DE102018126348A1

DE102018126348A1 - Für den Antrieb eines Fahrzeuges vorgesehenes Batterieaufnahmeelement und Verfahren zur Herstellung eines Kontakts

Info

Publication number: DE102018126348A1
Application number: DE102018126348.1A
Authority: DE
Inventors: Ingo Winter; Sierk Fiebig; Robin Gerlach; Krino Bornemann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2018-10-23
Filing date: 2018-10-23
Publication date: 2020-04-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein für den Antrieb eines Fahrzeuges vorgesehenes Batterieaufnahmeelement (10) mit mindestens einem Basiselement (12) und mindestens einem zu dem Basiselement (12) relativbeweglichen Zusatzelement (14), welches in Endmontagelage in eine Soll-Position gegenüber dem Basiselement (12) gebracht wird, wobei in dem Basiselement (12) mindestens ein Zellmodul (20) angeordnet ist, wobei das Zellmodul (20) mindestens eine Batteriezelle und mindestens einen Zellmodul-Hochvolt-Kontakt (24) aufweist, wobei an dem Zusatzelement (14) ein Zusatzelement-Hochvolt-Kontakt (40) derart angeordnet ist, dass während der Montage des Zusatzelements (14) zum Einnehmen der Soll-Position in einem ersten Bewegungsabschnitt ein direkter oder indirekter Kontakt zwischen dem Zellmodul-Hochvolt-Kontakt (24) und dem Zusatzmodul-Hochvolt-Kontakt (40) hergestellt wird und in einem späteren, zweiten Bewegungsabschnitt ein bewegliches Verriegelungselement (28) mittelbar oder unmittelbar derart angetrieben wird, dass der hergestellte Kontakt spätestens am Ende des zweiten Bewegungsabschnitts durch das Verriegelungselement (28) gesichert ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Kontakts.

Description

Die Erfindung betrifft ein für den Antrieb eines Fahrzeuges vorgesehenes Batterieaufnahmeelement mit mindestens einem Basiselement und mindestens einem zu dem Basiselement relativbeweglichen Zusatzelement. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Kontakts zwischen einem Zellmodul-Hochvolt-Kontakt und einem Zusatzelement-Hochvolt-Kontakt. Ferner wird auf Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit solchen Batterieaufnahmeelementen verwiesen.
Aus DE 10 2008 030 337 A1 ist eine Hochvolt-Steckverbindung für Kraftfahrzeuge bekannt, wobei ein Leitungskabel zwei Steckkontakte aufweist, die in einer Steckposition mit einem komponentenseitigen Gegenkontakt mechanisch verbunden und elektrisch kontaktiert sind. Es ist vorgesehen, dass die mechanische Verbindung nur dann entriegelbar ist, wenn beide kabelseitigen Steckkontakte in eine Vorrastposition geführt sind. Dazu sind Riegelelemente vorgesehen, wobei diese nur gemeinsam entriegelbar sind, und zwar dann, wenn sich beide Steckkontakte in der Vorrastposition befinden. Bei dem Riegelelement kann es sich insbesondere um einen Bowdenzug handeln. Wie das Riegelelement betätigt werden soll, ist in diesem Dokument nicht im Detail beschrieben.
Aus DE 10 2013 012 452 A1 ist ein Verfahren zum Kontaktieren von Batteriezellen zur Herstellung einer Hochvoltbatterie bekannt, wobei die Elektroden der Batteriezellen mit wenigstens einer Stromschiene verbunden werden. Die Stromschiene weist an die Größe der Elektroden angepasste Ausnehmungen auf, wobei die Elektroden und die Ausnehmungen in Kontakt eine Presspassung bilden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für den Antrieb eines Fahrzeuges vorgesehenes Batterieaufnahmeelement sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Kontakts zur Verfügung zu stellen, welche eine besonders sichere und einfach herzustellende Hochvolt-Kontaktierung ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Ein erfindungsgemäßes, für den Antrieb eines Fahrzeuges vorgesehenes Batterieaufnahmeelement umfasst mindestens ein Basiselement und mindestens ein zu dem Basiselement relativbewegliches Zusatzelement, wobei das Zusatzelement in Endmontagelage in eine Soll-Position gegenüber dem Basiselement gebracht wird. Bei dem Basiselement handelt es sich insbesondere um ein Gehäuse, beispielsweise in Form einer Box, mit einer Öffnung zum Einsetzen von Zellmodulen, wobei die Öffnung des Basiselements insbesondere mit einem Deckel verschließbar ist. Bei dem Zusatzelement handelt es sich insbesondere um den Deckel zum Verschließen des Gehäuses. Alternativ handelt es sich bei dem Basiselement um ein Batteriemodul mit einem geschlossenen Gehäuse, und das Zusatzelement ist ein weiteres Batteriemodul oder eine Steuerung, welche relativ zu dem ersten Batteriemodul bewegt und in eine Soll-Position gebracht werden können.
