DE102018132147A1

DE102018132147A1 - Verfahren zum bilden einer sammelschiene und gefaltete sammelschiene

Info

Publication number: DE102018132147A1
Application number: DE102018132147.3A
Authority: DE
Inventors: Rajesh Narayanan; Masahiro Kimoto; Abdul Lateef; Eid Farha; Hari Krishna Addanki; John Sturza; Temam Kedir
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2019-06-19
Also published as: US20190189994A1; US10892458B2; CN109962201A

Abstract

Ein beispielhaftes Verfahren zum Bilden einer Sammelschiene beinhaltet unter anderem Knicken eines Materialblatts, um eine Vielzahl von Knicken zu bilden, die das Blatt in eine Vielzahl von Segmenten aufteilt. Das Verfahren beinhaltet ferner Identifizieren einer gewünschten Größe für eine Anschlussaufnahmeaussparung in einer Sammelschiene. Als Reaktion auf die gewünschte Größe faltet das Verfahren mindestens einige der Segmente relativ zueinander um mindestens einige der Knicke gemäß einem ersten Prozess oder einem anderen, zweiten Prozess. Eine beispielhafte Batteriebaugruppe beinhaltet unter anderem eine Sammelschiene, die aus einem Materialblatt gebildet ist. Die Sammelschiene weist eine Anschlussaufnahmeaussparung auf. Knicke werden innerhalb des Blatts gebildet, die mindestens einen Abschnitt des Blatts in eine Vielzahl von Segmenten teilt. Einige der Segmente werden relativ zueinander um mindestens einige der Knicke gefaltet, um die Anschlussaufnahmeaussparung in der Sammelschiene bereitzustellen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen eine Sammelschiene und insbesondere ein Materialblatt, das gefaltet werden kann, um eine Sammelschiene einer ersten Konfiguration oder einer anderen Konfiguration bereitzustellen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Im Allgemeinen unterscheiden sich elektrifizierte Fahrzeuge von herkömmlichen Kraftfahrzeugen, da elektrifizierte Fahrzeuge unter Verwendung einer oder mehrerer batteriebetriebener elektrischer Maschinen selektiv angetrieben werden. Herkömmliche Kraftfahrzeuge werden im Gegensatz zu elektrifizierten Fahrzeugen ausschließlich mit einem Verbrennungsmotor angetrieben. Elektrifizierte Fahrzeuge können anstelle von oder zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor elektrische Maschinen verwenden.
Ein Batteriepack eines elektrifizierten Fahrzeugs kann eine Vielzahl von Batteriezellen beinhalten, die in einer oder mehreren Batterieanordnungen angeordnet sind. Sammelschienen können verwendet werden, um Leistung zu und von den Batteriezellen und zu und von dem Batteriepack zu verteilen. Die Sammelschienen sind typischerweise an Anschlüsse der Batteriezellenbaugruppen gekoppelt, könnten jedoch stattdessen oder zusätzlich an andere Bereiche gekoppelt sein.
KURZDARSTELLUNG
Ein Verfahren zum Bilden einer Sammelschiene gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem Knicken eines Materialblatts, um eine Vielzahl von Knicken zu bilden, die das Blatt in eine Vielzahl von Segmenten aufteilt. Das Verfahren beinhaltet ferner Identifizieren einer gewünschten Größe für eine Anschlussaufnahmeaussparung in einer Sammelschiene und als Reaktion auf die gewünschte Größe, Falten von mindestens einigen der Segmente relativ zueinander um mindestens einige der Knicke gemäß einem ersten Prozess oder einem anderen, zweiten Prozess.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorstehenden Verfahrens erstrecken sich die Knicke jeweils linear in einer Richtung quer zu einer Längsachse des Blatts.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren sind die Knicke optional entlang einer Längsachse des Blatts verteilt und jeder der Knicke erstreckt sich von einer ersten lateralen Seite des Blatts zu einer gegenüberliegenden, zweiten lateralen Seite des Blatts.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren sind die Segmente jeweils gleichmäßig bemessen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren beinhaltet das Knicken zumindest partielles Perforieren des Blatts, um die Knicke zu schaffen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren beinhalten der erste Prozess und der zweite Prozess beide Falten von einigen der gleichen Segmente relativ zueinander um einige der gleichen Knicke.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren sind die Knicke derart verteilt, dass eine Stanze eines Werkzeugs das Blatt gemäß dem ersten Prozess falten kann und die gleiche Stanze das Blatt gemäß dem zweiten Prozess falten kann.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren beinhaltet ein Abschnitt der Sammelschiene, die die Anschlussaufnahmeaussparung bereitstellt, eine Unterseite und gegenüberliegende Seiten. Mindestens eine der gegenüberliegenden Seiten beinhaltet einige der Segmente, die aneinander gefaltet sind.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren beinhaltet, nach dem Falten, Klemmen eines Abschnitts der Sammelschiene, die die Anschlussaufnahmeaussparung bereitstellt, um eine erste Anzahl an Batterieanschlusszungen einzuschließen, wenn die gewünschte Öffnungsgröße der Anschlussaufnahmeaussparung eine erste Größe ist, und Klemmen des Abschnitts der Sammelschiene, die die Anschlussaufnahmeaussparung bereitstellt, um eine andere, zweite Anzahl an Batterieanschlusszungen einzuschließen, wenn die gewünschte Öffnungsgröße der Anschlussaufnahmeaussparung eine andere, zweite Größe ist.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren erstreckt sich die Sammelschiene entlang einer Längsachse und das Klemmen beinhaltet direktes Berühren axial gegenüberliegender Seiten des Abschnitts der Sammelschiene, die die Anschlussaufnahmeaussparung bereitstellt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren ist die Anschlussaufnahmeaussparung eine erste Anschlussaufnahmeaussparung. Das Verfahren beinhaltet ferner Falten von mindestens einigen der Segmente relativ zueinander um einige der Knicke, um eine zweite Anschlussaufnahmeaussparung in der Sammelschiene bereitzustellen, die von der ersten Anschlussaufnahmeaussparung beabstandet ist.
