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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zellkontaktierungssystem für eine elektrochemische Vorrichtung, die mehrere elektrochemische Zellen umfasst,
wobei das Zellkontaktierungssystem
ein Stromleitungssystem mit mehreren Zellverbindern zum elektrisch leitenden Verbinden von Zellterminals verschiedener elektrochemischer Zellen und
ein Trägerelement, welches das Stromleitungssystem trägt, umfasst,
wobei die Zellverbinder in einer X-Richtung und/oder in einer Y-Richtung des Zellkontaktierungssystems nebeneinander angeordnet sind und in einer Z-Richtung des Zellkontaktierungssystems über dem Trägerelement angeordnet sind, wobei die X-Richtung, die Y-Richtung und die Z-Richtung paarweise senkrecht zueinander ausgerichtet sind.
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Ein solches Zellkontaktierungssystem dient dazu, mittels des Stromleitungssystems das Fließen eines Leistungsstroms von und zu den elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung zu ermöglichen.
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Bei bekannten Zellkontaktierungssystemen dieser Art umfasst das Trägerelement eine Trägerplatte, die als ein Kunststoffspritzgießteil ausgebildet ist, an welcher die Zellverbinder montiert werden. Zum Ausgleich von Toleranzen der elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung, insbesondere zum Ausgleich von unterschiedlichen Höhen der Zellterminals, werden die Zellverbinder dabei schwimmend an der Trägerplatte gelagert. Da die Zellverbinder eine hohe Positionsgenauigkeit aufweisen müssen, ist es dabei notwendig die Einzelteile des Zellkontaktierungssystems in sehr hoher Präzision zu fertigen, was sehr aufwändig und teuer ist. Außerdem ist eine Vermessung der Zellverbinderposition im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems nicht möglich, da die Zellverbinder schwimmend aufgehängt sind, und deshalb ihre Position beim Messen ändern können. Ferner treten durch die schwimmende Lagerung höhere Toleranzen am Zellverbinder bezüglich der Zellverbinderposition auf.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zellkontaktierungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, welches einfach montierbar ist und dennoch den Ausgleich von hohen Fertigungstoleranzen bei den Bestandteilen des Zellkontaktierungssystems und/oder der elektrochemischen Vorrichtung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird bei einem Zellkontaktierungssystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Trägerelement und/oder mindestens ein Zellverbinder mindestens einen flexiblen Bereich umfasst,
wobei durch eine Verformung des flexiblen Bereichs bei der Montage des Zellkontaktierungssystems ein mit dem flexiblen Bereich verbundener Verbindungsbereich des Trägerelements oder des Zellverbinders längs der Z-Richtung relativ zu einem ebenfalls mit dem flexiblen Bereich verbundenen Referenzbereich des Trägerelements oder des Zellverbinders beweglich ist.
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Der Erfindung liegt somit das Konzept zugrunde, einen in der Z-Richtung beweglichen, insbesondere in der Z-Richtung verschiebbaren, Bereich an dem Trägerelement und/oder an mindestens einem der Zellverbinder des Zellkontaktierungssystems vorzusehen.
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Vorzugsweise sind der in der Z-Richtung bewegliche Verbindungsbereich und der flexible Bereich so gestaltet, dass der Verbindungsbereich seine Position in der X-Richtung und/oder in der Y-Richtung im Wesentlichen beibehält, wenn er längs der Z-Richtung bewegt, insbesondere verschoben, wird.
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Die leichte Verformbarkeit des flexiblen Bereichs kann beispielsweise durch eine Wellengeometrie des flexiblen Bereichs und/oder durch eine Materialausdünnung des Trägerelements beziehungsweise des Zellverbinders in dem flexiblen Bereich realisiert werden.
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Die bei der Montage des Zellkontaktierungssystems miteinander zu fügenden Einzelteile, insbesondere das Trägerelement und die Zellverbinder, sind an der jeweiligen Fügestelle mit einem Montagespiel ausgestattet, was eine einfache Montage erlaubt. Außerdem können aufgrund des Montagespiels weniger präzise gefertigte Einzelteile mit höheren Toleranzen verwendet werden.
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Trotz der Verwendung von weniger präzisen Einzelteilen mit höheren Toleranzen ist die fertige Baugruppe aus Zellkontaktierungssystem und elektrochemischer Vorrichtung mit weniger Toleranzen behaftet, da bei der Montage die in der Z-Richtung beweglichen Einzelteile, beispielsweise mittels einer Montageeinrichtung, in eine optimale Montageposition gebracht werden können.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Verbindungsbereich des Trägerelements oder eines Zellverbinders in einer Montageposition längs der Z-Richtung relativ zu einem benachbarten Verbindungsbereich des jeweils anderen Fügepartners, also des Zellverbinders oder des Trägerelements, fixiert ist.
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Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass mindestens ein Verbindungsbereich durch eine formschlüssige Verbindung in der Montageposition fixiert ist.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Verbindungsbereich durch Verstemmung, Vernietung oder Crimpung in der Montageposition fixiert ist.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Verbindungsbereich durch eine stoffschlüssige Verbindung in der Montageposition fixiert ist.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Verbindungsbereich durch Verklebung oder Verschweißung in der Montageposition fixiert ist.
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Die erforderliche Verformbarkeit des flexiblen Bereichs kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass mindestens ein flexibler Bereich einen wellenförmig gebogenen Abschnitt aufweist.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass mindestens ein flexibler Bereich einen Abschnitt mit verringerter Materialstärke aufweist.
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Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Verbindungsbereich über mindestens zwei verschiedene flexible Bereiche mit jeweils einem Referenzbereich verbunden ist.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Verbindungsbereich über einen einzigen flexiblen Bereich mit einem Referenzbereich verbunden ist.
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Wenn mindestens ein flexibler Bereich an dem Trägerelement ausgebildet ist, so ist vorzugsweise vorgesehen, dass mindestens ein Referenzbereich an einer Trägerplatte des Trägerelements ausgebildet ist.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Referenzbereich des Trägerelements einstückig mit der Trägerplatte des Trägerelements ausgebildet ist.
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Wenn mindestens ein flexibler Bereich an einem Zellverbinder des Zellkontaktierungssystems ausgebildet ist, so ist vorzugsweise vorgesehen, dass mindestens ein Referenzbereich des Zellverbinders an einem Grundkörper des Zellverbinders ausgebildet ist.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein solcher Referenzbereich einstückig mit einem Grundkörper des Zellverbinders ausgebildet ist.
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Der Grundkörper des Zellverbinders kann insbesondere mindestens einen Kontaktbereich des Zellverbinders umfassen, an welchem der betreffende Zellverbinder im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems elektrisch leitend, insbesondere stoffschlüssig, mit einem Zellterminal der elektrochemischen Vorrichtung verbunden ist.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Verbindungsbereich bei der Montage des Zellkontaktierungssystems derart längs der Z-Richtung bewegbar, insbesondere verschiebbar, ist, dass er seine Position längs der X-Richtung und/oder längs der Y-Richtung im Wesentlichen beibehält.
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Das Trägerelement des erfindungsgemäßen Zellkontaktierungssystems ist vorzugsweise einstückig ausgebildet.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Trägerelement als ein Spritzgießteil, insbesondere als ein einstückiges Spritzgießteil, ausgebildet ist.
