DE102017214303A1 - Arrangement for the electrical contacting of cell modules of a battery, battery with such an arrangement and vehicle - Google Patents

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Abstract

Vorgeschlagen wird u.a. eine Anordnung zur elektrischen Kontaktierung von Zellmodulen (7) einer Batterie (3) mittels zumindest eines elektrischen Modulverbinders (8), welcher einenends einen Kontaktierungsabschnitt (8b) zur Kontaktierung eines Kontaktanschlusses (11) eines Zellmoduls (7) und anderenends einen Kontaktierungsabschnitt (8c) zur Kontaktierung eines Kontaktanschlusses (11) eines anderen Zellmoduls (7) aufweist. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der zumindest eine Modulverbinder (8) durch eine elektrisch leitende, metallene Schiene (8a) gebildet ist, welche beidenends je einen Kontaktierungsabschnitt (8b, 8c) zur Kontaktierung derselben mit je einem elektrischen Kontaktanschluss (11) der untereinander zu verbindenden Zellmodule (7) aufweist, wobei der Modulverbinder (8) integraler Bestandteil eines Basisteils (12) aus einem thermisch leitfähigen, jedoch elektrisch isolierenden Kunststoff ist, und wobei bei Gewährleistung der elektrischen Kontaktierung der elektrischen Kontaktanschlüsse (11) der untereinander zu verbindenden Zellmodule (7) zumindest die Schiene (8a) in besagten Kunststoff eingebettet ist.

Figure DE102017214303A1_0000
Proposed is inter alia an arrangement for electrical contacting of cell modules (7) of a battery (3) by means of at least one electrical module connector (8), which at one end a contacting section (8b) for contacting a contact terminal (11) of a cell module (7) and at the other end a contacting section (8c) for contacting a contact terminal (11) of another cell module (7). Advantageously, it is provided that the at least one module connector (8) is formed by an electrically conductive, metal rail (8a), which at each end has a contacting section (8b, 8c) for contacting the same, each with an electrical contact connection (11) to be interconnected Cell module (7), wherein the module connector (8) is an integral part of a base part (12) made of a thermally conductive, but electrically insulating plastic, and wherein ensuring the electrical contacting of the electrical contact terminals (11) of the cell modules to be interconnected (7 ) at least the rail (8a) is embedded in said plastic.
Figure DE102017214303A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur elektrischen Kontaktierung von Zellmodulen einer Batterie mittels zumindest eines elektrischen Verbinders nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Erfindung. Gemäß Anspruch 9 der Erfindung betrifft dieselbe des Weiteren eine Batterie mit einer derartigen Anordnung. Gemäß Anspruch 10 der Erfindung betrifft diese ferner ein Fahrzeug mit zumindest einer solchen Batterie.The invention relates to an arrangement for the electrical contacting of cell modules of a battery by means of at least one electrical connector according to the preamble of patent claim 1 of the invention. According to claim 9 of the invention further relates to a battery with such an arrangement. According to claim 10 of the invention further relates to a vehicle with at least one such battery.

Es ist allgemein bekannt, Batteriezellen in einem Modulgehäuse zu einem sogenannten Zellmodul zusammenzufassen und die Batteriezellen mittels elektrischer Verbinder untereinander elektrisch zu verbinden, woraus ein negativer und ein positiver Elektrodenanschluss des betreffenden Zellmoduls resultieren. Gemäß der US 5 942 353 A wird die elektrische Verbindung zwischen besagten Batteriezellen mittels elektrisch leitfähiger Verbindungsstäbe bewirkt, die durch Verschraubung mit den betreffenden elektrischen Elektrodenanschlüssen der Batteriezellen verbunden oder verbindbar sind. Den Verbindungsstellen ist jeweils eine elektrisch leitfähige Kappe zugeordnet, welche den Verbindungsstab und die zugehörigen Schraubstellen übergreift. Durch elektrische Verbindung einer Mehrzahl derartiger Zellmodule ist beispielsweise eine als Traktionsbatterie für Elektrofahrzeuge verwendbare HV-Batterie (HV = Hochvolt) herstellbar. Zur elektrischen Verbindung der Zellmodule finden elektrische Modulverbinder Anwendung, die ihrerseits aus dem jeweiligen Modulgehäuse herausragende elektrische Kontaktanschlüsse der untereinander zu verbindenden Zellmodule elektrisch verbinden. Aus der Praxis ist es des Weiteren bekannt, die aus Batteriezellen und/oder Zellmodulen zusammengesetzten Batterien einem Thermomanagement zu unterziehen, um deren Leistungsfähigkeit zu optimieren. Insbesondere im Hinblick auf eine Kühlung der elektrischen und elektronischen Bauteile einer Batterie ist jedoch festzustellen, dass deren Kühlung nicht immer dort erfolgt, wo die größte Wärmeentwicklung zu verzeichnen ist, beispielsweise im Bereich der elektrischen Kontakte und Verbinder derselben. Hier setzt die nachfolgend beschriebene Erfindung an.It is generally known to combine battery cells in a module housing into a so-called cell module and electrically connect the battery cells to one another by means of electrical connectors, resulting in a negative and a positive electrode connection of the cell module in question. According to the US 5,942,353 A the electrical connection between said battery cells is effected by means of electrically conductive connecting rods, which are connected or connectable by screwing with the respective electrical electrode terminals of the battery cells. The connection points are each assigned an electrically conductive cap which engages over the connecting rod and the associated screw points. By electrical connection of a plurality of such cell modules, for example, usable as a traction battery for electric vehicles HV battery (HV = high voltage) can be produced. For electrical connection of the cell modules find electrical module connector application, which in turn electrically connect from the respective module housing outstanding electrical contact terminals of the cell modules to be interconnected. From practice, it is also known to subject the batteries composed of battery cells and / or cell modules thermal management in order to optimize their performance. In particular, with regard to a cooling of the electrical and electronic components of a battery, however, it should be noted that their cooling is not always done where the greatest heat generation is recorded, for example in the region of the electrical contacts and connectors thereof. This is where the invention described below begins.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur elektrischen Kontaktierung von Zellmodulen einer Batterie zu schaffen, welche bei Gewährleistung einer stabilen elektrischen Verbindung aufwandsreduziert ist und eine wirkungsvolle Kühlung insbesondere im Bereich der elektrischen Kontakte und Verbinder der Zellmodule erlaubt. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, eine Batterie mit einer solchen Anordnung zur Verfügung zu stellen. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeug mit einer solchen Batterie zur Verfügung zu stellen.The object of the invention is to provide an arrangement for the electrical contacting of cell modules of a battery, which is labor-saving while ensuring a stable electrical connection and allows effective cooling, especially in the field of electrical contacts and connectors of the cell modules. Furthermore, it is an object of the invention to provide a battery with such an arrangement available. It is another object of the invention to provide a vehicle with such a battery.

