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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fertigen einer Batterie, bei welchem ein Modulanschluss eines ersten Batteriemoduls, welches eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweist, mit einem Modulanschluss eines zweiten Batteriemoduls, welches eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweist, mittels eines Modulverbinders elektrisch leitend verbunden wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Montageanordnung zum Fertigen einer Batterie.
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Um Batterien zu fertigen, wie sie in Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen als elektrische Energiespeicher zum Einsatz kommen, werden üblicherweise Batteriemodule elektrisch leitend miteinander verbunden. Hierbei weist das jeweilige Batteriemodul eine Mehrzahl von Batteriezellen auf. Die Batteriezellen können in dem Batteriemodul elektrisch in Reihe und/oder parallel geschaltet sein. Durch die Verbindung der Batteriemodule miteinander mittels jeweiliger Modulverbinder können die gewünschte Spannung und die gewünschte Stromstärke erreicht werden, welche die Batterie bereitstellen soll.
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Die
DE 10 2009 024 514 A1 beschreibt eine Trägermatrix, in welcher eine Mehrzahl von Batteriezellenverbindern angeordnet ist. Die Trägermatrix ermöglicht es, mehrere Batteriezellenverbinder gleichzeitig gegen die Pole der einzelnen Batteriezellen eines Batteriemoduls zu drücken und anschließend die Pole der Batteriezellen mit den Batteriezellenverbindern zu verschweißen.
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Als nachteilig ist hierbei der Umstand anzusehen, dass es beispielsweise bei einer Fehlfunktion einer der Batteriezellen, etwa in Form eines elektrischen Kurzschlusses, zu einer Schädigung des gesamten Batteriemoduls kommen kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Modulanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welches beziehungsweise welche eine Fertigung der Batterie mit einer verringerten Gefährdung von an der Fertigung beteiligten Werkern ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Montageanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Fertigen einer Batterie, welche insbesondere in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommen kann, wird ein Modulanschluss eines ersten Batteriemoduls, welches eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweist, mit einem Modulanschluss eines zweiten Batteriemoduls, welches eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweist, mittels eines Modulverbinders elektrisch leitend verbunden. Hierbei wird der Modulverbinder in einem Montagegestell angeordnet und in dem Montagegestell zunächst auf Abstand zu den Modulanschlüssen gehalten. Anschließend wird der Modulverbinder mittels einer Bewegungseinrichtung relativ zu dem Montagegestell bewegt und hierbei in Kontakt mit zumindest einem der Modulanschlüsse gebracht. Daraufhin wird dann der Modulverbinder an dem zumindest einen kontaktierten Modulanschluss festgelegt.
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Dieses Verfahren erlaubt es, zunächst den elektrischen Kontakt zwischen den Modulanschlüssen zweier Batteriemodule herzustellen, indem die Bewegungseinrichtung den Modulverbinder relativ zu dem Montagegestell bewegt. Wenn dieser elektrische Kontakt hergestellt ist, kann geprüft werden, ob eines der Batteriemodule einen Isolationsfehler oder dergleichen aufweist. Sind die Batteriemodule fehlerfrei, so kann anschließend der Modulverbinder an dem zumindest einen kontaktierten Modulanschluss festgelegt werden, ohne dass sich am elektrischen Zustand der Anordnung noch etwas ändert. Folglich kann ein Werker dieses Festlegen mittels eines entsprechenden Werkzeugs vornehmen, ohne dass hierbei das Tragen einer Schutzausrüstung erforderlich ist. Dementsprechend kann bei der Fertigung der Batterie die Gefährdung von an der Fertigung beteiligten Werkern verringert werden, ohne dass die Werker eine unergonomische persönliche Schutzausrüstung zu tragen brauchen.
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Wenn die Bewegungseinrichtung den Kontakt des Modulverbinders mit dem zumindest einen Modulanschluss hergestellt hat, ist der Modulverbinder zwar mit dem Modulanschluss in Anlage gebracht, aber noch nicht an dem Modulanschluss fixiert. Übt also die Bewegungseinrichtung keine Kraft mehr auf den Modulverbinder aus, so kann der Modulverbinder ohne weiteres wieder von den Modulanschlüssen abgenommen werden. Wenn demgegenüber der Modulverbinder an dem zumindest einen Modulanschluss festgelegt ist, so ist eine dauerhafte, jedoch bevorzugt lösbare, mechanische Fixierung des Modulverbinders an dem Modulanschluss gegeben.
