DE102016103841A1 - Befestigung von elektrochemischen Zellen in einem Gehäuse eines Batteriemoduls - Google Patents

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Abstract

Ein Batteriemodul weist ein Gehäuse und ein Unterteil des Gehäuses auf. Das Unterteil weist Folgendes auf: mindestens zwei gegenüberliegende Abtrennungs-Stützwände, eine erste Außenwand, und eine zweite Außenwand, welche im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Außenwand ist. Das Unterteil weist ferner zwei oder mehrere Abtrennungen auf, welche sich zwischen den mindestens zwei gegenüberliegenden Abtrennungs-Stützwänden erstrecken, um Kammern innerhalb des Unterteils zu definieren, wobei jede Abtrennung der zwei oder mehr Abtrennungen sich in einer Richtung mit der ersten Außenwand und transversal zu der zweiten Außenwand erstreckt. Ferner ist jede Abtrennung der zwei oder mehreren Abtrennungen mit mindesten einer Stützwand von den mindestens zwei gegenüberliegenden Abtrennungs-Stützwänden mittels einer entsprechende bewegbaren Verbindung verbunden, welche dazu ausgebildet ist, zwischen einer ersten Position weggeneigt von der ersten Außenwand und einer zweiten Position hingeneigt zu der ersten Außenwand bewegbar zu sein.

Description

  • HINTERGRUND
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen den Bereich der Batterien und der Batteriemodule. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein System und Verfahren zum Anordnen oder Zurückhalten von elektrochemischen Zellen und anderen Komponenten in einem Gehäuse eines Batteriemoduls.
  • Dieser Abschnitt ist dazu bestimmt, den Leser in die unterschiedlichen Gestaltungsaspekte einzuführen, welche mit den unterschiedlichen Aspekten der vorliegenden Erfindung zusammenhängen können, welche im Folgenden beschrieben oder in Anspruch genommen werden. Diese Diskussion wird als hilfreich angesehen, um den Leser mit Hintergrundinformationen auszustatten, um ein besseres Verständnis der unterschiedlichen Aspekte der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Dementsprechend sollen die Angaben in diesem Lichte gelesen werden, und nicht als eine Anerkennung eines Standes der Technik verstanden werden.
  • Ein Fahrzeug, welches ein oder mehrere Batteriesysteme zum Bereitstellen der gesamten oder eines Teils der Antriebsenergie des Fahrzeuges verwendet, kann als ein xEV bezeichnet werden, wobei der Begriff „xEV” dabei derart festgelegt ist, dass er die Gesamtheit der folgenden Fahrzeuge, oder jegliche Variationen oder Kombinationen hiervon einschließt, welche elektrischen Strom für die gesamte oder einen Teil ihrer Fahrzeugantriebskraft verwenden. So schließen xEVs beispielsweise Elektrofahrzeuge (EVs) ein, welche elektrischen Strom für die gesamte Antriebskraft verwenden. Wie vom Fachmann anerkannt, kombinieren Hybridelektrofahrzeuge (HEVs), welche ebenfalls als xEVs angesehen werden, Antriebssysteme auf Basis eines Verbrennungsmotors und batteriebetriebene Antriebssysteme, wie beispielsweise 48 Volt (V) oder 130 V Systeme.
  • Der Begriff HEV kann dabei sämtliche Variationen von Hybridelektrofahrzeugen umfassen. Volhybridsysteme (FHEVs) können beispielweise Fahrzeugen, welche einen oder mehrere Elektromotoren verwenden; Fahrzeugen, welche lediglich einen Verbrennungsmotor verwenden; oder Fahrzeugen, welche beides verwenden, Antriebsenergie und andere elektrische Energie bzw. Strom zur Verfügung stellen. Im Gegensatz hierzu schalten Mildhybridsysteme (MHEVs) den Verbrennungsmotor aus, wenn sich das Fahrzeug im Leerlauf befindet und verwenden ein Batteriesystem, um weiterhin die Klimaanlage, das Radio oder andere Elektrogeräte anzutreiben sowie um den Motor wieder zu starten, wenn ein Antrieb gewünscht ist. Die Mildhybridsysteme können auch ein gewisses Niveau an Energieunterstützung applizieren, beispielsweise während der Beschleunigung, um den Verbrennungsmotor zu unterstützen. Mildhybrids sind typischerweise 96 V bis 130 V Systeme und gewinnen Bremsenergie durch Startergeneratoren mit integrierten Riemen oder Wellen zurück.
  • Ferner kann ein Mikrohybrid-Elektrofahrzeug (mHEV) auch ein „Stop-Start” System ähnlich zu dem der Mildhybride verwenden, wobei jedoch die Mikrohybridsysteme eines mHEV entweder die Energie, um einen Verbrennungsmotor zu unterstützen, bereitstellen können, oder diese Energie nicht bereitstellen können, und bei Spannungen von unter 60 Volt arbeiten. Im Sinne der vorliegenden Diskussion soll festgehalten werden, dass mHEVs typischerweise technisch gesehen keine elektrische Energie verwenden, welche unmittelbar der Kurbelwelle oder der Umwandlung für jegliche Anteile der Antriebskraft des Fahrzeuges bereitgestellt wird. Dabei kann ein mHEV jedoch weiterhin als xEV angesehen werden, da das mHEV elektrische Energie bzw. Strom verwendet, um die Energiebedürfnisse des Fahrzeuges, wenn sich das Fahrzeug mit abgeschaltetem Verbrennungsmotor im Leerlauf befindet, zu ergänzen, und das mHEV Bremsenergie durch einen integrierten Startergenerator zurückgewinnt.
  • Des Weiteren ist ein Plug-In Elektrofahrzeug (PEV) jedes Fahrzeug, welches von einer externen Elektroquelle aus, wie beispielsweise einer Steckdose, geladen werden kann und bei dem die Energie in den wieder aufladbaren Batteriesätzen die Räder antreibt oder dazu beiträgt, die Räder anzutreiben. PEVs sind eine Unterkategorie der EVs, welche vollelektrische oder batterieelektrische Fahrzeuge (BEVs), Plug-In Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEVs), und elektrische Fahrzeugumbauten von Hybrid-Elektrofahrzeugen und konventionellen Verbrennungsmotorfahrzeugen umfassen.
  • Die oben beschriebene xEVs können eine große Anzahl von Vorteilen im Vergleich zu den traditionelleren benzinbetriebenen bzw. gasbetriebenen Fahrzeugen bieten, welche lediglich Verbrennungsmotoren und traditionelle elektrische Systeme verwenden, wobei traditionelle elektrische Systeme typischerweise 12 V Systeme sind und durch Bleisäurebatterien bzw. Bleibatterien angetrieben werden. So können xEVs beispielsweise weniger unerwünschte Emissionsprodukte produzieren und eine bessere Treibstoffeffizienz im Vergleich zu traditionellen Verbrennungsmotorfahrzeugen vorzeigen. In manchen Fällen können derartige xEVs auf die Verwendung von Kraftstoffen vollständig verzichten, wie beispielsweise in den Fällen von unterschiedlichen Arten von EVs oder PEVs.
  • Im Zuge des technologischen Fortschrittes entsteht ein Bedarf, um verbesserte Energiequellen, insbesondere Batteriemodule, für solche Fahrzeuge bereitzustellen. So können beispielsweise in traditionellen Konfigurationen elektrochemische Zellen lose in einem Gehäuse eines Batteriemoduls zurückgehalten sein, oder elektrochemische Zellen können mittels komplizierter Systeme in dem Gehäuse befestigt sein, welche das Ausarbeiten von Herstellungsprozessen einschließen. Entsprechend wurde nun erkannt, dass ein verbessertes Zurückhalten von elektrochemischen Zellen in einem Batteriemodul wünschenswert ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Im Folgenden wird eine Zusammenfassung einiger hier offenbarter Ausführungsformen angegeben. Dabei sollen diese Aspekte derart betrachtet werden, dass sie lediglich dazu dienen, dem Leser eine kurze Zusammenfassung dieser Ausführungsformen zur Verfügung zu stellen, und dass sie nicht dazu gedacht sind, den Umfang dieser Erfindung einzuschränken. Tatsächlich kann die Erfindung eine Vielzahl von Aspekten umfassen, welche im Folgenden nicht aufgeführt werden.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul, welches ein Gehäuse und ein Unterteil des Gehäuses aufweist. Das Unterteil weist mindestens zwei gegenüberliegende Abtrennungs-Stützwände, eine erste Außenwand, und eine zweite Außenwand auf, welche im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Außenwand ist. Das Unterteil weist ferner zwei oder mehrere Abtrennungen auf, welche sich zwischen den mindestens zwei gegenüberliegenden Abtrennungs-Stützwänden erstrecken, um Kammern innerhalb des Unterteils zu definieren, wobei jede Abtrennung von den zwei oder mehr Abtrennungen sich ausgerichtet mit der ersten Außenwand und transversal zu der zweiten Außenwand erstreckt. Ferner ist jede Abtrennung von den zwei oder mehr Abtrennungen mit mindestens einer Wand von den mindestens zwei gegenüberliegenden Abtrennungs-Stützwänden mittels einer entsprechenden bewegbaren Verbindung verbunden, welche dazu ausgebildet ist, bewegbar zu sein, und zwar zwischen einer ersten Position weggeneigt von der ersten Außenwand, um einen Zugang zu einer entsprechenden Kammer von den Kammern zu ermöglichen, und einer zweiten Position hingeneigt zu der ersten Außenwand, um ein Zurückhalten von einer elektrochemischen Zelle zu ermöglichen, welche innerhalb der entsprechenden Kammer angeordnet ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Gehäuse eines Batteriemoduls. Das Gehäuse weist ein Unterteil auf, welches eine erste Wand, eine zweite Wand gegenüberliegend zu der ersten Wand, und Abtrennungen aufweist, welche sich zwischen der ersten und der zweiten Wand erstrecken und Kammern innerhalb des Unterteils definieren. Die Kammern sind dazu ausgebildet, elektrochemische Zellen aufzunehmen, wobei jede Abtrennung mit mindestens einer von der ersten Wand oder der zweiten Wand mittels einer flexiblen Verbindung verbunden ist, welche zwischen einer offenen Position und einer komprimierten Position bewegbar ist, wobei die offene Position ein erstes Gesamtvolumen der von den Abtrennungen definierten Kammern ermöglicht, und wobei die komprimierte Position ein zweites Gesamtvolumen der Kammern ermöglicht, wobei das zweite Gesamtvolumen kleiner als das erste Gesamtvolumen ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Zusammenbau eines Batteriemoduls. Das Verfahren weist folgenden Schritt auf: Anordnen von bewegbaren Verbindungen von entsprechenden Abtrennungen eines Gehäuses des Batteriemoduls in einer ersten Position, um eine erste Größe von Kammern innerhalb des Gehäuses und durch die entsprechenden Abtrennungen definiert zu ermöglichen. Die bewegbaren Verbindungen verbinden die entsprechenden Abtrennungen mit mindestens einer von zwei gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuses. Ferner weist das Verfahren folgenden Schritt auf: Anordnen von elektrochemischen Zellen innerhalb der Kammern. Ferner weist das Verfahren folgenden Schritt auf: Bewegen der bewegbaren Verbindungen der entsprechenden Abtrennungen in eine zweite Position, um eine zweite Größe der von den entsprechenden Abtrennungen definierten Kammern zu ermöglichen, wobei die zweite Größe der Kammern kleiner ist als die erste Größe der Kammern.