In dem Basiselement ist mindestens ein Zellmodul angeordnet, wobei das Zellmodul mindestens eine Batteriezelle und mindestens einen Zellmodul-Hochvolt-Kontakt aufweist. In dem Basismodul sind insbesondere zwei bis zehn Zellmodule angeordnet, vorzugsweise sechs Zellmodule. Der Zellmodul-Hochvolt-Kontakt dient insbesondere zur Konnektierung sämtlicher Batteriezellen, insbesondere zur Erzielung einer Gesamtspannung im Bereich von 200 V bis 600 V. Der Zellmodul-Hochvolt-Kontakt ist vorzugsweise weiblicher Teil eines Steckkontakts ausgebildet und weist entsprechend eine Kontaktöffnung auf.
An dem Zusatzelement ist ein Zusatzelement-Hochvolt-Kontakt derart angeordnet, dass während der Montage des Zusatzelements zum Einnehmen der Soll-Position in einem ersten Bewegungsabschnitt ein direkter oder indirekter Kontakt zwischen dem Zellmodul-Hochvolt-Kontakt und dem Zusatzmodul-Hochvolt-Kontakt hergestellt wird. Der Zusatzelement-Hochvolt-Kontakt ist korrespondierend zu dem Zellmodul-Hochvolt-Kontakt ausgebildet, insbesondere als männlicher Teil eines Steckkontakts mit einem hervorragenden Kontaktabschnitt. Die Herstellung des Kontakts erfolgt in dem ersten Bewegungsabschnitt durch einfaches Einstecken.
In einem späteren, zweiten Bewegungsabschnitt wird ein bewegliches Verriegelungselement mittelbar oder unmittelbar derart angetrieben, dass der hergestellte Kontakt spätestens am Ende des zweiten Bewegungsabschnitts durch das Verriegelungselement gesichert ist. Unter gesichert wird vorliegend verstanden, dass der Zusatzelement-Hochvolt-Kontakt kraftschlüssig und/oder formschlüssig mittels des Verriegelungselementes gegenüber dem Zellmodul-Hochvolt-Kontakt fixiert ist. Das Verriegelungselement ist insbesondere als mindestens ein verschiebbarer, sich zumindest über einen Teil der hergestellten Kontakte erstreckender Riegel ausgebildet. Das Verriegelungselement kann auch zwei verschiebbare Riegel aufweisen, welche sich jeweils über eine Reihe von hintereinander angeordneten hergestellten Kontakten erstrecken. Das Riegelelement ist vorzugsweise kostengünstig und leicht aus Kunststoff ausgebildet. Auf weitere Details zum Verriegelungselement wird in der nachfolgenden Beschreibung und in Zusammenhang mit den Figuren noch Bezug genommen.
Bei dem ersten Bewegungsabschnitt und dem zweiten Bewegungsabschnitt handelt es sich vorzugsweise um zwei Abschnitte einer durchgängig ausführbaren - vorzugsweise in die gleiche Richtung ausführbaren - Bewegung. Insbesondere handelt es sich bei der ausgeführten Bewegung um eine einfache, nur in eine Richtung verlaufende Bewegung. Eine solche Bewegung ist dabei insbesondere das Verschließen des Gehäuses durch den Deckel oder alternativ das Verbinden eines als Zusatzelement dienenden Batteriemoduls oder einer Steuerung mit einem als Basiselement dienenden Batteriemodul.
