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Diese Offenbarung betrifft Batteriezellenabstandsstücke für Fahrzeugbatteriebaugruppen.
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Fahrzeuge wie Batterieelektrofahrzeuge (BEVs), Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (PHEVs) oder Hybridelektrofahrzeuge (HEVs) schließen eine Batteriebaugruppe mit einer Traktionsbatterie ein, die als Energiequelle für das Fahrzeug fungiert. Die Batteriebaugruppe kann Komponenten und Systeme enthalten, die mit der Batterie zusammenarbeiten und die Steuerung der Fahrzeugleistung und von Fahrzeugabläufen unterstützen. Die Batterie kann eine oder mehrere Anordnungen von Batteriezellen enthalten, deren Zellenpole mit Sammelschienen elektrisch verbunden sind.
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Eine Batteriebaugruppe enthält eine Vielzahl von Zellen, die gestapelt sind, um eine Anordnung auszubilden. Jede Zelle enthält einen Pol. Die Baugruppe enthält auch eine Vielzahl von Abstandsstücken, die je zwischen einem benachbarten Paar der Zellen platziert sind und je eine Halterung enthalten, die sich von einem Randabschnitt des Abstandsstücks her erstreckt. Jede der Halterungen ist ausgestaltet, um eine die Pole eines benachbarten Paars der Zellen verbindende Sammelschiene zu orientieren und in sie einzugreifen.
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Eine Batteriebaugruppe enthält eine Vielzahl von Zellen, die gestapelt sind, um eine Anordnung auszubilden. Jede Zelle enthält einen Pol. Die Baugruppe enthält auch eine Vielzahl von Abstandsstücken, die je zwischen einem benachbarten Paar der Zellen platziert sind und eine Halterung enthalten, die sich von einem Randabschnitt des Abstandsstücks her erstreckt, und mindestens ein Sammelschienenmodul. Das Sammelschienenmodul enthält ein Gehäuse, das ausgestaltet ist, um eine Vielzahl von Sammelschienen zu schützen und auszurichten, und eine Klappe, die am Gehäuse angebracht ist. Die Klappe ist ausgestaltet, um in eine entsprechende Halterung einzugreifen, um die Klappe gegen eine entsprechende Zelle zu fixieren.
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Eine Batteriebaugruppe enthält eine Vielzahl von Zellen, die gestapelt sind, um eine Anordnung mit einer ersten und einer zweiten Polreihe auszubilden, und eine Vielzahl von Abstandsstücken, die je zwischen einem benachbarten Paar der Zellen platziert sind und einen Clip enthalten, der sich von einem Randabschnitt des Abstandsstücks her erstreckt. Die Baugruppe enthält auch ein Sammelschienenmodul, das einen ersten und einen zweiten Seitenabschnitt enthält, die über einen Mittelabschnitt miteinander verbunden sind. Jeder der Seitenabschnitte ist über der ersten oder der zweiten Polreihe platziert und enthält mindestens eine Sammelschiene, die zwei benachbarte Pole in der entsprechenden Polreihe elektrisch verbindet. Der Mittelabschnitt definiert eine Vielzahl von Nuten. Jede der Nuten nimmt einen entsprechenden Clip dadurch auf, um das Sammelschienenmodul an der Anordnung zu fixieren.
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer Batteriebaugruppe.
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2 ist eine Seitenansicht der in 1 gezeigten Batteriebaugruppe mit einer anderen Halterung.
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3 ist eine perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten Batteriebaugruppe mit noch einer anderen Halterung.
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4 ist eine perspektivische Ansicht einer Batteriebaugruppe, die ein Sammelschienenmodul enthält.
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5A ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Batteriebaugruppe, die ein Sammelschienenmodul enthält.
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5B ist eine Draufsicht auf die in 5A gezeigte Batteriebaugruppe.
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5C ist eine Schnittansicht der in den 5A und 5B gezeigten Batteriebaugruppe entlang dem Schnitt 5C-5C.