  • ZEICHNUNGEN
  • Verschiedene Aspekte dieser Erfindung können beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen besser verstanden werden. Dabei zeigt:
  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeuges, welches ein Batteriesystem aufweist, welches gemäß den vorliegenden Ausführungsformen dazu ausgebildet ist, um unterschiedlichen Komponenten des Fahrzeuges Strom zu liefern;
  • 2 ein Schnittbild einer Ausführungsform des Fahrzeuges und des Batteriesystems aus 1, und zwar gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
  • 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Ausführungsform eines Batteriemoduls zur Verwendung in dem Batteriesystem aus 1, und zwar gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
  • 4 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines unteren Unterteils eines Gehäuses des Batteriemoduls aus 3, und zwar gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
  • 5 eine Draufsicht einer Ausführungsform des unteren Unterteils aus 4, und zwar gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
  • 6 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Unterteils, elektrochemischer Zellen, und eines Trägers des Batteriemoduls aus 3, und zwar gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
  • 7 eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Bereichs des Batteriemoduls aus 3, und zwar gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
  • 8 eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Bereichs des Batteriemoduls aus 3, und zwar entlang der Linie 8-8 aus 7 und gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
  • 9 eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Bereichs des Batteriemoduls aus 3, und zwar gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
  • 10 eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Bereichs des Batteriemoduls aus 3, und zwar entlang der Linie 10-10 aus 9 und gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
  • 11 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Bereichs des Batteriemoduls aus 3, und zwar entlang der Linie 11-11 aus 9 und gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
  • 12 eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Bereichs des Batteriemoduls aus 3, und zwar entlang der Linie 12-12 aus 9 und gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
  • 13 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Bereichs des Batteriemoduls aus 3, und zwar gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
  • 14 eine Unteransicht einer Ausführungsform eines Trägers zur Verwendung in dem Batteriemodul aus 3, und zwar gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
  • 15 eine Seitenansicht eine Querschnitts einer Ausführungsform eines Bereichs des Batteriemoduls aus 3, und zwar entlang der Linie 15-15 aus 13 und gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung; und
  • 16 ein Ablaufdiagramm, welches eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Zusammenbau des Batteriemoduls aus 3 zeigt, und zwar gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Im Folgenden werden eine oder mehrere spezifische Ausführungsformen beschrieben. In dem Bestreben, eine knappe Beschreibung dieser Ausführungsformen bereitzustellen, werden nicht alle Merkmale bzw. Einrichtungen einer tatsächlichen Implementierung in der Beschreibung beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass beim Entwickeln einer solchen tatsächlichen Implementierung, wie in jedem Engineering- oder Designprojekt, zahlreiche implementierungsspezifische Entscheidungen getroffen werden müssen, um entwicklerspezifische Ziele zu erreichen, wie beispielsweise das Einhalten systembezogener und geschäftsbezogener Einschränkungen, welche von einer Implementierung zu einer anderen variieren können. Darüber hinaus sei darauf hingewiesen, dass solch ein Entwicklungsansatz komplex und zeitaufwendig sein kann und dennoch eine Routineunternehmung im Design, der Fabrikation und der Herstellung für den gewöhnlichen Fachmann darstellt, der aus der vorliegenden Offenbarung seinen Nutzen zieht.
  • Die hier beschriebenen Batteriesysteme können dazu verwendet werden, um unterschiedlichen Arten von elektrischen Fahrzeugen (xEVs) und anderen Anwendungen für Hochspannungsenergiespeichern bzw. anderen Anwendungen für Hochspannungsenergieverbrauchern (beispielweise Systemen für Stromnetzenergiespeicher) Energie bereitzustellen. Derartige Batteriesysteme können ein oder mehrere Batteriemodule aufweisen, wobei jedes Batteriemodul eine Anzahl von Batteriezellen (beispielweise Lithium-Ionen (Li-Ionen) elektrochemische Zellen) aufweist, welche angeordnet und elektrisch verbunden sind, um gewünschte Spannungen und/oder Ströme bereitzustellen, welche zweckmäßig sind, um beispielsweise eine oder mehrere Komponenten eines xEVs anzutreiben. Auch können beispielweise Batteriemodule gemäß der vorliegenden Ausführungsformen in stationären Energiesystemen (beispielsweise in nicht automotiven Systemen) aufgenommen sein oder diese mit Energie versorgen.
  • Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Batteriemodul ein Gehäuse aufweisen, welches dazu ausgebildet ist, darin elektrochemische Zellen aufzunehmen. Beispielsweise können die elektrochemischen Zellen innerhalb eines Unterteils (beispielsweise unteres Unterteil) des Gehäuses aufgenommen sein. Das Unterteil kann Abtrennungen (beispielsweise elektrisch isolierende Abtrennungen) aufweisen, welche darin angeordnet sind und mit mindestens einer von zwei gegenüberliegenden Wänden (und in manchen Ausführungsformen mit einer zentralen Wand, welche sich dazwischen und parallel zu den gegenüberliegenden Wänden erstreckt) des unteren Unterteils mittels flexibler Verbindungen verbunden ist, wobei die Abtrennungen und die entsprechenden flexiblen Verbindungen in eine erste Richtung gebogen (beispielsweise bewegt) werden können (beispielsweise vor dem Einführen der elektrochemischen Zellen innerhalb des unteren Unterteils), um Größen von Kammern zu erhöhen, welche zwischen den Abtrennungen definiert sind. Somit kann jede elektrochemische Zelle einfach von einer entsprechenden Kammer der Kammern aufgenommen werden, während die flexiblen Verbindungen und Abtrennungen in einer ersten Position (beispielsweise aufnehmende Position, offene Position) sind, welche eine größere Größe der Kammern ermöglicht.
  • Nach dem Anordnen der elektrochemischen Zelle in dem bzw. innerhalb des unteren Unterteil des Gehäuses kann ein Träger (beispielsweise ein Kunststoffträger) über den elektrochemischen Zellen angeordnet werden, wobei der Träger unterschiedliche Komponenten aufweist, welche mit dem elektrischen Verbinden und elektrischen Übertragen des Batteriemoduls zusammenhängen. Die elektrochemischen Zellen, die Abtrennungen (beispielsweise um die flexiblen Verbindungen mit dem unteren Unterteil), und der Träger können daraufhin in eine zweite Richtung gegenüberliegend zu der ersten Richtung gedrückt werden, so dass die elektrochemischen Zellen und die Abtrennungen in einen kleineren Raum gedrückt bzw. komprimiert werden. In anderen Worten können die Abtrennungen und die flexiblen Verbindungen derart in eine zweite Position (beispielsweise Kompressionsposition, zurückhaltende Position) gedrückt werden, dass die elektrochemischen Zellen von den Kammern zurückgehalten werden und die Kammern eine kleinere Größe im Vergleich zu der größeren Größe aufweisen, welche mittels der oben beschriebenen ersten Position der Abtrennungen und flexiblen Verbindungen ermöglicht wurde. Es sei angemerkt, dass die Komponenten, welche mit dem elektrischen Verbinden und elektrischen Übertragen des Batteriemoduls zusammenhängen, auf dem Träger angeordnet werden können bevor oder nachdem der Träger innerhalb des Unterteils des Gehäuses des Batteriemoduls angeordnet wird. Es sei ferner angemerkt, dass die elektrochemischen Zellen und die Abtrennungen und entsprechenden flexiblen Verbindungen in manchen Ausführungsformen vor dem Einführen des Trägers komprimiert werden können, und dass der Träger lediglich nach der oben beschriebenen Kompression über den elektrochemischen Zellen angeordnet werden kann.
  • In manchen Ausführungsformen können die Abtrennungen in der zweiten Position an einer Stelle festgelegt (beispielsweise verriegelt) werden, und zwar nach dem Drücken der elektrochemischen Zellen und der Abtrennungen (beispielsweise um die flexiblen Verbindungen mit dem unteren Unterteil) in Richtung der zweiten Richtung. Beispielsweise können die Abtrennungen Schnappeinrichtungen oder -komponenten (beispielsweise Befestigungseinrichtungen oder -komponenten, Verriegelungseinrichtungen, -elemente, oder -komponenten, Festlegungseinrichtungen oder -komponenten) aufweisen, welche verursachen, dass die flexiblen Verbindungen in der zweiten Position einklicken oder sich verriegeln. Somit kann jede Abtrennung, welche einmal mittels der Festlegungs- oder Verriegelungsverbindung mit der gegenüberliegenden Wand/den gegenüberliegenden Wänden und/oder der zentralen Wand des unteren Unterteils festgelegt oder verriegelt wurde, strukturelle Steifigkeit zwischen den elektrochemischen Zellen bieten, welche an den Seiten der flexiblen Abtrennung angeordnet sind. Zudem können weitere Herstellungsschritte vorgenommen werden, während die elektrochemischen Zellen (oder zumindest einige von den elektrochemischen Zellen) zumindest teilweise innerhalb des Unterteils des Gehäuses zurückgehalten sind. In manchen Ausführungsformen können Zurückhaltungseinrichtungen (beispielsweise Schnappeinrichtungen, Clips) des Unterteils, des Trägers, oder von beiden ferner verursachen, dass der Träger einschnappt (beispielsweise sich verriegelt, sich festlegt, oder sich befestigt), und zwar zumindest in Bezug auf die erste und zweite Richtung (beispielsweise kann der Träger in eine dritte Richtung senkrecht zu der oben beschriebenen ersten und zweiten Richtung noch bewegbar sein).
  • Ferner (beispielsweise als nächstes) können die elektrochemischen Zellen (und in manchen Ausführungsformen der Träger) zusätzlich in der dritten Richtung senkrecht zu der oben beschriebenen ersten und zweiten Richtung komprimiert werden. Beispielsweise kann der Träger an dem Träger angebrachte Elemente aufweisen, welche in Anschluss-Enden (beispielsweise Oberteile) von den elektrochemischen Zellen drücken, wenn der Träger in der dritten Richtung nach unten gedrückt wird (beispielsweise kann der Träger wie oben beschrieben in die zweite Richtung festgelegt sein, in der dritten Richtung jedoch noch bewegbar sein). Die Elemente auf dem Träger können die elektrochemischen Zellen in ein Thermopolster (beispielsweise ein nachgiebiges, verformbares, oder duktiles Thermopolster) drücken, welches an einem Boden des unteren Unterteils des Gehäuses angeordnet ist (beispielsweise nahe den Unterteil-Enden von den elektrochemischen Zellen gegenüberliegend zu den Anschluss-Enden von den elektrochemischen Zellen). Wie oben beschrieben können die elektrochemischen Zellen (oder zumindest einige von den elektrochemischen Zellen) zumindest bereichsweise zurückgehalten werden, und zwar von den flexiblen Abtrennungen, welche an einer Stelle festgelegt sind (beispielsweise in der zweiten Position) und/oder von dem Träger, welcher zumindest in Bezug auf die zweite Richtung an einer Stelle festgelegt ist (beispielsweise mittels der Schnapp- oder Klickvorrichtungen).
  • Ferner können Materialien von dem Träger und dem unteren Gehäuse ausgewählt werden, um es zu ermöglichen, dass der Träger an das untere Gehäuse geschweißt werden kann, und um eine verbesserte Komprimierung bzw. Kompression von den elektrochemischen Zellen zu ermöglichen. Beispielsweise kann der Träger transparentes Material (beispielsweise Material, welches von Laserlicht durchlaufen wird, ohne dass das Material schmilzt) und absorbierendes Material (beispielsweise Material, welches das Laserlicht absorbiert und schmilzt) aufweisen, wobei das transparente und das absorbierende Material, wie unten ausgeführt, strategisch im gesamten Träger angeordnet ist. Es sei angemerkt, dass in manchen Ausführungsformen das transparente und das absorbierende Material identisches oder ähnliches Material sein kann, dass jedoch das absorbierende Material eine Einrichtung aufweist, die eine Absorption ermöglicht (beispielsweise eine Beschichtung oder Schicht von dunkler Farbe oder dunklem Material).
