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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einsetzen von mindestens einem Batteriemodul in ein Batteriegehäuse, das eine Einsetzöffnung aufweist sowie eine Batteriemontagevorrichtung zum Einsetzen von mindestens einem Batteriemodul in ein Batteriegehäuse, das eine Einsetzöffnung aufweist, wobei die Batteriemontagevorrichtung eine Greifvorrichtung aufweist.
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Die
DE 10 2011 109 230 A1 beschreibt eine vormontierte Einheit für ein Batteriemodul. Diese vormontierte Einheit weist Zellverbinder auf, wobei die vormontierte Einheit auf ein Batteriemodul aufgesetzt werden kann, wodurch die Zellverbinder der vormontierten Einheit die Einzelzellen des Batteriemoduls elektrisch in Reihe schalten.
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Die
US 2012/0133371 A1 beschreibt ein Verfahren zum Einsetzen von zylinderförmigen Batteriezellen in eine Aufnahmevorrichtung. Zum Einsetzen ist dabei eine Hebevorrichtung vorgesehen, die einen Elektromagneten aufweist. Durch diese Hebevorrichtung können eine oder mehrere Batteriezellen aufgehoben und in eine entsprechende Aufnahmevorrichtung eingesetzt werden.
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Weiterhin beschreibt die
DE 10 2012 012 819 A1 ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße als Greifvorrichtung ausgebildete Batteriemontagevorrichtung. Die Greifvorrichtung weist dabei einen Querbalken und zwei daran angeordnete Greifarme auf, die in ihrem Abstand zueinander verstellbar sind. Mit dieser Greifvorrichtung können Batteriemodule unterschiedlicher Größe gegriffen und gehoben werden, um sie zum nächsten Montageort zu befördern.
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Die Batteriemontage erfordert im Normalfall sehr viele Einzelschritte, angefangen vom Zusammensetzen von Batteriemodulen aus Einzelzellen, über das elektrische Kontaktieren der Einzelzellen, dem Zusammensetzen der einzelnen Batteriemodule zu einer Batterie bis hin zum Unterbringen dieser Batterie in einem Batteriegehäuse. Wünschenswert ist es dabei, das Handling von Batteriemodulen möglichst einfach, zeitsparend und flexibel gestalten zu können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Einsetzen von mindestens einem Batteriemodul in ein Batteriegehäuse und eine Montagevorrichtung bereitzustellen, mittels welchen das Einsetzen von Batteriemodulen in ein Batteriegehäuse flexibler gestaltet werden kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Einsetzen von mindestens einem Batteriemodul in ein Batteriegehäuse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Batteriemontagevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Einsetzen von mindestens einem Batteriemodul in ein Batteriegehäuse, das eine Einsetzöffnung aufweist, wird in einem Schritt a) das mindestens eine Batteriemodul in eine Aufnahmevorrichtung, die eine Längserstreckungsrichtung aufweist und zwei die Aufnahmevorrichtung beidseitig in ihrer Längserstreckungsrichtung begrenzenden Endstücke, eingesetzt. Weiterhin wird in einem Schritt b) das mindestens eine eingesetzte Batteriemodul an der Aufnahmevorrichtung mittels mindestens eines Befestigungsmittels befestigt. Des Weiteren wird in einem Schritt c) die Aufnahmevorrichtung mittels einer Greifvorrichtung gegriffen, wobei die Greifvorrichtung mit den zwei Endstücken der Aufnahmevorrichtung in Eingriff gebracht wird. Anschließend wird in einem Schritt d) die Aufnahmevorrichtung um ihre Längserstreckungsrichtung um einen vorbestimmten Winkel mittels der Greifvorrichtung gedreht und in einem Schritt e) das mindestens eine Batteriemodul in das Batteriegehäuse eingesetzt. In einem Schritt f) wird dann die Befestigung zwischen dem mindestens einen Batteriemodul und der Aufnahmevorrichtung gelöst.