Ausgehend von einer Anordnung zur elektrischen Kontaktierung von Zellmodulen einer Batterie mittels zumindest eines elektrischen Modulverbinders, welcher einenends einen Kontaktierungsabschnitt zur Kontaktierung eines Kontaktanschlusses eines Zellmoduls und anderenends einen Kontaktierungsabschnitt zur Kontaktierung eines Kontaktanschlusses eines anderen Zellmoduls aufweist, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass der zumindest eine Modulverbinder durch eine elektrisch leitende, metallene Schiene gebildet ist, welche beidenends je einen Kontaktierungsabschnitt zur Kontaktierung derselben mit je einem elektrischen Kontaktanschluss der untereinander zu verbindenden Zellmodule aufweist, wobei der Modulverbinder integraler Bestandteil eines Basisteils aus einem thermisch leitfähigen, jedoch elektrisch isolierenden Kunststoff ist, und wobei bei Gewährleistung der elektrischen Kontaktierung der elektrischen Kontaktanschlüsse der untereinander zu verbindenden Zellmodule zumindest die Schiene in besagten Kunststoff eingebettet ist.Based on an arrangement for electrical contacting of cell modules of a battery by means of at least one electrical module connector having at one end a contacting section for contacting a contact terminal of a cell module and the other end a contacting section for contacting a contact terminal of another cell module, the stated object is achieved in that at least a module connector is formed by an electrically conductive, metal rail, which has a contacting section for contacting the same with one electrical contact connection of the cell modules to be interconnected, the module connector being an integral part of a base part made of a thermally conductive, but electrically insulating plastic, and wherein, when ensuring the electrical contacting of the electrical contact terminals of the cell modules to be interconnected at least the rail is embedded in said plastic.

Durch diese Maßnahme wird eine einfache und kostengünstige galvanische Trennung respektive Isolierung eines stromführenden Leiters, vorliegend eines Modulverbinders, vorteilhaft mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit des den Modulverbinder isolierenden Kunststoffes insbesondere zur Kühlung des Modulverbinders kombiniert.By this measure, a simple and cost-effective electrical isolation or insulation of a current-carrying conductor, in the present case a module connector, advantageously combined with a high thermal conductivity of the module connector insulating plastic in particular for cooling the module connector.

Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.The subclaims describe preferred developments or refinements of the invention.