  • Insbesondere kann der Träger hauptsächlich transparentes Material aufweisen, welches es dem Laserlicht ermöglicht, hindurchzulaufen, und zwar ohne das transparente Material zu schmelzen. Das Laserlicht kann von dem absorbierenden Material des unteren Gehäuses absorbiert werden, was verursacht, dass das absorbierende Material des unteren Gehäuses schmilzt, so dass ein Schweißen des unteren Gehäuses an das transparente Material des Trägers ermöglicht wird. Allerdings können Bereiche des Trägers auch absorbierendes Material aufweisen. Beispielsweise kann der Träger Verlängerungen aufweisen, welche sich nach unten hin erstrecken, und mit den elektrochemischen Zellen in Kontakt kommen. Die Verlängerungen können aus dem absorbierenden Material hergestellt sein (beispielsweise aus dem gleichen absorbierenden Material wie das untere Unterteil, oder einer unterschiedlichen Art von absorbierendem Material). In manchen Ausführungsformen kann das absorbierende Material, wie oben beschrieben, ein identisches oder ähnliches Material wie das transparente Material sein, jedoch kann es eine Beschichtung oder Schicht von dunkler Farbe oder Material aufweisen, welche ein Absorbieren ermöglicht.
  • Durch Hinzufügen von absorbierendem Material in die Verlängerungen können die Verlängerungen schmelzen, während sie das Laserlicht absorbieren. In Verbindung mit einer nach unten gerichteten Kraft, welche auf eine Oberseite des Trägers ausgeübt wird, kann es das Schmelzen der Verlängerungen ermöglichen, dass der Träger sich nach unten bewegt und mit Oberflächen von dem Gehäuse in Kontakt kommt, an welche der Träger geschweißt werden kann. Ferner können die Verlängerungen derart schmelzen, dass ein enger Kontakt zwischen den Verlängerungen und jeder von den elektrochemischen Zellen ermöglicht wird, was auf andere Weise nicht möglich sein kann, falls die elektrochemischen Zellen kleine Höhenunterschiede aufweisen. Die Verlängerungen können dann aushärten und enge Nähe oder Kontakt mit jeder von den elektrochemischen Zellen aufrechterhalten, so dass eine verbesserte Befestigung bzw. Fixierung von den elektrochemischen Zellen innerhalb des unteren Unterteils des Gehäuses ermöglicht wird.
  • Zur Veranschaulichung ist 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Fahrzeuges 10, welches ein regeneratives Bremssystem verwenden kann. Auch wenn die folgende Diskussion in Bezug auf Fahrzeuge mit regenerativen Brennsystemen geführt wird, sind die hier beschriebenen Techniken auf andere Fahrzeuge anpassbar, welche elektrische Energie in einer Batterie aufnehmen bzw. speichern, was elektrisch betriebene und kraftstoffbetriebene Fahrzeuge einschließen kann.
  • Wie oben diskutiert, wäre es wünschenswert, wenn ein Batteriesystem 12 weitgehend kompatibel zu traditionellen Fahrzeugdesigns wäre. Dementsprechend kann das Batteriesystem 12 an einer Stelle in dem Fahrzeug 10 angeordnet sein, welche ein traditionelles Batteriesystem beherbergt hätte. Wie dargestellt, kann das Fahrzeug 10 das Batteriesystem 12 aufweisen, welches ähnlich zu einer Bleisäurebatterie eines typischen Verbrennungsmotorfahrzeuges angeordnet sein kann (beispielsweise unter der Kühlerhaube des Fahrzeuges 10). Darüber hinaus und wie weiter unten detaillierter beschrieben, kann das Batteriesystem 12 angeordnet sein, um ein Überwachen der Temperatur von dem Batteriesystem 12 zu ermöglichen. Beispielsweise kann in manchen Ausführungsformen das Anordnen eines Batteriesystems 12 unter der Kühlerhaube des Fahrzeugs 12 es einem Luftkanal ermöglichen, einen Luftstrom über das Batteriesystem 12 zu leiten und das Batteriesystem 12 zu kühlen.
  • Eine detailliertere Ansicht des Batteriesystems 12 ist in 2 beschrieben. Wie dargestellt, weist das Batteriesystem 12 eine Energiespeicherkomponente 13 auf, welche mit einem Zündsystem 14, einer Lichtmaschine 15, einem Armaturenbrett 16, und optional mit einem Elektromotor 17 verbunden ist. Grundsätzlich kann die Energiespeicherkomponente 13 elektrischen Strom, welcher in dem Fahrzeug 10 erzeugt wird, aufnehmen/speichern und elektrischen Strom ausgeben, um elektrische Vorrichtung in dem Fahrzeug 10 anzutreiben.
  • In anderen Worten kann das Batteriesystem 12 Komponenten des elektrischen Systems des Fahrzeugs Energie zuführen. Wobei die Komponenten des elektrischen Systems des Fahrzeuges Folgendes aufweisen können: Kühlerventilatoren, Klimakontrollsysteme, elektrische Servolenkungssysteme, aktive Federungssysteme, automatische Parksysteme, elektrische Ölpumpen, elektrische Super- bzw. Turbolader, elektrische Wasserpumpen, beheizte Windschutzscheiben bzw. Enteiser, Motoren für Fensterheber, Spiegellichter, Überwachungssysteme des Reifendrucks, Motorsteuerungen für das Schiebedach, elektrisch verstellbare Sitze, Alarmsysteme, Infotainmentsysteme, Navigationsfunktionen, Spurhalteassistenten, elektrische Handbremse, externe Lichter, oder jegliche Kombinationen hiervon. Zur Veranschaulichung liefert in der dargestellten Ausführungsform die Energiespeicherkomponente 13 Energie an die Fahrzeugkonsole 16 und das Zündsystem 14, welches dazu verwendet werden kann, um den Verbrennungsmotor 18 zu starten (beispielweise anzukurbeln).
  • Zusätzlich dazu kann die Energiespeicherkomponente 13 elektrische Energie aufnehmen, welche von der Lichtmaschine 15 und/oder dem Elektromotor 17 erzeugt wurde. In einigen Ausführungsformen kann die Lichtmaschine 15 elektrische Energie erzeugen während der Verbrennungsmotor 18 läuft. Insbesondere kann die Lichtmaschine 15 die mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln, welche durch die Rotation des Verbrennungsmotors 18 erzeugt wird. Zusätzlich hierzu oder alternativ hierzu kann, wenn das Fahrzeug 10 einen Elektromotor 17 aufweist, der Elektromotor 17 elektrische Energie erzeugen, und zwar mittels Umwandeln von mechanischer Energie, welche aus der Bewegung des Fahrzeuges 10 (beispielsweise durch die Rotation der Räder) erzeugt wird, in elektrische Energie. Somit kann in einigen Ausführungsformen die Energiespeicherkomponente 13 elektrische Energie aufnehmen, welche durch die Lichtmaschine 15 und/oder den elektrischen Motor 22 während dem regenerativen Bremsen erzeugt wird. Als solche werden die Lichtmaschine 15 und/oder der Elektromotor 17 hierbei grundsätzlich als ein regeneratives Bremssystem bezeichnet.
  • Um das Aufnehmen und Liefern bzw. Zuführen der elektrischen Energie zu ermöglichen, kann die Energiespeicherkomponente 13 über eine Sammelleitung 19 mit dem elektrischen System des Fahrzeugs verbunden sein. Beispielsweise kann es die Sammelleitung 19 der Energiespeicherkomponente 13 ermöglichen, elektrische Energie aufzunehmen, welche durch die Lichtmaschine 15 und/oder den Elektromotor 17 erzeugt wird. Zusätzlich hierzu kann es die Sammelleitung 19 der Energiespeicherkomponente 13 ermöglichen, elektrische Energie an das Zündsystem 14 und/oder die Fahrzeugkonsole 16 auszugeben. Entsprechend kann die Sammelleitung 19 typischerweise elektrische Energie zwischen 8 bis 18 Volt führen, wenn ein 12 Volt Batteriesystem 12 verwendet wird.
  • Zusätzlich hierzu kann die Energiespeicherkomponente 13, wie dargestellt, mehrere Batteriemodule aufweisen. In der abgebildeten Ausführungsform weist die Energiespeicherkomponente 13 beispielsweise ein Lithium-Ionen (beispielsweise ein erstes) Batteriemodul 20 gemäß den vorliegenden Ausführungsformen, und ein Bleisäure (beispielsweise ein zweites) Batteriemodul 22 auf, wobei jedes Batteriemodul 20, 22 eine oder mehrere Batteriezellen aufweist. In anderen Ausführungsformen kann die Energiespeicherkomponente 13 eine beliebige Anzahl von Batteriemodulen aufweisen. Zusätzlich hierzu können, auch wenn das Lithium-Ionen Batteriemodul 20 und das Bleisäure Batteriemodul 22 nebeneinander dargestellt sind, diese in unterschiedlichen Bereichen an dem Fahrzeug angebracht sein. Beispielweise kann das Bleisäure Batteriemodul 22 in oder in der Nähe des Inneren des Fahrzeugs 10 angeordnet sein, während das Lithium-Ionen Batteriemodul 20 unter der Motorhaube des Fahrzeuges 10 angeordnet sein kann.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Energiespeicherkomponente 13 mehrere Batteriemodule aufweisen, um mehrere unterschiedliche chemische Batteriezusammensetzungen zu verwenden. Beispielsweise kann, wenn das Lithium-Ionen Batteriemodul 20 verwendet wird, die Leistung des Batteriesystems 12 verbessert werden, da die chemische Zusammensetzung der Lithium-Ionen Batterien grundsätzlich eine höhere Coulomb-Effizienz und/oder eine höhere Annahmerate für Energieladung (beispielsweise höherer maximaler Ladestrom oder Ladespannung) aufweist als die chemische Zusammensetzung der Bleisäurebatterie aufweist. Als solches kann die Aufnahme-, Speicher-, und/oder Verteilungseffizienz des Batteriesystems 12 verbessert werden.
  • Um ein Steuern des Aufnehmens und Speicherns von elektrischer Energie zu ermöglichen, kann das Batteriesystem 12 zusätzlich ein Steuermodul 24 aufweisen. Insbesondere kann das Steuermodul 24 den Betrieb von Komponenten in dem Batteriesystem 12 steuern, wie beispielweise von Relais (beispielweise von Schaltern) innerhalb der Energiespeicherkomponente 13, der Lichtmaschine 15 und/oder des Elektromotors 17. Beispielsweise kann das Steuermodul 24 die Menge der elektrischen Energie regulieren, welche von jedem der Batteriemodule 20 oder 22 aufgenommen/geliefert wird (beispielweise, um das Batteriesystem 12 herabzusetzen und wieder heraufzusetzen), Ladeausgleich zwischen den Batteriemodulen 20 und 22 ausführen, einen Ladezustand von jedem der Batteriemodule 20 oder 22 bestimmen, die Temperatur jedes der Batteriemodule 20 oder 22 bestimmen, die Spannungsausgabe von der Lichtmaschine 15 und/oder dem Elektromotor 17 steuern, und dergleichen.
  • Entsprechend kann die Steuereinheit 24 einen oder mehrere Prozessoren 26 und einen oder mehrere Speicher 28 aufweisen. Insbesondere kann der eine oder die mehreren Prozessoren 26 eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits (ASICs)), eine oder mehrere im Feld (Vorort) programmierbare (Logik-)Gatter-Anordnungen (Field Programmable Gate Arrays (FPGAs)), einen oder mehrere Mehrzweckprozessoren (General Purpose Processors), oder jegliche Kombinationen hiervon aufweisen. Zusätzlich können der eine oder die mehreren Speicher 28 flüchtige Speicher aufweisen, wie beispielsweise Direktzugriffspeicher (Random Access Memory (RAM)), und/oder mehrere nicht-flüchtige Speicher aufweisen, wie beispielsweise Festwertspeicher (Read-Only Memory (ROM)), optische Laufwerke, Festplattenlaufwerke, oder Halbleiterlaufwerke (Solid-State Drives). In einigen Ausführungsformen kann die Steuereinheit 24 Teile einer Fahrzeugsteuereinrichtung (Vehicle Conrol Unit (VCU)) und/oder ein separates Batteriesteuermodul aufweisen.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Batteriemodul 20 (beispielsweise Lithium-Ionen Batteriemodul) ein Gehäuse aufweisen, welches dazu ausgebildet ist, eine Anzahl von elektrochemischen Zellen aufzunehmen, und um einen Träger (beispielsweise einen Träger von elektrischen Komponenten) aufzunehmen, welcher dazu verwendet wird, Anschlüsse der elektrochemischen Zellen elektrisch zu verbinden und um die elektrochemischen Zellen in einer Position mit dem Gehäuse zu komprimieren. Diese und weitere Merkmale werden weiter unten unter Bezugnahme auf spätere Figuren näher beschrieben.
  • Eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Ausführungsform des Batteriemoduls 20 (beispielsweise Lithium-Ionen Batteriemodul) aus 2 ist in 3 gezeigt. Das dargestellte Batteriemodul 20 ist dabei nicht einschränkend, und Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung können lediglich einige der in dem dargestellten Batteriemodul 20 gezeigten Komponenten aufweisen, lediglich alle der in dem dargestellten Batteriemodul 20 gezeigten Komponenten aufweisen, oder zusätzliche Komponenten aufweisen, die nicht in dem dargestellten Batteriemodul 20 gezeigt sind.
  • Wie dargestellt, weist das Batteriemodul 20 ein Gehäuse 30 auf, welches dazu ausgebildet ist, eine Anzahl von elektrochemischen Zellen 32 aufzunehmen. Beispielsweise kann das Gehäuse 30, wie dargestellt, sechs elektrochemische Zellen 32 aufnehmen. Allerdings kann das Gehäuse 30 in anderen Ausführungsformen 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 12 oder mehr elektrochemische Zellen 32 aufnehmen. Ferner weist das Gehäuse 30 in der dargestellten Ausführungsform einen oberen Deckel 34 und ein unteres Unterteil 36 auf. Während dem Herstellen oder dem Montieren kann das Unterteil 36 die elektrochemischen Zellen 32 und/oder andere Komponenten des Batteriemoduls 20 aufnehmen, und der Deckel 34 kann über dem Unterteil 36 angeordnet werden nachdem die elektrochemischen Zellen 32 und/oder die anderen Komponenten hierin angeordnet wurden. Wie dargestellt, kann das Unterteil 36 eine gewölbte Oberfläche 37 aufweisen, und der Deckel 34 kann eine entsprechende gewölbte Oberfläche 39 aufweisen. Die gewölbte Oberfläche 37 des Unterteils 36 kann dazu ausgebildet sein, um an die gewölbte Oberfläche 39 des Deckels 34 geschweißt oder auf andere Weise mit dieser verbunden zu werden. Durch Hinzufügen der gewölbten Oberflächen 37, 39 an dem Unterteil 36 bzw. dem Deckel 34 kann eine Größe des Schweißbereichs vergrößert werden (beispielsweise zwischen dem Unterteil 36 und dem Deckel 34).
  • Allerdings sind auch andere Konfigurationen des Gehäuses 30 möglich. Beispielsweise kann das Gehäuse 30 mehr als zwei Komponenten (beispielsweise mehr als das Unterteil 36 und den Deckel 34) aufweisen. Ferner kann das Gehäuse 30 in manchen Ausführungsformen lediglich ein Unterteil aufweisen, und das Unterteil kann eine prismatische Form aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, von einer separaten kleineren Abdeckung verschlossen zu werden. Bei solchen Ausführungsformen kann das Unterteil beispielsweise eine prismatische Form aufweisen, welche einen geschlossenen Boden und Seitenwände aufweist, welche sich von dem geschlossenen Boden aus nach oben erstrecken. Kleinere Seitenwände der kleineren Abdeckung können mit den Seitenwänden des prismatischen Unterteils verbunden werden, oder die kleinere Abdeckung kann eine prismatische Wand sein (beispielsweise keine Seitenwände aufweisen), die mit den Seitenwänden des Unterteils verbunden wird.
  • Wie dargestellt, können die elektrochemischen Zellen 32 in einem oder mehreren Stapeln 38 in dem Unterteil 36 des Gehäuses 30 angeordnet sein (wobei beispielsweise die elektrochemischen Zellen 32 in eine erste Richtung 42 gestapelt sind, und die Stapel 38 Seite an Seite in eine zweite Richtung 44 angeordnet sind, welche senkrecht zu der ersten Richtung 42 ist). Jeder Stapel 38 der elektrochemischen Zellen 32 kann voneinander gentrennt sein, und zwar mittels einer zentralen Wand 47 des Unterteils 36, die sich zwischen nebeneinanderliegenden Stapeln 38 erstreckt. Ferner können die elektrochemischen Zellen 32 von jedem Stapel 38 mittels Abtrennungen 49 des Unterteils 36 voneinander getrennt sein, welche sich zwischen benachbarten bzw. nebeneinanderliegenden elektrochemischen Zellen 32 erstrecken. Beispielsweise können die Abtrennungen 49 mit gegenüberliegenden Wänden des Unterteils 36 verbunden sein und sich dazwischen erstrecken. In der dargestellten Ausführungsform weist das Unterteil 36 eine erste Seitenwand 51 des Unterteils 36, die zentrale Wand 47 des Unterteils 36, und eine zweite Seitenwand 53 des Unterteils 36 auf. Die erste Seitenwand 51, die zentrale Wand 47, und die zweite Seitenwand 53 sind Beispiele für das, was als Abtrennungs-Stützwände bezeichnet werden kann. Abtrennungs-Stützwände umfassen Wände des Unterteils 36, welche sich entgegengesetzt zueinander erstrecken, welche sich im Wesentlichen senkrecht zu einer Bodenwand 54 des Unterteils 36 erstrecken, welche sich im Wesentlichen parallel zu einer Rückwand 68 des Unterteils 36 erstrecken, und welche Verbindungen zu Abtrennungen 49 stützen, welche sich dazwischen erstrecken. Es sei angemerkt, dass Bezugnahmen auf die Bodenwand 54 (beispielsweise eine erste Außenwand) und Rückenwand 68 (beispielsweise eine zweite Außenwand im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Außenwand) auf relative Positionierungen hindeuten, und dass solche Wände auch als Außenwände bezeichnet werden können.
  • Einige der Abtrennungen 49 erstrecken sich von der ersten Seitenwand 51 zu der zentralen Wand 47, und andere von den Abtrennungen 49 erstrecken sich von der zweiten Seitenwand 53 zu der zentralen Wand 47. Es sei angemerkt, dass andere Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung lediglich einen Stapel 38 von elektrochemischen Zellen 32 aufweisen können, und somit lediglich ein Paar von gegenüberliegenden Wänden (beispielsweise die erste und zweite Seitenwand 51, 52 des Unterteils 36) aufweisen können. Ferner sei angemerkt, dass andere Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung mehr als zwei Stapel 38 von elektrochemischen Zellen 32 aufweisen können und somit mehr als eine zentrale Wand 47 vorgesehen sein kann.
  • Mittels eines derartigen Anordnens der elektrochemischen Zellen 32 und der entsprechenden Stapeln 38 können sich die Anschlüsse 52 der elektrochemischen Zellen 32 in eine einzige Richtung weg von den jeweiligen elektrochemischen Zellen 32 (beispielsweise in eine dritte Richtung 48) erstrecken und können im Wesentlichen in der gleichen Ebene, dem gleichen Bereich oder dem gleichen Volumen angeordnet sein. Grundsätzlich sind die elektrochemischen Zellen 32 miteinander elektrisch verbunden (beispielsweise in Reihe, parallel, oder Kombinationen hiervon), um ein untereinander verbundenes Netzwerk von elektrochemischen Zellen 32 zu bilden. Das untereinander verbundene Netzwerk von elektrochemischen Zellen 32 kann sich entladen, um eine Ladung von dem Batteriemodul 20 zu liefern (beispielsweise an das Fahrzeug), und kann sich wieder aufladen, um eine Ladung aufzunehmen und zu speichern (beispielsweise von dem Fahrzeug). Um die elektrochemischen Zellen 32 miteinander elektrisch zu verbinden, können Sammelschienen 50 (beispielsweise elektrisch leitfähige Schienen) dazu verwendet werden, die Anschlüsse 52 (beispielsweise elektrisch leitfähige Anschlüsse) von nebeneinanderliegenden elektrochemischen Zellen 32 elektrisch zu verbinden (beispielsweise mittels Überbrückens, und physischem Kontaktierens der Anschlüsse 52 der nebeneinanderliegenden elektrochemischen Zellen 32). Abhängig von der Konfiguration kann das Verbindungsschema der Sammelschienen 50 bezogen auf das Batteriemodul 20 als Ganzes unterschiedlich sein. Beispielsweise kann das Verbindungsschema der Sammelschienen 50, in einem Fall, in dem das Batteriemodul 20 lediglich in Reihe angeordnete elektrochemischen Zellen 32 aufweist, unterschiedlich sein von einem Verbindungsschema, in einem anderen Fall, in dem das Batteriemodul 20 lediglich parallel angeordnete elektrochemische Zellen 32 aufweist. Die vorliegende Erfindung ist dazu gedacht, und dazu fähig, jegliche geeignete Verbindungsschemata von Sammelschienen 50 zu umfassen, darunter ein „Reihen”-Schema, ein „Parallel”-Schema, oder ein Schema, welches eine Kombination aus „Reihen-” und „Parallel-”Verbindungen aufweist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Sammelschienen 50 eine Art von „elektrischer Komponente” sein, welche dazu verwendet wird, um „verbundene Komponenten” des Batteriemoduls 20 elektrisch zu verbinden, oder dazu ausgebildet ist, um dazu verwendet zu werden, „zu verbindende Komponenten” des Batteriemoduls 20 elektrisch zu verbinden. Beispielsweise kann das Batteriemodul 20 eine Gruppe von elektrischen Komponenten 56 aufweisen, welche die Sammelschienen 50 aufweist. Die elektrischen Komponenten 56 können ferner Relais-Schaltkreise, eine Leiterplatte (PCB), flexible Schaltkreise (welche beispielsweise Temperatur-/Spannungssensoren, Signalverbinder, etc. führen), Batteriemodulanschlüsse (beispielsweise Hauptanschlüsse) und andere Komponenten aufweisen. Die elektrischen Komponenten 56 werden grundsätzlich von einem Träger 58 aufgenommen (beispielsweise an diesem montiert), wobei der Träger 58 und die elektrischen Komponenten 56 zusammen eine Elektroeinheit 60 ausbilden. Der Träger 58 selbst kann elektrisch isolierend (beispielsweise aus Plastik) sein, um Kurzschlüsse zwischen den elektrischen Komponenten 56 zu verhindern, welche auf dem Träger 58 angeordnet sind, und um dem Träger 58 gemäß der vorliegenden Erfindung Flexibilität zu verleihen. Es sei angemerkt, dass die elektrischen Komponenten 56 auf dem Träger 58 angeordnet werden können, und zwar vor dem Einführen des Trägers 58 in das Unterteil 36, oder lediglich nach dem Einführen des Trägers 58 in das Unterteil 36 gemäß der vorliegenden Beschreibung.
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Unterteils 36 des Gehäuses 30 des Batteriemoduls 20 aus 3. Ferner ist 5 eine Draufsicht einer Ausführungsform des Unterteils 36 aus 4. In der dargestellten Ausführungsform weist das Unterteil 36, wie vorangehend beschrieben, die Abtrennungen 49 auf, welche sich zwischen gegenüberliegenden Wänden des Unterteils 36 erstrecken. Und zwar weist das Unterteil 36 zwei Paare von gegenüberliegenden Wänden auf, wobei die zwei Paare von gegenüberliegenden Wänden sich die zentrale Wand 47 teilen. Beispielsweise kann das erste Paar von gegenüberliegenden Wänden die erste Seitenwand 51 des Unterteils 36 und die zentrale Wand 47 aufweisen, und das zweite Paar von gegenüberliegenden Wänden kann die zweite Seitenwand 53 des Unterteils 36 und die zentrale Wand 47 aufweisen. Das Unterteil 36 weist vier Abtrennungen 49 auf, wobei zwei Abtrennungen 49 sich zwischen der ersten Seitenwand 51 und der zentralen Wand 47 erstrecken, und wobei die anderen zwei Abtrennungen 49 sich zwischen der zweiten Seitenwand 53 und der zentralen Wand 47 erstrecken. Die Anzahl und Ausrichtung der Abtrennungen 49 kann sich von Ausführungsform zu Ausführungsform ändern, und zwar abhängig davon, wie viele elektrochemische Zellen enthalten sind, wie viele Stapel von elektrochemischen Zellen enthalten sind, abhängig von einer Form von elektrochemischen Zellen, und anderen Faktoren.