Erfindungsgemäß wird damit mittels nur einer einzigen, insbesondere einer einfach auszuführenden Bewegung sowohl der Kontakt zwischen dem Zellmodul-Hochvolt-Kontakt und dem Zusatzelement-Hochvolt-Kontakt hergestellt und ebenfalls dieser hergestellte Kontakt gesichert. Es ergibt sich eine hinsichtlich des Berührschutzes besonders sichere Verbindung, da lediglich das Zusatzelement und das Basiselement berührt und bewegt werden müssen und zudem der hergestellte Kontakt durch die Bewegung bereits gesichert ist. Die Montage des Zusatzelementes an dem Basiselement kann insbesondere automatisiert erfolgen. Vorzugsweise ist der hergestellte Kontakt formschlüssig gesichert, wodurch er auch bei Stößen oder auftretenden Vibrationen sicher erhalten bleibt. Auf weitere Sicherungselemente, welche zusätzliche Arbeitsschritte erfordern, kann entsprechend verzichtet werden, wodurch Montagezeit und Kosten gespart werden können.
In einer praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Batterieaufnahmeelements ist das Verriegelungselement mit einem verschwenkbar gelagerten Hebelelement gekoppelt, wobei das Hebelelement derart angeordnet ist, dass es durch die Bewegung des Zusatzelements in dem zweiten Bewegungsabschnitt mittelbar oder unmittelbar angetrieben wird. Insbesondere kommt das Zusatzelement (bei dem es sich, wie vorstehend bereits beschrieben, um einen Deckel oder ein Batteriemodul handeln kann) mit dem verschwenkbar gelagerten Hebelelement in Kontakt und verschwenkt das Hebelelement um eine Schwenkachse. Durch die Kopplung des Verriegelungselementes mit dem Hebelelement wird gleichzeitig auch das Verriegelungselement betätigt, um den hergestellten Kontakt zu sichern. Das Hebelelement und das Verriegelungselement sind insbesondere starr miteinander verbunden, so dass eine Bewegung des Hebelelementes unmittelbar eine Bewegung des Verriegelungselementes zur Folge hat. Ein Hebelelement stellt eine konstruktiv einfache und fehlerunanfällige Möglichkeit dar, das Verriegelungselement während des zweiten Bewegungsabschnittes zu betätigen.
Das Hebelelement weist insbesondere eine drehbar gelagerte Rolle auf, die derart angeordnet ist, dass diese in dem zweiten Bewegungsabschnitt unmittelbar mit dem Zusatzelement in Kontakt gerät und an diesem abrollt. Damit wird das Hebelelement besonders leichtgängig von dem Zusatzelement betätigt.
Zur Sicherung des hergestellten Kontakts weist das Verriegelungselement mindestens eine schlüssellochförmig ausgebildete Öffnung auf oder wirkt mit einer schlüssellochförmig ausgebildeten Öffnung zusammen. Im Falle einer schlüssellochförmig ausgebildeten Öffnung an dem Verriegelungselement weist der Zusatzelement-Hochvolt-Kontakt eine korrespondierende pilzkopfartige Gestaltung auf. Der Zusatzelement-Hochvolt-Kontakt weist insbesondere einen zylindrischen Abschnitt auf, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser eines sich daran anschließenden Kontaktabschnitts. In dem ersten Bewegungsabschnitt wird der Zusatzelement-Hochvolt-Kontakt mit dem Kontaktabschnitt durch die größere Öffnung der schlüssellochförmig ausgebildeten Öffnung bewegt. In dem zweiten Bewegungsabschnitt in welchem das Verriegelungselement angetrieben wird, bewegt sich das Verriegelungselement derart, dass die kleinere Öffnung der schlüssellochförmig ausgebildeten Öffnung mit dem zylindrischen Abschnitt zusammenwirkt und einem Herausziehen des Kontaktabschnitts mit größerem Durchmesser entgegenwirkt. Um einem ungewollten Lösen des Kontaktes weiter entgegenzuwirken, können in der kleineren Öffnung Vorsprünge bzw. Verprägungen ausgebildet sein, die ein Verklemmen des zylindrischen Abschnitts bewirken.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batterieaufnahmeelements sind mindestens zwei Zusatzelement-Hochvolt-Kontakte vorgesehen und jeweils zwei Zusatzelement-Hochvolt-Kontakte über eine Kontaktbrücke miteinander verbunden. Im Fall von nur zwei Zusatzelement-Hochvolt-Kontakten sind diese über eine Kontaktbrücke miteinander verbunden. Sind mehrere Zusatzelement-Hochvolt-Kontakte vorgesehen, so sind jeweils zwei über eine Kontaktbrücke miteinander verbunden. Eine Kontaktbrücke ist insbesondere ein plattenförmiges Leiterelement, insbesondere aus Kupfer. Eine gemeinsame Kontaktbrücke hat den Vorteil, dass zwei Zusatzelement-Hochvolt-Kontakte mittels einer Lagerstelle gemeinsam gelagert werden können, wodurch die Anzahl an notwendigen Lagerstellen verringert werden kann.