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Vorzugsweise ist das Trägerelement aus einem elektrisch nicht leitenden Material, beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial, gebildet.
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So kann beispielsweise das Trägerelement des Zellkontaktierungssystems eine als ein Kunststoffspritzgießteil ausgebildete Trägerplatte umfassen, an welcher in der Z-Richtung flexible Arme angespritzt sind.
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Im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems sind an diesen Armen jeweils zugeordnete Zellverbinder, beispielsweise durch Verstemmen von Positionierungsstiften, fixiert.
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Das Trägerelement des erfindungsgemäßen Zellkontaktierungssystems weist vorzugsweise einen Verbindungsbereich auf, der mittels eines flexiblen Bereichs des Trägerelements in der Z-Richtung beweglich, insbesondere verschieblich, ist und in einer Montageposition fest mit dem Zellverbinder verbindbar ist.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass auch an mindestens einem Zellverbinder des Zellkontaktierungssystems ein Verbindungsbereich ausgebildet ist, der mittels eines flexiblen Bereichs des Zellverbinders in der Z-Richtung beweglich, insbesondere verschieblich, ist.
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Die erforderliche Verformbarkeit des flexiblen Bereichs des Zellverbinders kann dabei beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass in dem flexiblen Bereich eine Materialausdünnung am Zellverbinder vorgesehen ist, oder dass der Zellverbinder insgesamt dünnwandig ausgebildet ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Zellkontaktierungssystems für eine elektrochemische Vorrichtung, die mehrere elektrochemische Zellen umfasst, zu schaffen, wobei das Zellkontaktierungssystem ein Stromleitungssystem mit mehreren Zellverbindern zum elektrisch leitenden Verbinden von Zellterminals verschiedener elektrochemischer Zellen und ein Trägerelement, welches das Stromleitungssystem trägt, umfasst, wobei die Zellverbinder in einer X-Richtung und/oder in einer Y-Richtung des Zellkontaktierungssystems nebeneinander angeordnet sind und in einer Z-Richtung des Zellkontaktierungssystems über dem Trägerelement angeordnet sind und
wobei die X-Richtung, die Y-Richtung und die Z-Richtung paarweise senkrecht zueinander ausgerichtet sind.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zu schaffen, welches eine einfache Montage des Zellkontaktierungssystems und dennoch den Ausgleich von hohen Fertigungstoleranzen bei den Bauteilen des Zellkontaktierungssystems und/oder der elektrochemischen Vorrichtung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, welches Folgendes umfasst:
- – Herstellen der Zellverbinder;
- – Herstellen des Trägerelements;
- – Anordnen der Zellverbinder an dem Trägerelement;
- – Bewegen mindestens eines Verbindungsbereichs des Trägerelements oder eines Zellverbinders relativ zu mindestens einem Referenzbereich des Trägerelements oder des Zellverbinders längs der Z-Richtung des Zellkontaktierungssystems in eine Montageposition durch Verformung eines flexiblen Bereichs des Trägerelements oder des Zellverbinders;
- – Fixieren des mindestens einen Verbindungsbereichs in der Montageposition an einem Zellverbinder oder an dem Trägerelement.
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Besondere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind vorstehend bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Zellkontaktierungssystem erläutert worden.
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Das erfindungsgemäße Zellkontaktierungssystem eignet sich insbesondere zur Verwendung mit einer elektrochemischen Vorrichtung, die Akkumulatorzellen, insbesondere Lithium-Ionen-Zellen, als elektrochemische Zellen umfasst.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer elektrochemischen Vorrichtung mit einem Gehäuse, in dem mehrere elektrochemische Zellen angeordnet sind, und mit einem Zellkontaktierungssystem, das an dem Gehäuse angeordnet ist und ein Trägerelement sowie ein an dem Trägerelement angeordnetes Stromleitungssystem und an dem Trägerelement gehaltene Signalleitungssysteme umfasst;
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2 eine Draufsicht von oben auf das Zellkontaktierungssystem der elektrochemischen Vorrichtung aus 1;
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3 einen Längsschnitt durch einen Zellverbinder des Stromleitungssystems längs der Linie 3-3 in 2;
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4 einen Schnitt durch einen Verbindungsbereich eines Zellverbinders und einen Verbindungsbereich sowie zwei daran angrenzende flexible Bereiche des Trägerelements des Zellkontaktierungssystems aus 2 und einer darunter angeordneten elektrochemischen Zelle, längs der Linie 4-4 in 2;
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5 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs I aus 4, bevor der Verbindungsbereich des Zellverbinders und der Verbindungsbereich des Trägerelements durch Verstemmen eines Positionierstifts miteinander verbunden worden sind;
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6 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs I aus 4, nachdem der Verbindungsbereich des Zellverbinders und der Verbindungsbereich des Trägerelements durch Verstemmen des Positionierstifts miteinander verbunden worden sind;
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7 eine ausschnittsweise perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Zellkontaktierungssystems und von zwei elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung, wobei ein Verbindungsbereich eines Zellverbinders und ein Verbindungsbereich des Trägerelements mittels einer Nietverbindung miteinander verbunden sind;
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8 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs II aus 7;
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9 eine Draufsicht von oben auf das Zellkontaktierungssystem und die elektrochemischen Zellen aus 7;
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10 einen Schnitt durch das Zellkontaktierungssystem und eine der elektrochemischen Zellen aus 9, längs der Linie 10-10 in 9;
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11 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs III aus 10;
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12 eine ausschnittsweise perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform des Zellkontaktierungssystems und von zwei elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung, wobei ein Verbindungsbereich des Trägerelements nur einseitig mit einem flexiblen Bereich des Trägerelements verbunden ist;
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13 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs IV aus 12;
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14 eine Draufsicht von oben auf das Zellkontaktierungssystem und die elektrochemischen Zellen aus 12;
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15 einen Schnitt durch das Zellkontaktierungssystem und eine der elektrochemischen Zellen aus 14, längs der Linie 15-15 in 14;
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16 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs V aus 15;
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17 eine der 16 entsprechende Darstellung einer Variante der dritten Ausführungsform des Zellkontaktierungssystems, bei welcher der Verbindungsbereich des Zellverbinders und der Verbindungsbereich des Trägerelements durch Verklebung miteinander verbunden sind;
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18 eine perspektivische Darstellung einer vierten Ausführungsform des Zellkontaktierungssystems und von zwei elektrochemischen Zellen der elektrochemischen Vorrichtung, wobei ein Verbindungsbereich eines Zellverbinders mit einem flexiblen Bereich des Zellverbinders verbunden ist;
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19 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs VI aus 18;
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20 eine Draufsicht von oben auf das Zellkontaktierungssystem und die elektrochemischen Zellen aus 18;
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21 einen Schnitt durch das Zellkontaktierungssystem und eine der elektrochemischen Zellen aus 20, längs der Linie 21-21 in 20;
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22 eine vergrößerte Darstellung des Bereichs VII aus 21;
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23 eine perspektivische Darstellung einer elektrochemischen Vorrichtung mit einem Gehäuse und mehreren darin angeordneten elektrochemischen Zellen, wobei das Zellkontaktierungssystem auf das Gehäuse aufgesetzt und mit Zellterminals der elektrochemischen Zellen elektrisch leitend verbunden ist; und
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24 eine perspektivische Darstellung der elektrochemischen Vorrichtung aus 23, bevor das Zellkontaktierungssystem auf das Gehäuse aufgesetzt und mit Zellterminals der elektrochemischen Zellen verbunden worden ist.