  • Wie dargestellt, definieren die Abtrennungen 49 zusammen mit der zentralen Wand 47 und der ersten und zweiten Seitenwand 51, 53 Kammern 60, in welchen elektrochemische Zellen angeordnet werden sollen, das heißt, dass die elektrochemischen Zellen dazu ausgebildet sind, dort angeordnet zu werden. Das Unterteil 36 weist ferner Rippen 62 auf, welche sich entlang der ersten und zweiten Seitenwand 51, 53 erstrecken, wobei jede Rippe 62 zusammen mit der entsprechenden Abtrennung 49 benachbart zu der Rippe 62 einen Raum 63 definiert, in welchem eine andere elektrochemische Zelle angeordnet werden kann. Die Rippen 62 können sich entlang der ersten und zweiten Seitenwand 51, 53 für eine ausreichende Strecke 64 (wie in 4 gezeigt) in die Richtung 48 erstrecken, um zumindest ein teilweises und/oder temporäres Zurückhalten (z. B. in der Richtung 42) einer elektrochemische Zelle neben der Rippe 62 zu ermöglichen. Die Rippen 62 ermöglichen das zumindest teilweise und/oder temporäre Zurückhalten von den elektrochemischen Zellen, und zwar ohne einen wesentlichen Bereich der elektrochemischen Zellen zu bedecken. Somit kann, nach dem Einfügen von den elektrochemischen Zellen/der elektrochemischen Zelle in dem Raum 63/die Räume 63 benachbart zu den Rippen 62, leicht eine Kraft auf die elektrochemischen Zellen/die elektrochemische Zelle ausgeübt werden, um die elektrochemischen Zellen/die elektrochemische Zelle, wie unten detaillierter beschrieben, zu komprimieren (beispielsweise entgegengesetzt zu der Richtung 42).
  • Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Abtrennungen 49 des Unterteils 36 mit der zentralen Wand 47 und mit der ersten oder zweiten Seitenwand 51, 53 über bewegbare Verbindungen 66 (beispielsweise flexible Verbindungen, schwenkbare Verbindungen) verbunden sein. Die bewegbaren Verbindungen 66 ermöglichen ein Bewegen der Abtrennungen 49 in die Richtung 42. Beispielsweise können die bewegbaren Verbindungen 66 (beispielsweise ein Filmscharnier) in die Richtung 42 zu einer ersten Position hin bewegt werden (beispielsweise offene Position, aufnehmende Position), welche eine einfachere Aufnahme von elektrochemischen Zellen innerhalb der Kammern 60 ermöglicht, welche von den Abtrennungen 49 definiert sind. In anderen Worten kann mittels Bewegen der bewegbaren Verbindungen 66 in der Richtung 42 und in die erste Position eine Größe des Volumens vergrößert werden, in welchem jede elektrochemische Zelle in der entsprechenden Kammer 60 aufgenommen wird (beispielsweise die Kammer). Es sei angemerkt, dass die Rippen 62 weit genug von den benachbarten Abtrennungen 49 in der Richtung 42 angeordnet sind, um ein Aufnehmen der elektrochemischen Zellen in den Räumen 63 zu ermöglichen, während die benachbarten Abtrennungen 49 in der ersten Position sind.
  • Die bewegbaren Verbindungen 66 können in manchen Ausführungsformen individuell in die erste Position bewegt werden, und zwar eine nach der anderen während jede von elektrochemischen Zellen aufgenommen wird. Beispielsweise können die Abtrennungen 49, welche am nächsten zu einer Rückwand 68 des Unterteils 36 liegen, in die erste Position bewegt werden, und elektrochemische Zellen können innerhalb der Kammern 60 zwischen der Rückwand 68 und der benachbarten Abtrennungen 49 angeordnet werden. Nachdem die ersten zwei elektrochemischen Zellen aufgenommen sind, können die Abtrennungen 49, welche am nächsten zu der Rückwand 68 liegen, bewegt werden, und zwar um die bewegbaren Verbindungen 66 entgegengesetzt zu der Richtung 42 und in Richtung einer zweiten Position (beispielsweise einschränkende Position, komprimierende Position) entgegengesetzt zu der ersten Position. Die übriggebliebenen zwei Abtrennungen 49 (beispielsweise die zwei Abtrennungen 49, welche am nächsten zu den Rippen 62 liegen) können dann in die erste Position bewegt werden, um eine Größe der Kammern 60 zu vergrößern, welche in der dargestellten Ausführungsform weiter von der Rückwand 68 entfernt sind (ohne die Räume 63), und zwar bis die elektrochemischen Zellen darin aufgenommen werden. Die zwei Abtrennungen 49, welche am nächsten zu den Rippen 62 liegen, können dann entgegengesetzt zu der Richtung 42 und in Richtung der zweiten Position bewegt werden. Dann können die elektrochemischen Zellen innerhalb der Räume oder der Kammern 60 zwischen den Rippen 62 und den benachbarten Abtrennungen 49 aufgenommen werden. Wie dargestellt, können die Rippen 62 derart entlang der Richtung 42 angeordnet sein, dass die Räume 63 groß genug sind, um die entsprechenden elektrochemischen Zellen aufzunehmen, während die benachbarten Abtrennungen 49 in der ersten Position, in der zweiten Position, oder beides sind.
  • Dennoch sei angemerkt, dass die spezielle Reihenfolge des Einführens der Zellen und des Bewegens der bewegbaren Verbindung 66 und der entsprechenden Abtrennungen 49 von der Ausführungsform abhängen kann. Beispielsweise können in manchen Ausführungsformen alle beweglichen Verbindungen 66 und die entsprechenden Abtrennungen 49 in der ersten Position (beispielsweise offene Position, aufnehmende Position) angeordnet sein bis alle elektrochemischen Zellen in den Kammern 60 und den Räumen 63 aufgenommen sind. Wie weiter unten unter Bezugnahme auf spätere Figuren näher beschrieben, können die elektrochemischen Zellen von den Kammern 60 und den Räumen 63 aufgenommen werden während die Abtrennungen 49 und die bewegbaren Verbindungen 66 in der ersten Position sind. Und dann kann eine andere Komponente innerhalb des Unterteils 36 eingeführt werden, um eine kompressive Kraft bzw. Druckkraft auf die elektrochemischen Zellen auszuüben, welche von den Räumen 63 und den Kammern 60 aufgenommen sind (und auf die Abtrennungen 49 ausüben), so dass die bewegbaren Verbindungen 66 und die entsprechenden Abtrennungen 49 in die zweite Position (beispielsweise einschränkende Position, kompressive Position) gedrängt werden. Wie vorangehend beschrieben, können die elektrochemischen Zellen in den Räumen 63 temporär von den Rippen 62 zurückgehalten werden, ohne einen wesentlichen Bereich der elektrochemischen Zellen abzudecken, so dass es der Kraft, welche auf die elektrochemischen Zellen in den Räumen 63 ausgeübt wird, ermöglicht wird, die elektrochemischen Zellen entgegengesetzt zu der Richtung 42 zu komprimieren.
  • Beispielsweise kann, wie in einer perspektivischen Ansicht einer Ausführungsform des Unterteils 36, der elektrochemischen Zellen 32, und des Trägers 58 in 6 gezeigt, der Träger 58 des Batteriemoduls 20 dazu ausgebildet sein, über den elektrochemischen Zellen 32 angeordnet zu werden nachdem die elektrochemischen Zellen 32 von dem Unterteil 36 aufgenommen sind. Abhängig von der Ausführungsform kann der Träger 58 innerhalb des Unterteils 36 angeordnet werden, ohne elektrische Komponenten darauf angeordnet zu haben (beispielsweise können die elektrischen Komponenten danach auf dem Träger 58 angeordnet werden), oder der Träger 58 kann innerhalb des Unterteils 36 angeordnet werden mit den elektrischen Komponenten darauf angeordnet (beispielsweise vormontiert). Ferner kann der Träger 58 eine Druckkraft auf die elektrochemischen Zellen 32 und auf die dazwischenliegenden Abtrennungen 49 ausüben (beispielsweise entgegengesetzt zu der Richtung 42), um die bewegbaren Verbindungen 66 und die entsprechenden Abtrennungen 49 in der zweiten Position zurückzuhalten (beispielsweise in der einschränkenden Position, komprimierten Position). Dennoch sei angemerkt, dass die bewegbaren Verbindungen 66 der Abtrennungen 49 gemäß der folgenden Beschreibung Einrichtungen aufweisen können, welche dazu ausgebildet sind, ein Befestigen bzw. Fixieren (beispielsweise Festlegen, Verriegeln) der bewegbaren Verbindungen 66 und der entsprechenden Abtrennungen 49 in der zweiten Position zu ermöglichen. Somit können die bewegbaren Verbindungen 66 und die entsprechenden Abtrennungen 49 zumindest bereichsweise in der zweiten Position (beispielsweise einschränkende Position, Kompressionsposition) festgelegt (beispielsweise befestigt) sein bevor der Träger 58 innerhalb des Unterteils 36 angeordnet wird, oder nachdem der Träger 58 (oder eine andere Komponente) die Druckkraft ausübt, welche verursacht, dass die bewegbaren Verbindungen 66 und die Abtrennungen 49 in die zweite Position bewegt werden. Diese und andere Funktionen werden unten detaillierter beschrieben.
  • Nun zu 7, in welcher eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Bereichs des Batteriemoduls 20 aus 3 gezeigt ist. Beispielsweise sind das Unterteil 36, die elektrochemischen Zellen 32, welche in dem Unterteil 36 angeordnet sind, und der Träger 58 gezeigt, welcher über den elektrochemischen Zellen 32 und in dem Unterteil 36 angeordnet ist. Die elektrochemischen Zellen 32 sind als bereits in dem Unterteil 36 aufgenommen dargestellt. Wie dargestellt, sind die bewegbaren Verbindungen 66 und die entsprechenden Abtrennungen 49 in der ersten Position (beispielsweise offene Position, aufnehmende Position). Somit wurden die Stapel 38 der elektrochemischen Zellen 32, und die dazwischenliegenden Abtrennungen 49 noch nicht entgegengesetzt zu der Richtung 42 komprimiert. Eine erste kombinierte Länge 59 (beispielsweise entlang der Richtung 42) der Kammern 60 ist dargestellt, und gehört zu einer ersten Gesamtgröße (beispielsweise erster Gesamtquerschnittsbereich, erstes Gesamtvolumen) der Kammern 60. Allerdings ist, wie gezeigt, der Träger 58 über den elektrochemischen Zellen 32 angeordnet und in einer Position angeordnet, um eine Kraft entgegengesetzt zu der Richtung 42 auszuüben, um die Stapel 38 der elektrochemischen Zellen 32 zu komprimieren, und um die bewegbaren Verbindungen 66 und die entsprechenden Abtrennungen 49 in die zweite Position (beispielsweise einschränkende Position, kompressive Position) zu drängen.