Eine Kontaktbrücke ist besonders vorteilhaft, wenn die Kontaktbrücke verschiebbar und/oder verdrehbar an dem Zusatzelement angeordnet ist. In diesem Fall stellt die Kontaktbrücke einen Toleranzausgleich dar, um mögliche Fertigungsabweichungen an dem Basiselement und dem dazu korrespondierenden Zusatzelement auszugleichen. Durch die verschiebbare und/oder verdrehbare Lagerung der Zusatzelement-Hochvolt-Kontakte können Abweichungen von mindestens 1 mm und bevorzugt von mindestens 1,5 mm ausgeglichen werden. Weiterhin ermöglicht es die Kontaktbrücke bei Beschädigungen des Zusatzelementes oder des Basiselementes, das Zusatzelement trotz einer möglichen schädigungsbedingten Verschiebung von der Soll-Position an dem Basiselement wieder zu lösen. Als zusätzlicher Ausgleich kann es zudem vorgesehen sein, dass die Zusatzelement-Hochvolt-Kontakte über Federelemente an dem Zusatzelement befestigt sind. Damit ist es möglich, im Falle eines Crashs, das Zusatzelement vom Basiselement zu lösen und eventuell notwendige Reparaturen vorzunehmen.
Um ein einfaches Lösen des hergestellten Kontakts zu ermöglichen, ist ein Rückstellelement vorgesehen, welches beim Wegbewegen des Zusatzelements aus der Soll-Position ein Lösen des Verriegelungselements bewirkt. Es ist bevorzugt, dass wie beim Herstellen des Kontaktes, das Lösen des Verriegelungselementes und das Lösen des Kontakts mit nur einer einzigen Bewegung erfolgt, wobei die Bewegung des Lösens entgegengesetzt zu der Bewegung des Herstellens der Verbindung orientiert ist. Ein Lösen der Verbindung durch das Wegbewegen des Zusatzelementes hat den Vorteil, dass das Lösen besonders einfach erfolgt und zusätzlich die Kontakte nicht berührt werden müssen.
Das Rückstellelement ist vorzugsweise an dem Zusatzelement angeordnet und insbesondere derart angeordnet, dass es mit dem Hebelelement zusammenwirkt und das Hebelelement entweder durch Ziehen oder Drücken in seine Ausgangslage verschwenkt, so dass das Verriegelungselement in eine Position verschoben wird, in welcher der hergestellte Kontakt lösbar ist. Das Rückstellelement ist insbesondere in Form eines zangenförmigen Elements ausgebildet, welches sich beim Herstellen des Kontakts mit einem korrespondierenden Element des Hebelelements verhakt. Als Angreifpunkt für das Rückstellelement dient insbesondere eine gegenüber der Rolle hervorragende Drehachse, unter welche das zangenförmige Rückstellelement in der Soll-Position greift.
Alternativ kann es sich bei dem Rückstellelement auch um eine mit dem Hebelelement zusammenwirkende Rückstellfeder handeln, welche in einer End-Montagelage gespannt ist und beim Lösen der Verbindung wieder in ihre Ruhelage zurückfedert, in welcher das Verriegelungselement das Lösen des Kontakts erlaubt.
Das Verriegelungselement ist zumindest teilweise aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet oder mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung versehen. Das isolierende Material oder die isolierende Beschichtung ist mindestens in dem Bereich um den hergestellten Kontakt herum angeordnet, so dass Kurzschlüsse zwischen den einzelnen Kontakten vermieden werden. Insgesamt kann das Verriegelungselement kostengünstig aus Kunststoff hergestellt sein.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Kontakts zwischen einem Zellmodul-Hochvolt-Kontakt und einem Zusatzelement-Hochvolt-Kontakt, wobei der Zellmodul-Hochvolt-Kontakt für eine Batteriezelle eines Zellmoduls vorgesehen ist und das Zellmodul in einem Basiselement eines für den Antrieb eines Fahrzeuges vorgesehenen Batterieaufnahmeelements angeordnet ist, wobei der Zusatzelement-Hochvolt-Kontakt an einem zu dem Basiselement relativbeweglichen Zusatzelement angeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:

a) Montieren des Zusatzelements in eine Soll-Position gegenüber dem Basiselement, wobei in einem ersten Bewegungsabschnitt ein direkter oder indirekter Kontakt zwischen dem Zellmodul-Hochvolt-Kontakt und dem Zusatzmodul-Hochvolt-Kontakt hergestellt wird und
b) in einem späteren, zweiten Bewegungsabschnitt ein bewegliches Verriegelungselement mittelbar oder unmittelbar derart angetrieben wird, dass der hergestellte Kontakt spätestens am Ende des zweiten Bewegungsabschnitts durch das Verriegelungselement gesichert ist.