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Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Ein in den 1 bis 6, 23 und 24 dargestelltes, als Ganzes mit 100 bezeichnetes Zellkontaktierungssystem umfasst ein Trägerelement 102, an dem ein Stromleitungssystem 104 und ein Signalleitungssystem 106 gehalten sind, und ein auf das Trägerelement 102 aufsetzbares Abdeckelement 108.
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Das Trägerelement 102 ist auf ein Gehäuse 109 einer elektrochemischen Vorrichtung 111, beispielsweise eines Akkumulatormoduls, mit mehreren elektrochemischen Zellen 113, insbesondere Akkumulatorzellen, aufsetzbar und verschließt im montierten Zustand der elektrochemischen Vorrichtung 111 eine obere Gehäuseöffnung 117, durch welche Zellterminals 115 der elektrochemischen Zellen 113 der elektrochemischen Vorrichtung 111 hervorstehen (siehe insbesondere 24).
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Das Trägerelement 102 umfasst beispielsweise eine vorzugsweise im Wesentlichen rechteckige Trägerplatte 110.
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Das Trägerelement 102 ist mit einer Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen 112 versehen, wobei jede Durchtrittsöffnung 112 einerseits jeweils einem Kontaktbereich 114 eines Zellverbinders 116 oder eines Stromanschlusses 118 und andererseits jeweils einem Zellterminal 115 der elektrochemischen Zellen 113 der elektrochemischen Vorrichtung 111 zugeordnet ist, so dass durch eine solche Durchtrittsöffnung 112 jeweils ein Zellterminal 115 mit einem zugeordneten Kontaktbereich 114 eines Zellverbinders 116 oder eines Stromanschlusses 118 verbindbar ist.
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Dabei kann sich beispielsweise ein Zellterminal 115 durch die Durchtrittsöffnung 112 hindurch erstrecken, um in Kontakt mit einem Kontaktbereich 114 eines Zellverbinders 116 oder eines Stromanschlusses 118 zu kommen.
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Alternativ hierzu kann sich auch ein Kontaktbereich 114 eines Zellverbinders 116 oder eines Stromanschlusses 118 durch die jeweils zugeordnete Durchtrittsöffnung 112 hindurch erstrecken, um in Kontakt mit dem jeweils zugeordneten Zellterminal 115 zu kommen.
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Ferner ist auch denkbar, dass sich sowohl das Zellterminal 115 als auch der Kontaktbereich 114 des Zellverbinders 116 bzw. des Stromanschlusses 118 beide in die Durchtrittsöffnung 112 hinein erstrecken und dort miteinander verbunden sind.
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Wie aus den 1 und 2 zu ersehen ist, können die Durchtrittsöffnungen 112 des Trägerelements 102 in mehreren Reihen 120 angeordnet sein, wobei die Reihen 120 sich beispielsweise in einer Längsrichtung 122 des Trägerelements 102 erstrecken.
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Die Durchtrittsöffnungen 112 können insbesondere im Wesentlichen rechteckig ausgebildet sein, insbesondere mit abgerundeten Eckbereichen; grundsätzlich sind aber auch andere Formen der Durchtrittsöffnungen 112, insbesondere kreisförmige, ovale, quadratische oder polygonale Durchtrittsöffnungen 112, möglich.
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An der im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems 100 den elektrochemischen Zellen 113 abgewandten Oberseite 192 des Trägerelements 102 ist das Abdeckelement 108 angeordnet, welches zum Abdecken des Stromleitungssystems 104 und des Signalleitungssystems 106 dient (siehe 23).
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Das Abdeckelement 108 umfasst beispielsweise eine im Wesentlichen rechteckige Abdeckplatte 124.
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Wie aus 23 zu ersehen ist, ist das Abdeckelement 108 ferner vorzugsweise mit einem längs eines äußeren Randes umlaufenden, im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems 100 zu dem Trägerelement 102 hin vorstehenden Randbereich 126 versehen.
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Der Randbereich 126 des Abdeckelements 108 kann von zwei Durchtrittskanälen 128 unterbrochen sein, welche vom Rand des Abdeckelements 108, beispielsweise in der Längsrichtung 122 nach vorne oder nach hinten, vorstehen und beispielsweise einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweisen können.
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Wie am besten aus 1 und 2 zu ersehen ist, ist auch das Trägerelement 102 vorzugsweise mit einem längs eines äußeren Randes umlaufenden, im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems 100 zu dem Abdeckelement 108 hin vorstehenden Randbereich 130 versehen.
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Auch der Randbereich 130 des Trägerelements 102 kann von zwei Durchtrittskanälen 132 unterbrochen sein, welche vom Rand des Trägerelements 102, vorzugsweise in der Längsrichtung 122 nach vorne oder nach hinten, vorstehen und beispielsweise einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweisen können.
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Die Durchtrittskanäle 132 des Trägerelements 102 und die Durchtrittskanäle 128 des Abdeckelements 108 sind an einander entsprechenden Stellen der jeweiligen Randbereiche 130 bzw. 126 angeordnet und mit ihren offenen Seiten einander zugewandt, so dass die Durchtrittskanäle 132, 128 zusammen jeweils einen Durchtrittsschacht 134 bilden (siehe 23), welcher zur Aufnahme jeweils eines der Stromanschlüsse 118 des Zellkontaktierungssystems 100 dient.
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Die Stromanschlüsse 118 und die Zellverbinder 116, mittels welcher die Zellterminals 115 jeweils zweier einander benachbarter elektrochemischer Zellen 113 mit unterschiedlicher Polarität elektrisch leitend miteinander verbindbar sind, bilden zusammen das Stromleitungssystem 104 des Zellkontaktierungssystems 100.
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Das Stromleitungssystem 104 dient dazu, einen Stromfluss zwischen den elektrochemischen Zellen 113 der elektrochemischen Vorrichtung 111 und zu den oder von den Stromanschlüssen 118 des Zellkontaktierungssystems 100 zu ermöglichen.
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Durch dieses Stromleitungssystem 104 werden beispielsweise die elektrochemischen Zellen 113 der elektrochemischen Vorrichtung 111 elektrisch in Reihe geschaltet.
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Dabei verbindet jeder Zellverbinder 116 ein erstes Zellterminal 115a negativer Polarität einer ersten elektrochemischen Zelle 113a mit einem zweiten Zellterminal 115b positiver Polarität einer benachbarten zweiten elektrochemischen Zelle 113b (siehe 1 und 24).
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Jeweils ein Zellterminal 115c der den Anfang der Zellen-Reihenschaltung der elektrochemischen Vorrichtung bildenden elektrochemischen Zelle 113c und ein Zellterminal 115d der das Ende der Zellen-Reihenschaltung bildenden elektrochemischen Zelle 113d sind elektrisch leitend mit einem der elektrisch leitenden Stromanschlüsse 118 des Zellkontaktierungssystems 100 verbunden.