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Hierin werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass es sich bei den offenbarten Ausführungsformen lediglich um Beispiele handelt und andere Ausführungsformen anders und alternativ ausgebildet sein können. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten übertrieben oder verkleinert sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Deshalb dürfen spezielle Struktur- und Funktionseinzelheiten, die hierin offenbart werden, nicht als einschränkend ausgelegt werden, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um dem Fachmann zu lehren, wie von der vorliegenden Erfindung unterschiedlich Gebrauch gemacht werden kann. Wie es sich für den Durchschnittsfachmann versteht, können verschiedene Merkmale, die mit Bezug auf beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht werden, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben werden. Die Kombinationen von veranschaulichten Merkmalen ergeben repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen. Verschiedene Kombinationen und Abwandlungen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen erwünscht sein.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Batteriebaugruppe 10 gezeigt. Die Batteriebaugruppe 10 enthält eine Vielzahl von Batteriezellen 12, die gestapelt sind, um eine Batterieanordnung 14 auszubilden. Alle Batteriezellen 12 enthalten positive und negative Pole 16. Eine Vielzahl von Abstandsstücken 18 ist zwischen benachbarten Paaren der Zellen 12 vorgesehen. Die Abstandsstücke können zur elektrischen Isolierung und/oder Kühlung zwischen benachbarten Zellen dienen. Jedes Abstandsstück 18 enthält eine Halterung 20. Die Halterung 20 kann mit dem Randabschnitt 22 an einer Ecke 26 des Abstandsstücks 18 verbunden sein. Die Abstandsstücke 18 können so eingerichtet sein, dass die Halterungen 20 auf benachbarten Abstandsstücken 18 auf gegenüberliegenden Ecken ihres entsprechenden Abstandsstücks 18 sind, sodass die Halterungen 20 entlang der Anordnung 14 abwechselnd angeordnet sind. Zum Beispiel ist die Halterung 20 eines ersten Abstandsstücks auf einer linken Ecke des Abstandsstücks und die Halterung 20 eines benachbarten Abstandsstücks auf der rechten Ecke angebracht.
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Die Halterungen 20 dienen zum Fixieren einer Vielzahl von Sammelschienen 28 an der Batterieanordnung 14. Die Hinzufügung der Sammelschienenhaltevorrichtung (d. h. der Halterung 20) auf dem Abstandsstück kann den Bedarf an weiteren Sammelschienenanbringungskomponenten verringern. Dadurch werden möglicherweise Produktionskosten verringert und Fertigungseffizienzen erhöht. Jede Sammelschiene 28 verbindet elektrisch benachbarte positive und negative Pole 16. Jede der Halterungen 20 greift in mindestens eine Sammelschiene 28 ein, um die mindestens eine Sammelschiene 28 an den Polen 16 zu fixieren. Jede Halterung 20 kann einen ersten Clip 30 und einen zweiten Clip 32 enthalten. Der erste Clip 30 und der zweite Clip 32 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Halterung 20 platziert, wobei der erste Clip 30 näher an der Ecke ist als der zweite Clip 32. Der erste Clip 30 und der zweite Clip 32 greifen in gegenüberliegende Längsseiten 34 der Sammelschiene 28 ein und wirken so zusammen, dass sie ein Ende der Sammelschiene 28 an den entsprechenden Polen fixieren. Eine im Inneren der Batterieanordnung 14 befindliche Halterung 20 kann zusätzlich einen dritten Clip 33 und einen vierten Clip 35 enthalten. Der dritte Clip 33 und der vierte Clip 35 sind identisch mit dem ersten Clip 30 und dem zweiten Clip 32. Der dritte Clip 33 und der vierte Clip 35 greifen in gegenüberliegende Längsseiten 34 einer anderen Sammelschiene 28 ein und wirken so zusammen, dass sie ein Ende dieser Sammelschiene an den entsprechenden Polen fixieren. Ein Trennstück 37 ist zwischen den zwei Sätzen von Clips platziert, um einen Kurzschluss von benachbarten Sammelschienen 28 zu verhindern. Jeder Clip 30, 32, 33, 35 enthält einen Körperabschnitt 36, der am Randabschnitt 22 des Abstandsstücks 18 angebracht ist, und einen Vorsprung 38, der sich vom Körperabschnitt 36 weg erstreckt. Der Vorsprung 38 ist ausgestaltet, um in eine Oberseite 40 der Sammelschiene 28 einzugreifen, wenn die Sammelschiene 28 auf der Batterieanordnung 14 installiert wird.