Für Vorteile in Zusammenhang mit dem Verfahren wird auf die vorstehende Beschreibung verwiesen.
Weitere praktische Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 ein erfindungsgemäßes Batterieaufnahmeelement mit einem Basiselement und einem transparent dargestellten Zusatzelement in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben,
2 mehrere Zellmodule und ein Verriegelungselement in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben,
3 das Verriegelungselement aus 2 in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben,
4 ein Zusatzelement-Hochvolt-Kontakt in einer perspektivischen Ansicht,
5 das Zusatzelement aus 1 in einer perspektivischen Ansicht von schräg unten,
6 das Batterieaufnahmeelement aus 1 in einer ersten Relativposition des Basiselementes und des Zusatzelementes vor Ausführen des ersten Beweg ungsabschnittes,
7 das Batterieaufnahmeelement aus 1 in einer zweiten Relativposition des Basiselementes und des Zusatzelementes nach Ausführen des ersten Bewegungsabschnittes und
8 das Batterieaufnahmeelement aus 1 in einer Endmontagelage des Basiselementes und des Zusatzelementes nach Ausführen des zweiten Beweg ungsabschn ittes.

In 1 ist ein Batterieaufnahmeelement 10 mit einem Basiselement 12 und einem Zusatzelement 14 dargestellt. Bei dem Basiselement 12 handelt es sich vorliegend um ein Gehäuse 16 mit hier rechteckiger Grundfläche, welches eine nach oben weisende Öffnung 18 zum Einsetzen und Anordnen mehrerer Zellmodule 20 (vorliegend sechs Zellmodule) aufweist. Die Zellmodule 20 weisen jeweils mehrere Zellmodul-Niedervolt-Kontakte 22 auf, wobei jeweils zwei Zellmodul-Niedervolt-Kontakte 22 einer Batteriezelle (nicht erkennbar) zugeordnet sind. Zudem weisen die Zellmodule 20 jeweils zwei Zellmodul-Hochvolt-Kontakte 24 auf (vgl. 2), wobei es sich jeweils um einen Pluspol und einen Minuspol handelt. Die Zellmodul-Hochvolt-Kontakte 24 sind vorliegend in Form einer konusförmigen Kontaktöffnung 26 ausgebildet.
In dem Basiselement 12 sind zudem ein bewegliches Verriegelungselement 28 und ein damit gekoppeltes Hebelelement 30 angeordnet. Auf die Funktion des Hebelelementes 30 und des Verriegelungselementes 28 wird weiter unten im Detail eingegangen.
Das Zusatzelement 14 ist vorliegend ein für das Gehäuse 16 vorgesehener Deckel 32, welcher die Öffnung 18 in einer Endmontagelage in Soll-Position verschließt. In dem Zusatzelement 14 sind Zusatzelement-Niedervolt-Kontakte 34 angeordnet, welche über Leiterbahnen 36 mit einer Batteriezellen-Steuerung 38 verbunden sind. Ferner sind Zusatzelement-Hochvolt-Kontakte 40 an dem Zusatzelement 14 angeordnet, wobei jeweils zwei Zusatzelement-Hochvolt-Kontakte 40, welche benachbarte Zellmodule 20 kontaktieren, miteinander mittels einer Kontaktbrücke 42 verbunden sind. Die Zusatzelement-Hochvolt-Kontakte 40 sind an einer Seite des Deckels 32 über Leiterbahnen 44 mit einer Steuerung 46 verbunden. Die Steuerung 46 weist Anschlüsse 48 zum Motor des Fahrzeuges auf. An dem Zusatzelement 14 ist zudem ein Rückstellelement 50 angeordnet. Die Zusatzelement-Niedervolt-Kontakte 34, die Zusatzelement-Hochvolt-Kontakte 40 sowie das Rückstellelement 50 sind vorliegend auf der Unterseite des Deckels 32 angeordnet.