Danach ist bevorzugt vorgesehen, dass der thermisch leitfähige, jedoch elektrisch isolierende Kunststoff in eine Kunststoffmatrix eingebettete thermisch leitfähige Partikel und/oder Fasern aufweist. Weiter bevorzugt bestehen dazu die thermisch leitfähigen Partikel und/oder Fasern aus einer thermisch leitfähigen Keramik. Um insbesondere überschüssige Wärme schnell und wirkungsvoll von den Modulverbindern abführen zu können, steht das Basisteil bevorzugt in einem thermischen Kontakt mit einem die Zellmodule aufnehmenden Batteriegehäuse und/oder einem anderen Batteriebauteil aus einem thermisch leitfähigem Werkstoff. Insoweit ist es von Vorteil, wenn auch besagtes Batteriegehäuse und/oder das besagte andere Batteriebauteil aus einem thermisch leitfähigen Werkstoff bestehen oder zumindest einen solchen Werkstoff aufweisen. So kann das Batteriegehäuse beispielsweise aus einem Metall, insbesondere aus einem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen. Um den thermischen Übergang weiter zu optimieren, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Basisteil unter Vermittlung einer Wärmeleitpaste, eines Wärmeleitklebers und/oder unter Zuhilfenahme eines mechanischen Befestigungselementes in einem thermischen Kontakt mit einem/dem die Zellmodule aufnehmenden Batteriegehäuse und/oder einem/dem anderen Batteriebauteil aus einem thermisch leitfähigem Werkstoff steht und/oder mit demselben verbunden ist. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Basisteil in einer vorbereiteten Sicke des Batteriegehäuses und/oder eines anderen Batteriebauteils aus einem thermisch leitfähigem Werkstoff angeordnet ist, wodurch der thermische Übergang aufgrund Vergrößerung der Kontaktierungsflächen der beteiligten Fügepartner verbessert ist. Ferner ist durch diese Maßnahme ein etwaige vorgesehener Stoff- und/oder Kraftschluss zwischen den Fügepartnern vorteilhaft mit einem Formschluss kombiniert. Um den Bauraumbedarf zu minimieren und die Strukturen benachbarter Ein- oder Anbauteile der Batterie so einfach und kostengünstig wie möglich zu gestalten, ist das Basisteil derart in die vorbereitete Sicke des Batteriegehäuses und/oder des anderen Batteriebauteils aus einem thermisch leitfähigem Werkstoff angeordnet, dass das Basisteil mit dem Batteriegehäuse und/oder dem anderen Batteriebauteil eine plane Oberfläche ausbildet. Wie die Erfindung weiter vorsieht, weisen die Kontaktanschlüsse der Zellmodule bevorzugt eine Kunststoffummantelung auf, wobei besagte Kunststoffummantelung je Kontaktanschluss eine Zugangsöffnung ausbildet, in welche ein Kontaktierungsabschnitt des Modulverbinders, den zugeordneten Kontaktanschluss kontaktierend, eingeführt oder einführbar ist. Vorteilhaft ist durch diese Maßnahme die Möglichkeit geschaffen, die Kontaktstellen fluiddicht zu gestalten. Um den elektrischen Kontakt zwischen den Kontaktanschlüssen der Zellmodule und dem jeweils zugeordneten Kontaktierungsabschnitt des Modulverbinders beispielsweise im Hinblick auf eine maschinelle Kontaktierung äußerst einfach zu gestalten, ist die elektrische Verbindung zwischen einem Kontaktanschluss eines Zellmoduls und einem Kontaktierungsabschnitt des Modulverbinders bevorzugt allein durch Flächenpressung der Kontaktflächen der Verbindungspartner bewirkt. Hierzu ist beispielsweise vorgesehen, dass durch Verschraubung der Zellmodule im Batteriegehäuse die Kontaktflächen aufeinander gepresst werden und so den elektrischen Übergang gewährleisten.Thereafter, it is preferably provided that the thermally conductive, but electrically insulating plastic embedded in a plastic matrix thermally conductive particles and / or fibers. More preferably, the thermally conductive particles and / or fibers consist of a thermally conductive ceramic. In order to be able to dissipate excess heat in particular quickly and effectively from the module connectors, the base part is preferably in thermal contact with a battery housing accommodating the cell modules and / or another battery component made of a thermally conductive material. In that regard, it is advantageous if said battery housing and / or the said other battery component made of a thermally conductive material or at least comprise such a material. For example, the battery case can consist of a metal, in particular of an aluminum or an aluminum alloy. In order to further optimize the thermal transition, it can be provided, for example, that the base part can be heated by mediating a thermal paste, a thermal adhesive and / or with the aid of a mechanical fastening element in a thermal Contact with a / the cell modules receiving battery case and / or one / the other battery component is made of a thermally conductive material and / or is connected to the same. Advantageously, it is provided that the base part is arranged in a prepared bead of the battery case and / or another battery component made of a thermally conductive material, whereby the thermal transition is improved due to enlargement of the contacting surfaces of the joining partners involved. Furthermore, this measure advantageously combines any intended material and / or adhesion between the joining partners with a positive fit. In order to minimize the space requirement and to make the structures of adjacent inputs or attachments of the battery as simple and inexpensive as possible, the base part is so arranged in the prepared bead of the battery case and / or the other battery component made of a thermally conductive material that the base part forms a flat surface with the battery case and / or the other battery component. As the invention further provides, the contact terminals of the cell modules preferably have a plastic casing, wherein said plastic casing per contact terminal forms an access opening into which a contacting portion of the module connector, contacting the associated contact terminal, inserted or inserted. Advantageously, the possibility is created by this measure to make the contact points fluid-tight. In order to make the electrical contact between the contact terminals of the cell modules and the respectively associated contacting portion of the module connector extremely simple, for example with regard to a mechanical contacting, the electrical connection between a contact terminal of a cell module and a contacting portion of the module connector is preferably solely by surface pressure of the contact surfaces of the connection partners causes. For this purpose, for example, provided that by screwing the cell modules in the battery case, the contact surfaces are pressed together, thus ensuring the electrical transition.

Die Erfindung betrifft auch eine Batterie, mit einer Anordnung der vorbeschriebenen Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, mit zumindest einer Batterie der vorerwähnten Art.The invention also relates to a battery, with an arrangement of the type described above. Furthermore, the invention relates to a vehicle with at least one battery of the aforementioned type.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:

  • 1 äußerst schematisch ein Fahrzeug mit einer Batterie, welche die erfindungsgemäße Kontaktierungsanordnung aufweist,
  • 2 das Batteriegehäuse der Batterie nach 1 in einer perspektivischen Einzelansicht, umfassend ein Gehäuseunterteil und ein Gehäuseoberteil,
  • 3 das mit Batteriemodulen bestückte Gehäuseunterteil in einer Aufsicht,
  • 4 eine perspektivischen Einzelansicht von Modulverbindern zur elektrischen Verbindung der Batteriemodule untereinander gemäß einer ersten Ausführungsform derselben,
  • 5 ein Basisteil aus einem Kunststoff, mit zwei in demselben teilweise eingebetteten Modulverbindern nach 4,
  • 6 den Schnitt „I-I“ nach 5,
  • 7 die Modulverbinder nach 4 bis 6 im Zusammenbau bzw. elektrischen Kontakt mit Batteriemodulen,
  • 8 eine zweite Ausführungsform eines Modulverbinders,
  • 9 ein Basisteil aus einem Kunststoff, mit zwei in demselben teilweise eingebetteten Modulverbindern nach 8,
  • 10 die Modulverbinder nach 8 und 9 im Zusammenbau bzw. elektrischen Kontakt mit Batteriemodulen,
  • 11 den Schnitt „II-II“ nach 10,
  • 12 eine vorteilhafte Weiterbildung eines Basisteils, welches sich streifenförmig von einem Ende zum anderen Ende des Batteriegehäuses erstreckt, und
  • 13 eine weitere vorteilhafte Weiterbildung eines Basisteils, welches die gesamte Grundfläche des Inneren des Batteriegehäuses ausfüllt bzw. überdeckt.
The invention will be explained in more detail with reference to the embodiments schematically illustrated in the drawings. However, it is not limited to these, but covers all embodiments defined by the claims. Show it:
  • 1 very schematically a vehicle with a battery having the contacting arrangement according to the invention,
  • 2 the battery case after the battery 1 in a perspective individual view, comprising a housing lower part and a housing upper part,
  • 3 the housing lower part equipped with battery modules in a plan view,
  • 4 3 is a perspective individual view of module connectors for the electrical connection of the battery modules with each other according to a first embodiment of the same,
  • 5 a base part made of a plastic, with two in the same partially embedded module connectors after 4 .
  • 6 the section "II" after 5 .
  • 7 the module connector after 4 to 6 in assembly or electrical contact with battery modules,
  • 8th A second embodiment of a module connector,
  • 9 a base part made of a plastic, with two in the same partially embedded module connectors after 8th .
  • 10 the module connector after 8th and 9 in assembly or electrical contact with battery modules,
  • 11 the section "II-II" after 10 .
  • 12 an advantageous development of a base member which extends in a strip shape from one end to the other end of the battery case, and
  • 13 a further advantageous embodiment of a base part which fills or covers the entire base of the interior of the battery case.