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Das Montagegestell kann als rahmenartige Halterung ausgebildet sein, in welcher die Modulverbinder in einer Anordnung relativ zueinander gehalten sind, welche der Anordnung der Modulverbinder in der fertiggestellten Batterie entspricht.
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Insbesondere kann die Herstellung des elektrischen Erstkontakts durch das Bewegen des Modulverbinders relativ zu dem Montagegestell automatisch vorgenommen werden, also ohne dass der Werker hierfür einer elektrischen Gefährdung ausgesetzt ist. Demgegenüber kann das Festlegen des Modulverbinders an dem Modulanschluss von einem Werker vorgenommen werden. Dadurch lässt sich eine besonders große Präzision beim Fixieren des Modulverbinders an den Modulanschlüssen erreichen. Insbesondere können von dem Werker einfach und prozesssicher Lagekorrekturen des Modulverbinders vorgenommen werden.
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Vorzugsweise wird der Modulverbinder mittels der Bewegungseinrichtung in Kontakt mit beiden Modulanschlüssen gebracht und anschließend an beiden kontaktierten Modulanschlüssen festgelegt. Dadurch kann auch festgestellt werden, ob von dem zweiten Batteriemodul eine elektrische Gefährdung ausgeht. Ist dies nicht der Fall, kann der Werker anschließend gefahrlos den Modulverbinder an den beiden kontaktierten Modulanschlüssen festlegen. Dies vereinfacht die gefährdungsarme Fertigung der Batterie.
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Vorzugsweise wird ein weiterer in dem Montagegestell angeordneter Modulverbinder in dem Montagegestell zunächst auf Abstand zu einem weiteren Modulanschluss des zweiten Batteriemoduls und zu einem Modulanschluss eines dritten Batteriemoduls gehalten, welches eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweist. Der weitere Modulverbinder wird anschließend mittels der Bewegungseinrichtung und/oder mittels einer weiteren Bewegungseinrichtung relativ zu dem Montagegestell bewegt. Hierbei wird der weitere Modulverbinder in Kontakt mit dem weiteren Modulanschluss des zweiten Batteriemoduls und mit dem Modulanschluss des dritten Batteriemoduls gebracht. Dementsprechend lassen sich sukzessive die Batteriemodule der Batterie zunächst elektrisch miteinander verbinden beziehungsweise vorkontaktieren. Stellt sich hierbei heraus, dass alle bisher elektrisch leitend miteinander verbundenen Batteriemodule in Ordnung sind, so kann anschließend gefahrlos der jeweilige weitere Modulverbinder an den kontaktierten Modulanschlüssen festgelegt werden. Auf diese Weise lässt sich eine gefahrlose und aufwandsarme Fertigung der Batterie erreichen.
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Vorzugsweise wird mittels wenigstens eines Isolationsüberwachungsgeräts überwacht, ob eine elektrische Isolierung des zumindest einen kontaktierten Modulanschlusses gegenüber einem Gehäuse des jeweiligen Batteriemoduls besteht. So kann dann, wenn ein Isolationsfehler auftritt, der Fertigungsprozess sofort gestoppt werden. Auf diese Weise ist vermeidbar, dass es beim Auftreten eines zweiten Isolationsfehlers zu einem Kurzschluss, einem Lichtbogen oder einem Brand kommt. Die Fertigung der Batterie lässt sich somit besonders sicher gestalten.
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Vorzugsweise wird der Modulverbinder lediglich dann an dem kontaktierten Modulanschluss des jeweiligen Batteriemoduls festgelegt, wenn die Modulanschlüsse der mittels des Modulverbinders elektrisch miteinander verbundenen Batteriemodule gegenüber dem jeweiligen Gehäuse der Batteriemodule elektrisch isoliert sind. So können Gefährdungen besonders weitgehend vermieden werden.