Wie in 2 und 3 gut erkennbar ist, weist das Verriegelungselement 28 zwei jeweils im Bereich der Zellmodul-Hochvolt-Kontakte 24 verlaufende verschiebbare Riegel 52 auf. Die Riegel 52 weisen jeweils eine schlüssellochförmig ausgebildete Öffnung 54 pro Zellmodul-Hochvolt-Kontakt 24 auf, wobei die schlüssellochförmige Öffnung 54 eine große Öffnung 56 und eine kleine Öffnung 58 aufweist. Der Durchmesser der großen Öffnung 56 entspricht jeweils dem Durchmesser der Kontaktöffnungen 26 und dem größten Durchmesser eines Kontaktabschnitts 60 des Zusatzelement-Hochvolt-Kontakts 40 (vgl. 4). Der Durchmesser der kleineren Öffnung 58 ist geringer als der größte Durchmesser des Kontaktabschnitts 60 des Zusatzelement-Hochvolt-Kontakts 40 und bewirkt eine formschlüssige Sicherung des hergestellten Kontakts. Weitere Details dazu werden in Zusammenhang mit den 6 bis 8 beschrieben.
Das Verriegelungselement 28 ist über eine Lasche 62 fest mit dem Hebelelement 30 gekoppelt und mittels des Hebelelementes 30 verschiebbar. Das Hebelelement 30 weist eine Schwenkachse S auf, und bei Verschwenken um die Schwenkachse S bewegt sich das Verriegelungselement 28 entlang des Doppelpfeils V in eine geschlossene oder eine offene Position.
An dem Hebelelement 30 ist zusätzlich eine drehbar gelagerte Rolle 64 vorgesehen, welche - wie im Folgenden noch näher erläutert wird - ein leichteres Abrollen des Zusatzelementes 14 an dem Hebelelement 30 ermöglicht. Die Drehachse 66 der Rolle 64 ragt seitlich gegenüber der Rolle 64 hervor und stellt damit einen Angriffspunkt für das Rückstellelement 50 dar.
In den 4 und 5 ist der Zusatzelement-Hochvolt-Kontakt 40 und dessen Anbindung an dem Zusatzelement 14 im Detail dargestellt. Ein Zusatzelement-Hochvolt-Kontakt 40 weist einen konusförmigen Kontaktabschnitt 60 auf, welche korrespondierend zu der konusförmigen Kontaktöffnung 26 des Zellmodul-Hochvolt-Kontakts 24 ausgebildet ist. Oberhalb des Kontaktabschnitts 60 ist ein zylindrischer Abschnitt 68 ausgebildet, dessen Durchmesser dem Durchmesser der kleinen Öffnung 58 entspricht. Der Zusatzelement-Hochvolt-Kontakt 40 weist zudem ein Federelement 70 in Form von zwei biegbaren Metalllaschen auf, welche einen Toleranzausgleich bei der Herstellung des Kontakts ermöglichen. Die Zusatzelement-Niedervolt-Kontakte 34 weisen ebenfalls Federelemente 72 auf.
Jeweils zwei Zusatzelement-Hochvolt-Kontakte 40 sind über eine Kontaktbrücke 42 in Form eines flachen Leiterelements miteinander verbunden. Die Kontaktbrücke 42 ist an dem Zusatzelement 14 mittels einer Lasche 74 befestigt, wobei die Kontaktbrücke 42 durch einen Abstand zwischen der Lasche 74 und dem Zusatzelement 14 geführt ist. Die Kontaktbrücke 42 ist gegenüber der Lasche 74 und dem Zusatzelement 14 sowohl in Richtung der Pfeile K1 und K2 verschiebbar, als auch entlang des Pfeils K3 verdrehbar angeordnet, wodurch ein weiterer Toleranzausgleich möglich ist.
Anhand der 6 bis 8 wird im Folgenden erläutert, wie das Zusatzelement 14 in der Soll-Position an dem Basiselement 12 montiert wird.
In 6 sind das Basiselement 12 und das Zusatzelement 14 in einer Ausgangslage vor Durchführung eines ersten Bewegungsabschnittes gezeigt. Die Umrisse des Zusatzelementes 14 sind vorliegend nicht dargestellt, es sind lediglich die an dem Zusatzelement 14 angeordneten Teile dargestellt, nämlich die Leiterbahnen 44, die Steuerung 46, das Rückstellelement 50, die Zusatzelement-Hochvolt-Kontakte 40, die Zusatzelement-Niedervolt-Kontakte 34 und die Leiterbahnen 36. Es ist gut zu erkennen, dass der Kontakt zwischen dem Zellmodul-Hochvolt-Kontakt 24 und dem Zusatzelement-Hochvolt-Kontakt 40 noch nicht hergestellt ist. Das Verriegelungselement 28 liegt in der offenen Position vor, in welcher die große Öffnung 56 oberhalb der Kontaktöffnung 26 liegt.