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Mehrere elektrochemische Vorrichtungen 111 mit jeweils einem Zellkontaktierungssystem 100 sind vorzugsweise elektrisch in Reihe geschaltet.
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Eine solche Reihenschaltung kann insbesondere dadurch hergestellt werden, dass ein Stromanschluss 118 einer ersten elektrochemischen Vorrichtung 111 mittels eines (nicht dargestellten) Modulverbinders elektrisch leitend mit einem elektrischen Stromanschluss 118 (entgegengesetzter Polarität) einer zweiten elektrochemischen Vorrichtung 111 verbunden wird.
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Um das Abdeckelement 108 lösbar an dem Trägerelement 102 festlegen zu können, ist vorzugsweise eine (nicht dargestellte) Rastvorrichtung vorgesehen, welche ein oder mehrere an dem Abdeckelement 108 vorgesehene abdeckelementseitige Rastelemente und ein oder mehrere an dem Trägerelement 102 vorgesehene trägerelementseitige Rastelemente umfasst.
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Die abdeckelementseitigen Rastelemente und die trägerelementseitigen Rastelemente sind an einander entsprechenden Stellen des Randbereichs 126 des Abdeckelements 108 bzw. des Randbereichs 130 des Trägerelements 102 angeordnet und verrasten miteinander, wenn das Abdeckelement 108 auf das Trägerelement 102 aufgesetzt wird, so dass das Abdeckelement 108 mittels der Rastvorrichtung lösbar an dem Trägerelement 102 gehalten ist.
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Das Trägerelement 102 ist an seinem Randbereich 130 vorzugsweise mit einer oder mehreren Anschlussausnehmungen 142 versehen, durch welche jeweils ein Signalleitungsanschluss 144 (siehe insbesondere 1) von außerhalb des Zellkontaktierungssystems 100 für die Kontaktierung mit einem zum Signalleitungsanschluss 144 komplementären Signalleitungselement zugänglich ist.
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Der Signalleitungsanschluss 144 kann beispielsweise als ein Signalleitungsstecker ausgebildet sein.
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In diesem Fall ist das komplementär zu dem Signalleitungsanschluss 144 ausgebildete Signalleitungselement vorzugsweise als eine Signalleitungsbuchse ausgebildet.
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Jeder Signalleitungsanschluss 144 dient zum Anschließen einer (nicht dargestellten) Überwachungseinheit an jeweils ein Signalleitungssystem 106 des Zellkontaktierungssystems 100 über eine (nicht dargestellte), vorzugsweise mehrpolige, Verbindungsleitung.
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Das in den 1 bis 6, 23 und 24 dargestellte Zellkontaktierungssystem 100 umfasst zwei Signalleitungssysteme 106 mit jeweils einem Signalleitungsanschluss 144. Es könnten aber auch nur ein Signalleitungssystem 106 oder mehr als zwei Signalleitungssysteme 106 vorhanden sein.
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Jedes Signalleitungssystem 106 dient zum Verbinden von einer oder mehreren Spannungsabgriffstellen 148 an jeweils einem Zellverbinder 116 oder Stromanschluss 118 und/oder von einem oder mehreren Temperatursensoren 150 des Zellkontaktierungssystems 100 mit dem Signalleitungsanschluss 144 und der daran angeschlossenen Überwachungseinheit.
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Das Signalleitungssystem 106 umfasst eine oder mehrere Signalleitungen 152, welche jeweils eine Signalquelle 154 elektrisch leitend mit dem Signalleitungsanschluss 144 verbinden.
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Wenn die Signalquelle 154 eine Spannungsabgriffstelle 148 an einem Zellverbinder 116 oder an einem Stromanschluss 118 ist, so ist diese Signalquelle 154 über eine Spannungsabgriffsleitung 156 mit dem Signalleitungsanschluss 144 verbunden.
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Die Spannungsabgriffstellen 148 sind an jeweils einem Kontaktbereich 114 eines Zellverbinders 116 oder eines Stromanschlusses 118 des Zellkontaktierungssystems 100 angeschlossen, um das dort jeweils herrschende elektrische Potential abgreifen zu können.
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Wenn die Signalquelle 154 ein Temperatursensor 150 ist, so ist die Signalquelle 154 mittels einer oder mehrerer Temperaturmessleitungen 158 elektrisch leitend mit dem Signalleitungsanschluss 170 verbunden.
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Die Temperatursensoren 150 stehen vorzugsweise ebenfalls in Kontakt mit einem Kontaktbereich 114 eines Zellverbinders 116 oder eines Stromanschlusses 118 des Zellkontaktierungssystems 100, um die dort herrschende Temperatur messen zu können.
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Jedes Signalleitungssystem 106 kann eine Versteifungsstruktur 170 umfassen, an welcher die Signalleitungen 152 zumindest abschnittsweise angeordnet sind.
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Die Versteifungsstruktur 170 jedes Signalleitungssystems 106 ist vorzugsweise baumartig aufgebaut und umfasst vorzugsweise einen Hauptaufnahmekanal 172, welcher sich beispielsweise in der Längsrichtung 122 des Zellkontaktierungssystems 100 erstreckt, und mehrere an Verzweigungsstellen 174 von dem Hauptaufnahmekanal 172 abzweigende Nebenaufnahmekanäle 176.
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Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der Hauptaufnahmekanal 172 mehrere Signalleitungen 152 des Signalleitungssystems 106 aufnimmt, während vorzugsweise jeder der Nebenaufnahmekanäle 176 jeweils nur eine einzelne Signalleitung 152 aufnimmt.
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Der Hauptaufnahmekanal 172 und/oder die Nebenaufnahmekanäle 176 weisen vorzugsweise einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf, der sich zu der dem Trägerelement 102 abgewandten Seite der Versteifungsstruktur 170 hin öffnet, so dass die Signalleitungen 152 von dieser Seite her in die Versteifungsstruktur 170 eingebracht werden können.
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Die Versteifungsstruktur 170 ist vorzugsweise einstückig ausgebildet und kann insbesondere ein spritzgießfähiges Material, beispielsweise PBT (Polybutylenterephthalat), PP (Polypropylen), PA (Polyamid), ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) und/oder LCP ("Liquid Crystal Polymer") umfassen.
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Die Versteifungsstruktur 170 kann eine oder mehrere Halteeinrichtungen umfassen, durch welche die Signalleitungen 152 des Signalleitungssystems 106, vorzugsweise lösbar, an der Versteifungsstruktur 170 festgelegt sind. Solche Halteeinrichtungen können beispielsweise als Haken, Klammern, Rastelemente, Clipse oder ähnliches ausgebildet sein, welche an der Versteifungsstruktur 170 und/oder an den Signalleitungen 152 angeordnet sind.
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Jede Versteifungsstruktur 150 eines Signalleitungssystems 106 kann wiederum als Ganzes, insbesondere lösbar, an der im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems 100 dem Abdeckelement 108 zugewandten Oberseite 192 des Trägerelements 102 festgelegt sein.
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Die Festlegung der Versteifungsstruktur 170 an dem Trägerelement 102 kann beispielsweise durch Verrastung, Verschweißung und/oder Verklebung erfolgen. Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass die Versteifungsstruktur 170 einstückig mit dem Trägerelement 102 ausgebildet ist.