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Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn zunächst alle Batteriemodule der Batterie mittels jeweiliger Modulverbinder elektrisch miteinander verbunden werden und anschließend die Modulverbinder an den kontaktierten Modulanschlüssen festgelegt werden. Denn dann braucht sich der Werker, welcher das Festlegen oder Fixieren der Modulverbinder an den Modulanschlüssen vornimmt, nicht jedes Mal von der Batterie zu entfernen, bevor das jeweils nächste Batteriemodul mittels eines weiteren Modulverbinders elektrisch angeschlossen wird und bevorzugt auf Isolationsfehler hin geprüft wird. Entsprechend lässt sich so eine besonders rasche und aufwandsarme Fertigung der Batterie realisieren.
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Von Vorteil ist es weiterhin, wenn die Bewegungseinrichtung mittels einer Steuerungseinrichtung angesteuert wird, um die Bewegung des Modulverbinders relativ zu dem Montagegestell zu bewirken. Beispielsweise können elektrische und/oder hydraulische und/oder pneumatische oder dergleichen Stellglieder als Bewegungseinrichtungen zum Einsatz kommen. Derartige, etwa als Niederhalter ausgebildete Stellglieder können gezielt von der Steuerungseinrichtung angesteuert werden, um die Modulverbinder in die Position zu bringen, in welcher die Modulverbinder die Modulanschlüsse zweier Batteriemodule elektrisch leitend verbinden. Das Vorsehen der Steuerungseinrichtung macht das Verfahren besonders aufwandsarm und prozesssicher.
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Vorzugsweise wird der Modulverbinder an den kontaktierten Modulanschlüssen festgelegt, indem eine jeweilige, an dem Modulverbinder angeordnete Schraube in eine in dem Modulanschluss ausgebildete Gewindeaufnahme eingebracht wird. So lässt sich nämlich eine zerstörungsfrei lösbare Befestigung beziehungsweise Fixierung der Modulverbinder an den Modulanschlüssen realisieren. Dies ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn in der fertiggestellten Batterie ein Batteriemodul ausgetauscht werden soll. Entsprechend lässt sich eine Wartung der Batterie vereinfacht realisieren.
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Vorzugsweise wird die jeweilige Schraube an dem Modulverbinder vor einer Berührung mit einem Gegenstand geschützt bereitgestellt, welcher einen Durchmesser von mehr als 12 mm aufweist. Dadurch ist eine Berührung der Schraube mit einem Finger des Werkers vermieden. Auch dies ist der Sicherheit bei der Fertigung der Batterie zuträglich.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn als Modulverbinder ein elektrisch leitfähiges Bauteil verwendet wird, welches in einem Bereich zwischen einem dem ersten Modulanschluss zugeordneten ersten Anschlussbereich und einem dem zweiten Modulanschluss zugeordneten zweiten Anschlussbereich eine größere Flexibilität aufweist als in den beiden Anschlussbereichen. Durch einen solchen Modulverbinder können bei beispielsweise in das Kraftfahrzeug verbauter Batterie Relativbewegungen zwischen den Batteriemodulen zugelassen werden, ohne dass die Modulanschlüsse unerwünscht großen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Beispielsweise kann auf diese Weise eine Beanspruchung der Modulanschlüsse auf Torsion vermieden werden. Dies ist deswegen vorteilhaft, weil andernfalls über die Modulanschlüsse mechanische Belastungen auf die Batteriezellen einwirken könnten. Derartige mechanische Belastungen der Batteriezellen lassen sich folglich bei der Ausgestaltung des Modulverbinders als das Bauteil mit dem flexiblen Bereich zwischen den beiden Anschlussbereichen besonders weitgehend vermeiden.