1 zeigt zunächst ein Fahrzeug 1, vorliegend einen Personenkraftwagen, mit einem Elektromotor 2 als Antriebsmotor und mit einer Batterie 3. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel handelt sich somit um ein rein elektrisch betriebenes Fahrzeug 1 mit einer Traktions- bzw. Hochvolt-Batterie 3. Durch die Erfindung mit erfasst ist insbesondere auch ein sogenanntes Hybrid- oder Plug-in-Hybridfahrzeug, welches neben einem oder mehreren Elektromoren 2 auch einen Verbrennungsmotor aufweist (nicht zeichnerisch dargestellt). 1 shows first a vehicle 1 , in this case a passenger car, with an electric motor 2 as a drive motor and with a battery 3 , According to this embodiment is thus a purely electrically powered vehicle 1 with a traction or high-voltage battery 3 , Also included by the invention is a so-called hybrid or plug-in hybrid vehicle, which in addition to one or more electric motors 2 also has an internal combustion engine (not shown in the drawing).

Die Batterie 3 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Batteriegehäuse 4 mit einem schalenförmigen Gehäuseunterteil 4a und einem schalenförmigen Gehäuseoberteil 4b auf. Das Gehäuseunterteil 4a und das Gehäuseoberteil 4b weisen jeweils einen umlaufenden Befestigungs- und Dichtflansch 5, 6 auf und sind unter Vermittlung derselben untereinander fest verbindbar (nicht zeichnerisch dargestellt). Gemäß 3 ist das Batteriegehäuse 4, von dem hier lediglich das Gehäuseunterteil 4a gezeigt ist, mit mehreren, gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit zwölf untereinander elektrisch verschalteten bzw. verbundenen Zellmodulen 7 bestückt, welche jeweils bevorzugt eine Mehrzahl nicht zeichnerisch dargestellter und in einem vorliegend prismatischen Modulgehäuse angeordneter elektrochemischer Zellen umfassen, die parallel und/oder in Reihe untereinander elektrisch verschaltet sind. Die elektrochemischen Zellen können beispielsweise durch prismatische Zellen, Pouch-Zellen oder Rund-Zellen gebildet sein.The battery 3 has according to this embodiment, a battery case 4 with a bowl-shaped housing lower part 4a and a cup-shaped housing top 4b on. The Housing bottom 4a and the upper housing part 4b each have a circumferential mounting and sealing flange 5 . 6 on and are mediated by the same interconnected (not shown in the drawing). According to 3 is the battery case 4 , of which here only the lower housing part 4a is shown, with several, according to this embodiment with twelve electrically interconnected or connected cell modules 7 equipped, which in each case preferably comprise a plurality of non-illustrated and arranged in a prismatic module housing electrochemical cells which are connected in parallel and / or in series with each other electrically. The electrochemical cells may be formed, for example, by prismatic cells, pouch cells or round cells.

Die Zellmodule 7 sind ebenfalls parallel und/oder in Reihe untereinander elektrisch verschaltet, wozu elektrisch leitende Modulverbinder 8 zum Einsatz kommen. Die Modulverbinder 8 bestehen bevorzugt aus einem Metall, beispielsweise aus Kupfer, aus einer Kupferlegierung, aus Aluminium, aus einer Aluminiumlegierung oder aus einer Kombination dieser Werkstoffe (Verbundmaterial).The cell modules 7 are also connected in parallel and / or in series with each other electrically, including electrically conductive module connector 8th be used. The module connectors 8th are preferably made of a metal, such as copper, a copper alloy, aluminum, an aluminum alloy or a combination of these materials (composite material).

Ausführungsbeispiel 1 (insbes. Fig. 4 bis 7):Exemplary embodiment 1 (in particular FIGS. 4 to 7):

Gemäß 4, welches zwei derartige Modulverbinder 8 zeigt, sind diese durch eine elektrisch leitende, metallene Schiene 8a sowie beidenends derselben je einen Kontaktierungsabschnitt 8b, 8c gebildet. Vorliegend ist besagte Schiene 8a durch ein metallenes Streifenprofil gebildet. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diese konkrete Ausführungsform der Schiene 8a, sondern erfasst jedwedes andere an sich bekannte Profil. Darüber hinaus kann besagte Schiene 8a auch durch einen flexiblen einadrigen Leiter oder durch einen mehradrigen Verbund aus Drähten und/oder Litzen gebildet sein. Die metallene Schiene 8a und die Kontaktierungsabschnitte 8b, 8c können ein einstückiges Bauteil ausbilden oder zu einem Bauteil gefügt sein, indem gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Kontaktierungsabschnitte 8b, 8c durch abgelängtes Stangenmaterial gebildet und mit der Schiene 8a durch Schweißen verbunden sind. Die Kontaktierungsabschnitte 8b, 8c erstrecken sich dabei orthogonal zur Schiene 8a. Das freie Ende eines jeden Kontaktierungsabschnittes 8b, 8c bildet stirnseitig eine erste Kontaktfläche 9 aus, welche mit einer zweiten Kontaktfläche 10 eines Kontaktanschlusses 11 eines jeweils zugeordneten Zellmoduls 7 korrespondiert, worauf unten näher eingegangen wird.According to 4 which is two such module connectors 8th shows, these are by an electrically conductive, metal rail 8a as well as both ends thereof a contacting section 8b . 8c educated. In the present case is said rail 8a formed by a metallic strip profile. However, the invention is not limited to this specific embodiment of the rail 8a but captures any other profile known per se. In addition, said rail 8a be formed by a flexible single-core conductor or by a multi-core composite of wires and / or strands. The metal rail 8a and the contacting sections 8b . 8c can form a one-piece component or be joined to form a component by according to this embodiment, the contacting portions 8b . 8c formed by cut rod material and with the rail 8a are connected by welding. The contacting sections 8b . 8c extend orthogonally to the rail 8a , The free end of each contacting section 8b . 8c forms the front side a first contact surface 9 out, which with a second contact surface 10 a contact connection 11 a respective associated cell module 7 corresponds, which is discussed in more detail below.