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Jeder der Kontaktbereiche 114 der Zellverbinder 116 und jeder Stromanschluss 118 ist jeweils einem Zellterminal 115 der elektrochemischen Vorrichtung 111 zugeordnet und im montierten Zustand der elektrochemischen Vorrichtung 111 elektrisch leitend, vorzugsweise stoffschlüssig, mit dem jeweils zugeordneten Zellterminal 115 verbunden.
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Jeder Zellverbinder 116 umfasst zwei Kontaktbereiche 114 zum elektrischen Kontaktieren von jeweils einem Zellterminal 115 und einen die beiden Kontaktbereiche 114 miteinander verbindenden Kompensationsbereich 160. Der Kompensationsbereich 160 ist vorzugsweise elastisch und/oder plastisch verformbar, um eine Relativbewegung der beiden Kontaktbereiche 114 des Zellverbinders 116 relativ zueinander im Betrieb der elektrochemischen Vorrichtung 111 und/oder zum Toleranzausgleich bei der Montage des Zellkontaktierungssystems 100 zu ermöglichen.
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Zu diesem Zweck kann der Kompensationsbereich 160 insbesondere eine oder mehrere quer zu einer Verbindungsrichtung, welche ein Zentrum des ersten Kontaktbereichs 114a und ein Zentrum des zweiten Kontaktbereichs 114b des Zellverbinders 116 miteinander verbindet, verlaufende Kompensationswellen 162 aufweisen.
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Jeder Zellverbinder 116 ist an einem oder mehreren Verbindungsbereichen 178 mit einem jeweils zugeordneten Verbindungsbereich 180 des Trägerelements 102 verbunden.
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Wie am besten aus den 3, 5 und 6 zu ersehen ist, kann jeder Verbindungsbereich 180 des Trägerelements 102 jeweils ein Positionierelement 182 aufweisen, welches sich im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems 100 durch eine jeweils zugeordnete Positionieröffnung 184 des Zellverbinders 116 hindurch erstreckt.
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Das Positionierelement 182 kann beispielsweise als ein Positionierstift 186 ausgebildet sein.
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Durch die Positionierelemente 182 wird die Position des Zellverbinders 116 relativ zu dem Trägerelement 102 längs einer X-Richtung 188 und einer senkrecht zur X-Richtung 188 verlaufenden Y-Richtung 190 festgelegt, wobei die X-Richtung 188 und die Y-Richtung 190 gemeinsam die Ebene aufspannen, in welcher die Zellverbinder 116 des Zellkontaktierungssystems 100 nebeneinander angeordnet sind.
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Diese Ebene verläuft vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Oberseite 192 des Trägerelements 102, welche im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems 100 den Zellverbindern 102 und dem Abdeckelement 108 zugewandt ist.
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Ferner verlaufen die X-Richtung 188 und die Y-Richtung 190 im montierten Zustand der elektrochemischen Vorrichtung 111 vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu den Kontaktflächen 194, an welchen die Zellterminals 115 der elektrochemischen Zellen 113, vorzugsweise im Wesentlichen flächig, an den jeweils zugeordneten Zellverbindern 116 anliegen.
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Senkrecht zur X-Richtung 188 und zur Y-Richtung 190 verläuft eine Z-Richtung 196 des Zellkontaktierungssystems 100, so dass die X-Richtung 188, die Y-Richtung 190 und die Z-Richtung 196 gemeinsam ein rechtwinkliges Achsensystem des Zellkontaktierungssystems 100 aufspannen.
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Um eine Bewegung des Verbindungsbereichs 180 des Trägerelements 102 relativ zu dem Verbindungsbereich 178 des jeweils zugeordneten Zellverbinders 116 längs der Z-Richtung 196 zu verhindern, wird an dem Positionierelement 182 bei der Montage des Zellkontaktierungssystems 100 durch Verstemmen ein verbreiterter Kopfteil 198 erzeugt, welcher den Verbindungsbereich 178 des Zellverbinders 116 hintergreift, so dass die Verbindungsbereiche 178 und 180 des Zellverbinders 178 beziehungsweise des Trägerelements 102 durch Formschluss gegen ein Auseinanderbewegen längs der Z-Richtung 196 gesichert sind (siehe 6).
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Vor dem Verstemmen weist das Positionierelement 182, wie in 5 dargestellt, hingegen einen (senkrecht zur Z-Richtung 196 genommenen) Querschnitt auf, welcher geringer ist als der Durchmesser der Positionieröffnung 184 des Zellverbinders 116, so dass beim Anordnen der Zellverbinder 116 an dem Trägerelement 102 das Positionierelement 182 durch die jeweils zugeordnete Positionieröffnung 184 eines Zellverbinders 116 hindurchgesteckt werden kann.
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Um bei der Montage des Zellkontaktierungssystems 100 Toleranzen der verwendeten Bauteile längs der Z-Richtung 196 ausgleichen zu können, ist der Verbindungsbereich 180 des Trägerelements 102 nicht starr, sondern über jeweils einen flexiblen Bereich 200 des Trägerelements 102 mit benachbarten Referenzbereichen 202 des Trägerelements 102 verbunden (siehe insbesondere die 3, 5 und 6).
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Die Referenzbereiche 202 können beispielsweise einstückig mit der Trägerplatte 110 des Trägerelements 102 ausgebildet sein.
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Die flexiblen Bereiche 200 weisen eine Materialausdünnung und/oder eine Wellengeometrie auf, so dass durch eine Verformung der flexiblen Bereiche 200 eine Bewegung, insbesondere eine Verschiebung, des jeweiligen Verbindungsbereichs 180 des Trägerelements 102 längs der Z-Richtung 196 relativ zu den benachbarten Referenzbereichen 202 des Trägerelements 102 möglich ist.
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Bei der insbesondere in den 5 und 6 dargestellten Ausführungsform der flexiblen Bereiche 200 weisen diese flexiblen Bereiche 200 zum einen eine geringere Materialstärke auf als der angrenzende Verbindungsbereich 180 des Trägerelements 102 und/oder als der jeweils angrenzende Referenzbereich 202 des Trägerelements 102.
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Zum anderen weisen diese flexiblen Bereiche 200 auch eine Wellengeometrie auf, mit einer oder mehreren Wellen 204, die quer, vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht, zu einer Längsrichtung 206 des jeweiligen flexiblen Bereichs 200 verlaufen, wobei sich der flexible Bereich 200 in der Längsrichtung 206 von dem Verbindungsbereich 180 zu dem Referenzbereich 202 hin erstreckt.
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Bei der Montage des Zellkontaktierungssystems 100 wird der Verbindungsbereich 180 mittels einer (nicht dargestellten) Montageeinrichtung in eine optimale Montageposition längs der Z-Richtung 196 gebracht, wobei diese optimale Montageposition beispielsweise von den Abmessungen der jeweils benachbarten elektrochemischen Zelle 113 der elektrochemischen Vorrichtung 111 abhängen kann.