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Die erfindungsgemäße Montageanordnung dient dem Fertigen einer Batterie, welche insbesondere für ein Kraftfahrzeug vorgesehen sein kann. Die Montageanordnung umfasst ein erstes Batteriemodul, welches eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweist, und ein zweites Batteriemodul, welches eine Mehrzahl von Batteriezellen aufweist. Ein Modulverbinder der Montageanordnung dient dem elektrisch leitenden Verbinden eines Modulanschlusses des ersten Batteriemoduls mit einem Modulanschluss des zweiten Batteriemoduls. Die Montageanordnung umfasst ein Montagegestell, in welchem der Modulverbinder gehalten ist, und eine Bewegungseinrichtung. Mittels der Bewegungseinrichtung ist der Modulverbinder derart relativ zu dem Montagegestell bewegbar, dass ein Kontakt mit zumindest einem der Modulanschlüsse herstellbar ist. Auf diese Weise kann gezielt eine elektrische Erstkontaktierung der Modulanschlüsse zweier Batteriemodule hergestellt werden, bevor eine Festlegung beziehungsweise Fixierung des Modulverbinders an den Modulanschlüssen erfolgt. Mittels einer solchen Montageanordnung lässt sich eine Fertigung der Batterie mit einer besonders geringen Gefährdung von Werkern erreichen, welche an der Fertigung der Batterie beteiligt sind.
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Vorzugsweise ist in dem Montagegestell eine Mehrzahl von Modulverbindern gehalten, mittels welchen sich mehr als zwei Batteriemodule elektrisch leitend verbinden lassen. Des Weiteren ist bevorzugt dem jeweiligen Modulverbinder eine jeweilige Bewegungseinrichtung zugeordnet. So kann sequentiell beziehungsweise sukzessive eine elektrische Erstkontaktierung der Batteriemodule realisiert werden, und es kann sukzessive auf ein Vorliegen von Isolationsfehlern geprüft werden. Anschließend können dann die Modulverbinder mit den Modulanschlüssen mechanisch verbunden werden.
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Vorzugsweise umfasst die Montageanordnung von der Bewegungseinrichtung verschiedene Mittel zum Festlegen des Modulverbinders an dem zumindest einen kontaktierten Modulanschluss. Derartige Mittel, etwa in Form eines Schraubwerkzeugs, können insbesondere von dem Werker gehandhabt werden, etwa indem der Werker die Modulverbinder mit den Modulanschlüssen verschraubt.
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Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für die erfindungsgemäße Montageanordnung und umgekehrt.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 einen ersten Schritt während einer Fertigung einer Batterie für ein Kraftfahrzeug, welche eine Mehrzahl von Batteriemodulen umfasst, wobei ein Montagegestell zum Einsatz kommt, an welchem eine Mehrzahl von Modulverbindern gehalten ist; und
- 2 einen weiteren Schritt während der Fertigung der Batterie.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 sind schematisch mehrere Batteriemodule 10, 12, 14 gezeigt, welche im elektrisch miteinander verbundenen Zustand eine Batterie 16 bilden (vergleiche 2). Die Batterie 16 kann insbesondere als Hochvolt-Batterie ausgebildet sein, wie sie als elektrischer Energiespeicher in einem Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug zum Einsatz kommt. Dementsprechend kann die Batterie 16 eine Nennspannung von mehr als 60 Volt, beispielsweise eine Nennspannung von etwa 300 Volt bis etwa 600 Volt, bereitstellen. Hierfür sind in den einzelnen Batteriemodulen 10, 12, 14 jeweilige Batteriezellen elektrisch in Reihe und/oder parallel geschaltet. Die Batteriezellen sind hierfür in vorliegend nicht näher gezeigter Art und Weise mittels Batteriezellenverbindern elektrisch leitend miteinander verbunden.
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In 1 und in 2 sind beispielhaft und schematisch neun Batteriemodule dargestellt, wobei lediglich die Batteriemodule 10, 12, 14 mit Bezugszeichen versehen sind, um die Übersichtlichkeit nicht zu beeinträchtigen. Die jeweiligen Batteriemodule 10, 12, 14 weisen Modulanschlüsse 18, 20, 22, 24, 26, 28 auf, etwa in Form von jeweiligen Minuspolen und Pluspolen der Batteriemodule 10, 12, 14.