Gemäß den 5 und 6 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel zwei derartige Modulverbinder 8 integraler Bestandteil eines Basisteils 12. Das Basisteil 12 ist aus einem thermisch leitfähigen, jedoch elektrisch isolierenden Kunststoff gebildet, welcher eine Kunststoffmatrix aus beispielsweise einem Phenolharz, einer UP-Formmasse (UP = ungesättigtes Polyesterharz) oder einer Melamin/Phenolharz-Formmasse sowie darin eingebettete, thermisch leitfähige Partikel und/oder Fasern, insbesondere Kurzfasern, aus einer thermisch leitfähigen Keramik aufweist und nach einem an sich bekannten Kunststoff-Spritzgieß-, -Spritzpräge- oder -Pressverfahren- verarbeitet ist.According to the 5 and 6 are according to this embodiment, two such module connector 8th integral part of a base part 12 , The base part 12 is formed of a thermally conductive, but electrically insulating plastic, which is a plastic matrix of, for example, a phenolic resin, a UP molding compound (UP = unsaturated polyester resin) or a melamine / phenolic resin molding compound and thermally conductive particles and / or fibers embedded therein, in particular Short fibers, made of a thermally conductive ceramic and is processed by a known plastic injection molding, -Spritzpräge- or -Pressverfahren-.

Bei Gewährleistung der bestimmungsgemäßen elektrischen Kontaktierung der elektrischen Kontaktanschlüsse 11 der untereinander elektrisch zu verbindenden Zellmodule 7 ist zumindest die Schiene 8a eines jeden Modulverbinders 8 in besagten Kunststoff des Basisteils 12 eingebettet. Bei der Herstellung des Basisteils 12 werden die Modulverbinder 8 als sogenannte Einlegeteile im Werkzeug fixiert und anschließend mit besagtem Kunststoff ummantelt. Gemäß 6 reicht besagte Ummantelung bis in den Fußbereich der Kontaktierungsabschnitte 8b, 8c der Modulverbinder 8.When ensuring the intended electrical contact with the electrical contact connections 11 the cell modules to be electrically interconnected 7 is at least the rail 8a of each module connector 8th in said plastic of the base part 12 embedded. In the production of the base part 12 become the module connectors 8th fixed as so-called inserts in the tool and then sheathed with said plastic. According to 6 extends said casing to the foot of the Kontaktierungsabschnitte 8b . 8c the module connector 8th ,

Wie den 3, 5 und 7 zu entnehmen ist, weist das Basisteil 12 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine plattenförmige, rechteckige Gestalt auf. Orthogonal zur Plattenebene erstrecken sich die Kontaktierungsabschnitte 8b, 8c der Modulverbinder 8 sowie Mittel 13 zur Zentrierung und/oder Fixierung des Basisteil 12 an zumindest einem Zellmodul 7 und/oder am Batteriegehäuse 4 und/oder einem anderen Batteriebauteil. Die besagten Mittel 13 zur Zentrierung und/oder Fixierung sind stabförmig ausgebildet und korrespondieren mit nicht zeichnerisch dargestellten Bohrungen bzw. Ausnehmungen an dem zumindest einem Zellmodul 7 und/oder am Batteriegehäuse 4 und/oder an einem anderen Batteriebauteil.Like that 3 . 5 and 7 can be seen, the base part has 12 According to this embodiment, a plate-shaped, rectangular shape. Orthogonal to the plate plane, the contacting sections extend 8b . 8c the module connector 8th as well as funds 13 for centering and / or fixing the base part 12 on at least one cell module 7 and / or on the battery case 4 and / or another battery component. The said means 13 for centering and / or fixing are rod-shaped and correspond with holes not shown in the drawing or recesses on the at least one cell module 7 and / or on the battery case 4 and / or on another battery component.

Gemäß den 3 und 7 ist ein jedes Basisteil 12 samt der Kontaktierungsabschnitte 8b, 8c der Modulverbinder 8 derart von oben auf die untereinander elektrisch zu verbindenden Zellmodule 7 aufgesetzt, dass die ersten Kontaktflächen 9 der Kontaktierungsabschnitte 8b, 8c der Modulverbinder 8 die jeweils zugeordnete zweite Kontaktfläche 10 des betreffenden Kontaktanschlusses 11 eines Zellmoduls 7 elektrisch kontaktiert. Vorliegend ist der besagte elektrisch Kontakt durch Flächenpressung der untereinander korrespondierenden Kontaktflächen 9, 10 bewirkt, indem beispielsweise unter Vermittlung der Basisteile 12 die Kontaktierungsabschnitte 8b, 8c durch Verschraubung des als Batteriedeckel fungierenden Gehäuseoberteils 4b des Batteriegehäuses 4 mit dem Gehäuseunterteil 4a desselben auf den jeweils zugeordneten Kontaktanschluss 11 eines Zellmoduls 7 gepresst werden.According to the 3 and 7 is every base part 12 including the Kontaktierungsabschnitte 8b . 8c the module connector 8th in such a way from above on the cell modules to be electrically interconnected 7 put on that first contact surfaces 9 the contacting sections 8b . 8c the module connector 8th the respectively associated second contact surface 10 of the relevant contact connection 11 a cell module 7 electrically contacted. In the present case, the said electrical contact is by surface pressure of the mutually corresponding contact surfaces 9 . 10 causes, for example, by mediating the basic parts 12 the contacting sections 8b . 8c by screwing the functioning as a battery cover housing upper part 4b of the battery case 4 with the housing lower part 4a the same on the respectively assigned contact connection 11 a cell module 7 be pressed.