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Durch das Vormontieren von mindestens einem Batteriemodul, und insbesondere auch mehreren Batteriemodulen, in einer Aufnahmevorrichtung sowie durch die Greifvorrichtung, die die Aufnahmevorrichtung greifen und um ihre Längserstreckungsrichtung drehen kann, wird es auf besonders vorteilhafte Weise ermöglicht, Batteriemodule auch quer oder auch über Kopf zu montieren. Damit ist deutlich mehr Flexibilität bei der Batteriemontage geboten. Besonders von Vorteil ist, dass durch dieses erfindungsgemäße Verfahren auch ein oder mehrere Batteriemodule an der Aufnahmevorrichtung befestigt werden können und dann als Einheit zusammen mit der Aufnahmevorrichtung gedreht werden können. Dies ermöglicht es erst, Batterien besonders platzsparend, materialsparend und kostengünstig auszugestalten. Der Grund hierfür liegt darin, dass manche Batteriezellen und die aus solchen Batteriezellen gebildeten Batteriemodule nur auf einer bestimmten Seite gekühlt werden können. Auf der dieser Kühlseite gegenüberliegenden Seite werden die Batteriezellen bzw. Batteriemodule dann üblicherweise elektrisch miteinander kontaktiert. Durch die Möglichkeit, eine ein oder mehrere Batteriemodule als Gesamtheit Drehen und in ein Batteriegehäuse einsetzen zu können, kann es bewerkstelligt werden, dass z.B. eine erste Schicht an Batteriemodulen als Gesamtheit über Kopf gedreht und in ein Batteriegehäuse eingesetzt wird, so dass die Kühlseite der Batteriemodule nach oben, also vom Batteriegehäuse weg, weist, daraufhin ein Kühlelement, wie z.B. eine Kühlplatte auf die Batteriemodule aufgesetzt wird und daraufhin auf das Kühlelement eine weitere zweite Schicht an Batteriemodulen ungedreht, d.h. mit ihrer Kühlseite nach unten auf die Kühlplatte aufgesetzt wird. So mit können zwei Schichten an Batteriemodulen vorteilhafterweise mit nur einem dazwischen befindlichen Kühlelement gekühlt werden, was eine besonders bauraumeffiziente, kostengünstige und materialsparende Ausgestaltung einer Batterie ermöglicht. Zudem ist durch das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhafterweise auch die Möglichkeit bereitgestellt, mehrere Batteriemodule vor dem Drehen, insbesondere vor dem Greifen der Aufnahmevorrichtung mit der Greifvorrichtung, elektrisch miteinander zu kontaktieren und weitere Montageschritte oberseitig, d.h. von der Aufnahmevorrichtung wegweisend, an den Batteriemodulen vorzunehmen. Durch das Befestigen der Batteriemodule an der Aufnahmevorrichtung ist dafür ein besonders hohes Maß an Stabilität gegeben, was besonders beim elektrischen Kontaktieren von Batteriemodulen wichtig ist, da hierbei jede Bewegung der Batteriemodule und der Batteriemodule gegeneinander ein hohes Risiko mit sich bringt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann gewährleistet werden, dass die Batteriemodule im elektrisch kontaktierten Zustand als Einheit gedreht und in das Batteriegehäuse eingesetzt werden können, ohne irgendwelche Risiken in Bezug auf ein relatives Bewegen der Batteriemodule relativ zueinander eingehen zu müssen, da diese fest und daher in ihrer Position starr mit der Aufnahmevorrichtung verbunden werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht damit mehr Flexibilität beim Einsetzen von Batteriemodulen in ein Batteriegehäuse, mehr Flexibilität beim Aufbau einer Batterie aus einzelnen Batteriemodulen selbst und es können Batteriemodule so angeordnet werden, dass zwei Batteriemodule von beiden Seiten an eine Kühlplatte angedrückt werden können. Durch das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich damit eine Art der Montage bereitstellen, die neben mehr Flexibilität auch ein Einsparen von Platz, Gewicht und Material ermöglicht.
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Unter einem Batteriemodul ist dabei im Allgemeinen ein Verbund aus mehreren Batterieeinzelzellen zu verstehen. Diese Batterieeinzelzellen können dabei prismatische Zellen oder auch zylindrische Zellen darstellen. Die mehreren Batteriezellen eines Batteriemoduls werden dabei z.B. mittels einer entsprechenden Haltevorrichtung im Verbund gehalten.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Aufnahmevorrichtung ein Grundelement mit einer Aufsetzseite auf, wobei in Schritt a) das mindestens eine Batteriemodul auf die Aufsetzseite des Grundelement aufgesetzt wird. Durch das Aufsetzen des Batteriemoduls auf ein Grundelement ist vorteilhafterweise die Möglichkeit bereitgestellt, dass das Batteriemodul seitlich nicht von der Aufnahmevorrichtung umschlossen ist oder zumindest nicht in der vollen Höhe des Batteriemoduls. Dies ermöglicht wiederum ein erleichtertes Einsetzen des Batteriemoduls in das Batteriegehäuse.