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Um das erste Batteriemodul 10 mit dem zweiten Batteriemodul 12 elektrisch leitend zu verbinden, ist ein erster Modulverbinder 30 vorgesehen. Beispielsweise kann der Modulverbinder 30 mit dem Modulanschluss 20 des ersten Batteriemoduls 10 und mit dem Modulanschluss 22 des zweiten Batteriemoduls 12 elektrisch leitend verbunden werden. In analoger Weise kann mittels eines weiteren Modulverbinders 32 der weitere Modulanschluss 24 des zweiten Batteriemoduls 12 mit dem Modulanschluss 26 des dritten Batteriemoduls 14 verbunden werden. Die übrigen Modulverbinder der Batterie 16, welche der elektrisch leitenden Verbindung aller weiteren Batteriemodule miteinander dienen, sind vorliegend ebenfalls der Übersichtlichkeit halber nicht mit eigenen Bezugszeichen versehen.
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Es soll nun zunächst von einer Situation ausgegangen werden, bei welcher Modulverbinder zum elektrisch leitenden Verbinden der Batteriemodule 10, 12, 14 als starre beziehungsweise eigensteife Schienen ausgebildet sind, welche auch als Busbars bezeichnet werden. Derartige starre Schienen können beispielsweise in einem Montagegestell 34 eingelegt beziehungsweise gehalten sein. Das Montagegestell 34 mit den Stromschienen kann dann automatisiert mit den dort vorplatzierten Modulverbindern oberhalb der Batteriemodule 10, 12, 14 angeordnet werden.
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Dies geschieht derart, dass die Modulverbinder nicht die Modulanschlüsse 20, 22, 24, 26 der elektrisch miteinander zu verbindenden Batteriemodule 10, 12, 14 berühren. Vielmehr kann durch das Montagegestell 34 ein geringer Abstand zwischen den Modulverbindern und den Modulanschlüssen 20, 22, 24, 26 sichergestellt werden. Eine elektrisch leitende Verbindung der Batteriemodule 10, 12, 14 miteinander liegt dann also noch nicht vor. Jedoch können in dem automatisierten Prozess, beispielsweise mittels eines Roboters, anschließend die Stromschienen sukzessive mit den Modulanschlüssen 20, 22, 24, 26 verschraubt werden. So kann die elektrisch leitende Verbindung zwischen den Batteriemodulen 10, 12, 14 hergestellt werden. Der Roboter kann hierbei ein entsprechendes Schraubwerkzeug handhaben. Aufgrund der starren beziehungsweise steifen Ausbildung der Stromschienen lässt sich diese Art der Kontaktierung der Batteriemodule 10, 12, 14 mit der Automatisierungstechnik gut handhaben. Dies liegt daran, dass sich die starren Modulverbinder präzise platzieren lassen.
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Vorliegend kommen jedoch die Modulverbinder 30, 32 zum Einsatz, welche teilweise flexibel ausgebildet sind. Dementsprechend weisen die jeweiligen Modulverbinder 30, 32 starre beziehungsweise steife Anschlussbereiche 36, 38 auf, welche den jeweiligen Modulanschlüssen 20, 22, 24, 26 zugeordnet sind. In einem zwischen den Anschlussbereichen 36, 38 vorgesehenen Bereich 40 sind die jeweiligen Modulverbinder 30, 32 demgegenüber flexibel ausgebildet. Beispielsweise kann der Bereich 40 durch ein Drahtgeflecht bereitgestellt sein, welches insbesondere von einer Hülle umgeben sein kann. Die beschriebene Ausgestaltung der Modulverbinder 30, 32 hat ebenso für die nicht mit Bezugszeichen versehenen weiteren Modulverbinder Gültigkeit, welche in dem Montagegestell 34 und später in der Batterie 16 angeordnet sind.