7 zeigt das Basiselement 12 und das Zusatzelement 14 nach Durchführen des ersten Bewegungsabschnittes, wobei das Zusatzelement 14 relativ zu dem Basiselement 12 entlang des Pfeils B bewegt wurde. Der Kontaktabschnitt 60 wurde durch die große Öffnung 56 in dem Verriegelungselement 28 in die Kontaktöffnung 26 geführt, so dass der Kontakt zwischen dem Zellmodul-Hochvolt-Kontakt 24 und dem Zusatzmodul-Hochvolt-Kontakt 40 hergestellt wurde. Das Zusatzelement 14 wurde entsprechend derart weit relativ zu dem Basiselement 12 bewegt, dass die Federelemente 70 bereits zum Teil eingefedert sind. In dieser in 7 gezeigten Position berührt das Zusatzelement 14 das Hebelelement 30, welches während des zweiten Bewegungsabschnittes von dem Zusatzelement 14 betätigt wird und entsprechend um die Schwenkachse S verschwenkt wird. Das Zusatzelement 14 liegt dabei an der Rolle 64 an dem Hebelelement 30 an und rollt über dieses ab.
Durch einen Vergleich der 7 und 8 ist erkennbar, dass sich durch das Verschwenken des Hebelelementes 30 das Verriegelungselement 28 mit den zwei Riegeln 52 entlang des Pfeils V in eine geschlossene Position bewegt wird. Die Relativposition des Basiselementes 12 und des Zusatzelementes 14 nach dem zweiten Bewegungsabschnitt in einer Endmontagelage ist in 8 gezeigt. Das Verriegelungselement 28 ist derart angeordnet, dass die kleine Öffnung 58 um den zylindrischen Abschnitt 68 liegt und einem Lösen des hergestellten Kontakts entgegenwirkt. Sowohl die Herstellung des Kontakts als auch die Sicherung des Kontakts erfolgt damit mittels nur einer einzigen Bewegung in nur einer Bewegungsrichtung B.
In 8 ist das Rückstellelement 50 zu erkennen, welches zangenartig mit zwei Schenkeln 76 (nur ein Schenkel 76 ist in 8 erkennbar) ausgebildet ist, wobei jeweils ein Schenkel 76 unter eine Seite der gegenüber der Rolle 64 hervorragenden Drehachse 66 greift. Bei einem Wegbewegen des Zusatzelementes 14 in einer der Bewegungsrichtung B entgegengesetzten Bewegung wird mit den Schenkeln 76 des Rückstellelements 50 das Hebelelement 30 in seine Ausgangsposition verschwenkt und somit ein Verschieben des Verriegelungselementes 28 in eine offene Position bewirkt, in welcher ein Lösen des hergestellten Kontakts möglich ist.
Alternativ zu der in den Figuren gezeigten Ausführungsform kann das Basiselement auch ein geschlossenes Batteriemodul, welches insbesondere ein Gehäuse und einen Deckel umfasst, sein und das Zusatzelement ein weiteres Batteriemodul oder eine Steuerung.