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Dabei ist es bevorzugt, dass das Grundelement mindestens eine Vertiefung in der Aufsetzseite aufweist, wobei vor dem Einsetzen des Batteriemoduls auf die Aufsetzseite in die mindestens eine Vertiefung mindestens eine Gewindehülse zur Befestigung des Batteriemoduls an der Aufnahmevorrichtung eingebracht wird. Dies ist besonders vorteilhaft, da so eine unterseitige oder seitliche Befestigung der Batteriemodule an der Aufnahmevorrichtung ermöglicht wird, so dass das Lösen der Aufnahmevorrichtung vom Batteriemodul im in das Batteriegehäuse eingesetztem Zustand auf besonders einfache Weise möglich ist.
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Dabei ist es wiederum besonders vorteilhaft, wenn die mindestens eine Gewindehülse mindestens eine erste und eine zweite Öffnung mit jeweiligen Innengewinden aufweist, wobei nach dem Einsetzen des Batteriemoduls in die Aufnahmevorrichtung, das Batteriemodul mit einer seitlich am Batteriemodul angebrachten Schraubeinrichtung in der ersten Öffnung mit der Gewindehülse verschraubt wird und eine weitere Schraubeinrichtung durch eine Öffnung im Grundelement der Aufnahmevorrichtung von einer der Aufsetzseite gegenüberliegenden Seite des Grundelements zur Aufsetzseite des Grundelements der Aufnahmevorrichtung durchgeführt und in der zweiten Öffnung der Gewindehülse verschraubt wird. Auf diese Weise können Batteriemodule durch die seitlich an diese angebrachten Schraubeinrichtungen an den Gewindehülsen befestigt werden, wobei die Gewindehülse wiederum selbst an der Aufnahmeeinrichtung durch unterseitige Verschraubung befestigt werden. Durch diese unterseitigen Verschraubungen, insbesondere durch das Hindurchführen von Schraubeinrichtungen durch Durchgangsöffnungen im Grundelement, können Batteriemodule auf besonders einfache Weise wieder von der Aufnahmevorrichtung gelöst werden, wenn diese in das Batteriegehäuse eingesetzt sind. Dabei weisen die Batteriemodule, die vorzugsweise quaderförmig ausgebildet sind, an vier zueinander parallel verlaufenden Kanten Schraubeinrichtungen auf, mittels welchen die Batteriemodule in korrespondierende Gewindehülsen in der Aufnahmevorrichtung festschraubbar sind. Damit kann in vorteilhafter Weise eine besonders stabile Einheit aus Aufnahmevorrichtung und Batteriemodul gebildet werden, die es ermöglicht, die Batteriemodule in der Aufnahmevorrichtung auch im gedrehten Zustand der Aufnahmevorrichtung stabil zu halten. Zudem liefert diese Befestigung auch die nötige Stabilität zwischen den Batteriemodulen, um ein risikofreies elektrisches Kontaktieren der Batteriemodule und ein Drehen der kontaktierten Batteriemodule zu ermöglichen.
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Alternativ zum Anbringen von Gewindehülsen an der Aufnahmevorrichtung und dem Vorsehen von Schraubeinrichtungen an den Batteriemodulen und Schraubeinrichtungen zum Durchführen durch das Grundelement der Aufnahmevorrichtung kann es auch vorgesehen sein, dass Schraubeinrichtungen, wie. z.B. Zuganker, in die Aufnahmeeinrichtung eingesetzt werden, die dann in korrespondierender Weise zum einem mit entsprechenden an den Batteriezellen angeordneten oder anordenbaren Gegenstücken, z.B. Gewindehülsen oder Muttern, und zum Anderen auch durch Öffnungen im Grundelement durchgeführt und an der der Aufsetzseite des Grundelements gegenüberliegenden Seite mit entsprechenden Gegenstücken, wie z.B. Gewindehülsen oder Muttern verschraubt werden können. Eine weitere Alternative oder zusätzlich zu diesen Verschraubungen können als Befestigungsmittel auch ein oder mehrere Schnellspannelemente vorgesehen sein, so dass z.B. die Batteriemodule nach dem Aufsetzen auf das Grundelement seitlich, d.h. senkrecht zur Längserstreckungsrichtung der Aufnahmevorrichtung, in diese eingespannt werden können und somit zumindest zum Teil mittels Reibschluss in dieser fixiert und gehalten werden. Die Befestigung der Batteriemodule an der Aufnahmevorrichtung und das Lösen von dieser kann mit Schnellspannelementen deutlich schneller erfolgen als mittels Schraubverbindungen, dagegen sind Schraubverbindungen weniger bauraumaufwendig und besonders kostengünstig.