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Das Vorsehen des flexiblen Bereichs 40 der folglich teilweise biegeschlaffen Modulverbinder 30, 32 hat Vorteile für die Batterie 16. Denn wenn die Batterie 16 in dem Kraftfahrzeug angeordnet ist, können Bewegungen der Batteriemodule 10, 12, 14 relativ zueinander auftreten. Durch das Vorsehen der flexiblen Bereiche 40 der Modulverbinder 30, 32 werden jedoch selbst beim Auftreten solcher Relativbewegungen die Modulanschlüsse 20, 22, 24, 26, welche mittels der Modulverbinder 30, 32 miteinander verbunden sind, nicht mit entsprechenden mechanischen Spannungen beziehungsweise Kräften beaufschlagt. Dies führt wiederum dazu, dass eine Krafteinwirkung auf die Batteriezellen in den einzelnen Batteriemodulen 10, 12, 14 unterbleibt, obwohl die Batteriezellen über die Batteriezellenverbinder mit den Modulanschlüssen 18, 20, 22, 24, 26, 28 mechanisch verbunden sind. Es kann daher ein Beschädigung der Batteriezellen vermieden werden.
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Jedoch führt die verminderte Starrheit der Modulverbinder 30, 32 in dem Bereich 40 insbesondere dazu, dass sich die Anschlussbereiche 36, 38 weniger exakt über den Modulanschlüssen 20, 22, 24, 26 platzieren lassen. Es ist daher nicht prozesssicher möglich, die vorliegend in die Modulverbinder 30, 32 integrierten Schrauben mittels eines von einem Roboter geführten Schraubwerkzeugs in Gewindeaufnahmen einzubringen, welche im Bereich der Modulanschlüsse 20, 22, 24, 26 vorgesehen sind. Eine Automatisierung, insbesondere der Verschraubung, kann daher nicht mehr prozesssicher gewährleistet werden. Dementsprechend ist vorliegend vorgesehen, dass ein Werker mittels eines (nicht gezeigten) Schraubwerkzeugs die Modulverbinder 30, 32 mit den Modulanschlüssen 20, 22, 24, 26 verschraubt.
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Vorliegend werden nun sukzessive oder sequentiell der Modulanschluss 20 des ersten Batteriemoduls 10 mit dem Modulanschluss 22 des zweiten Batteriemoduls 12 und dann der weitere Modulanschluss 24 des zweiten Batteriemoduls 12 mit dem Modulanschluss 26 des dritten Batteriemoduls 14 verbunden. Hierbei ist dafür zu sorgen, ein Restrisiko eines Auftretens eines Lichtbogens, eines Kurzschlusses und/oder einer Körperdurchströmung abzusichern. Hierfür könnte vorgesehen werden, dass der Werker dauerhaft eine unergonomische beziehungsweise unpraktische Schutzausrüstung trägt. Es gilt jedoch das Prinzip zu beachten, gemäß welchem technische Maßnahmen vor organisatorischen Maßnahmen Vorrang haben und organisatorische Maßnahmen wiederum Vorrang haben vor personenbezogenen Maßnahmen (TOP-Prinzip). Das Priorisieren technischer Maßnahmen wäre dann jedoch nicht mehr gegeben, wenn der Werker eine persönliche Schutzausrüstung trägt.
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Vorliegend weist daher das Montagegestell 34 Bewegungseinrichtungen etwa in Form von Niederhaltern 42, 44 auf. Hierbei ist jedem der Modulverbinder 30, 32 bevorzugt ein jeweiliger solcher Niederhalter 42, 44 zugeordnet (wobei wiederum die Niederhalter, welche den nicht mit Bezugszeichen versehenen Modulverbindern zugeordnet sind, ebenfalls keine Bezugszeichen haben). Die Niederhalter 42, 44 können in vorliegend nicht näher gezeigter Art und Weise von einem Steuergerät 46 beziehungsweise einer derartigen Steuerungseinrichtung angesteuert werden. Die Niederhalter 42, 44 ermöglichen es, jeden gewünschten Modulverbinder 30, 32 einzeln relativ zu dem Montagegestell 34 zu bewegen und hierbei auf beziehungsweise gegen die Modulanschlüsse 20, 22, 24, 26 zu drücken.
