellen 200 begrenzt sind).
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Ein Einspritzkanal 300 kann dabei jeweils eine Eingangs-Öffnung 312 an der ersten Stirnfläche und zumindest eine der zweiten Stirnfläche zugewandte Ausgangs-Öffnung 302 aufweisen.
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Das Verfahren 400 umfasst ferner das Einbringen 402 einer (insbesondere zäh-) flüssigen Verbindungsmasse 301 (insbesondere eines Klebstoffs) zum Verbinden der Teilgruppe von Speicherzellen 200 durch die Eingangs-Öffnung 312 in den Einspritzkanal 300 und von dort durch die Ausgangs-Öffnung 302 in den Hohlraum 210.
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Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen kann eine effiziente und präzise Verbindung, insbesondere Verklebung, der Speicherzellen 200 eines elektrischen Energiespeichers 110 bewirkt werden.
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Im Rahmen des Verfahrens 400 kann ggf. auch nach Auffüllen des Hohlraums 210 mit Verbindungsmasse 301 weiterhin Verbindungsmasse 301 auf die Seite des Einspritzkanals 300 aufgebracht werden (insbesondere sodass Verbindungsmasse 301 auf der Seite des Energiespeichers 110 verbleibt, an der die erste Stirnfläche der Speicherzellen 200 angeordnet ist). Diese überschüssige Verbindungsmasse 301 kann dazu verwendet werden, eine Gehäusewand des Gehäuses des Energiespeichers 110 auf diese Seite der Speicherzellen 200 aufzukleben. Zusammen mit der auf der gegenüberliegenden Seite verklebten Gehäusewand 212 ergibt sich somit ein besonders stabiles Sandwichprofil für den Energiespeicher 110.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