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die zwei Endstücke der Aufnahmevorrichtung jeweils mit einem sich in Längserstreckungsrichtung der Aufnahmevorrichtung erstreckenden Bolzen ausgebildet, wobei die Greifvorrichtung einen ersten und einen zweiten Greifarm aufweist, wobei der erste und zweite Greifarm jeweils eine zum Bolzen korrespondierende Aussparung aufweist, so dass der jeweilige Bolzen in die jeweilige Aussparung einführbar ist. Dabei ist die Greifvorrichtung weiterhin derart ausgebildet, dass zumindest der erste Greifarm in seinem Abstand zum zweiten Greifarm veränderbar ist, wobei zum Greifen der Aufnahmevorrichtung zumindest der erste Greifarm von einer ersten Position, in welcher er einen ersten Abstand vom zweiten Greifarm aufweist in eine zweite Position gebracht wird, in welcher er einen zweiten Abstand, der kleiner ist als der erste Abstand, zum zweiten Greifarm aufweist, und wobei während der Positionsveränderung des ersten Greifarms von der ersten in die zweite Position die jeweiligen Bolzen der Aufnahmevorrichtung in die jeweiligen Aussparungen des ersten und zweiten Greifarms eingeführt werden. Durch den zumindest einen ersten positionsveränderbaren Greifarm ist es vorteilhafterweise möglich, die Aufnahmevorrichtung zu greifen. Die Greifarme können dazu beispielsweise an einem Querbalken befestigt sein, entlang welchem zumindest einer der Greifarme verschiebbar und in seiner Position fixierbar ist. Dies kann beispielsweise durch das Vorsehen einer entsprechenden Rastung am Querbalken, in welchen der erste Greifarm einrasten kann, realisiert sein. Darüber hinaus kann es auch vorgesehen sein, dass beide Greifarme in ihrer Position veränderbar ausgestaltet sind. Besonders vorteilhaft ist hierbei auch die Ausgestaltung der Aufnahmevorrichtung mit den Bolzen aufweisenden Endstücken, die mit korrespondierenden Aussparungen in den Greifarmen in Eingriff gebracht werden können. Durch diese Ausbildung wird nicht nur ein Greifen der Aufnahmevorrichtung durch die Greifvorrichtung ermöglicht, sondern auch ein Drehen der Aufnahmevorrichtung durch die Greifvorrichtung, insbesondere um eine durch die Bolzen verlaufende Drehachse. Die Bolzen können beispielsweise als Rundbolzen ausgebildet sein, und in den jeweiligen Aussparungen drehbar gelagert werden. Die Bolzen können aber auch jede beliebige andere Geometrie aufweisen, in eine korrespondierende Aussparung der Greifarme eingebracht werden und dann beispielsweise zusammen mit einem korrespondierenden Gegenstück der Greifarme gedreht werden. Durch das Greifen der Aufnahmevorrichtung durch In-Eingriff-Bringen der Greifarme mit den Endstücken der Aufnahmevorrichtung ist zudem ein besonders hohes Maß an Stabilität bei der Handhabung gegeben, z.B. im Gegensatz zu rein auf Reibschluss basierenden Hebevorrichtungen.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Batteriemontagevorrichtung zum Einsetzen von mindestens einem Batteriemodul in ein Batteriegehäuse, das eine Einsetzöffnung aufweist, wobei die Batteriemontagevorrichtung eine Greifvorrichtung aufweist. Weiterhin weist die Batteriemontagevorrichtung eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme von mindestens einem Batteriemodul auf, wobei die Aufnahmevorrichtung eine Längserstreckungsrichtung aufweist und zwei die Aufnahmevorrichtung beidseitig in ihrer Längserstreckungsrichtung begrenzenden Endstücke. Weiterhin weist die Batteriemontagevorrichtung mindestens ein Befestigungsmittel auf, mittels welchem ein Batteriemodul an der Aufnahmevorrichtung befestigbar ist, wobei die Greifvorrichtung und die Aufnahmevorrichtung derart korrespondierend ausgebildet sind, dass die Greifvorrichtung mit den zwei Endstücken in Eingriff bringbar ist, und wobei die Greifvorrichtung dazu ausgelegt ist, durch in Eingriff bringen mit der Aufnahmevorrichtung die Aufnahmevorrichtung zu greifen und um einen vorbestimmten Winkel um die Längserstreckungsrichtung der Aufnahmevorrichtung zu drehen.