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In den Zeichnungen sind die Verbindungsbereiche 180 in einer Montageposition dargestellt, in welcher die Verbindungsbereiche 180 längs der Z-Richtung 196 auf derselben Höhe liegen wie die jeweils benachbarten Referenzbereiche 202; in den Zeichnungen sind die Verbindungsbereiche 180 also gerade nicht in der Z-Richtung 196 relativ zu den Referenzbereichen 202 verschoben.
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Bei einem realen Zellkontaktierungssystem 100 werden aber zumindest einige oder auch alle Verbindungsbereiche 180 aufgrund ihrer Beweglichkeit in der Z-Richtung 196 in der Montageposition relativ zu den benachbarten Referenzbereichen 202 längs der Z-Richtung 196 verschoben sein.
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Die Positionen der Verbindungsbereiche 180 längs der X-Richtung 188 und längs der Y-Richtung 190 verändern sich vorzugsweise bei einer Verschiebung der Verbindungsbereiche 180 längs der Z-Richtung 196 im Wesentlichen nicht.
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Das Trägerelement 102 und/oder das Abdeckelement 108 umfasst vorzugsweise ein elektrisch nicht leitendes Kunststoffmaterial, beispielsweise PBT (Polybutylenterephthalat), PP (Polypropylen), PA (Polyamid), ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) und/oder LCP ("Liquid Crystal Polymer"), und ist vorzugsweise im Wesentlichen vollständig aus einem solchen Kunststoffmaterial gebildet.
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Ein besonders geeignetes Material für das Trägerelement 102 und/oder das Abdeckelement 108 ist ein mit Talkum verstärktes Polypropylen-Material (beispielsweise das Material mit der Bezeichnung PP/T20). Dieses Material weist durch die Talkumverstärkung eine besonders hohe Formstabilität auf.
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Das Trägerelement 102 und/oder das Abdeckelement 108 kann als ein einstückiges Kunststoff-Spritzgießteil ausgebildet sein.
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Die Verbindungsbereiche 180 und die flexiblen Bereiche 200 des Trägerelements 102 sind vorzugsweise einstückig mit den Referenzbereichen 202 und der Trägerplatte 110 ausgebildet.
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Das vorstehend beschriebene Zellkontaktierungssystem 100 wird vorzugsweise als eine separate Baugruppe der elektrochemischen Vorrichtung 111 komplett vormontiert.
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Bei dieser Vormontage werden die Bestandteile des Stromleitungssystems 104, insbesondere die Zellverbinder 116 und die Stromanschlüsse 118, an dem Trägerelement 102 positioniert.
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Dabei greifen die noch unverformten Positionierelemente 182 in die zugeordneten Positionieröffnungen 184 der Zellverbinder 116 ein (siehe 5).
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Die Verbindungsbereiche 180 des Trägerelements 102 werden mittels einer Montageeinrichtung in die jeweils gewünschte Montageposition relativ zu den Referenzbereichen 202 längs der Z-Richtung 196 bewegt, insbesondere verschoben.
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Dann werden die Verbindungsbereiche 180 des Trägerelements 102 formschlüssig mit den, vorzugsweise im Wesentlichen flächig, daran anliegenden Verbindungsbereichen 178 der Zellverbinder 116 verbunden, beispielsweise durch Verstemmen der Positionierelemente 182 (siehe 6).
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In 3 ist der unverstemmte Zustand der Positionierelemente 182 in durchgezogenen Linien und der verstemmte Zustand der Positionierelemente 182 in gebrochenen Linien dargestellt.
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Die Stromanschlüsse 118 können in derselben Weise wie die Zellverbinder 116 an Verbindungsbereichen 178 mit jeweils einem zugeordneten Verbindungsbereich 180 des Trägerelements mittels eines Positionierelements 182 festgelegt sein.
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Ferner werden die Spannungsabgriffsleitungen 156 und die Temperaturmessleitungen 158 des Signalleitungssystems 106 an den Versteifungsstrukturen 170 der Signalleitungssysteme 106, vorzugsweise lösbar, festgelegt.
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Wenn die Versteifungsstrukturen 170 nicht ohnehin bereits mit dem Trägerelement 102, beispielsweise einstückig, verbunden sind, werden ferner die Versteifungsstrukturen 170 an der Oberseite 192 des Trägerelements 102 festgelegt.
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Die Spannungsabgriffsleitungen 156 werden mit den Spannungsabgriffstellen 148 der Zellverbinder 116 und der Stromanschlüsse 118 verbunden, und die Temperaturmessleitungen 158 werden mit den Temperatursensoren 150 des Zellkontaktierungssystems 100 verbunden.
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Die der jeweiligen Signalquelle 154, also der Spannungsabgriffstelle 148 oder dem Temperatursensor 150, abgewandten Enden der Signalleitungen 152, das heißt der Spannungsabgriffsleitungen 156 oder der Temperaturmessleitungen 158, werden mit dem Signalleitungsanschluss 144 des jeweiligen Signalleitungssystems 106 verbunden.
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Somit sind alle für die Kontaktierung der elektrochemischen Zellen 113 der elektrochemischen Vorrichtung 111 benötigten Bauteile in einer als Einheit handhabbaren Baugruppe, nämlich in dem Zellkontaktierungssystem 100, bereits in der erforderlichen relativen Positionierung zusammengefasst.
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Das Trägerelement 102 mit dem Stromleitungssystem 104 und den Signalleitungssystemen 106 wird bei der Montage der elektrochemischen Vorrichtung 111 auf das Gehäuse 109 aufgesetzt, in welchem die elektrochemischen Zellen 113 angeordnet sind, und mit dem die Gehäuseöffnung umgebenden Rand des Gehäuses 109 verbunden.
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Anschließend werden die Zellverbinder 116 und die Stromanschlüsse 118 elektrisch leitend mit den jeweils zugeordneten Zellterminals 115 der elektrochemischen Vorrichtung 111 kontaktiert, beispielsweise durch Stoffschluss, insbesondere durch Verschweißung, und/oder durch Formschluss.
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Nach erfolgter Kontaktierung zwischen dem Stromleitungssystem 104 und den Zellterminals 115 der elektrochemischen Zellen 113 der elektrochemischen Vorrichtung 111 wird das Abdeckelement 108 auf das Trägerelement 102 aufgesetzt und mit demselben verbunden, insbesondere durch Verrastung, so dass das Abdeckelement 108 das Stromleitungssystem 104 und die Signalleitungssysteme 106 des Zellkontaktierungssystems 100 abdeckt und vor einer ungewollten Berührung schützt.
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Hierdurch wird eine Beschädigung des Stromleitungssystems 104 und der Signalleitungssysteme 106 während des Transports und der Montage der elektrochemischen Vorrichtung 111 verhindert.
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Die fertig montierte elektrochemische Vorrichtung 111 kann mit mehreren anderen elektrochemischen Vorrichtungen 111, insbesondere Akkumulatormodulen, zu einer elektrochemischen Vorrichtungsgruppe zusammengesetzt werden, wobei insbesondere verschiedene elektrochemische Vorrichtungen 111 mittels (nicht dargestellter) Modulverbinder, welche die Stromanschlüsse 118 verschiedener elektrochemischer Vorrichtungen 111 miteinander verbinden, zusammengeschaltet werden können.