Eine weitere nicht einschränkende Ausführungsform eines beliebigen der vorstehenden Verfahren beinhaltet Klemmen der ersten und zweiten Anschlussaussparungen an eine entsprechende erste und zweite Gruppe von Batterieanschlusszungen und Verwenden eines Abschnitts der Sammelschiene, der sich zwischen der ersten und zweiten Anschlussaussparung erstreckt, als eine Feder, um die Bewegung der ersten und zweiten Gruppe von Batterieanschlusszungen relativ zueinander während des Betriebs aufzunehmen.
Eine Batteriebaugruppe gemäß einem anderen beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem eine Sammelschiene, die aus einem Materialblatt gebildet ist. Die Sammelschiene weist eine Anschlussaufnahmeaussparung auf. Knicke werden innerhalb des Blatts gebildet, die mindestens einen Abschnitt des Blatts in eine Vielzahl von Segmenten teilt. Einige der Segmente werden relativ zueinander um mindestens einige der Knicke gefaltet, um die Anschlussaufnahmeaussparung in der Sammelschiene bereitzustellen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform der vorstehenden Baugruppe ist die Anschlussaufnahmeaussparung eine erste Anschlussaufnahmeaussparung einer ersten Größe. Mindestens einige der Segmente sind in der Lage, relativ zueinander um mindestens einige der Knicke gefaltet zu werden, um eine Sammelschiene mit einer zweiten Anschlussaufnahmeaussparung einer anderen, zweiten Größe bereitzustellen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorstehenden Baugruppen ist die Vielzahl von Segmenten gleichmäßig bemessen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorstehenden Baugruppe sind mindestens einige der Knicke, um die einige der Segmente gefaltet werden können, um die Sammelschiene mit der Anschlussaufnahmeaussparung der ersten Größe bereitzustellen, die gleichen wie die Knicke, um die einige der Segmente gefaltet werden können, um die Sammelschiene mit der Anschlussaufnahmeaussparung der zweiten Größe bereitzustellen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorstehenden Baugruppen erstrecken sich die Knicke jeweils quer zu einer Längsachse des Blatts und die Knicke sind entlang der Längsachse verteilt, sodass die Vielzahl von Knicken das Blatt in eine Vielzahl von Segmenten, die gleichmäßig bemessen sind, teilt.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorstehenden Baugruppen sind die Knicke Bereiche des Materialblatts, die zumindest teilweise perforiert sind.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorstehenden Baugruppen ist mindestens ein Anschluss einer Batterie innerhalb der Anschlussaufnahmeaussparung eingeschlossen.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform einer beliebigen der vorstehenden Baugruppen beinhaltet der mindestens eine Anschluss eine erste Anschlusszunge, die sich einen ersten Abstand von einer äußersten Hülle einer ersten Batteriezelle erstreckt. Die Baugruppe beinhaltet ferner eine zweite Anschlusszunge, die sich einen größeren, zweiten Abstand von einer äußersten Hülle der zweiten Batteriezelle erstreckt, sodass ein Abschnitt der ersten Anschlusszunge außerhalb der Hülle länger als ein Abschnitt der zweiten Anschlusszunge, die sich außerhalb der Hülle befindet, ist.
Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen der vorhergehenden Absätze, die Ansprüche oder die folgende Beschreibung und die Zeichnungen, einschließlich ihrer sämtlichen verschiedenen Aspekte oder entsprechenden Einzelmerkmale, können unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination miteinander betrachtet werden. Merkmale, die in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben werden, gelten für alle Ausführungsformen, sofern solche Merkmale nicht inkompatibel sind.
Figurenliste
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile der offenbarten Beispiele werden dem Fachmann aus der detaillierten Beschreibung ersichtlich. Die der ausführlichen Beschreibung beigefügten Figuren können kurz wie folgt beschrieben werden:

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Antriebsstrangs eines elektrifizierten Fahrzeugs.
2 veranschaulicht eine teilweise erweiterte Ansicht von ausgewählten Abschnitten einer Anordnung von Batteriezellen vom Batteriepack aus 1.
3 veranschaulicht ein Materialblatt, das verwendet wird, um eine Sammelschiene zu bilden, die einige der Batteriezellen aus 2 miteinander koppelt.
4 veranschaulicht das Blatt aus 3 nach dem Knicken des Blatts, um eine Vielzahl von Knicken zu bilden, die das Blatt in Segmente aufteilen.
5A zeigt eine Nahansicht eines Bereichs von einem der Knicke gemäß einem Ausführungsbeispiel.
5B zeigt eine Nahansicht eines Bereichs der Knicke gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel.
5C zeigt eine Nahansicht eines Bereichs von einem der Knicke gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel.
5D zeigt eine Nahansicht eines Bereichs von einem der Knicke gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
6-11 veranschaulichen Schritte in einem ersten Prozess des Bildens des Materialblatts mit den Knicken aus 4 in eine Sammelschiene einer ersten Konfiguration, und dann Sichern der Sammelschiene der ersten Konfiguration an Anschlusszungen der ausgewählten Batteriezellen innerhalb der Anordnung aus 2.
12 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht der Sammelschiene der ersten Konfiguration aus den 6-11, die an drei Anschlusszungen von Batteriezellen aus der Anordnung aus 2 gesichert ist.
13-17 veranschaulichen Schritte in einem zweiten Prozess des Bildens des Blatts mit den Knicken aus 4 in eine Sammelschiene einer zweiten Konfiguration, und dann Sichern der Sammelschiene der zweiten Konfiguration an Anschlusszungen der ausgewählten Batteriezellen innerhalb der Anordnung aus 2.