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Die für das erfindungsgemäße Verfahren und seine Ausgestaltungen genannten Merkmale, Merkmalskombinationen und deren Vorteile gelten in gleicher Weise für die erfindungsgemäße Batteriemontagevorrichtung. Darüber hinaus ermöglichen die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und seinen Ausgestaltungen genannten Merkmale und Merkmalskombinationen die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Batteriemontagevorrichtung durch weitere gegenständliche Merkmale.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme einer Mehrzahl von Batteriemodulen ausgelegt, bevorzugt zur Aufnahme von bis zu 16 Batteriemodulen. Damit können in vorteilhafter Weise gleich mehrere Batteriemodule in der Aufnahmevorrichtung angeordnet, an dieser befestigt, mittels der Greifvorrichtung gedreht, und in ein Batteriegehäuse eingesetzt werden. Dadurch kann beim Montieren der Batteriemodule viel Zeit eingespart werden. Zudem stellt dies auch die Möglichkeit bereit, die mehreren Batteriemodule miteinander elektrisch zu kontaktieren, bevor diese gedreht und in das Batteriegehäuse eingesetzt werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Aufnahmevorrichtung dazu ausgelegt, die Mehrzahl von Batteriemodulen in der Längserstreckungsrichtung der Aufnahmevorrichtung nebeneinander aufzunehmen. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Batteriemodule in eine Längserstreckungsrichtung nebeneinander in einem Batteriegehäuse angeordnet werden sollen. Die Aufnahmevorrichtung kann aber auch in beliebiger Weise korrespondierend zu einer gewünschten Modulanordnungsgeometrie für entsprechende Batteriegehäuse ausgebildet sein.
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Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn die Aufnahmevorrichtung ein Grundelement mit einer Aufsetzseite aufweist, wobei die Aufnahmevorrichtung quaderförmige Aufnehmungen in der Aufsetzseite zum Einsetzen von Batteriemodulen aufweist, wobei die quaderförmigen Ausnehmung nebeneinander in der Längserstreckungsrichtung der Aufnahmevorrichtung angeordnet sind. Derartige quaderförmige Ausnehmungen verleihen den eingesetzten Batteriemodulen mehr Stabilität und ermöglichen eine präzise Ausrichtung der Batteriemodule zueinander. Ein Anordnen dieser quaderförmigen Ausnehmungen nebeneinander in der Längserstreckungsrichtung der Aufnahmevorrichtung ist, wie beschrieben, besonders vorteilhaft, wenn die Batteriemodule in einer Längserstreckungsrichtung auch nebeneinander in ein Batteriegehäuse eingesetzt werden sollen, es ist jedoch auch jede beliebige andere Geometrie der Anordnung der quaderförmigen Ausnehmungen denkbar.
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Beispielsweise kann es auch vorgesehen sein, dass die Ausnehmungen in der Längserstreckungsrichtung der Aufnahmevorrichtung und zusätzlich in einer Richtung senkrecht zur Längserstreckungsrichtung der Aufnahmevorrichtung angeordnet sind, insbesondere in einer Rechtecksform oder Trapezform. Damit lassen sich beispielsweise vier oder mehr Batteriemodule in einer Rechtecksform anordnen oder auch acht oder mehr Batteriemodule in Trapezform. Diese Formgebungen entsprechen dabei den am häufigsten gebrauchten Anordnungsgeometrien in Batteriegehäusen, es lässt sich jedoch durch die Aufnahmevorrichtung auch jede beliebige andere Anordnungsgeometrie realisieren. Die Ausbildung mit derartigen Geometrien hat den besonders großen Vorteil, dass so nicht jedes Batteriemodul einzeln in das Batteriegehäuse eingesetzt werden muss, sondern gleich mehrere, bevorzugt alle Batteriemodule, die in einer entsprechenden Ebene in das Batteriegehäuse eingesetzt werden sollen, auch auf einmal in der gewünschten geometrischen Anordnung zueinander eingesetzt werden können.
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Darüber hinaus gelten die für die erfindungsgemäße Batteriemontagevorrichtung und ihre Ausgestaltungen genannten Merkmale, Merkmalskombinationen und deren Vorteile in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren. Weiterhin ermöglichen auch die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batteriemontagevorrichtung und deren Ausgestaltungen genannten Merkmale die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch weitere Verfahrensschritte.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung.