Bevorzugt besteht dabei das Gehäuseoberteil 4b ebenfalls aus einem thermisch leitfähigem Werkstoff, beispielsweise aus Metall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, wodurch Wärme vom Modulverbinder 8 über das Basisteil 12 in das Gehäuseoberteil 4b ableitbar ist. Preferably, the upper housing part is made 4b also of a thermally conductive material, for example of metal, in particular of aluminum or an aluminum alloy, whereby heat from the module connector 8th over the base part 12 in the upper housing part 4b is derivable.

Ausführungsbeispiel 2 (insbes. Fig. 8 bis 11):Exemplary embodiment 2 (in particular FIGS. 8 to 11):

Die 8 bis 11 zeigen eine zweite Ausführungsvariante der Kontaktierungsanordnung, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in den vorherigen Zeichnungsfiguren bezeichnet sind, so dass zu deren Erläuterung auch auf die vorstehende Beschreibung der ersten Ausführungsvariante der Erfindung verwiesen wird.The 8th to 11 show a second embodiment of the contacting arrangement, wherein functionally identical parts are designated by the same reference numerals as in the previous drawing figures, so that reference is also made to the explanation of the above description of the first embodiment of the invention.

Diese Kontaktierungsanordnung unterscheidet sich zur vorbeschriebenen augenscheinlich zunächst dadurch, dass die Schiene 8a der Modulverbinder 8 größer dimensioniert ist. Es versteht sich jedoch für Fachmann von selbst, dass die Dimensionierung des Modulverbinders 8 an sich respektive des stromleitenden Querschnitts desselben im Wesentlichen von der Strombelastung abhängig ist und demgemäß in Abhängigkeit der aktuell zu verzeichnenden Randbedingungen in weiten Grenzen variieren kann. Darüber hinaus unterscheidet sich diese Kontaktierungsanordnung zur vorbeschriebenen dadurch, dass hier Mittel 13 zur Zentrierung und/oder Fixierung des Basisteils 12 an zumindest einem Zellmodul 7 und/oder am Batteriegehäuse 4 und/oder einem anderen Batteriebauteil vorgesehen sind, die durch Bohrungen gebildet sind, in welche im Zusammenbau je ein nicht zeichnerisch dargestelltes, stabförmig ausgebildetes Zentrierungsgegenelement des Zellmoduls 7 und/oder des Batteriegehäuses 4 und/oder eines anderen Batteriebauteils eingreift.This contacting arrangement differs from the previously described apparently first in that the rail 8a the module connector 8th is larger. However, it is understood by those skilled in the art that the dimensioning of the module connector 8th itself or the current-conducting cross-section thereof is essentially dependent on the current load and accordingly can vary within wide limits as a function of the boundary conditions currently to be recorded. In addition, this contacting arrangement differs from the above-described in that here means 13 for centering and / or fixing the base part 12 on at least one cell module 7 and / or on the battery case 4 and / or another battery component are provided, which are formed by bores, in which in each case a non-graphically illustrated, rod-shaped Zentrierungsgegenelement of the cell module 7 and / or the battery case 4 and / or another battery component engages.

Darüber hinaus ist gemäß 11 das Basisteil 12 samt Modulverbinder 8 in einer vorbereiteten Sicke 14 des Gehäuseunterteils 4a, vorliegend eines den Gehäuseboden ausbildenden Abschnitts des Batteriegehäuses 4 angeordnet. Insoweit besteht zumindest der Gehäuseboden des Gehäuseunterteils 4a ebenfalls aus einem thermisch leitfähigem Werkstoff, beispielsweise aus Metall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, wodurch Wärme vom Modulverbinder 8 über das Basisteil 12 in das Gehäuseunterteil 4a ableitbar ist. Die Sicke 14 ist derart dimensioniert, dass das Basisteil 12 mit dem Batteriegehäuse 4 respektive dem Gehäuseboden des Gehäuseunterteils 4a eine plane Oberfläche ausbildet.In addition, according to 11 the base part 12 including module connector 8th in a prepared bead 14 of the housing base 4a , In this case, a housing bottom forming portion of the battery case 4 arranged. In that regard, there is at least the housing bottom of the housing base 4a also of a thermally conductive material, for example of metal, in particular of aluminum or an aluminum alloy, whereby heat from the module connector 8th over the base part 12 in the lower housing part 4a is derivable. The bead 14 is dimensioned such that the base part 12 with the battery case 4 respectively the housing bottom of the housing lower part 4a forms a flat surface.

Um den Wärmeübergang und die Halterung des Basisteils 12 samt Modulverbinder 8 am Batteriegehäuse 4 zu optimieren, kann das Basisteil 12 unter Vermittlung einer Wärmeleitpaste, eines Wärmeleitklebers und/oder zumindest eines mechanischen Befestigungselementes, wie einer Befestigungsschraube, in einem thermischen Kontakt mit dem die Zellmodule 7 aufnehmenden Batteriegehäuse 4 und/oder einem anderen Batteriebauteil aus einem thermisch leitfähigem Werkstoff stehen und mit demselben verbunden sein (nicht zeichnerisch dargestellt). To the heat transfer and the holder of the base part 12 including module connector 8th on the battery case 4 to optimize, the base part 12 with the intermediary of a thermal paste, a heat-conductive adhesive and / or at least one mechanical fastening element, such as a fastening screw, in thermal contact with the cell modules 7 receiving battery case 4 and / or another battery component made of a thermally conductive material and be connected to the same (not shown in the drawing).