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2 veranschaulicht eine alternative Halterungsbauform für die Batteriebaugruppe 10. Jede Halterung 50 enthält einen Körperabschnitt 52 und einen Kopfabschnitt 54. Der Körperabschnitt 52 ist mit dem Abstandsstück 18 am Randabschnitt 22 verbunden. Der Kopfabschnitt 54 ist auf dem Körperabschnitt 52 gegenüber dem Randabschnitt 22 platziert. Der Kopfabschnitt 54 enthält mindestens einen Vorsprung 56. Der Vorsprung 56 und der Körperabschnitt 52 wirken so zusammen, dass sie eine Nut 58 definieren. Die Nut 58 nimmt einen Abschnitt der Sammelschiene 28 auf, um ein Ende der Sammelschiene 28 an der Anordnung 14 zu fixieren. Eine Klappe 60 kann über ein Filmgelenk 62 am Kopfabschnitt 54 angebracht sein. Die Klappen 60 gewähren Fingerschutz für die Sammelschienen 28. Die Klappen 60 sind zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung schwenkbar. Jede Halterung 50 enthält auch ein Einrastelement 66. Das Einrastelement 66 ist auf dem Kopfabschnitt 54 platziert. Ein distales Ende 64 der Klappe 60 greift in das Einrastelement 66 einer benachbarten Halterung 50 ein, wenn die Klappe 60 in der geschlossenen Stellung ist.
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3 veranschaulicht eine Batteriebaugruppe 10 mit einer anderen alternativen Halterungsbauform. Wie zuvor beschrieben, enthält die Batteriebaugruppe 10 eine Vielzahl von Batteriezellen 12, die gestapelt sind, um eine Anordnung 14 auszubilden, und eine Vielzahl von Abstandsstücken 18, die zwischen den Zellen 12 platziert sind. Jedes Abstandsstück 18 enthält eine Halterung 70, die am Randabschnitt 22 angebracht ist. Jede Halterung 70 enthält eine Klappe 72. Die Klappe 72 ist um ein Gelenk 74 schwenkbar. Das Gelenk 74 kann ein Filmgelenk sein. Die Klappe 72 enthält eine untere Oberfläche 76. Die untere Oberfläche 76 weist eine Vielzahl von Clips 78 auf. Die Clips 78 sind ausgestaltet, um eine entsprechende Sammelschiene 28 aufzunehmen und sie an der unteren Oberfläche 76 der Klappe 72 zu fixieren. Die Sammelschiene ist ein elektrisch leitendes Material, etwa ein Stück aus Kupfer und/oder Aluminium. Die Sammelschiene kann eine beliebige geeignete Form haben, etwa eine Rechteck- oder eine „U“-Form. 3 veranschaulicht eine rechteckige Sammelschiene und vier „U“-förmige Sammelschienen, es versteht sich jedoch, dass irgendeine Kombination von unterschiedlich geformten Sammelschienen genutzt werden kann. Alternativ können alle Sammelschienen 28 die gleiche Form haben. Die Klappe 72 ist zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung bewegbar. In der offenen Stellung ist die Sammelschiene 28 nicht in Kontakt mit entsprechenden Polen 16 und in der geschlossenen Stellung ist die Sammelschiene 28 in Kontakt mit den Polen 16. Die Klappen 72 gewähren Fingerschutz über der Sammelschiene 28, um ungewollten Kontakt mit den Sammelschienen 28 einzuschränken. Jede Halterung 70 enthält auch ein Einrastelement 80. Das Einrastelement 80 ist auf der Halterung 70 in der Nähe des Gelenks 74 platziert. Ein distales Ende 82 der Klappe 72 greift in das Einrastelement 80 einer benachbarten Halterung 70 ein, wenn die Klappe 72 in der geschlossenen Stellung ist. Die benachbarte Halterung kann mit einem Abstandsstück 18 verbunden sein, das sich zwei Abstandsstücke davon entfernt befindet. Es können Öffnungen 84 durch jede Klappe 72 vorgesehen sein, damit die Sammelschienen 28 mit den Polen 16 verschweißt werden können.