18 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht der Sammelschiene der zweiten Konfiguration aus den 13-17, die an sechs Anschlusszungen von Batteriezellen aus der Anordnung aus 2 gesichert ist.
19-25 veranschaulichen die Schritte in einem anderen Prozess des Bildens eines Blatts, um eine Sammelschiene einer dritten Konfiguration bereitzustellen, und dann Sichern der Sammelschiene an Anschlusszungen der ausgewählten Batteriezellen innerhalb der Anordnung aus 2.
26 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht der Sammelschiene der dritten Konfiguration aus den 19-25, die an eine erste und zweite Gruppe von drei Anschlusszungen von Batteriezellen aus der Anordnung aus 2 gesichert ist.
27 zeigt eine Draufsicht einer Anordnung der Batteriezellen mit einer Vielzahl von Sammelschienen der dritten Konfiguration aus den 19-26 vor dem Sichern der Vielzahl von Sammelschienen der dritten Konfiguration an Anschlusszungen der Batteriezellen in der Anordnung aus 27.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung beschreibt detailliert Sammelschienen, die verwendet werden, um Leistung zu, von und unter den Batteriezellen einer Traktionsbatterie eines elektrifizierten Fahrzeugs zu verteilen.
Insbesondere können die Sammelschienen aus einem Materialblatt verarbeitet werden, um mehrere Konfigurationen aufzuweisen. Die verschiedenen Konfigurationen können das Koppeln der Sammelschiene an verschiedene Anzahlan von Anschlusszungen erleichtern. Das Bereitstellen von verschiedenen Konfigurationen von Sammelschienen aus einem ähnlich bemessenen Materialblatt kann unter anderem die Aufbaukomplexität reduzieren. Das Verarbeiten des Materialblatts kann das Falten des Materialblatts beinhalten, um eine Dicke des Materialblatts effektiv zu erhöhen.
Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet ein beispielhaftes elektrifiziertes Fahrzeug 10 einen Batteriepack 12, eine elektrische Maschine 14 und ein Paar Räder 16. Das beispielhafte elektrifizierte Fahrzeug 10 ist ein vollelektrisches Fahrzeug.
Die Leistung aus dem Batteriepack 12 kann verwendet werden, um die elektrische Maschine 14 anzutreiben. Als Reaktion darauf kann die elektrische Maschine 14 Drehmoment erzeugen, um die Räder 16 anzutreiben. Der Batteriepack 12 kann relativ als Hochspannungs-Traktionsbatteriepack betrachtet werden.
Obwohl ein reines Elektrofahrzeug abgebildet ist, versteht es sich, dass die hier beschriebenen Konzepte nicht auf reine Elektrofahrzeuge beschränkt sind und sich auf andere Arten von elektrifizierten Fahrzeugen erstrecken könnten. Bei dem elektrifizierten Fahrzeug 10 kann es sich beispielsweise um ein Hybridelektrofahrzeug handeln, das die Räder 16 selektiv mit Drehmoment antreiben kann, das von einem Verbrennungsmotor anstelle von oder zusätzlich zur elektrischen Maschine bereitgestellt wird. Andere elektrifizierte Fahrzeuge können unter anderem Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (plug-in electric vehicles - PHEVs), Batterielektrofahrzeuge (battery electric vehicles - BEVs) und Brennstoffzellenfahrzeuge beinhalten.
Unter Bezugnahme auf 2, unter fortgeführter Bezugnahme auf 1, kann der Batteriepack 12 eine Anordnung 20 von Batteriezellen 22 beinhalten. Die Batteriezellen 22 können in der Anordnung 20 entlang einer Achse A_A der Anordnung angeordnet sein. Eine oder mehrere der Anordnungen 20 wird dann in einem Gehäuse untergebracht, um den Batteriepack 12 bereitzustellen.
2 zeigt neun Batteriezellen 22 innerhalb der Anordnung 20. Zusätzliche Zellen können nach Bedarf zur Anordnung 20 hinzugefügt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Batteriezellen 22 um Lithiumionen-Pouch-Zellen. Die Batteriezellen 22 beinhalten jeweils eine Elektrodenstruktur, die innerhalb eines äußeren Gehäuses 26 untergebracht ist, eine Anschlusszunge 30 mit positiver Polarität und eine Anschlusszunge 34 mit negativer Polarität. Eine axiale Breite der Batteriezellen 22 kann zum Beispiel von 15 bis 17 Millimeter betragen.
Unter Bezugnahme auf eine der Batteriezellen 22 erstrecken sich die Anschlusszungen 30 und 34 von gegenüberliegenden lateralen Seiten der Batteriezelle 22. In anderen Beispielen könnten sich eine oder beide der Anschlusszungen 30 und 34 stattdessen von einer anderen Seite der Batteriezelle 22 erstrecken. Die Anschlusszungen 30 und 34 könnten sich beide von einer gemeinsamen Seite der Batteriezelle 22 erstrecken.
In dem Ausführungsbeispiel wird eine Vielzahl von Sammelschienen 38 jeweils an eine oder mehrere der Anschlusszungen 30 und 34 geklemmt. In 2 ist eine der Sammelschienen 38 vor dem Klemmen an drei der Anschlusszungen 30 gezeigt und die andere Sammelschiene 38 ist an drei der Anschlusszungen 30 geklemmt gezeigt. Das Klemmen der Sammelschiene 38 an die Anschlusszungen 30 koppelt die Sammelschiene 38 und die Anschlusszungen 30 elektrisch miteinander. In diesem Beispiel werden die Sammelschienen 38 jeweils an drei der Anschlusszungen 30 geklemmt, um diese Anschlusszungen 30 parallel zu verbinden.