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Dabei zeigen:
- 1a eine schematische Darstellung einer Batteriemontagevorrichtung mit einer Aufnahmevorrichtung und einer Greifvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 1b eine schematische und perspektivische Darstellung einer Aufnahmevorrichtung für eine Batteriemontagevorrichtung in einer Draufsicht gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung der einzelnen Montageschritte zum Einsetzen von Batteriemodulen in die Aufnahmevorrichtung einer Batteriemontagevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 3 eine schematische Darstellung der Montageschritte zum Einsetzen der Batteriemodule in das Batteriegehäuse gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 4 eine schematische Darstellung einer Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme von acht Batteriemodulen in einer Trapezform gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
- 5 eine schematische Darstellung einer Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme von vier Batteriemodulen in eine Rechtecksform gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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1a zeigt eine schematische Darstellung einer Batteriemontagevorrichtung 10 mit einer Aufnahmevorrichtung 12 und einer Greifvorrichtung 14. Die Aufnahmevorrichtung 12 ist in 1b noch mal in einer Draufsicht perspektivisch dargestellt. Die Aufnahmevorrichtung 12 weist ein Grundelement 12a auf, auf welches Batteriemodule aufgesetzt werden können. Um dabei einen stabilen Halt und eine präzise Positionierung der einzelnen Batteriemodule zu gewährleisten sind im Grundelement 12a quaderförmige Ausnehmungen 12d für die Batteriemodule vorgesehen. Weiterhin weist die Aufnahmevorrichtung 12 eine Längserstreckungsrichtung, die in der in 1b dargestellten x-Richtung verläuft, auf und wird in ihrer Längserstreckungsrichtung beidseitig jeweils von einem Endstück 12b, welches mit einem sich ebenfalls in Längserstreckung erstreckenden Bolzen 12c ausgebildet ist, begrenzt. Die Ausnehmungen 12d für die Batteriemodule können dabei so ausgestaltet sein, dass jeweils eine Ausnehmung 12d zur Aufnahme eines einzelnen Batteriemoduls ausgestaltet ist oder auch zur Aufnahme mehrerer Batteriemodule nebeneinander in einer gemeinsamen Ausnehmung 12d. Weiterhin weist die Aufnahmevorrichtung 12 in einem Randbereich mehrere weitere Ausnehmungen 12e mit Durchgangsbohrungen durch das Grundelement 12a hindurch auf, in welche Befestigungsmittel zur Befestigung der Batteriemodule an der Aufnahmevorrichtung 12 angeordnet werden können. Durch eine derartige Batteriemontagevorrichtung 10 wird es vorteilhafterweise ermöglicht, mehrere Batteriemodule in die gemeinsame Aufnahmevorrichtung 12 einzusetzen und an dieser zu befestigen.
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Des Weiteren weist die Greifvorrichtung 14 einen Querbalken 14a auf, an welchem ein erster Greifarm 14c und ein zweiter Greifarm 14d angeordnet sind. Der erste Greifarm 14c ist dabei entlang des Querbalkens 14a verschiebbar angeordnet und in seiner Position zum Beispiel mittels einer am Querbalken 14a vorgesehenen Rastung verschiebbar und in seiner Position fixierbar. Darüber hinaus weisen die Greifarme 14c und 14d jeweils Ausnehmungen auf, die korrespondierend zu den Bolzen 12c der Aufnahmevorrichtung 12 ausgebildet sind, so dass zum Greifen der Aufnahmevorrichtung 12 mittels der Greifvorrichtung 14 die Ausnehmungen der Greifarme 14c und 14d mit den Bolzen 12c der Aufnahmevorrichtung 12 in Eingriff bringbar sind. Zum Greifen der Aufnahmevorrichtung 12 kann dazu entsprechend der erste Greifarm 14c von einer ersten Position in eine zweite Position entlang des Querbalkens 14a verschoben werden, so dass währenddessen die Bolzen 12c in die jeweiligen Ausnehmungen der Greifarme 14c und 14d eingeführt werden, wie dies in 1a dargestellt ist. Weiterhin ist die Greifvorrichtung 14 vorteilhafterweise so ausgebildet, dass die Aufnahmevorrichtung 12 im gegriffenen Zustand um einen vorbestimmten Winkel um ihre Längserstreckungsrichtung, das heißt um die dargestellte Drehachse B, drehbar ist. Dadurch kann die Aufnahmevorrichtung 12 mit den daran befestigten Batteriemodulen als Ganzes gedreht werden, was ein Einsetzen der Batteriemodule auch quer oder über Kopf in ein Batteriegehäuse ermöglicht. Um weiterhin noch mehr Flexibilität bei der Montage bereitzustellen, weist die Greifvorrichtung 14 noch eine Halterung 14b auf, welche am Querbalken 14a der Greifvorrichtung 14 befestigt ist, wobei weiterhin der Querbalken 14a und die Halterung 14b relativ zueinander um die Drehachse A, die insbesondere senkrecht zur Drehachse B steht, drehbar sind. Darüber hinaus ist die Greifvorrichtung 14 über die Halterung 14b an einem Kran bzw. Montageroboter montierbar. Damit lässt sich die Aufnahmevorrichtung mit den daran angeordneten Batteriemodulen besonders flexibel zum einen um die Drehachse A drehen und zum anderen um die Drehachse B.