Wie den 11 und 12 noch zu entnehmen ist, weisen die Kontaktanschlüsse 11 der Zellmodule 7 eine Kunststoffummantelung 15 auf, welche je Kontaktanschluss 11 eine Zugangsöffnung 16 ausbildet, in die ein Kontaktierungsabschnitt 8b, 8c eines Modulverbinders 8, den zugeordneten Kontaktanschluss 11 kontaktierend, eingeführt ist. Vorteilhaft ist durch diese Maßnahme die Möglichkeit geschaffen, die Kontaktstellen fluiddicht zu gestalten. Um den elektrischen Kontakt zwischen den Kontaktanschlüssen 11 der Zellmodule 7 und dem jeweils zugeordneten Kontaktierungsabschnitt 8b, 8c des betreffenden Modulverbinders 8 beispielsweise im Hinblick auf eine maschinelle Kontaktierung äußerst einfach zu gestalten, ist die elektrische Verbindung zwischen einem Kontaktanschluss 11 eines Zellmoduls 7 und einem Kontaktierungsabschnitt 8b, 8c des Modulverbinders 8 hier ebenfalls allein durch Flächenpressung der untereinander korrespondierenden Kontaktflächen 9, 10 bewirkt. Hierzu ist beispielsweise vorgesehen, dass durch Verschraubung der Zellmodule 7 mit dem Gehäuseunterteil 4a des Batteriegehäuses 4 die besagten Kontaktflächen 9, 10 aufeinander gepresst werden und so den elektrischen Übergang gewährleisten (nicht zeichnerisch dargestellt).Like that 11 and 12 can still be seen, have the contact terminals 11 the cell modules 7 a plastic sheath 15 on whichever per contact connection 11 an access opening 16 forms, in which a contacting section 8b . 8c a module connector 8th , the associated contact terminal 11 contacting, is introduced. Advantageously, the possibility is created by this measure to make the contact points fluid-tight. To the electrical contact between the contact terminals 11 the cell modules 7 and the respective associated contacting section 8b . 8c the relevant module connector 8th For example, to make extremely simple in terms of a machine contacting, the electrical connection between a contact terminal 11 a cell module 7 and a contacting section 8b . 8c of the module connector 8th here also solely by surface pressure of the mutually corresponding contact surfaces 9 . 10 causes. For this purpose, for example, provided that by screwing the cell modules 7 with the housing lower part 4a of the battery case 4 the said contact surfaces 9 . 10 pressed together to ensure the electrical transition (not shown in the drawing).

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen auf Basisteile 12 ab, die integral ein oder zwei Modulverbinder 8 aufweisen (vgl. insbes. 10). Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf ein derartiges Basisteil 12, sondern erfasst auch ein Basisteil 12, welches integral mehr als zwei Modulverbinder 8 aufweist.The embodiments described above are based on basic parts 12 which integrally has one or two module connectors 8th have (see in particular. 10 ). However, the invention is not limited to such a base part 12 but also captures a base part 12 which integrally has more than two module connectors 8th having.

So zeigt lediglich beispielgebend 12 ein streifenförmiges Basisteil 12, welches sich von einem Ende des Batteriegehäuses 4 zum anderen Ende desselben erstreckt und mehr als besagte zwei Modulverbinder 8 (nicht zeichnerisch dargestellt) der vorbeschriebenen Art aufweist, um sämtliche, d. h., die vorliegend zwölf Zellmodule 7 parallel und/oder in Reihe untereinander elektrisch zu verschalten bzw. zu verbinden. 13 zeigt demgegenüber ein Basisteil 12, welches sich über die gesamte Grundfläche des Inneren des Batteriegehäuses 4 erstreckt, um mittels einer Mehrzahl nicht zeichnerisch dargestellter Modulverbinder 8 der vorbeschriebenen Art bevorzugt sämtliche Zellmodule 7 parallel und/oder in Reihe untereinander elektrisch zu verschalten bzw. zu verbinden.So just shows by example 12 a strip-shaped base part 12 which extends from one end of the battery case 4 extends to the other end thereof and more than said two module connectors 8th (not shown in the drawing) of the type described above to all, ie, the present twelve cell modules 7 connected in parallel and / or in series with each other electrically or connect. 13 on the other hand shows a base part 12 which extends over the entire base of the interior of the battery case 4 extends to a plurality of non-graphically illustrated module connector 8th The above-described type preferably all cell modules 7 connected in parallel and / or in series with each other electrically or connect.

Darüber hinaus stellen die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele auf Basisteile 12 samt Modulverbinder 8 ab, welche als vorgefertigte Montageteile im Batteriegehäuse 4 verbaut sind/werden. Demgegenüber sind auch Basisteile 12 durch die Erfindung mit erfasst, die bereits vorab mit dem Gehäuseoberteil 4a oder Gehäuseunterteil 4b aus einem thermisch leitfähigen Werkstoff, wie einem Metall, fest verbunden sind, wodurch aufgrund verringerter Bauteileanzahl der Montageaufwand gemindert ist. Bevorzugt ist dazu das zumindest eine Basisteil 12 nach beispielsweise einem Kunststoff-Spritzgießverfahren an das Gehäuseoberteil 4a oder Gehäuseunterteil 4b angespritzt, wobei der/die Modulverbinder 8 als Einlegeteil/e im Gehäuseoberteil 4a oder Gehäuseunterteil 4b bzw. im Spritzgießwerkzeug entsprechend positioniert und mit Kunststoff umspritzt ist/sind (nicht zeichnerisch dargestellt).In addition, the embodiments described above are based on basic parts 12 including module connector 8th off, which as a prefabricated mounting hardware in the battery case 4 are / are built. In contrast, are also basic parts 12 covered by the invention, which already in advance with the upper housing part 4a or housing base 4b made of a thermally conductive material, such as a metal, are firmly connected, which is reduced due to reduced number of components of assembly work. Preferably, this is the at least one base part 12 for example, a plastic injection molding to the upper housing part 4a or housing base 4b molded, wherein the / the module connector 8th as insert / e in the upper part of the housing 4a or housing base 4b or positioned in the injection mold and encapsulated in plastic is / are (not shown in the drawing).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Fahrzeugvehicle
22
Elektromotorelectric motor
33
Batteriebattery
44
Batteriegehäusebattery case
4a4a
GehäuseunterteilHousing bottom
4b4b
GehäuseoberteilHousing top
55
Befestigungs- und DichtflanschMounting and sealing flange
66
Befestigungs- und DichtflanschMounting and sealing flange
77
Zellmodulcell module
88th
Modulverbindermodule connector
8a8a
Schienerail
8b8b
Kontaktierungsabschnittcontacting section
8c8c
Kontaktierungsabschnittcontacting section
99
erste Kontaktflächefirst contact surface
1010
zweite Kontaktflächesecond contact surface
1111
KontaktanschlussContact Termination
1212
Basisteilbase
1313
Mittel zur Zentrierung und/oder FixierungCentering and / or fixing means
1414
SickeBeading
1515
KunststoffummantelungPlastic sheathing
1616
Zugangsöffnungaccess opening