2 zeigt der Klarheit der Zeichnung halber nur zwei der Sammelschienen 38. Die vollständig montierte Anordnung 20 könnte zusätzliche Sammelschienen 38 beinhalten, die mit den übrigen Anschlusszungen 30 und 34 verbunden werden könnten. Die Sammelschienen 38 können die Batteriezellen 22 in Reihe, parallel oder nach Bedarf mit einer anderen Struktur elektrisch miteinander verbinden.
Die Sammelschiene 38 beinhaltet eine Anschlussaufnahmeaussparung 42, die im Allgemeinen durch einen Boden 46 und ein Paar gegenüberliegender Wände 50 und 54, die sich von gegenüberliegenden Seiten des Bodens 46 erstrecken, definiert ist. Beim Sichern der Sammelschiene 38 an die Anschlusszungen 30 werden die Anschlusszungen 30 innerhalb der Anschlussaufnahmeaussparung 42 positioniert. Die Wände 50 und 54 werden dann zusammengedrückt, um die Anschlusszungen 30 zu klemmen.
In dem Ausführungsbeispiel ist die Sammelschiene 38 derart konfiguriert, dass die Wand 50 drei Schichten eines Materialblatts beinhaltet und die Wand 54 zwei Schichten des Materialblatts 60 beinhaltet. Der Boden 46 beinhaltet eine einzelne Schicht des Materialblatts. Die mehreren Schichten innerhalb der Wände 50 und 54 werden durch Falten des Materialblatts bereitgestellt.
Erneut ist die Dicke T des Materialblatts 60 in dem Ausführungsbeispiel eine Dicke, die der Handhabung der derzeitigen Anforderungen für den Batteriepack 12 entspricht. In einigen anderen Ausführungsformen ist die Dicke T jedoch geringer als eine Dicke, die der Handhabung der derzeitigen Anforderungen des Batteriepacks 12 entspricht. In solchen anderen Ausführungsformen kann das Falten des Materialblatts 60 die Dicke bereitstellen, die zur Handhabung der derzeitigen Anforderungen des Batteriepacks 60 notwendig ist. Das heißt, dass die Wand 54 mit der Dicke von 2T nach dem Falten in einigen Ausführungsformen der Handhabung der derzeitigen Anforderungen des Batteriepacks 12 entspricht, jedoch nicht, wenn die Wand 54 stattdessen eine einzelne Schicht mit der Dicke T aufweist.
Unter Bezugnahme auf 3 wird ein Materialblatt 60 gestanzt oder durch einen anderen Prozess bereitgestellt. Das Materialblatt 60 erstreckt sich entlang einer Längsachse L_m . Das Materialblatt 60 weist eine Dicke T auf. In einigen Beispielen beträgt die Dicke T von 1,2 bis 1,5 Millimeter. Die Dicke T kann eine Dicke sein, die der Handhabung der derzeitigen Anforderungen für den Batteriepack 12 entspricht.
4 zeigt das Materialblatt 60 nach dem Knicken des Materialblatts 60, um eine Vielzahl von Knicken 68 zu bilden. Die Knicke 68 sind beabsichtigt geschwächte Bereiche des Materialblatts 60. Unter anderem können die Knicke 68 das Falten des Materialblatts 60 erleichtern, um verschiedene Sammelschienenkonfigurationen bereitzustellen.
In dem Ausführungsbeispiel sind die Knicke 68 linear und erstrecken sich in einer Richtung, die quer zur Längsachse L_m des Materialblatts 60 ist. Die Knicke 68 erstrecken sich im Wesentlichen von einer ersten lateralen Seite 72 des Materialblatts 60 zu einer gegenüberliegenden, zweiten lateralen Seite 76 des Materialblatts 60.
Die Knicke 68 können eine Vielzahl von Perforationen 80 innerhalb des Materialblatts 60 sein, wie in 5A gezeigt. Die Perforationen 80 können beispielsweise unter Verwendung eines Stanzprozesses gebildet werden. Jede der Perforationen 80 öffnet sich zu einer nach oben gerichteten Seite 84 des Materialblatts 60. Jede der Perforationen 80 erstreckt sich längt von der nach oben gerichteten Seite 84 für einen Abstand, der ungefähr fünfundzwanzig bis vierzig Prozent der Dicke T des Materialblatts 60 beträgt. In einem anderen Beispiel erstrecken sich die Perforationen 80 vollständig durch das Materialblatt 60, sodass die Perforationen 80 sich auch zu einer nach unten gerichteten Seite 88 des Materialblatts 60 erstrecken, die gegenüber der nach oben gerichteten Seite 84 liegt.
Ein anderes Beispiel der Knicke 68 ist in 5B gezeigt, in dem der Knick 68 durch einen komprimierten Bereich 92 des Materialblatts 60 bereitgestellt wird. Eine Presse könnte verwendet werden, um den komprimierten Bereich 92 zu bilden.
5C veranschaulicht noch ein anderes Beispiel der Knicke 68, in dem eine Perforation 96 sich zu der nach oben gerichteten Seite 84 des Materialblatts 60 öffnet und eine andere Perforation 100 sich zu der nach unten gerichteten Seite 88 des Materialblatts 60 öffnet.
5D veranschaulicht noch ein anderes Beispiel der Knicke 68, in dem der Knick durch einen komprimierten Bereich 104 in der nach oben gerichteten Seite 84 des Materialblatts 60 und zusätzlich einen komprimierten Bereich 108, der innerhalb der nach unten gerichteten Seite 88 des Materialblatts 60 gebildet ist, bereitgestellt wird.
Unter erneuter Bezugnahme auf 4 werden die Knicke 68 in dem Ausführungsbeispiel entlang des Materialblatts 60 verteilt, sodass das Materialblatt 60 in eine Vielzahl von Segmenten 112 aufgeteilt wird, die nominal die gleiche Größe aufweisen. Jeder Knick 68 stellt eine Grenze zwischen einem der Segmente 112 und einem axial benachbarten Segment 112 relativ zur Längsachse L_m des Materialblatts 60 dar.