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2 zeigt eine schematische Darstellung von Montageschritten zum Einsetzen von Batteriemodulen 18 in die Aufnahmevorrichtung 12, wie zu 1a und 1b beschreiben. Dazu werden zunächst in einem Schritt S10 Gewindehülsen 16 in die im Randbereich der Aufnahmevorrichtung 12 befindlichen Ausnehmungen 12e gesteckt. Diese Gewindehülsen 16 weisen dabei Durchgangsöffnungen mit Innengewinden auf. Diese dienen dazu, zum einen die Batteriemodule 18 mit den Gewindehülsen 16 zu verbinden und zum anderen die Gewindehülsen selbst mit der Aufnahmevorrichtung 12 fest zu verbinden. Dazu werden zunächst in einem Schritt S12 die Batteriemodule gleichzeitig oder nacheinander in die Aufnahmevorrichtung 12 eingesetzt. Die Batteriemodule 18 sind dabei quaderförmig ausgestaltet und weisen an ihren vier zueinander parallel verlaufenden und hier parallel zur Einsetzrichtung dargestellten Kanten Befestigungsmittel 18a, wie beispielsweise Schrauben oder Zuganker, auf, welche nach dem Einsetzen der Batteriemodule 18 in die Aufnahmevorrichtung 12 mit den in der Aufnahmevorrichtung 12 befindlichen Gewindehülsen 16 verschraubt werden, wie in Schritt S14 dargestellt ist.
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3 zeigt nun schematisch die weiteren, sich insbesondere an Schritt S14 anschließenden, Montageschritte bis zum Einsetzen der Batteriemodule 18 in das Batteriegehäuse 22. Dazu werden die Batteriemodule 18 zunächst in einem Schritt S16 mit der Aufnahmevorrichtung 12 noch unterseitig verschraubt. Dazu sind weitere Befestigungsmittel 20, wie beispielsweise Schrauben oder Zuganker, vorgesehen, die durch Durchgangsöffnungen im Grundelement 12a, insbesondere in den Ausnehmungen 12e des Grundelements 12a, in welchen die Gewindehülsen 16 angeordnet sind, hindurchgeführt und mit den Gewindehülsen 16 verschraubt werden. Alternativ zu einem Verschrauben sind auch andere Befestigungsmöglichkeiten, wie zum Beispiel ein Verklipsen der Batteriemodule 18 mit der Aufnahmevorrichtung 12 denkbar und/oder von Befestigungsmitteln an der Aufnahmevorrichtung 12 denkbar. Auch können umgekehrt Schrauben oder Zuganker in die Aufnahmevorrichtung eingebracht und an dieser befestigt werden. Auch die Batteriemodule können durch geeignete Gegenstücke, wie z.B. Gewindehülsen oder Muttern, an diesen Schrauben oder Zugankern befestigt werden. Weiterhin können als Befestigungsmittel auch Schnellspannelemente vorgesehen sein, so dass die Batteriemodule nicht (nur) mit der Aufnahmevorrichtung verschraubt sondern in diese eingespannt werden.
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Nun können auch noch weitere Montageschritte an den Batteriemodulen 18 oberseitig durchgeführt werden, wie zum Beispiel ein elektrisches Kontaktieren der einzelnen Batteriemodule 18 miteinander. Diese Montageschritte können dabei vor oder nach dem Befestigen der Batteriemodule 18 an der Aufnahmevorrichtung 12 erfolgen. Wenn die Batteriemodule 18 an der Aufnahmevorrichtung 12 bereits befestigt sind, ist bei den Montageschritten mehr Stabilität geboten. Bevorzugt erfolgen diese Montageschritte, wie z.B. das elektrische Kontaktieren, nach Schritt S14 und vor Schritt S16, denn durch die Befestigung der Batteriemodule 18 an den Gewindehülsen 16, ist zur Montage eine ausreichende Stabilität der Batteriemodule 18 geboten. Die nachträgliche Verschraubung der Gewindehülsen 16 unterseitig an der Aufnahmevorrichtung 12 dient vielmehr dazu, eine ausreichende Befestigung der Batteriemodule 18 an der Aufnahmevorrichtung 12 auch im gedrehten Zustand gewährleisten zu können.
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Damit können die Batteriemodule in der Aufnahmevorrichtung 12 in der notwendigen Anzahl vormontiert und elektrisch miteinander verschaltet werden. Nach Fertigstellung dieser Vormontageschritte, kann die ganze Einheit auf das Batteriesystem in der gewünschten Position aufgesetzt und montiert werden. Somit dient diese Vorrichtung, insbesondere die Aufnahmevorrichtung 12, als Vormontageplattform.