  • Zur Verdeutlichung der ersten Position ist eine Ausführungsform eines Bereichs des Batteriemoduls 20 in 8 dargestellt, und zwar entlang der Linie 8-8 in 7. In der Darstellung ist die bewegbare Verbindung 66 spitzwinklig abgewinkelt 70 in der Richtung 42 (beispielsweise in der ersten Position), um eine größere Größe der Kammer 60 zu ermöglichen, welche hinter der entsprechenden Abtrennungen 49 (beispielsweise entgegengesetzt zu der Richtung 42) angeordnet ist, so dass ein einfacheres Aufnehmen der elektrochemischen Zelle 32 ermöglicht wird, welche als in der Kammer 60 aufgenommen dargestellt ist. Wie dargestellt kann die bewegbare Verbindung 66 über einen Anker 69 an der Seitenwand 51 befestigt sein. Der Anker 69 kann die bewegbare Verbindung 66 und die entsprechende Abtrennung 49 steif mit der Seitenwand 51 verbinden, kann jedoch eine Rotation (beispielsweise Bewegung) der bewegbaren Verbindung 66 in eine axiale Richtung 67 (beispielsweise in die zweite Position) ermöglichen. Der Anker 69, oder das Unterteil 36, können ferner einen Clip 65 (oder andere Zurückhaltungs-, Befestigungs- oder Verriegelungselemente) aufweisen, mit welchem die bewegbare Verbindung 66 verbunden sein kann (beispielsweise verriegelt sein, fixiert sein), sobald die bewegbare Verbindung 66, wie unten beschrieben, in die zweite Position bewegt wird.
  • Nun zu 9, in welcher eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Bereichs des Batteriemoduls 20 aus 3 gezeigt ist. Beispielsweise sind das Unterteil 36, die elektrochemischen Zellen 32, welche in dem Unterteil 36 angeordnet ist, und der Träger 58 gezeigt, welcher über den elektrochemischen Zellen 32 und in dem Unterteil 36 angeordnet ist. Die elektrochemischen Zellen 32 sind als bereits in dem Unterteil 36 aufgenommen dargestellt. Wie dargestellt, sind die bewegbaren Verbindungen 66 und die entsprechenden Abtrennungen 59 in der zweiten Position (beispielsweise einschränkende Position, kompressive Position). Somit wurden die Stapel 38 der elektrochemischen Zellen 32, und die dazwischenliegenden Abtrennungen 49 entgegengesetzt zu der Richtung 42 komprimiert. Dementsprechend ist eine zweite kombinierte Länge 61 (beispielsweise entlang der Richtung 42) der Kammern 60 gezeigt, und gehört zu einer zweiten Gesamtgröße (beispielsweise zweiter Gesamtquerschnittsbereich, zweites Gesamtvolumen) der Kammern 60. Die zweite kombinierte Länge 61 der Kammern 60 in 9 ist kürzer als die erste kombinierte Länge 59 der Kammern 60 in 7. In der in 9 dargestellten Ausführungsform kann eine Kraft 71 auf eine Fläche 73 des Trägers 58 ausgeübt werden, wobei die Fläche 73 der Rückwand 68 des Unterteils 36 gegenüberliegt. Durch Ausüben der Kraft 71 auf die Fläche 73 des Trägers 58 kann die Fläche 73 in den Stapel 38 der elektrochemischen Zellen 32 (und die Abtrennungen 49) gedrückt werden, so dass die bewegbaren Verbindungen 66 der Abtrennungen 49 (und die Abtrennungen 49 selbst) in die zweite Position (beispielsweise komprimierende Position, einschränkende Position) gezwungen werden. Wie dargestellt, kann die Kraft 71 auf die Fläche 73 des Trägers 58 verursachen, dass der Träger 58 an einer Spitze 74 (beispielsweise ein distales Ende) der zentralen Wand 47 des Unterteils 36 anstößt, oder in dessen Nähe kommt. Wie in 7 dargestellt, kann ein Raum zwischen dem Träger 58 und der Spitze 74 (beispielsweise dem distalen Ende) der zentralen Wand 47 angeordnet sein, bevor die Kraft 71 auf die Fläche 73 des Trägers 58 ausgeübt wird. Es sei angemerkt, dass die Kraft 71 in manchen Ausführungsformen direkt auf die elektrochemischen Zellen 32 ausgeübt werden kann, welche benachbart zu der Fläche bzw. Oberfläche 73 des Trägers 58 angeordnet sind (beispielsweise durch eine Öffnung in der Fläche 73 des Trägers 58, oder vor dem Anordnen des Trägers 58 in einer Position über den elektrochemischen Zellen 23).
  • Zur Verdeutlichung der zweiten Position (beispielsweise einschränkende Position, kompressive Position) der bewegbaren Verbindungen 66 und der entsprechenden Abtrennungen 49 ist in 10 eine Ausführungsform eines Bereichs des Batteriemoduls 20 gezeigt, und zwar entlang der Linie 10-10 aus 9. In der Darstellung ist die bewegbare Verbindung 66 spitzwinklig abgewinkelt 72 in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung 42 gezeigt, um eine Einschränkung der Größe der Kammer 60 zu ermöglichen, welche hinter der entsprechenden Abtrennung 49 (beispielsweise entgegengesetzt zu der Richtung 42) angeordnet ist, so dass die Komprimierung der elektrochemischen Zelle 32 ermöglicht wird, welche in der Kammer 60 angeordnet ist. Es sei angemerkt, dass die zweite Position allerdings in einigen Ausführungsformen die bewegbaren Verbindungen 66 im Wesentlichen senkrecht zu den Wänden aufweisen kann, mit denen die bewegbaren Verbindungen 66 verbunden sind (beispielsweise zu der ersten Seitenwand 51 des Unterteils 36 in der dargestellten Ausführungsform). Wie dargestellt, kann die bewegbare Verbindung 66 über den Anker 69 an der Seitenwand 51 befestigt sein. Der Anker 69 kann die bewegbare Verbindung 66 und die entsprechende Abtrennung 49 steif mit der Seitenwand 51 verbinden, kann jedoch eine Rotation (beispielsweise eine Bewegung) der bewegbaren Verbindung 66 in die Kreisrichtung 67 ermöglichen (beispielsweise in die zweite Position). Der Anker 69, oder das Unterteil 36, können ferner den Clip 65 (oder andere Zurückhaltungs-, Befestigungss-, oder Verriegelungselemente) aufweisen, mit denen die bewegbare Verbindung 66 verbunden sein kann (beispielsweise verriegelt sein kann, befestigt sein kann), sobald die bewegbare Verbindung 66 in die zweite Position bewegt wird. Es sei angemerkt, dass der dargestellte Anker 69 und/oder der Clip 65 auf der dargestellten Seitenwand 51, der in 9 gezeigten Seitenwand 53, der in 9 gezeigten zentralen Wand 74, und/oder in jeglicher Kombination hiervon enthalten sein kann.
  • Es sei angemerkt, dass gemäß der vorliegenden Ausführungsformen andere Komponenten oder Einrichtungen zusätzlich oder alternativ zu dem oben beschriebenen Anker 69 enthalten sein können, um eine Bewegung der bewegbaren Verbindung 66 zwischen der ersten und zweiten Position zu ermöglichen. Beispielsweise können die bewegbaren Verbindungen 66 schwenkbar mit einem Boden des Unterteils 36 verbunden sein. Zusätzlich oder alternativ hierzu können die bewegbaren Verbindungen 66 flexibles Material (beispielsweise elastisches Material) aufweisen, welches zwischen den Wänden des Unterteils 36 und der Abtrennung 49 verbunden ist, wobei das flexible Material eine Bewegung der bewegbaren Verbindung 66 und der entsprechenden Abtrennungen 49 ermöglicht.
  • Nun zu 11, in welcher eine Querschnittsseitenansicht einer Ausführungsform eines Bereichs des Batteriemoduls 20 aus 3 gezeigt ist. In der dargestellten Ausführungsform sind die elektrochemischen Zellen 32 und der Träger 58 innerhalb des Unterteils 36 des Batteriemoduls 20 angeordnet. Wie vorangehend beschrieben komprimiert der Träger 58 die elektrochemischen Zellen 32 entgegengesetzt zu der Richtung 42. Ferner werden die Abtrennungen 49 in der zweite Position komprimiert (beispielsweise zurückhaltende Position, komprimierte Position). Wie gezeigt komprimiert bzw. drückt der Träger 58 die elektrochemischen Zellen 32 nach unten (beispielsweise entgegengesetzt zu der Richtung 44). Zum Beispiel kann eine Kraft 80 auf ein oberes Ende 82 (beispielsweise Kopfende, obere Fläche) des Trägers 58 entgegengesetzt zu der Richtung 44 ausgeübt werden. Der Träger 58 kann Verlängerungen 84 aufweisen, wobei jede Verlängerung 84 einer der elektrochemischen Zellen 32 entspricht. Beispielsweise kann jede individuelle Verlängerung 84 mit einem Anschluss-Ende 86 der entsprechenden elektrochemischen Zelle 32 in Kontakt kommen. Wenn die Kraft 80 auf das obere Ende 82 des Trägers 58 ausgeübt wird, drängen bzw. zwängen die Verlängerungen 84 des Trägers 58 (die sich beispielsweise nach unten entgegengesetzt zu der Richtung 44 von dem oberen Ende 83 des Trägers 58 aus erstrecken) die elektrochemischen Zellen 32 nach unten (beispielsweise entgegengesetzt zu der Richtung 44) und in ein nachgiebiges Thermopolster 88, welches an bzw. in der Bodenwand 54 des Unterteils 36 angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen können die Verlängerung 84 derart flexibel mit dem oberen Ende 82 des Trägers 58 verbunden sein, dass die Verlängerung 84 die elektrochemischen Zellen 32 nach unten drängt, sich jedoch ferner leicht verbiegen (beispielsweise nach oben in die Richtung 44), um Höhenunterschiede der elektrochemischen Zellen entlang der Richtung 44 zu ermöglichen.
  • Nach der Kompression der elektrochemischen Zellen 32 entgegengesetzt zu der Richtung 44 und entgegengesetzt zu der Richtung 42 kann der Träger 58 an das Unterteil 36 geschweißt werden, um den Träger 58 an einer Stelle und in der komprimierten Position zurückzuhalten bzw. zu halten. Beispielsweise ist in 12 eine Draufsicht einer Ausführungsform eines Bereichs des Batteriemoduls 20 gezeigt, und zwar entlang der Linie 12-12 aus 9. Ferner ist in 13 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Bereichs des Batteriemoduls 20 gezeigt (beispielsweise das Unterteil 36, der Träger 58, und die elektrochemischen Zellen 32). In den dargestellten Ausführungsformen weist der Träger 58 Arme 100 auf, welche sich in die Richtung 42 erstrecken, wobei lediglich einer der Arme 100 in 12 gezeigt ist. Die Arme 100 sind dazu ausgebildet, vertikale Verlängerungen 102 (beispielsweise vertikale Stützen) des Unterteils 36 zu berühren, wobei lediglich einer der vertikalen Verlängerungen 102 in 12 gezeigt ist. Die Arme 100 können ein absorbierendes Material aufweisen und die vertikalen Verlängerungen 102 können ein transparentes Material aufweisen. Somit kann ein Laserlicht die Arme 100 des Trägers 58 durchlaufen und kann mittels der vertikalen Verlängerungen 102 des Unterteils 36 absorbiert werden, so dass die vertikalen Verlängerungen 102 schmelzen und an die Arme 100 geschweißt werden. Wie vorangehend beschrieben, kann der Träger 58 in manchen Ausführungsformen zumindest in der Richtung 42 vor dem Schweißen fixiert bzw. verbunden sein, kann jedoch in der Richtung 44 bewegbar sein. Beispielsweise können der Träger 58, das Unterteil 36, oder beide Clips oder andere Zurückhaltungseinrichtungen aufweisen, welche eine Fixierung des Trägers 58 in gewissen Richtungen ermöglichen, und zwar vor dem Schweißen des Trägers 58 an das Unterteil 36. In solchen Ausführungsformen kann der Träger 58 nur nach dem Schweißen in der Richtung 44 fixiert werden.