In einem anderen Beispiel wird das gesamte Materialblatt 60 nicht in gleichmäßig bemessene Segmente geteilt. Zum Beispiel könnte ein Segment an einem axialen Ende des Materialblatts größer als die übrigen Segmente sein. Das größere Segment wird durch die gestrichelten Linien 116 dargestellt.
Unter Bezugnahme auf die 6-12 wird ein Materialblatt 60 mit den Knicken 68 gemäß einem ersten Prozess gefaltet, um die Sammelschiene 38 aus 2 mit der Anschlussaufnahmeaussparung 42 bereitzustellen.
Die verschiedenen Segmente 112 werden zuerst relativ zueinander gefaltet, wie in 6 gezeigt. Das Falten von einigen der Segmente relativ zu anderen der Segmente 112 ist ein Falten um die knicke 68. Erneut fördern die Knicke 68 das Falten in den gewünschten Bereichen.
Das Falten der Segmente 112 relativ zueinander kann unter Verwendung von Werkzeugen erreicht werden, wie zum Beispiel einer Stanze und einer Matrize. Die Stanze könnte zum Beispiel eine Abmessung aufweisen, die im Allgemeinen einer axialen Länge von einem der Segmente 112 entspricht. Eine Position des Materialblatts 60 wird dann relativ zur Stanze und Matrize manipuliert, um die verschiedenen Segmente 112 in die in 6 gezeigten Position zu falten.
Als nächstes werden die ausgewählten Segmente 112 wie in den 7 und 8 gezeigt gefaltet, um die Sammelschiene 38 mit dem Boden 46, der Wand 50 und der Wand 54 bereitzustellen. Das Falten und Falten der Segmente, das in den 7 und 8 nacheinander dargestellt ist, kann unter Verwendung des Werkzeugs (z. B. der gleichen Stanze und Matrize) erreicht werden, das verwendet wird, um die Konfiguration aus 6 zu bilden, oder unter Verwendung eines anderen entsprechenden Werkzeugs.
Wie in 9 gezeigt, weist die Sammelschiene 38 eine Anschlussaufnahmeaussparung 42 mit einer Breite W auf. Während der Montage wird die Sammelschiene 38 in einer Richtung D bewegt und die Anschlusszungen 30 werden innerhalb der Anschlussaufnahmeaussparung 42 positioniert. Es ist gewünscht, dass die Sammelschiene 38 an drei der Anschlusszungen 30 gekoppelt wird. Die Anschlussaufnahmeaussparung 42 ist somit derart bemessen, dass die Breite W einer Breite entspricht, die zum Aufnehmen von drei der Anschlusszungen 30 angemessen ist.
Wie in den 10 und 11 gezeigt, nachdem die Anschlusszungen 30 innerhalb der Anschlussaufnahmeaussparung 42 positioniert wurden, wird die Sammelschiene 38 in der Richtung C gegen die Anschlusszungen 30 geklemmt (und optional geschweißt), um die Anschlusszungen 30 an der Sammelschiene 38 zu halten und die Sammelschiene 38 elektrisch an die Anschlusszungen 30 zu koppeln. Während des Klemmens kann eine Klemme sich axial gegenüberliegende Seiten einer Sammelschiene 38 direkt berühren. Die Richtungen sind an der Längsachse der Anordnung 20 der Batteriezellen 22 (2) ausgerichtet. Nach dem Klemmen ist die Sammelschiene 38 elektrisch an die Anschlusszungen 30 der Batteriezellen 22 gekoppelt, wie in 12 gezeigt.
Die Sammelschienen 38 können anstelle oder zusätzlich zum Klemmen an die Anschlusszungen 30 geschweißt (typischerweise mit Ultraschall oder Laser) oder geschraubt werden. Je nach Breite der Anschlusszungen 30 und der Anforderungen der Haltekraft können mehrere Schweißverbindungen hinzugefügt werden (typischerweise 2 bis 3, um einen guten Kontakt sicherzustellen). Wenn sie geschraubt werden, kann ein Loch durch die Sammelschiene 38 und die Anschlusszungen 30 vor dem Verschrauben gestanzt werden. Das Drehmoment der Schraube kann durch die Anforderungen der Haltekraft vorgegeben sein.
In einigen Beispielen ist ein Klemmen mit unterschiedlichen Anzahlen der Anschlusszungen 30 oder 34 an die Sammelschiene 38 gewünscht. Um eine Sammelschiene bereitzustellen, die für das Klemmen geeignet ist, zum Beispiel sechs der Anschlusszungen 30 oder 34, kann das Materialblatt 60 mit den Knicken 68, das in 4 gezeigt ist, gemäß einem anderen, zweiten Prozess der 13-18 gebildet werden, um eine Sammelschiene 38a mit einer Anschlussaufnahmeaussparung 42 a mit einer Breite Wa bereitzustellen, die größer als die Breite W der in 9 gezeigten Anschlussaufnahmeaussparung 42 ist.
Der zweite Prozess umfasst ein anfängliches Falten des Materialblatts 60, wie in 13 gezeigt, und dann Falten von ausgewählten Segmenten 112 erneut relativ zu anderen Segmenten 112, um die in 14 gezeigte Anschlussaufnahmeaussparung 42a bereitzustellen.
Das Werkzeug, das verwendet wird, um die Sammelschiene 38a zu bilden, wie in 14 gezeigt, kann das gleiche wie das Werkzeug sein, das zum Bilden der in 8 gezeigten Sammelschiene 38 verwendet wird. Der Grund dafür ist unter anderem, dass die Positionen der Knicke 68 für die Sammelschiene 38 und die Sammelschiene 38a die gleichen sind. Nach dem Bereitstellen der Sammelschiene 38a wird die Sammelschiene, wie in den 15 und 16 gezeigt, über die Anschlusszungen 30 der Batteriezellen 22 entfernt und dann in eine finale Position geklemmt, wie in 17 gezeigt.