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In einem weiteren Schritt S18 wird dann die Aufnahmevorrichtung 12 durch die Greifvorrichtung 14 gegriffen, wie zu 1a und 1b beschrieben. Nun kann der elektrisch kontaktierte Batterieblock zusammen mit der Aufnahmevorrichtung 12 als Ganzes um die Achse B um einen vorbestimmten Winkel gedreht werden, wie beispielsweise um 180°, um eine Überkopfmontage der Batteriemodule 18 zu ermöglichen. Dies ist in Schritt S20 dargestellt. Die so um die Achse B gedrehte Aufnahmevorrichtung 12 mit den gleichfalls gedrehten Batteriemodulen 18 ermöglicht damit ein besonders einfaches und zeitsparendes Einsetzen der Batteriemodule 18 über Kopf in das Batteriegehäuse 22. Nach dem Einsetzen können die Befestigungsmittel 20 einfach wieder aus der Aufnahmevorrichtung 12 entfernt werden und die Batteriemodule 18 damit auf besonders einfache Weise wieder von der Aufnahmevorrichtung gelöst werden. Die Gewindehülsen 16 bleiben dabei bevorzugt an den Batteriemodulen und dienen dann der Befestigung weiterer auf die Batteriemodule 18 aufzubringender Elemente, wie z.B. von Kühlelementen und/oder einer weiteren Schicht von Batteriemodulen 18.
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Beispielsweise kann es weiterhin vorgesehen sein, dass in weiteren Schritten nach Schritt S20, und insbesondere nachdem die Aufnahmevorrichtung 12 wieder von den Batteriemodulen 18 gelöst und entfernt wurde, ein Kühlelement auf die Batteriemodule 18, wie z.B. eine Kühlplatte, aufgesetzt wird und anschließend weitere Batteriemodule 18 auf das Kühlelement aufgesetzt werden, insbesondere ohne diese Batteriemodule 18 vorher zu drehen. Dadurch wird es ermöglicht, zwei Schichten an Batteriemodulen mit ihren jeweiligen Kühlseiten an einem gemeinsamen Kühlelement anzuordnen.
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Vorteilhafterweise können so vielzählige einzelne Batteriemodule 18 in einer Aufnahmevorrichtung 12 vormontiert werden, die so vormontierten Module können mittels der Greifvorrichtung 14 beliebig, insbesondere um die beiden Achsen A und B, gedreht werden und damit je nach gewünschter Position auf das Batteriesystem aufgesetzt werden. Vorteilhafterweise wird hierbei sowohl ein besonders einfaches Überkopfmontieren von Batteriemodulen 18 sowie auch ein vorheriges Kontaktieren der Batteriemodule 18 ermöglicht. Darüber hinaus lässt sich nach dem selben Prinzip die Aufnahmevorrichtung 12 auch so aufbauen, dass beliebigförmige Montagevariationen damit gehandhabt werden können, wie dies exemplarisch in 4 und 5 dargestellt ist.
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4 zeigt dabei eine schematische Draufsicht auf eine Aufnahmevorrichtung 12, welche zur Aufnahme von hier exemplarisch acht Batteriemodulen 18 in einer Trapezform ausgelegt ist. Dazu weist das Grundelement 12a bevorzugt Ausnehmungen 12d (vgl. 1b) für die Batteriemodule 18 in einer korrespondierenden Geometrie auf.
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5 zeigt eine schematische Darstellung einer Aufnahmevorrichtung 12 in einer Draufsicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Diese Aufnahmevorrichtung 12 ist hierbei zur Aufnahme von hier exemplarisch vier Batteriemodulen 18 in einer rechtecksförmigen Geometrie ausgebildet. Auch hierbei weist das Grundelement 12a der Aufnahmevorrichtung 12 Ausnehmungen 12d für die Batteriemodule mit einer entsprechenden Geometrie auf. Die Befestigung der Batteriemodule 18 an der Aufnahmevorrichtung kann in gleicher Weise wie zuvor beschrieben mittels Gewindehülsen 16 oder beliebig anderen Befestigungsmitteln erfolgen. Auch das Aufnehmen der Aufnahmevorrichtung 12 durch die Greifvorrichtung 14 erfolgt wie zu 3 beschrieben. Somit lassen sich insgesamt Batteriemodule 18 in beliebiger geometrischer Anordnung auf einer gemeinsamen Aufnahmevorrichtung 12 vormontieren und zur Montage in beliebiger Weise drehen und schwenken. Dadurch lässt sich sehr viel Flexibilität bei der Montage, sowie eine große Zeitersparnis, und Einsparungen in Bezug auf den Montageplatz, das Gewicht und Materialkosten bereitstellen.