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Die Signalleitungsanschlüsse 144 der Signalleitungssysteme 106 werden mit einem hierzu komplementären Signalleitungselement über jeweils eine, vorzugsweise mehrpolige, Verbindungsleitung an eine Überwachungseinheit der elektrochemischen Vorrichtung 111 oder an eine zentrale Überwachungsvorrichtung der elektrochemischen Vorrichtungsgruppe angeschlossen.
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Während des Betriebs der elektrochemischen Vorrichtung 111 bzw. der elektrochemischen Vorrichtungsgruppe ermöglicht es die Überwachungseinheit jedes Zellkontaktierungssystems 100, die von den Signalquellen 154 des jeweiligen Zellkontaktierungssystems 100 bereitgestellten Signale, insbesondere elektrische Potentiale und Temperaturdaten, zu überwachen und auszuwerten, um zu jedem Zeitpunkt den Betriebszustand der elektrochemischen Vorrichtung 111 erfassen und gegebenenfalls erforderlich werdende Maßnahmen, beispielsweise eine Abschaltung der elektrochemischen Vorrichtung 111, vornehmen zu können.
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Für Wartungs- und/oder Reparaturzwecke kann das Abdeckelement 108 von dem Trägerelement 102 abgenommen werden.
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Eine in den 7 bis 11 dargestellte zweite Ausführungsform des Zellkontaktierungssystems 100 unterscheidet sich von der in den 1 bis 6, 23 und 24 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass die formschlüssige Verbindung zwischen einem längs der Z-Richtung 196 beweglichen Verbindungsbereich 180 des Trägerelements 102 einerseits und einem Verbindungsbereich 178 eines jeweils zugeordneten Zellverbinders 116 durch Vernietung hergestellt wird.
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Wie insbesondere aus 11 zu ersehen ist, weist bei dieser Ausführungsform der Verbindungsbereich 180 des Trägerelements 102 eine der Positionieröffnung 184 im Verbindungsbereich 178 des Zellverbinders 116 benachbarte Positionieröffnung 208 auf, welche vorzugsweise im Wesentlichen mit der Positionieröffnung 184 des Zellverbinders 116 fluchtet.
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Die Positionieröffnungen 208 und 184 bilden zusammen einen Positionierkanal 210, welcher von einem Nietelement 212 durchsetzt wird.
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Das Nietelement weist einen im Wesentlichen hohlzylindrischen Grundkörper 214 und an den stirnseitigen Enden des Grundkörpers 214 jeweils einen radial nach außen abstehenden Nietflansch 216 auf.
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Die Nietflansche 216 hintergreifen den Verbindungsbereich 178 des Zellverbinders 116 beziehungsweise den Verbindungsbereich 180 des Trägerelements 102 derart, dass der Verbindungsbereich 178 und der Verbindungsbereich 180 formschlüssig miteinander verbunden und an einem Auseinanderbewegen längs der Z-Richtung 196 gehindert sind.
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Bei der Montage der zweiten Ausführungsform des Zellkontaktierungssystems 100 werden die Zellverbinder 116 mit ihren Verbindungsbereichen 178 so auf die jeweils zugeordneten Verbindungsbereiche 180 des Trägerelements 102 aufgelegt, dass die Positionieröffnungen 208 in den Verbindungsbereichen 180 des Trägerelements 102 und die jeweils zugeordneten Positionieröffnungen 184 in den Verbindungsbereichen 178 der Zellverbinder 116 zusammen jeweils einen Positionierkanal 210 bilden.
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In diesen Positionierkanal 210 wird eine Nietelement-Vorform eingebracht, welche einen holzylindrischen Grundkörper und an einer Stirnseite einen Nietflansch 216 aufweist.
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Das über den Positionierkanal 210 überstehende freie Ende des Grundkörpers dieser Nietelement-Vorform wird anschließend derart umgeformt, dass der zweite Nietflansch 216 gebildet wird, so dass der Verbindungsbereich 178 des Zellverbinders 116 und der Verbindungsbereich 180 des Trägerelements 102 zwischen den beiden Nietflanschen 216 des so gebildeten Nietelements 212 gehalten und gegen ein Auseinanderbewegen längs der Z-Richtung 196 gesichert sind.
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Im Übrigen stimmt die in den 7 bis 11 dargestellte zweite Ausführungsform des Zellkontaktierungssystems 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den 1 bis 6, 23 und 24 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Eine in den 12 bis 16 dargestellte dritte Ausführungsform des Zellkontaktierungssystems 100 unterscheidet sich von der in den 1 bis 6, 23 und 24 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass mindestens ein längs der Z-Richtung 196 beweglicher Verbindungsbereich 180 des Trägerelements 102, vorzugsweise jeder dieser Verbindungsbereiche 180, nicht über zwei, vorzugsweise einander gegenüberliegende, flexible Bereiche 200 mit jeweils einem Referenzbereich 202 des Trägerelements 102 verbunden ist, sondern nur über einen einzigen flexiblen Bereich 200 mit einem daran angrenzenden Referenzbereich 202 des Trägerelements 102 (siehe insbesondere 16).
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Auf der dem einzelnen flexiblen Bereich 200 gegenüberliegenden Seite des Verbindungsbereichs 180 des Trägerelements 102 ist der Verbindungsbereich 180 durch eine Durchbrechung 218, beispielsweise in Form eines Spaltes 220, von einem weiteren Referenzbereich 202 des Trägerelements 102 getrennt.
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Der Verbindungsbereich 180 des Trägerelements 102 ist daher bei dieser Ausführungsform relativ zu dem zweiten Referenzbereich 202b – zumindest in der Z-Richtung 196 – ohne Aufwendung einer zusätzlichen Verformungskraft frei beweglich.
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Im Übrigen stimmt die in den 12 bis 16 dargestellte dritte Ausführungsform des Zellkontaktierungssystems 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den 1 bis 6, 23 und 24 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Auch bei dieser dritten Ausführungsform des Zellkontaktierungssystems kann mindestens ein Verbindungsbereich 180 des Trägerelements 102 statt durch Verstemmung durch Vernietung mit dem jeweils zugeordneten Verbindungsbereich 178 des Zellverbinders 116 verbunden sein, wie dies vorstehend im Zusammenhang mit der in den 7 bis 11 dargestellten zweiten Ausführungsform beschrieben worden ist.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass bei mindestens einem Verbindungsbereich 180 des Trägerelements 102 keine formschlüssige Verbindung mit dem Verbindungsbereich 178 des Zellverbinders 116 durch Verformen eines Positionierelements 182 ausgebildet wird, sondern eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Verbindungsbereich 180 des Trägerelements 102 und dem Verbindungsbereich 178 des Zellverbinders 116 hergestellt wird.
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Hierfür ist die dem Verbindungsbereich 180 des Trägerelements 102 zugewandte Seite des Verbindungsbereichs 178 des Zellverbinders 116 und/oder die dem Verbindungsbereich 178 des Zellverbinders 116 zugewandte Seite des Verbindungsbereichs 180 des Trägerelements 102 mit einer Kleberschicht 222 versehen, welche stoffschlüssig mit dem Verbindungsbereich 178 des Zellverbinders 116 beziehungsweise mit dem Verbindungsbereich 180 des Trägerelements 102 verbunden ist und bei der Montage des Zellkontaktierungssystems 100 eine weitere stoffschlüssige Verbindung mit dem jeweils anderen Element, das heißt mit dem Verbindungsbereich 180 des Trägerelements 102 beziehungsweise mit dem Verbindungsbereich 178 des Zellverbinders 116, eingeht, wie dies in 17 dargestellt ist.