In diesem Beispiel sind die Anschlusszungen 30' die axial äußersten Anschlusszungen in Bezug auf die Längsachse der Anordnung 20. Die Anschlusszungen 30' erstrecken sich vom äußeren Gehäuse 26 der entsprechenden Batteriezellen 22 weiter als die Anschlusszungen 30'' näher am axialen Mittelpunkt der Anschlussaufnahmeaussparung 42a. Die Anschlusszungen 30'' erstrecken sich von dem äußeren Gehäuse 26 der Batteriezellen 22 weiter als die zentralen Anschlusszungen 30'". Das Variieren der Längen der Anschlusszungen 30 derart, dass die äußeren Anschlusszungen 30' länger als die inneren Anschlusszungen 30'' und 30''' sind, kann dabei helfen sicherzustellen, dass die Anschlusszungen 30' nach dem Klemmen von der Sammelschiene 38a angemessen gehalten und geklemmt werden.
Unter Bezugnahme auf die 19-26 wird eine Sammelschiene 38b in einem anderen Beispiel gemäß einem anderen Prozess gebildet. Zuerst wird ein Materialblatt 60b entlang einer Längsachse des Materialblatts 60b gefaltet, um eine doppelte Schicht von Material bereitzustellen, wie in 20 gezeigt. Ein Knick entlang der Längsachse könnte gebildet werden, um dieses Falten zu erleichtern.
Die doppelten Schichten von Material 60b können dann gebildet werden, um eine Vielzahl von Knicken 68b zu beinhalten, wie in 21 gezeigt. Die Knicke 68b können ähnlich wie die Knicke 68 in 4 sein.
Mindestens einige der Segmente 112b, die durch die Knicke 68b geschaffen werden, werden dann relativ zueinander gefaltet, wie in 22 gezeigt. Dies schafft zwei separate Anschlussaufnahmeaussparungen 42b innerhalb der Sammelschiene 38b. Als nächstes werden die Segmente 112b zwischen den Anschlussaufnahmeaussparungen 42b gebildet, um eine Konfiguration mit bogenförmiger Art aufzuweisen, wie in 23 gezeigt. Die Sammelschiene 38b, die aus dem Materialblatt 60b gebildet wird, beinhaltet somit zwei Anschlussaussparungen 42b, die mit einem bogenförmigen Bereich 120 verbunden sind.
Der bogenförmige Bereich 120 kann unter Verwendung eines halbzylindrischen Werkzeugs gebildet werden, das die Segmente 112b zwischen den Anschlussaufnahmeaussparungen 42 in eine vorgeformte Fläche drückt, um die Form des Bogens zu steuern. Das Bilden des bogenförmigen Berichs 120 kann im Wesentlichen einen Stanzprozess einschließen.
Die Sammelschiene 38 kann dann an die Anschlusszungen 30 der Batteriezellen 22 gesichert werden, wie in den 24-26 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel wird jede der Anschlussaufnahmeaussparungen 42b an drei Anschlusszungen 30 geklemmt und gesichert.
Nach dem Sichern der Sammelschiene 38b kann der bogenförmige Bereich 120 die relative Bewegung zwischen den Anschlusszungen 30, die in einer der Anschlussaufnahmeaussparungen 42b aufgenommen ist, und den Anschlusszungen 30, die in der anderen der Anschlussaufnahmeaussparungen 42b aufgenommen ist, aufnehmen. Zum Beispiel kann der bogenförmige Bereich 120 als eine Feder wirken, die sich biegt, wenn die von einer der Anschlussaufnahmeaussparungen 42b gehaltenen Anschlusszungen 30 sich axial relativ zu den von der anderen der Anschlussaufnahmeaussparungen 42b gehaltenen Anschlusszungen 30 bewegen. Unter anderem kann das Biegen eine gewisse relative axiale Bewegung aufnehmen, um zu verhindern, dass eine derartige Bewegung eine Verbindung zwischen den Anschlusszungen 30 und der Sammelschiene 38b unterbricht. Die relative Bewegung kann erfolgen, da sich die Batteriezellen 22 während des Betriebs ausdehnen und zusammenziehen.
Unter Bezugnahme auf 27 könnten mehrere der Sammelschienen 38b um eine Anordnung 20b angeordnet sein, um eine gewünschte elektrische Verbindung zwischen verschiedenen Gruppen von Batteriezellen 22 bereitzustellen. Die Sammelschienen 38 und 38a könnten in einer ähnlichen Weise um die Anordnung 20 verteilt sein.
Merkmale der offenbarten Beispiele beinhalten Verfahren zum Bilden von Sammelschienen, die verschiedene Prozesse verwenden, um ein ähnlich bemessenes Materialblatt in Sammelschienen mit verschiedenen Konfigurationen zu bilden. Die verschiedenen Konfigurationen können verwendet werden, um verschiedene Anzahlen an Batterieanschlusszungen zu sichern und in diesen aufgenommen zu werden und verschiedene Umgebungen innerhalb eines Batteriepacks aufzunehmen. Das Bereitstellen von Sammelschienen von verschiedenen Konfigurationen aus einem ähnlich bemessenen Materialstück kann die Montage vereinfachen. Ferner können die verschiedenen Konfigurationen unter Verwendung eines ähnlichen Werkzeugs bereitgestellt werden, da die Segmente der verschiedenen Konfigurationen ähnlich bemessen sein können.
Die vorstehende Beschreibung ist eher beispielhafter als einschränkender Natur. Dem Fachmann können sich Variationen und Modifikationen der offenbarten Beispiele erschließen, die nicht zwangsläufig vom Kern dieser Offenbarung abweichen. Demnach kann der Schutzumfang dieser Offenbarung lediglich durch Lektüre der folgenden Ansprüche bestimmt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Bilden einer Sammelschiene Knicken eines Materialblatts, um eine Vielzahl von Knicken zu bilden, die das Blatt in eine Vielzahl von Segmenten aufteilt, Identifizieren einer gewünschten Größe für eine Anschlussaufnahmeaussparung in einer Sammelschiene und als Reaktion auf die gewünschte Größe, Falten von mindestens einigen der Segmente relativ zueinander um mindestens einige der Knicke gemäß einem ersten Prozess oder einem anderen, zweiten Prozess.