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Beispielsweise können die Niederhalter 42, 44 als elektrische, hydraulische oder pneumatische Stellglieder ausgebildet sein, welche die Modulverbinder 30, 32 mit einer geringen Kraft gegen die elektrischen Terminals drücken beziehungsweise an die Modulanschlüsse 20, 22, 24, 26 andrücken können. Dadurch, dass die Niederhalter 42, 44 einzeln angesteuert werden können, lassen sich die Modulverbinder 30, 32 sukzessive in elektrisch leitenden Kontakt mit den Modulanschlüssen 20, 22, 24, 26 bringen, bevor die eigentliche Verschraubung der Modulverbinder 30, 32 mit den Modulanschlüssen 20, 22, 24, 26 stattfindet. Es wird also durch die Niederhalter 42, 44 eine elektrische Kontaktierung beziehungsweise Vorkontaktierung oder Erstkontaktierung ohne damit einhergehende Verschraubung erreicht.
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Vorliegend werden also zunächst die Modulverbinder 30, 32 in das Montagegestellt 34 eingelegt. Gemäß 2 wird das Montagegestell 34 dann so auf die Batteriemodule 10, 12, 14 aufgelegt, dass sämtliche Modulverbinder 30, 32 noch einen gewissen Abstand von den Modulanschlüssen 20, 22, 24, 26 haben. Anschließend drücken die Niederhalter 42, 44 sequentiell beziehungsweise sukzessive die Modulverbinder 30, 32 auf die Modulanschlüsse 20, 22, 24, 26 herab. Dies geschieht mit einem zeitlichen Abstand voneinander.
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Insbesondere kann auf diese Weise mittels eines Isolationsüberwachungsgeräts oder Isolationswächters zunächst festgestellt werden, ob die Modulanschlüsse 18, 20 des ersten Batteriemoduls 10 elektrisch gegenüber einem Gehäuse 48 des Batteriemoduls 10 isoliert sind. In analoger Weise wird überwacht, ob die Modulanschlüsse 22, 24 des zweiten Batteriemoduls 12 gegenüber einem Gehäuse 50 des zweiten Batteriemoduls 12 elektrisch isoliert sind. Ist dies der Fall, so wird zunächst der Modulverbinder 30 mittels des Niederhalters 42 gegen den Modulanschluss 20 des ersten Batteriemoduls 10 und gegen den Modulanschluss 22 des zweiten Batteriemoduls 12 gedrückt.
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Das (nicht gezeigte) Isolationsüberwachungsgerät überwacht bevorzugt weiterhin, ob ein Isolationsfehler eines der Batteriemodule 10, 12 vorliegt. Meldet das Isolationsüberwachungsgerät einen solchen Isolationsfehler, so wird der Montageprozess gestoppt, um die Folgen des Auftretens eines möglichen zweiten Isolationsfehlers zu verhindern. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass es zu einem Kurzschluss beziehungsweise Lichtbogen oder Brand kommt.
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Anschließend wird in analoger Weise mittels des Niederhalters 44 der Modulverbinder 32 gegen den weiteren Modulanschluss 24 des zweiten Batteriemoduls 12 und gegen den Modulanschluss 26 des dritten Batteriemoduls 14 gedrückt. Auch hier wird mittels des Isolationsüberwachungsgeräts überprüft, ob eine schadhafte Isolierung eines der Batteriemodule 12, 14 vorliegt. Durch den zeitlichen Versatz zwischen dem elektrischen Kontaktieren der Modulanschlüsse 20, 22 mittels des Modulverbinders 30 und der Modulanschlüsse 24, 26 mittels des Modulverbinders 32 kann der Isolationswächter beziehungsweise das Isolationsüberwachungsgerät einen Fehler rechtzeitig erkennen. In analoger Weise werden die übrigen Batteriemodule der Batterie sukzessive mittels der jeweiligen, in dem Montagegestell 34 gehaltenen Modulverbinder elektrisch leitend verbunden. Die komplette Batterie 16 ist dann elektrisch vorkontaktiert.
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Jedoch sind die Modulverbinder 30, 32 noch nicht mechanisch fest mit den Modulanschlüssen 20, 22, 24, 26 verbunden. Mit anderen Worten sind die Modulverbinder 30, 32 noch nicht sicher an den Modulanschlüssen 20, 22, 24, 26 festgelegt. Dies erfolgt erst durch das Verschrauben der Modulverbinder 30, 32 mit den Modulanschlüssen.