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
Bezugszeichenliste

10: Batterieaufnahmeelement
12: Basiselement
14: Zusatzelement
16: Gehäuse
18: Öffnung
20: Zellmodul
22: Zellmodul-Niedervolt-Kontakt
24: Zellmodul-Hochvolt-Kontakt
26: Kontaktöffnung
28: Verriegelungselement
30: Hebelelement
32: Deckel
34: Zusatzelement-Niedervolt-Kontakt
36: Leiterbahn
38: Batteriezellen-Steuerung
40: Zusatzelement-Hochvolt-Kontakt
42: Kontaktbrücke
44: Leiterbahn
46: Steuerung
48: Anschluss
50: Rückstellelement
52: Riegel
54: schlüssellochförmig ausgebildete Öffnung
56: große Öffnung
58: kleine Öffnung
60: Kontaktabschnitt
62: Lasche
64: Rolle
66: Drehachse
68: zylindrischer Abschnitt
70: Federelement
72: Federelement
74: Lasche
76: Schenkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008030337 A1 [0002]
DE 102013012452 A1 [0003]

Claims

Für den Antrieb eines Fahrzeuges vorgesehenes Batterieaufnahmeelement (10) mit mindestens einem Basiselement (12) und mindestens einem zu dem Basiselement (12) relativbeweglichen Zusatzelement (14), welches in Endmontagelage in eine Soll-Position gegenüber dem Basiselement (12) gebracht wird, wobei in dem Basiselement (12) mindestens ein Zellmodul (20) angeordnet ist, wobei das Zellmodul (20) mindestens eine Batteriezelle und mindestens einen Zellmodul-Hochvolt-Kontakt (24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Zusatzelement (14) ein Zusatzelement-Hochvolt-Kontakt (40) derart angeordnet ist, dass während der Montage des Zusatzelements (14) zum Einnehmen der Soll-Position in einem ersten Bewegungsabschnitt ein direkter oder indirekter Kontakt zwischen dem Zellmodul-Hochvolt-Kontakt (24) und dem Zusatzmodul-Hochvolt-Kontakt (40) hergestellt wird und in einem späteren, zweiten Bewegungsabschnitt ein bewegliches Verriegelungselement (28) mittelbar oder unmittelbar derart angetrieben wird, dass der hergestellte Kontakt spätestens am Ende des zweiten Bewegungsabschnitts durch das Verriegelungselement (28) gesichert ist.
Batterieaufnahmeelement nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (28) mit einem verschwenkbar gelagerten Hebelelement (30) gekoppelt ist, wobei das Hebelelement (30) derart angeordnet ist, dass es durch die Bewegung des Zusatzelements (14) in dem zweiten Bewegungsabschnitt mittelbar oder unmittelbar angetrieben wird.
Batterieaufnahmeelement nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelelement (30) eine drehbar gelagerte Rolle (64) aufweist, die derart angeordnet ist, dass diese in dem zweiten Bewegungsabschnitt unmittelbar mit dem Zusatzelement (14) in Kontakt gerät und an diesem abrollt.
Batterieaufnahmeelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (28) mindestens eine schlüssellochförmig ausgebildete Öffnung (54) aufweist oder mit einer schlüssellochförmig ausgebildeten Öffnung zusammenwirkt.
Batterieaufnahmeelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Zusatzelement-Hochvolt-Kontakte (40) vorgesehen sind und jeweils zwei Zusatzelement-Hochvolt-Kontakte (40) über eine Kontaktbrücke (42) miteinander verbunden sind.
Batterieaufnahmeelement nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (42) verschiebbar und/oder verdrehbar an dem Zusatzelement (14) angeordnet ist.
Batterieaufnahmeelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückstellelement (50) vorgesehen ist, welches beim Wegbewegen des Zusatzelements (14) aus der Soll-Position ein Lösen des Verriegelungselements (28) bewirkt.
Batterieaufnahmeelement nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (50) an dem Zusatzelement (14) angeordnet ist.
Batterieaufnahmeelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (28) zumindest teilweise aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet oder mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung versehen ist.
Verfahren zur Herstellung eines Kontakts zwischen einem Zellmodul-Hochvolt-Kontakt (24) und einem Zusatzelement-Hochvolt-Kontakt (40), wobei der Zellmodul-Hochvolt-Kontakt (24) für eine Batteriezelle eines Zellmoduls (20) vorgesehen ist und das Zellmodul (20) in einem Basiselement (12) eines für den Antrieb eines Fahrzeuges vorgesehenen Batterieaufnahmeelements (10) angeordnet ist, wobei der Zusatzelement-Hochvolt-Kontakt (40) an einem zu dem Basiselement (12) relativbeweglichen Zusatzelement (14) angeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst: a) Montieren des Zusatzelements (14) zum Einnehmen einer Soll-Position gegenüber dem Basiselement (12), wobei in einem ersten Bewegungsabschnitt ein direkter oder indirekter Kontakt zwischen dem Zellmodul-Hochvolt-Kontakt (24) und dem Zusatzmodul-Hochvolt-Kontakt (40) hergestellt wird und b) in einem späteren, zweiten Bewegungsabschnitt ein bewegliches Verriegelungselement (28) mittelbar oder unmittelbar derart angetrieben wird, dass der hergestellte Kontakt spätestens am Ende des zweiten Bewegungsabschnitts durch das Verriegelungselement (28) gesichert ist.