  • Der Träger 58 kann ferner in anderen Bereichen an das Unterteil 36 geschweißt werden. Beispielsweise ist in 14 eine Bodenansicht einer Ausführungsform des oberen Endes 82 des Trägers 58 gezeigt. Ferner ist in 15 eine Querschnittsseitenansicht einer Ausführungsform eines Bereichs des Batteriemoduls 20 aus 3 gezeigt (beispielsweise ist das Unterteil 36, die elektrochemischen Zellen 32, und der Träger 58 dargestellt), und zwar entlang der Linie 15-15 aus 13. In 14 weist das obere Ende 82 des Trägers 58, wie vorangehend beschrieben, die Verlängerungen 84 auf. Die Verlängerungen 84 sind dazu bestimmt, in die Anschluss-Enden 86 der in 15 dargestellten elektrochemischen Zellen 32 zu drücken.
  • Wie vorangehend beschrieben, kann der Träger 58 hauptsächlich ein transparentes Material aufweisen, welches dazu ausgebildet ist, um es Laserlicht zu ermöglichen, hindurchzulaufen. Dennoch können die Verlängerungen 84 des Trägers 58 ein absorbierendes Material sein (welches, wie vorangehend beschrieben, das gleiche Material wie das transparente Material sein kann, jedoch mit einer dunklen Schicht oder Beschichtung, welche darauf gemalt ist oder auf andere Weise darauf aufgetragen ist, um eine Absorption zu ermöglichen). Entsprechend können die Verlängerungen 84 mittels Laserlicht geschmolzen werden. Wenn die Verlängerungen 84 schmelzen, kann der Träger 58 derart nach unten gedrückt werden, dass die Verlängerungen 84 zu den Anschluss-Enden 86 der elektrochemischen Zellen passen. Beispielsweise kann jede Verlängerung 84 mit einer elektrochemischen Zelle 32 in Kontakt kommen. Jede Verlängerung 84 kann daraufhin aushärten, während sie mit einem entsprechenden Ende von den Anschluss-Enden 86 in Kontakt ist. Durch Ermöglichen des Schmelzens der Verlängerungen 84, und/oder durch Vorsehen einer Verlängerung 84 für jede individuelle elektrochemische Zelle 32 kann der Träger 58 eine verbesserte Druckkraft über die Verlängerung 84 auf die elektrochemischen Zellen 32 bereitstellen. Beispielsweise kann jede Verlängerung 84 an einer Stelle aushärten, welche in Kontakt mit dem entsprechenden Anschluss-Ende 86 steht, so dass einzelne Kompressionskräfte ermöglicht werden, welche von jeder Verlängerung 84 abhängig von den Höhenunterschieden entlang der elektrochemischen Zellen 32 ausgeübt werden. Ferner ermöglicht das Schmelzen der Verlängerung 84 derart eine Bewegung des Trägers 58 nach unten, dass die Oberflächen des Trägers 58 an Oberflächen des Unterteils 36 geschweißt werden können. Wenn beispielsweise der Träger 58 nach unten gedrückt wird, kann das obere Ende 82 des Trägers 58 mit einer oberen Oberfläche der Rückwand 68 des Unterteils 36 in Kontakt kommen, und zwar wie in Bereich 110 gezeigt.
  • Eine Ausführungsform eines Verfahrens 150 zum Zusammenbau des Batteriemoduls aus 3 ist in 16 gezeigt. In der dargestellten Ausführungsform weist das Verfahren 150 folgenden Schritt auf: Ausbilden (Block 152) eines Unterteils eines Gehäuses, welches Abtrennungen aufweist, welche mit Wänden des Unterteils über bewegbare Verbindungen verbunden sind. Beispielsweise kann das Unterteil Wände aufweisen, welche sich im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken. Zwei Wände der Wände können Seitenwände des Unterteils sein. In manchen Ausführungsformen kann eine zusätzliche zentrale Wand zwischen den zwei Seitenwänden angeordnet sein. Die Abtrennungen können sich zwischen den zwei Seitenwänden des Unterteils erstrecken, und in Ausführungsformen, welche die zentrale Wand aufweisen, können die Abtrennungen mit der zentralen Wand verbunden sein. Die Abtrennungen können bewegbare Verbindungen aufweisen, welche mit mindestens einer der zwei Seitenwände verbunden sind, und bei Ausführungsformen, welche die zentrale Wand aufweisen, mit der zentralen Wand verbunden sind. Die Abtrennungen definieren grundsätzlich Kammern innerhalb von dem Unterteil des Gehäuses.
  • Das Verfahren 150 weist ferner folgenden Schritt auf: Bewegen (Block 154) der bewegbaren Verbindungen und der entsprechenden Abtrennungen in eine erste Position (beispielsweise offene Position, aufnehmende Position), welche ein größeres Gesamtvolumen der Kammern innerhalb des Unterteils des Gehäuses ermöglicht. Beispielsweise kann das Unterteil eine Rückwand aufweisen, welche sich zwischen den Seitenwänden des Unterteils und im Wesentlichen parallel zu den Abtrennungen des Unterteils erstreckt. Die Abtrennungen können in eine Richtung weg von der Rückwand des Unterteils bewegt werden, so dass ein Gesamtvolumen der Kammern vergrößert wird, welche innerhalb des Unterteils ausgebildet sind. Somit können die elektrochemischen Zellen leichter von den Kammern aufgenommen werden.
  • Das Verfahren 150 weist ferner folgenden Schritte auf: Anordnen (Block 156) der elektrochemischen Zellen innerhalb der Kammern. Beispielsweise können die elektrochemischen Zellen in die Kammern indiziert werden, welche von den Abtrennungen definiert sind. Es sei angemerkt, dass in manchen Ausführungsformen ein oder mehrere Räumen außerhalb der Abtrennungen/der Abtrennung ausgebildet sein können, welche am weitesten entfernt von der Rückwand des Unterteils angeordnet sind/ist. Elektrochemische Zellen können ferner in dem einen oder mehreren Räumen angeordnet werden und zumindest teilweise von Rippen zurückgehalten werden, welche auf dem Unterteil des Gehäuses ausgebildet sind.
  • Das Verfahren 150 weist ferner folgende Schritte auf: Anordnen (Block 158) eines Trägers innerhalb des Unterteils (beispielsweise über und/oder neben den elektrochemischen Zellen), und Komprimieren (Block 160) der elektrochemischen Zellen mittels Bewegen (beispielsweise Drängen) der Abtrennungen und bewegbaren Verbindungen in eine zweite Position (beispielsweise einschränkende Position, komprimierende Position). Beispielsweise können die elektrochemischen Zellen, die Abtrennungen, und die bewegbaren Verbindungen in die zweite Position (beispielsweise in Richtung der Rückwand des Unterteils) gedrängt werden, und zwar mittels dem Träger, oder mittels einer anderen Komponente, und zwar vor dem Anordnen des Trägers in eine Position nahe der komprimierten elektrochemischen Zellen, Abtrennungen und bewegbaren Verbindungen.
  • Ferner weist das Verfahren 150 folgenden Schritt auf: Schweißen (Block 162) des Trägers an das Unterteil. Wie vorangehend beschrieben, können die Materialien des Trägers und des Unterteils ausgewählt werden, um ein Schweißen des Trägers an das untere Gehäuse zu ermöglichen, und um eine verbesserte Komprimierung bzw. Kompression der elektrochemischen Zellen zu ermöglichen. Beispielsweise kann der Träger transparentes Material (beispielsweise Material, durch welches Laserlicht läuft, ohne das Material zu schmelzen) und absorbierendes Material (beispielsweise Material, welches das Laserlicht absorbiert und schmilzt) aufweisen, wobei das transparente und das absorbierende Material, wie oben beschrieben, strategisch im Verlauf des Trägers angeordnet sind. Es sei angemerkt, dass in manchen Ausführungsformen das transparente und das absorbierende Material identisches oder ähnliches Material sein kann, dass jedoch das absorbierende Material eine Einrichtung (beispielsweise eine Farbgranulat-Beschichtung oder Lage einer dunklen Farbe oder eines dunklen Materials) aufweisen kann, welche ein Absorbieren ermöglicht.
  • Insbesondere kann der Träger hauptsächlich transparentes Material aufweisen, welches es dem Laserlicht ermöglicht, hindurchzulaufen, ohne das transparente Material zu schmelzen. Das Laserlicht kann von dem absorbierenden Material des unteren Gehäuses absorbiert werden, so dass das absorbierende Material des unteren Gehäuses schmilzt, was ein Schweißen des unteren Gehäuses an das transparente Material des Trägers ermöglicht. Allerdings können Bereiche des Trägers auch absorbierendes Material aufweisen. Beispielsweise kann der Träger Verlängerungen aufweisen, welche sich nach unten hin erstrecken und mit den elektrochemischen Zellen in Kontakt kommen. Die Verlängerungen können aus dem absorbierenden Material hergestellt sein (beispielsweise dem gleichen absorbierenden Material wie dem des unteren Unterteils, oder einer anderen Art von absorbierendem Material). Wie oben beschrieben kann in manchen Ausführungsformen das absorbierende Material ein identisches oder ähnliches Material wie das transparente Material sein, kann jedoch eine Beschichtung oder Schicht einer dunklen Farbe oder eines dunklen Materials aufweisen, welches eine Absorption ermöglicht.
  • Durch Hinzufügen von absorbierenden Materialien in die Verlängerungen können die Verlängerungen schmelzen, während sie das Laserlicht absorbieren. Zusammen mit einer nach unten ausgerichteten Kraft, welche auf das Oberteil des Trägers ausgeübt wird, kann es das Schmelzen der Verlängerungen ermöglichen, dass der Träger nach unten bewegt wird und mit Oberflächen des Gehäuses in Kontakt kommt, an welche der Träger geschweißt werden kann. Ferner können die Verlängerungen derart schmelzen, dass ein enger Kontakt zwischen den Verlängerungen und jeder der elektrochemischen Zellen ermöglicht wird, der auf andere Weise nicht möglich wäre, falls die elektrochemischen Zellen leichte Höhenunterschiede aufweisen. Die Verlängerungen können dann aushärten und eine enge Nähe oder Kontakt mit jeder von den elektrochemischen Zellen aufrechterhalten, so dass eine verbesserte Fixierung der elektrochemischen Zellen innerhalb des unteren Unterteils des Gehäuses ermöglicht wird.
  • Eine oder mehrere der offengelegten Ausführungsformen, und zwar alleine oder in Kombination, können eine oder mehrere technischen Wirkungen bereitstellen, welche bei der Herstellung des Batteriemoduls, und Teilen des Batteriemoduls hilfreich sind. Grundsätzlich weisen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindungen ein Batteriemodul auf, welches ein Gehäuse mit einem Unterteil aufweist, welches dazu ausgebildet ist, um darin elektrochemische Zellen aufzunehmen. Das Unterteil kann Seitenwände und eine zentrale Wand aufweisen, welche sich parallel zu, und zwischen den Seitenwänden erstreckt. Abtrennungen können sich zwischen den Seitenwänden und der dazwischenliegenden zentralen Wand erstrecken, um Kammern in dem Unterteil zu definieren. Die Abtrennungen können mit den Seitenwänden/der Seitenwand und der zentralen Wand über bewegbare Verbindung verbunden sein. Somit können die bewegbaren Verbindungen und die entsprechenden Abtrennungen in eine erste Position bewegt werden, um eine Größe der Kammern zu vergrößern, und in eine zweite Position bewegt werden, um eine Größe der Kammern zu verkleinern. Die elektrochemischen Zellen können innerhalb der Kammern eingeführt werden, wenn die bewegbaren Verbindungen und die entsprechenden Abtrennungen in der ersten Position sind. Die bewegbaren Verbindungen und die Abtrennungen können in die zweite Position bewegt werden, um die elektrochemischen Zellen zu komprimieren, nachdem diese von den Kammern aufgenommen wurden. Somit können die elektrochemischen Zellen in ein kleineres Volumen komprimiert werden, so dass eine Energiedichte des Batteriemoduls verbessert wird. Ferner kann die erste Position der bewegbaren Verbindungen und der Abtrennungen ein Aufnehmen der elektrochemischen Zellen innerhalb des Unterteils ermöglichen. Die technischen Wirkungen und die technischen Probleme in der Beschreibung sind exemplarisch und nicht einschränkend. Es sei ferner angemerkt, dass die in der Beschreibung beschriebenen Ausführungsformen andere technische Wirkungen haben können und andere technische Probleme lösen können.