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Hierbei verfügen die Modulverbinder 30, 32 vorliegend über integrierte (nicht gezeigte) Schrauben. Während des Einschraubens der Schrauben in Gewindeaufnahmen der Modulanschlüsse 20, 22, 24, 26 und wenn die Modulverbinder 30, 32 mit den Modulanschlüssen 20, 22, 24, 26 verschraubt sind, sind die Schrauben berührsicher gegenüber einer Berührung derselben mit einem Finger. Denn die Schrauben sind in einem isolierenden Gehäuse angeordnet, welches für einen Gegenstand unzugänglich ist, der einen Durchmesser von mehr als 12 mm aufweist. Die Schrauben sind daher vorliegend bevorzugt berührsicher nach der Schutzart IPxxB. Des Weiteren ist durch die aufgelegten Modulverbinder 30, 32 auch ein Berührschutz der Modulanschlüsse 20, 22, 24, 26 sichergestellt. Dementsprechend lassen sich mittels des von dem Werker betätigten Schraubwerkzeugs die Schrauben berührgeschützt in die jeweiligen Gewindeaufnahmen einbringen, welche an den Modulanschlüssen 20, 22, 24, 26 bereitgestellt sind. Der Werker kann so alle Verschraubungen setzen.
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Jedoch ändert sich durch dieses Anziehen der Schrauben der elektrische Zustand der Batterie 16 nicht mehr. Denn die Erstkontaktierung der Modulanschlüsse 20, 22, 24, 26 wurde bereits durch die Niederhalter 42, 44 hergestellt, welche an beziehungsweise in dem Montagegestell 34 angeordnet sind. Der Werker kann jedoch sehr einfach Lagekorrekturen in einer Ebene senkrecht zu der Axialrichtung der Schrauben vornehmen, bevor die endgültige niederohmige Kontaktierung durch das Verschrauben dauerhaft hergestellt ist. Durch den Werker lässt sich nämlich ein derartiger Toleranzausgleich sehr einfach und genau vornehmen. Der elektrische Erstkontakt wird jedoch automatisiert hergestellt, nämlich durch Ansteuern der Niederhalter 42, 44 mittels des Steuergeräts 46.
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Vorzugsweise läuft das Isolationsüberwachungsgerät während der von dem Werker durchgeführten manuellen Tätigkeiten als zusätzliche Absicherung weiterhin mit. Es können also die teilflexiblen Modulverbinder 30, 32 ohne eine Gefährdung des Werkers montiert werden, und ohne dass der Werker eine unergonomische persönliche Schutzausrüstung zu tragen braucht. Denn zum Handhaben des Schraubwerkzeugs ist keine Schutzausrüstung erforderlich.
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Durch das sukzessive Niederdrücken der Modulverbinder 30, 32 und die begleitende Isolationsüberwachung wird eine eventuell entstehende elektrische Gefahr vom Werker beziehungsweise vom Menschen ferngehalten. Eine rechtzeitige Fehlererkennung ist nämlich mittels des Isolationsüberwachungsgeräts möglich. Es ist also eine sichere Mensch-Maschine-Interaktion sichergestellt. Würden demgegenüber alle Modulverbinder 30, 32, welche in dem Montagegestell 34 gehalten sind, gleichzeitig mit den Modulanschlüssen 20, 22, 24, 26, 28 aller Batteriemodule 10, 12, 14 der Batterie 16 in Kontakt gebracht, so könnte dies zu einem unerwünschten Ereignis etwa in Form einer rapiden Korrosion, eines Lichtbogens oder eines Brands führen. Dies gefährdet zwar nicht notwendigerweise unmittelbar den Werker, wohl aber die hierbei verwendeten Gerätschaften beziehungsweise Werkstücke. Auch eine solche Beeinträchtigung ist vorliegend jedoch vermieden.
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Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung beziehungsweise eine Montageanordnung zur halbautomatischen Kontaktierung von Hochvolt-Batterien mit teilweise biegeschlaffen Teilen beziehungsweise Modulverbindern 30, 32 erreicht werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009024514 A1 [0003]