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Bei dieser Ausführungsform können das Positionierelement 182 und die zugeordnete Positionieröffnung 184 entfallen, wodurch der Verbindungsbereich 178 des Zellverbinders 116 und der Verbindungsbereich 180 des Trägerelements 102 bei der Montage längs der X-Richtung 188 und/oder längs der Y-Richtung 190 relativ zueinander versetzt werden können, um Toleranzen auszugleichen.
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Im Übrigen stimmt die in 17 dargestellte Variante der dritten Ausführungsform des Zellkontaktierungssystems 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den 12 bis 16 dargestellten dritten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Eine in den 18 bis 22 dargestellte vierte Ausführungsform des Zellkontaktierungssystems 100 unterscheidet sich von den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen dadurch, dass mindestens ein Verbindungsbereich 178 eines Zellverbinders 116 nicht starr mit einem Grundkörper 224 des Zellverbinders 116, an welchem die Kontaktbereiche 114 des Zellverbinders 116 angeordnet sind, verbunden ist, sondern über einen flexiblen Bereich 226 des Zellverbinders 116.
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Wie am besten aus 22 zu ersehen ist, ist der flexible Bereich 226 des Zellverbinders 116 auf seiner dem Verbindungsbereich 178 des Zellverbinders 116 gegenüberliegenden Seite, vorzugsweise einstückig, mit einem Referenzbereich 228 des Zellverbinders 116 verbunden.
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Der flexible Bereich 226 ist so verformbar, dass durch die Verformung des flexiblen Bereichs 226 der Verbindungsbereich 178 des Zellverbinders 116 relativ zu dem Referenzbereich 228 des Zellverbinders 116 längs der Z-Richtung 196 beweglich, insbesondere verschiebbar, ist.
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Der Referenzbereich 228 des Zellverbinders 116 ist vorzugsweise einstückig mit dem Grundkörper 224 des Zellverbinders 116 ausgebildet.
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Wie am besten aus 19 zu ersehen ist, bilden bei dieser Ausführungsform der Verbindungsbereich 178, der flexible Bereich 226 und der Referenzbereich 228 des Zellverbinders 116 einen, vorzugsweise einstückig mit dem Grundkörper 224 des Zellverbinders 116 ausgebildeten, Steg 230, welcher sich vorzugsweise im Wesentlichen längs einer Schmalseite des Zellverbinders 116 erstreckt.
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Der Verbindungsbereich 178 kann bei dieser Ausführungsform einen Führungsabschnitt 232 und einen Positionierabschnitt 234 umfassen, wobei in dem Positionierabschnitt 234 die Positionieröffnung 184 angeordnet ist, durch welche sich das Positionierelement 182 des Trägerelements 102 hindurch erstreckt.
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Der Führungsabschnitt 232 ist im montierten Zustand des Zellkontaktierungssystems 100 zwischen zwei Führungselementen 236 angeordnet, welche den Führungsabschnitt 232 des Zellverbinders 116 beim Anordnen des Zellverbinders 116 an dem Trägerelement 102 führen, so dass vorzugsweise dessen Position längs der X-Richtung 188 oder längs der Y-Richtung 190 des Zellkontaktierungssystems 100 relativ zu dem Trägerelement 102 festgelegt ist.
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Auch bei dieser Ausführungsform kann, wie bei der ersten und bei der dritten Ausführungsform, eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Verbindungsbereich 178 des Zellverbinders 116 und dem Verbindungsbereich 180 des Trägerelements 102 dadurch hergestellt werden, dass das Positionierelement 182 unter Bildung eines verbreiterten Kopfteils 198 verstemmt wird, nachdem das Positionierelement 182 in die Positionieröffnung 184 des Zellverbinders 116 eingeführt worden ist.
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In 22 ist die Außenkontur des Positionierelements 182 vor dem Verstemmen in durchgezogenen Linien und die Außenkontur des Positionierelements 182 nach dem Verstemmen in gebrochenen Linien dargestellt.
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Da bei dieser Ausführungsform bei zumindest einem Verbindungsbereich 178 eines Zellverbinders 116 die Relativbeweglichkeit zwischen dem Verbindungsbereich 178 des Zellverbinders 116 und dem Verbindungsbereich 180 des Trägerelements 102 längs der Z-Richtung 196 durch eine Beweglichkeit des Verbindungsbereichs 178 des Zellverbinders 116 relativ zu dem Referenzbereich 228 des Zellverbinders 116 längs der Z-Richtung 196 ermöglicht wird, kann der diesem beweglichen Verbindungsbereich 178 des Zellverbinders 116 zugeordnete Verbindungsbereich 180 des Trägerelements 102 starr mit dem Referenzbereich 202 des Trägerelements 102, insbesondere mit der Trägerplatte 110, verbunden sein.
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Die Verformbarkeit des flexiblen Bereichs 126 des Zellverbinders 116 kann beispielsweise dadurch bereitgestellt werden, dass der flexible Bereich 226 eine Materialverdünnung und/oder eine Wellengeometrie aufweist.
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Bei dem in den 18 bis 22 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der flexible Bereich 226 des Zellverbinders 116 eine Wellengeometrie mit einer Welle 238 auf, welche quer, vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht, zu einer Längsrichtung 240 des flexiblen Bereichs 226 verläuft, wobei der flexible Bereich 226 sich in der Längsrichtung 240 von dem Referenzbereich 228 des Zellverbinders 116 zu dem Verbindungsbereich 178 des Zellverbinders 116 hin erstreckt.
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Bei der Montage der vierten Ausführungsform des Zellkontaktierungssystems 100 wird der Verbindungsbereich 178 des Zellverbinders 116, beispielsweise mittels einer Montageeinrichtung, in eine gewünschte Montageposition längs der Z-Richtung 196 relativ zu dem Referenzbereich 228 des Zellverbinders 116 bewegt, insbesondere verschoben.
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In dieser gewünschten Montageposition liegt der Verbindungsbereich 178 des Zellverbinders 116, vorzugsweise im Wesentlichen flächig, an dem jeweils zugeordneten Verbindungsbereich 180 des Trägerelements 102 an.
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In dieser Montageposition werden der Verbindungsbereich 178 des Zellverbinders 116 und der Verbindungsbereich 180 des Trägerelements 102 durch Verstemmen des Positionierelements 182 formschlüssig miteinander verbunden.
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Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch bei der vierten Ausführungsform des Zellkontaktierungssystems vorgesehen sein, dass ein in der Z-Richtung 196 beweglicher Verbindungsbereich 178 des Zellverbinders 116 mittels einer Nietverbindung oder stoffschlüssig, insbesondere durch Verklebung, mit dem jeweils zugeordneten Verbindungsbereich 180 des Trägerelements 102 verbunden wird.
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Im Übrigen stimmt die in den 18 bis 22 dargestellte vierte Ausführungsform des Zellkontaktierungssystems 100 hinsichtlich Aufbau, Funktion und Herstellungsweise mit der in den 1 bis 6, 23 und 24 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