Gemäß einer Ausführungsform erstrecken sich die Knicke jeweils linear in einer Richtung quer zu einer Längsachse des Blatts.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Knicke entlang einer Längsachse des Blatts verteilt und jeder der Knicke erstreckt sich von einer ersten lateralen Seite des Blatts zu einer gegenüberliegenden, zweiten lateralen Seite des Blatts.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Segmente gleichmäßig bemessen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Knicken mindestens partielles Perforieren des Blatts, um die Knicke zu schaffen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten der erste Prozess und der zweite Prozess beide Falten von einigen der gleichen Segmente relativ zueinander um einige der gleichen Knicke.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Knicke derart verteilt, dass eine Stanze eines Werkzeugs das Blatt gemäß dem ersten Prozess falten kann und die gleiche Stanze das Blatt gemäß dem zweiten Prozess falten kann.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet ein Abschnitt der Sammelschiene, die die Anschlussaufnahmeaussparung bereitstellt, eine Unterseite und gegenüberliegende Seiten, wobei mindestens eine der gegenüberliegenden Seiten einige der Segmente beinhaltet, die aneinander gefaltet sind.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch, nach dem Falten, Klemmen eines Abschnitts der Sammelschiene, die die Anschlussaufnahmeaussparung bereitstellt, um eine erste Anzahl an Batterieanschlusszungen einzuschließen, wenn die gewünschte Öffnungsgröße der Anschlussaufnahmeaussparung eine erste Größe ist, und Klemmen des Abschnitts der Sammelschiene, die die Anschlussaufnahmeaussparung bereitstellt, um eine andere, zweite Anzahl an Batterieanschlusszungen einzuschließen, wenn die gewünschte Öffnungsgröße der Anschlussaufnahmeaussparung eine andere, zweite Größe ist.
Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich die Sammelschiene entlang einer Längsachse und das Klemmen umfasst direktes Berühren axial gegenüberliegender Seiten des Abschnitts der Sammelschiene, die die Anschlussaufnahmeaussparung bereitstellt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Anschlussaufnahmeaussparung eine erste Anschlussaufnahmeaussparung und ferner umfassend Falten von mindestens einigen der Segmente relativ zueinander um einige der Knicke, um eine zweite Anschlussaufnahmeaussparung in der Sammelschiene bereitzustellen, die von der ersten Anschlussaufnahmeaussparung beabstandet ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch Klemmen der ersten und zweiten Anschlussaussparungen an eine entsprechende erste und zweite Gruppe von Batterieanschlusszungen und Verwenden eines Abschnitts der Sammelschiene, der sich zwischen der ersten und zweiten Anschlussaussparung erstreckt, als eine Feder, um die Bewegung der ersten und zweiten Gruppe von Batterieanschlusszungen relativ zueinander während des Betriebs aufzunehmen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Batteriebaugruppe bereitgestellt, aufweisend eine Sammelschiene, die aus einem Materialblatt gebildet wird, wobei die Sammelschiene eine Anschlussaufnahmeaussparung und Vielzahl von Knicken aufweist, die innerhalb des Blatts gebildet sind, die mindestens einen Abschnitt des Blatts in eine Vielzahl von Segmenten aufteilen, wobei mindestens einige der Segmente relativ zueinander um mindestens einige der Knicke gefaltet werden, um die Anschlussaufnahmeaussparung in der Sammelschiene bereitzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Anschlussaufnahmeaussparung eine erste Anschlussaufnahmeaussparung einer ersten Größe, wobei mindestens einige der Segmente in der Lage sind, relativ zueinander um mindestens einige der Knicke gefaltet zu werden, um eine Sammelschiene mit einer zweiten Anschlussaufnahmeaussparung einer anderen, zweiten Größe bereitzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Vielzahl von Segmenten gleichmäßig bemessen.
Gemäß einer Ausführungsform sind mindestens einige der Knicke, um die einige der Segmente gefaltet werden können, um die Sammelschiene mit der Anschlussaufnahmeaussparung der ersten Größe bereitzustellen, die gleichen wie die Knicke, um die einige der Segmente gefaltet werden können, um die Sammelschiene mit der Anschlussaufnahmeaussparung der zweiten Größe bereitzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform erstrecken sich die Knicke jeweils quer zu einer Längsachse des Blatts und die Knicke sind entlang der Längsachse verteilt, sodass die Vielzahl von Knicken das Blatt in eine Vielzahl von Segmenten, die gleichmäßig bemessen sind, teilt.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Knicke Bereiche des Materialblatts, die zumindest teilweise perforiert sind.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch mindestens einen Anschluss einer Batterie, der innerhalb der Anschlussaufnahmeaussparung eingeschlossen ist.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst mindestens ein Anschluss eine erste Anschlusszunge, die sich einen ersten Abstand von einer äußersten Hülle einer ersten Batteriezelle erstreckt, und umfasst ferner eine zweite Anschlusszunge, die sich einen größeren, zweiten Abstand von einer äußersten Hülle der zweiten Batteriezelle erstreckt, sodass ein Abschnitt der ersten Anschlusszunge außerhalb der Hülle länger als ein Abschnitt der zweiten Anschlusszunge, die sich außerhalb der Hülle befindet, ist.