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Unter Bezugnahme auf 4 wird eine Batteriebaugruppe 81 gezeigt. Die Batteriebaugruppe 81 enthält eine Vielzahl von Batteriezellen 83, die gestapelt sind, um eine Batterieanordnung 85 auszubilden. Alle Batteriezellen 83 enthalten positive und negative Pole 86. Eine Vielzahl von Abstandsstücken 88 ist zwischen benachbarten Paaren von Zellen 83 vorgesehen. Jedes Abstandsstück 88 enthält ein Paar Halterungen 90, die sich auf gegenüberliegenden Seiten einer zentralen Linie der Batterieanordnung 85 befinden. Jede Halterung 90 ist mit dem Randabschnitt 92 des Abstandsstücks 88 verbunden. Jede Halterung 90 enthält einen Körperabschnitt 104, der am Abstandsstück 88 angebracht ist, und mindestens einen Fingerabschnitt 106, der sich vom Körperabschnitt 104 nach außen erstreckt. Halterungen 90 auf inneren Abstandsstücken 88 können zwei Fingerabschnitte 106 enthalten, die sich in entgegengesetzte Richtungen erstrecken. Der/die Fingerabschnitt(e) 106 ist/sind möglicherweise so orientiert, dass er/sie sich vom Körperabschnitt 104 weg quer zur Längsachse des Randabschnitts erstreckt/erstrecken.
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Ein Paar Sammelschienenmodule 94 ist an der Batterieanordnung 85 angebracht. Jedes Sammelschienenmodul 94 ist über einer entsprechenden Reihe von Polen platziert. Jedes Sammelschienenmodul 94 enthält ein Gehäuse 96 zum Schützen und Ausrichten einer Vielzahl von Sammelschienen 98. Jedes Sammelschienenmodul 94 enthält auch eine Vielzahl von Klappen 100, die um ein Filmgelenk 102 am Gehäuse 96 schwenkbar sind. Die Klappen 100 rasten in die Fingerabschnitte 106 der Halterungen 90 ein, um die Klappen 100 gegen die Zellen 83 zu fixieren. Die Klappen 100 und die Halterungen 90 können auch die Sammelschienenmodule 94 an der Anordnung 85 fixieren und ausrichten. Jede Klappe 100 enthält eine erste Oberfläche 108 und eine zweite Oberfläche 109. Die erste Oberfläche 108 ist ausgestaltet, um in die Fingerabschnitte 106 von zwei benachbarten Abstandsstücken 88 einzugreifen. Die zweite Oberfläche 109 ist ausgestaltet, um gegen eine Oberseite 115 einer entsprechenden Zelle 83 platziert zu sein. Ein Temperaturfühler 111 kann in der Klappe 100 vorgesehen sein. Ein Temperaturfühler 111 kann in allen Klappen 100 vorgesehen oder kann nur in ausgewählten Klappen vorgesehen sein. Ein Fühlerkopf 113 des Temperaturfühlers 111 ist auf der zweiten Oberfläche 109 platziert und ist in Kontakt mit der Oberseite 115 der Zelle 83. Der Temperaturfühler 111 ist möglicherweise ein Thermistor. Zellentemperaturfühler funktionieren genauer, wenn sie in Kontakt mit einem Abschnitt der Zelle gehalten werden. Aufgrund dessen, dass der Temperaturfühler in der Klappe 100 vorgesehen ist und die Klappe 100 mit der Halterung 90 gegen die Zelle 83 fixiert wird, können zusätzliche Positionierungskomponenten wie ein Federmerkmal auf dem Temperaturfühler entfallen. Dadurch werden möglicherweise Temperaturfühlerkosten verringert und Produktionseffizienzen erhöht.