  • Die spezifischen Ausführungsformen, welche oben beschrieben wurden, wurden als Beispiel gezeigt, und sollten derart verstanden werden, dass die Ausführungsformen unterschiedliche Modifikationen und alternative Gestaltungen offenlassen. Darüber hinaus sollen die Ansprüche derart verstanden werden, dass sie nicht dazu gedacht sind, sich auf bestimmte offengelegte Gestaltungen zu beschränken, sondern eher sämtliche Modifikationen, Äquivalente, oder Alternativen abdecken, so dass diese Alternativen in den Geist und Umfang dieser Erfindung fallen.

Claims (24)

  1. Batteriemodul, welches Folgendes aufweist: – ein Gehäuse; – ein Unterteil des Gehäuses; – mindestens zwei gegenüberliegende Abtrennungs-Stützwände des Unterteils; – eine erste Außenwand des Unterteils; – eine zweite Außenwand des Unterteils, welche im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Außenwand ist; und – zwei oder mehr Abtrennungen, welche sich zwischen den mindestens zwei gegenüberliegenden Abtrennungs-Stützwänden erstrecken, um eine Vielzahl von Kammern innerhalb des Unterteils zu definieren, wobei jede Abtrennung der zwei oder mehreren Abtrennungen sich ausgerichtet mit der ersten Außenwand und transversal zu der zweiten Außenwand erstreckt; und wobei jede Abtrennung der zwei oder mehreren Abtrennungen mit mindesten einer Stützwand von den mindestens zwei gegenüberliegenden Abtrennungs-Stützwänden über eine entsprechende bewegbare Verbindung verbunden ist, welche dazu ausgebildet ist, bewegbar zu sein, und zwar zwischen einer ersten Position weggeneigt von der ersten Außenwand, um einen Zugang zu einer entsprechenden Kammer von der Vielzahl von Kammern zu ermöglichen, und einer zweiten Position hingeneigt zu der ersten Außenwand, um ein Zurückhalten von einer elektrochemischen Zelle zu ermöglichen, welche innerhalb der entsprechenden Kammer angeordnet ist.
  2. Batteriemodul gemäß Anspruch 1, wobei das Gehäuse eine zentrale Wand aufweist, welche sich zwischen den mindestens zwei gegenüberliegenden Abtrennungs-Stützwänden des Unterteils erstreckt, und wobei jede Abtrennung von den zwei oder mehreren Abtrennungen mit der zentralen Wand mittels einer zusätzlichen entsprechenden bewegbaren Verbindung verbunden ist, welche zwischen der ersten Position und der zweiten Position bewegbar ist.
  3. Batteriemodul gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Unterteil Zurückhaltungseinrichtungen aufweist, welche die zwei oder mehreren Abtrennungen in der zweiten Position festlegen oder verriegeln.
  4. Batteriemodul gemäß Anspruch 3, wobei die Zurückhaltungseinrichtungen Klammern aufweisen, mit welchen sich die entsprechenden bewegbaren Verbindungen verbinden, um die entsprechenden bewegbaren Verbindungen in der zweiten Position festzulegen oder zu verriegeln.
  5. Batteriemodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Unterteil eine Rippe aufweist, welche sich entlang jeder Wand von den gegenüberliegenden Abtrennungs-Stützwänden erstreckt, und wobei jede Rippe dazu ausgebildet ist, zumindest teilweise einen Raum zu definieren, wobei eine elektrochemische Zelle dazu ausgebildet ist, um in dem Raum angeordnet zu werden.
  6. Batteriemodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, welches eine Vielzahl von elektrochemischen Zellen und einen Träger aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, über der Vielzahl von elektrochemischen Zellen angeordnet zu werden und die Vielzahl von elektrochemischen Zellen und die zwei oder mehreren Abtrennungen in einen komprimierten Zustand zu komprimieren, in welchem die entsprechenden Verbindungen von den zwei oder mehr Abtrennungen in der zweiten Position angeordnet sind.
  7. Batteriemodul gemäß Anspruch 6, wobei der Träger dazu ausgebildet ist, an das Unterteil geschweißt zu werden, um ein Aufrechterhalten des komprimierten Zustands zu ermöglichen.
  8. Batteriemodul gemäß Anspruch 6, wobei der Träger, das Unterteil, oder beide Zurückhaltungseinrichtungen aufweisen, welche zumindest teilweise den Träger in dem komprimierten Zustand zurückbehalten, und zwar ohne den Träger an das Unterteil zu schweißen.
  9. Batteriemodul gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Unterteil absorbierendes Material aufweist und der Träger Folgendes aufweist: – einen ersten Bereich, welcher transparentes Material aufweist, wobei der erste Bereich dazu ausgebildet ist, zu dem Unterteil ausgerichtet zu werden; und – Verlängerungen, welche absorbierendes Material aufweisen, wobei die Verlängerungen dazu ausgebildet sind, zu der Vielzahl von elektrochemischen Zellen ausgerichtet zu sein und sich in Richtung der Vielzahl von elektrochemischen Zellen zu erstrecken.
  10. Batteriemodul gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, welches ein nachgiebiges Thermopolster aufweist, welches in der zweiten Außenwand des Unterteils angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, mit Unterteil-Enden von der Vielzahl von elektrochemischen Zellen in Kontakt zu kommen, wobei ein oberes Ende des Trägers dazu ausgebildet ist, mit der Vielzahl von elektrochemischen Zellen in Kontakt zu kommen und die Vielzahl von elektrochemischen Zellen nach unten in das nachgiebige Thermopolster hinein zu komprimieren.
  11. Batteriemodul gemäß Anspruch 10, wobei das obere Ende des Trägers eine Vielzahl von Verlängerungen aufweist, welche der Vielzahl von elektrochemischen Zellen derart entsprechen, dass jede Verlängerung von der Vielzahl von Verlängerungen nur mit einer elektrochemischen Zelle von der Vielzahl von elektrochemischen Zellen in Kontakt kommt.
  12. Batteriemodul gemäß Anspruch 11, wobei die Vielzahl von Verlängerungen absorbierendes Material aufweist.
  13. Gehäuse eines Batteriemoduls, welches Folgendes aufweist: – ein Unterteil, wobei das Unterteil Folgendes aufweist: eine erste Wand, eine zweite Wand gegenüberliegend zu der ersten Wand, und eine Vielzahl von Abtrennungen, welche sich zwischen der ersten Wand und der zweiten Wand erstrecken und eine Vielzahl von Kammern innerhalb des Unterteils definieren, wobei die Vielzahl von Kammern dazu ausgebildet ist, eine Vielzahl von elektrochemischen Zellen aufzunehmen, wobei jede Abtrennung von der Vielzahl von Abtrennungen mit mindestens einer Wand von der ersten Wand oder der zweiten Wand mittels einer flexiblen Verbindung verbunden ist, welche zwischen einer offenen Position und einer komprimierten Position bewegbar ist, wobei die offen Position ein erstes Gesamtvolumen von der Vielzahl von Kammern ermöglicht, welche mittels der Vielzahl von Abtrennungen definiert sind, und wobei die komprimierte Position ein zweites Gesamtvolumen von der Vielzahl von Kammern ermöglicht, wobei das zweite Gesamtvolumen kleiner als das erste Gesamtvolumen ist.
  14. Gehäuse gemäß Anspruch 13, wobei das Unterteil eine erste Rippe, welche sich entlang der ersten Wand des Unterteils erstreckt, und eine zweite Rippe aufweist, welche sich entlang der zweiten Wand des Unterteils erstreckt, wobei die erste und zweite Rippe zusammen mit mindestens einer Abtrennung von der Vielzahl von Abtrennungen zumindest bereichsweise einen oder mehrere Räume definieren, welche dazu ausgebildet sind, eine entsprechende Zelle oder mehrere elektrochemische Zellen aufzunehmen.
  15. Gehäuse gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei das Unterteil eine zentrale Wand aufweist, welche sich zwischen und im Wesentlichen parallel zu der ersten Wand und der zweiten Wand erstreckt, wobei jede Abtrennung von der Vielzahl von Abtrennungen mit der zentralen Wand mittels einer zusätzlichen flexiblen Verbindung verbunden ist, welche zwischen der offenen Position und der komprimierten Position bewegbar ist.
  16. Gehäuse gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei jede flexible Verbindung ein oder mehrere Verriegelungselemente aufweist, welche dazu ausgebildet sind, ein Verriegeln von der flexiblen Verbindung in der komprimierten Position zu ermöglichen.
  17. Gehäuse gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei das Unterteil eine Vielzahl von Verriegelungselementen aufweist, welche dazu ausgebildet sind, ein Verriegeln von den flexiblen Verbindungen in der zweiten Position zu ermöglichen.
  18. Gehäuse gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei das Unterteil ein absorbierendes Material aufweist, an welchem ein Träger, welcher transparentes Material aufweist, dazu ausgebildet ist, angeschweißt zu werden, wobei der Träger eine Vielzahl von Verlängerungen aufweist, welche dazu ausgebildet ist, ausgerichtet mit der Vielzahl von elektrochemischen Zellen zu sein, und wobei die Vielzahl von Verlängerungen das absorbierende Material aufweist.
  19. Verfahren zum Zusammenbau eines Batteriemoduls, welches folgende Schritte aufweist: – Anordnen einer Vielzahl von bewegbaren Verbindungen von einer entsprechenden Vielzahl von Abtrennungen eines Gehäuses des Batteriemoduls in einer ersten Position, um eine erste Gesamtgröße von einer Vielzahl von Kammern innerhalb des Gehäuses und durch die entsprechende Vielzahl von Abtrennungen definiert zu ermöglichen, wobei die Vielzahl von bewegbaren Verbindungen die entsprechende Vielzahl von Abtrennungen mit mindestens einer Wand von zwei gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuses verbindet; – Anordnen einer Vielzahl von elektrochemischen Zellen innerhalb der Vielzahl von Kammern; und – Bewegen der Vielzahl von bewegbaren Verbindungen von der entsprechenden Vielzahl von Abtrennungen in eine zweite Position, um eine zweite Gesamtgröße von der Vielzahl von Kammern zu ermöglichen, welche von der entsprechenden Vielzahl von Abtrennungen definiert sind, wobei die zweite Gesamtgröße von der Vielzahl von Kammern kleiner ist als die erste Gesamtgröße von der Vielzahl von Kammern.
  20. Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei eine zusätzliche Vielzahl von bewegbaren Verbindungen von der entsprechenden Vielzahl von Abtrennungen von dem Gehäuse mit einer zentralen Wand des Gehäuses verbunden ist, welche sich zwischen und im Wesentlichen parallel zu den zwei gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuses erstreckt.
  21. Verfahren gemäß Anspruch 19 oder 20, welches ferner folgenden Schritt aufweist: – Anordnen eines Trägers innerhalb des Gehäuses des Batteriemoduls und über der Vielzahl von elektrochemischen Zellen.
  22. Verfahren gemäß Anspruch 21, welches ferner folgenden Schritt aufweist: – Ausüben einer Druckkraft, und zwar über den Träger, entweder direkt oder indirekt auf die Vielzahl von elektrochemischen Zellen, um zu verursachen, dass die Vielzahl von bewegbaren Verbindungen in die zweite Position bewegt wird.
  23. Verfahren gemäß Anspruch 21 oder 22, welches ferner folgenden Schritt aufweist: – Schweißen des Trägers an das Gehäuse von dem Batteriemodul.
  24. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 19 bis 23, welches ferner folgenden Schritt aufweist: – Befestigen oder Verriegeln der Vielzahl von bewegbaren Verbindungen in der zweiten Position.
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