Claims

Verfahren zum Bilden einer Sammelschiene, umfassend: Knicken eines Materialblatts, um eine Vielzahl von Knicken zu bilden, die das Blatt in eine Vielzahl von Segmenten aufteilt; Identifizieren einer gewünschten Größe für eine Anschlussaufnahmeaussparung in einer Sammelschiene; und als Reaktion auf die gewünschte Größe, Falten von mindestens einigen der Segmente relativ zueinander um mindestens einige der Knicke gemäß einem ersten Prozess oder einem anderen, zweiten Prozess.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Knicke sich jeweils linear in einer Richtung quer zu einer Längsachse des Blatts erstrecken, und wobei die Knicke optional entlang einer Längsachse des Blatts verteilt sind und sich jeder der Knicke von einer ersten lateralen Seite des Blatts zu einer gegenüberliegenden, zweiten lateralen Seite des Blatts erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Segmente jeweils gleichmäßig bemessen sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Knicken mindestens partielles Perforieren des Blatts umfasst, um die Knicke zu schaffen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Prozess und der zweite Prozess beide Falten von einigen der gleichen Segmente relativ zueinander um einige der gleichen Knicke beinhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Knicke derart verteilt sind, dass eine Stanze eines Werkzeugs das Blatt gemäß dem ersten Prozess falten kann und die gleiche Stanze das Blatt gemäß dem zweiten Prozess falten kann.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Abschnitt der Sammelschiene, die die Anschlussaufnahmeaussparung bereitstellt, eine Unterseite und gegenüberliegende Seiten beinhaltet, wobei mindestens eine der gegenüberliegenden Seiten einige der Segmente beinhaltet, die aneinander gefaltet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, nach dem Falten, Klemmen eines Abschnitts der Sammelschiene, die die Anschlussaufnahmeaussparung bereitstellt, um eine erste Anzahl an Batterieanschlusszungen einzuschließen, wenn die gewünschte Öffnungsgröße der Anschlussaufnahmeaussparung eine erste Größe ist, und Klemmen des Abschnitts der Sammelschiene, die die Anschlussaufnahmeaussparung bereitstellt, um eine andere, zweite Anzahl an Batterieanschlusszungen einzuschließen, wenn die gewünschte Öffnungsgröße der Anschlussaufnahmeaussparung eine andere, zweite Größe ist, und wobei sich die Sammelschiene optional entlang einer Längsachse erstreckt und das Klemmen direktes Berühren von sich axial gegenüberliegender Seiten des Abschnitts der Sammelschiene umfasst, die die Anschlussaufnahmeaussparung bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anschlussaufnahmeaaussparung eine erste Anschlussaufnahmeaussparung ist und ferner umfassend Falten von mindestens einigen der Segmente relativ zueinander um einige der Knicke, um eine zweite Anschlussaufnahmeaussparung in der Sammelschiene bereitzustellen, die von der ersten Anschlussaufnahmeaussparung beabstandet ist, und optional ferner umfassend Klemmen der ersten und zweiten Anschlussaussparung an eine entsprechende erste und zweite Gruppe von Batterieanschlusszungen und Verwenden eines Abschnitts der Sammelschiene, der sich zwischen der ersten und zweiten Anschlussaussparung erstreckt, als eine Feder, um die Bewegung der ersten und zweiten Gruppe von Batterieanschlusszungen relativ zueinander während des Betriebs aufzunehmen.
Batteriebaugruppe, umfassend: eine Sammelschiene, die aus einem Materialblatt gebildet wird, wobei die Sammelschiene eine Anschlussaufnahmeaussparung aufweist; und eine Vielzahl von Knicken, die innerhalb des Blatts gebildet sind, die mindestens einen Abschnitt des Blatts in eine Vielzahl von Segmenten aufteilen, wobei mindestens einige der Segmente relativ zueinander um mindestens einige der Knicke gefaltet werden, um die Anschlussaufnahmeaussparung in der Sammelschiene bereitzustellen.
Baugruppe nach Anspruch 10, wobei die Anschlussaufnahmeaussparung eine erste Anschlussaufnahmeaussparung einer ersten Größe ist, wobei mindestens einige der Segmente in der Lage sind, relativ zueinander um mindestens einige der Knicke gefaltet zu werden, um eine Sammelschiene mit einer zweiten Anschlussaufnahmeaussparung einer anderen, zweiten Größe bereitzustellen, und wobei optional die Vielzahl von Segmenten gleichmäßig bemessen ist.
Baugruppe nach Anspruch 11, wobei mindestens einige der Knicke, um die einige der Segmente gefaltet werden können, um die Sammelschiene mit der Anschlussaufnahmeaussparung der ersten Größe bereitzustellen, die gleichen wie die Knicke sind, um die einige der Segmente gefaltet werden können, um die Sammelschiene mit der Anschlussaufnahmeaussparung der zweiten Größe bereitzustellen.
Baugruppe nach Anspruch 10, wobei sich die Knicke jeweils quer zu einer Längsachse des Blatts erstrecken und die Knicke entlang der Längsachse verteilt sind, sodass die Vielzahl von Knicken das Blatt in eine Vielzahl von Segmenten, die gleichmäßig bemessen sind, teilt.
Baugruppe nach Anspruch 10, wobei die Knicke Bereiche des Materialblatts sind, die zumindest teilweise perforiert sind.
Baugruppe nach Anspruch 10, ferner umfassend mindestens einen Anschluss einer Batterie, der innerhalb der Anschlussaufnahmeaussparung eingeschlossen ist, und wobei optional der mindestens eine Anschluss eine erste Anschlusszunge umfasst, die sich einen ersten Abstand von einer äußersten Hülle einer ersten Batteriezelle erstreckt, und ferner eine zweite Anschlusszunge umfasst, die sich einen größeren, zweiten Abstand von einer äußersten Hülle der zweiten Batteriezelle erstreckt, sodass ein Abschnitt der ersten Anschlusszunge außerhalb der Hülle länger als ein Abschnitt der zweiten Anschlusszunge, die sich außerhalb der Hülle befindet, ist.