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Unter Bezugnahme auf die 5A bis 5C wird eine Batteriebaugruppe 110 gezeigt. Die Batteriebaugruppe 110 enthält eine Vielzahl von Batteriezellen 112, die gestapelt sind, um eine Batterieanordnung 114 auszubilden. Alle Batteriezellen 112 enthalten positive und negative Pole 116. Die positiven und negativen Pole 116 definieren eine erste Polreihe 118 und eine zweite Polreihe 120. Eine Vielzahl von Abstandsstücken 122 ist zwischen benachbarten Paaren von Zellen 112 vorgesehen. Jedes Abstandsstück 122 enthält einen Clip 124, der am Abstandsstück 122 an einem Randabschnitt 126 angebracht ist. Der Clip 124 kann am Randabschnitt 126 an einem zentralen Punkt des Abstandsstücks 122 angebracht sein. Jeder Clip 124 enthält einen Kopfabschnitt 128 und einen Halsabschnitt 130. Der Halsabschnitt 130 ist am Abstandsstück 122 angebracht. Der Kopfabschnitt 128 ist am Halsabschnitt 130 gegenüber dem Randabschnitt 126 angebracht. Der Kopfabschnitt 128 ist möglicherweise kegelförmig mit einem Pfeilkopfquerschnitt und enthält möglicherweise einen Vorsprung 132, der sich vom Halsabschnitt 130 weg erstreckt. Der Kopfabschnitt 128 und der Halsabschnitt 130 wirken so zusammen, dass sie eine Aussparung 134 definieren.
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Ein Sammelschienenmodul 136 ist an der Batterieanordnung 114 angebracht. Das Sammelschienenmodul 136 enthält einen ersten Seitenabschnitt 138 und einen zweiten Seitenabschnitt 140. Der erste Seitenabschnitt 138 und der zweite Seitenabschnitt 140 sind über einen Mittelabschnitt 142 miteinander verbunden. Der erste Seitenabschnitt 138 ist über der ersten Polreihe 118 platziert. Der zweite Seitenabschnitt 140 ist über der zweiten Polreihe 120 platziert. Eine Vielzahl von Sammelschienen 144 ist innerhalb des ersten Seitenabschnitts 138 und des zweiten Seitenabschnitts 140 des Sammelschienenmoduls 136 platziert. Die Sammelschienen 144 verbinden elektrisch zwei benachbarte Pole 116. Der Mittelabschnitt 142 definiert eine Vielzahl von Nuten 146. Die Nuten 146 nehmen die Clips 124 dadurch auf, um das Sammelschienenmodul 136 an der Batterieanordnung 114 zu fixieren. Der Kopfabschnitt 128 ist kegelförmig, sodass das Sammelschienenmodul 136 auf den Clip 124 gedrückt werden kann. Sobald es darauf gedrückt wurde, greift die Aussparung 134 in das Sammelschienenmodul 136 ein, um das Sammelschienenmodul 136 an der Anordnung 114 zu fixieren. Die Stellen der Clips 124 und der Nuten 146 sind vordefiniert und tragen zur Ausrichtung des Sammelschienenmoduls 136 auf der Batterieanordnung 114 bei. Das Sammelschienenmodul 136 kann eine Vielzahl von Öffnungen im ersten Seitenabschnitt 138 und im zweiten Seitenabschnitt 140 enthalten, um Zugang zu gewähren, damit die Sammelschienen 144 mit entsprechenden Polen 116 verschweißt werden können.
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Wenngleich oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen von den Ansprüchen abgedeckten Ausbildungen beschreiben. Die in der Patentschrift genutzten Wörter sind beschreibende und keine einschränkenden Wörter, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und vom Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen so kombiniert werden, dass weitere Ausführungsformen der Erfindung ausgebildet werden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht werden. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen so beschrieben werden hätten können, dass sie gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich eines oder mehrerer gewünschter Charakteristika Vorteile mit sich bringen oder bevorzugt werden, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder Charakteristika beeinträchtigt sein können, um gewünschte übergreifende Systemeigenschaften zu erzielen, die von der speziellen Anwendung und Implementierung abhängen. Zu diesen Eigenschaften können unter anderem die Kosten, die Stärke, die Haltbarkeit, die Lebenszykluskosten, die Vermarktbarkeit, das Aussehen, der Einbau, die Größe, die Gebrauchstauglichkeit, das Gewicht, die Fertigbarkeit, die Montagefreundlichkeit etc. gehören. Demzufolge liegen Ausführungsformen, die hinsichtlich eines oder mehrerer Charakteristika gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen nach dem Stand der Technik als weniger wünschenswert beschrieben werden, nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