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 5942353 A [0002]US 5942353 A [0002]

Claims (10)

Anordnung zur elektrischen Kontaktierung von Zellmodulen (7) einer Batterie (3) mittels zumindest eines elektrischen Modulverbinders (8), welcher einenends einen Kontaktierungsabschnitt (8b) zur Kontaktierung eines Kontaktanschlusses (11) eines Zellmoduls (7) und anderenends einen Kontaktierungsabschnitt (8c) zur Kontaktierung eines Kontaktanschlusses (11) eines anderen Zellmoduls (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Modulverbinder (8) durch eine elektrisch leitende, metallene Schiene (8a) gebildet ist, welche beidenends je einen Kontaktierungsabschnitt (8b, 8c) zur Kontaktierung derselben mit je einem elektrischen Kontaktanschluss (11) der untereinander zu verbindenden Zellmodule (7) aufweist, wobei der Modulverbinder (8) integraler Bestandteil eines Basisteils (12) aus einem thermisch leitfähigen, jedoch elektrisch isolierenden Kunststoff ist, und wobei bei Gewährleistung der elektrischen Kontaktierung der elektrischen Kontaktanschlüsse (11) der untereinander zu verbindenden Zellmodule (7) zumindest die Schiene (8a) in besagten Kunststoff eingebettet ist.Arrangement for the electrical contacting of cell modules (7) of a battery (3) by means of at least one electrical module connector (8) having at one end a contacting section (8b) for contacting a contact terminal (11) of a cell module (7) and at the other end a contacting section (8c) Contacting a contact terminal (11) of another cell module (7), characterized in that the at least one module connector (8) by an electrically conductive, metal rail (8a) is formed, which both ends a contact portion (8b, 8c) for contacting the same, each with an electrical contact terminal (11) of the cell modules to be interconnected (7), wherein the module connector (8) is an integral part of a base part (12) made of a thermally conductive, but electrically insulating plastic, and wherein ensuring the electrical contact the electrical contact terminals (11) of the Untereina At least the rail (8a) is embedded in said plastic to the cell modules (7) to be connected. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der thermisch leitfähige, jedoch elektrisch isolierende Kunststoff in eine Kunststoffmatrix eingebettete thermisch leitfähige Partikel und/oder Fasern aufweist.Arrangement according to Claim 1 , characterized in that the thermally conductive, but electrically insulating plastic embedded in a plastic matrix thermally conductive particles and / or fibers. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch leitfähigen Partikel und/oder Fasern aus einer thermisch leitfähigen Keramik bestehen.Arrangement according to Claim 2 , characterized in that the thermally conductive particles and / or fibers consist of a thermally conductive ceramic. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (12) in einem thermischen Kontakt mit einem die Zellmodule (7) aufnehmenden Batteriegehäuse (4) und/oder einem anderen Batteriebauteil aus einem thermisch leitfähigem Werkstoff steht.Arrangement according to one of Claims 1 to 3 Characterized in that the base part (12) in thermal contact with a cell modules (7) accommodating the battery case (4) and / or other battery component of a thermally conductive material is. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (12) in einer vorbereiteten Sicke (14) des Batteriegehäuses (4) und/oder eines anderen Batteriebauteils aus einem thermisch leitfähigem Werkstoff angeordnet ist.Arrangement according to Claim 4 , characterized in that the base part (12) is arranged in a prepared bead (14) of the battery case (4) and / or another battery component of a thermally conductive material. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (12) derart in die vorbereitete Sicke (14) des Batteriegehäuses (4) und/oder das anderen Batteriebauteils aus einem thermisch leitfähigem Werkstoff angeordnet ist, dass das Basisteil (12) mit dem Batteriegehäuse (4) und/oder dem anderen Batteriebauteil eine plane Oberfläche ausbildet.Arrangement according to Claim 5 , characterized in that the base part (12) in such a way in the prepared bead (14) of the battery case (4) and / or the other battery component of a thermally conductive material is arranged, that the base part (12) with the battery case (4) and / or the other battery component forms a flat surface. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktanschlüsse (11) der Zellmodule (7) eine Kunststoffummantelung (15) aufweisen, wobei besagte Kunststoffummantelung (15) je Kontaktanschluss (11) eine Zugangsöffnung (16) ausbildet, in welche ein Kontaktierungsabschnitt (8b, 8c) des Modulverbinders (8), den zugeordneten Kontaktanschluss (11) kontaktierend, eingeführt oder einführbar ist.Arrangement according to one of Claims 1 to 6 characterized in that the contact terminals (11) of the cell modules (7) comprise a plastic sheath (15), said plastic sheath (15) per contact terminal (11) forming an access opening (16) into which a contacting portion (8b, 8c) of the Module connector (8), the associated contact terminal (11) contacting, inserted or inserted. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung zwischen einem Kontaktanschluss (11) eines Zellmoduls (7) und einem Kontaktierungsabschnitt (8b, 8c) des Modulverbinders (8) durch Flächenpressung der Kontaktflächen (9, 10) der Verbindungspartner bewirkt ist.Arrangement according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that the electrical connection between a contact terminal (11) of a cell module (7) and a contacting portion (8b, 8c) of the module connector (8) by surface pressure of the contact surfaces (9, 10) of the connection partners is effected. Batterie (3), mit zumindest einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Battery (3), with at least one arrangement according to one of Claims 1 to 8th , Fahrzeug (1), mit zumindest einer Batterie (3) nach Anspruch 9.Vehicle (1), with at least one battery (3) after Claim 9 ,
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