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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Batterieanordnung und ein Montagesystem zum Herstellen einer Batterieanordnung.
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In einem Elektrofahrzeug werden einzelne Batteriemodule in einem Batteriegehäuse fest verankert. Eine dabei bereitgestellte Verbindung muss über eine Lebensdauer von bspw. ca. 12 Jahren lösbar bestehen bleiben. Üblicherweise besteht ein Batteriegehäuse aus Rippen und Gefachen bzw. aus Wänden, die einzelne Fächer für einzelne Batteriemodule des Batteriegehäuses voneinander trennen. Aufgrund dessen ist ein Einbau eines Batteriemoduls nicht trivial. Außerdem wird zusätzlich in das Batteriegehäuse zur Wärmeableitung ein Wärmeleitmedium, bspw. ein sogenannter Gapfiller bzw. ein Gap Pad aufgetragen, bevor das Batteriemodul darin angeordnet wird. Mit diesem Wärmeleitmedium ist es möglich, Wärme des Batteriemoduls in eine Kühlung, bspw. einen Kühlkreislauf, abzuleiten, der unter das Batteriegehäuse bzw. einen Boden des Batteriegehäuses geklebt wird, wodurch eine externe Kühlung bereitgestellt wird. Es ist jedoch auch möglich, das Batteriemodul intern zu kühlen.
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Eine Batterie, die aus der Druckschrift
DE 10 2015 013 508 A1 bekannt ist, umfasst ein Gehäuse, in dem mindestens ein Zellblock angeordnet ist.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2015 217 630 A1 ist ein Verpressungselement für ein Batteriemodul bekannt, das zumindest eine Batteriezelle aufweist.
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Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe, aus einem Batteriegehäuse und mindestens einem Batteriemodul eine kompakte Batterieanordnung herzustellen, wobei eine thermische Leitfähigkeit zwischen dem mindestens einen Batteriemodul und dem Batteriegehäuse gewährleistet werden soll.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und ein Montagesystem mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen des Verfahrens und des Montagesystems gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Herstellen einer Batterieanordnung aus einem Batteriegehäuse als erste Batteriekomponente, mindestens einem Batteriemodul als zweite Batteriekomponente, Füllmaterial und mindestens einem Toleranzausgleichssystem vorgesehen, wobei das mindestens eine Batteriemodul in dem Batteriegehäuse verbaut bzw. montiert wird. Das mindestens eine Toleranzausgleichssystem wird an mindestens einer der Batteriekomponenten, d. h. dem mindestens einen Batteriemodul und/oder dem Batteriegehäuse befestigt. Dabei wird auf einem Boden des Batteriegehäuses Füllmaterial angeordnet, bspw. darauf aufgetragen, das mindestens eine Batteriemodul in einer Einführrichtung in das Batteriegehäuse eingeführt und auf dem Füllmaterial und Boden des Batteriegehäuses angeordnet. Das mindestens eine Batteriemodul wird mittels des mindestens einen Toleranzausgleichssystems in Einführrichtung auf den Boden des Batteriegehäuses gedrückt, wobei das Füllmaterial zwischen das mindestens eine Batteriemodul und den Boden des Batteriegehäuses gepresst wird. Dabei wird das auf dem Boden des Batteriegehäuses aufgetragene Füllmaterial zwischen dem mindestens einen Batteriemodul und dem Boden des Batteriegehäuses verpresst.
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Üblicherweise wird das mindestens eine Toleranzausgleichssystem mit mindestens einer der beiden unterschiedlichen Batteriekomponenten verbunden, bspw. daran befestigt. Somit kann das mindestens eine Toleranzausgleichssystem unter Durchführung mindestens eines Schritts des Verfahrens mit dem Batteriegehäuse und/oder mit dem mindestens einen Batteriemodul verbunden, bspw. daran befestigt werden. Ein weiterer Schritt des Verfahrens sieht vor, dass das mindestens eine Toleranzausgleichssystem eingestellt wird. Die genannten Schritte können je nach Ausführungsform des Verfahrens und/oder des mindestens einen Toleranzausgleichssystems in unterschiedlichen Reihenfolgen durchgeführt werden.
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Bei einer ersten Ausführungsform des Verfahrens wird eine erste Ausführungsform des mindestens einen Toleranzausgleichssystems in einem ersten Schritt zunächst einerseits mit einer der verschiedenen Batteriekomponenten verbunden. In einem zweiten Schritt wird mindestens ein Bauteil des mindestens einen Toleranzausgleichssystems in der Einführrichtung bewegt und/oder verformt, wodurch das mindestens eine Toleranzausgleichssystem eingestellt wird. In einem dritten Schritt wird das mindestens eine Toleranzausgleichssystem danach andererseits mit der anderen der Batteriekomponenten verbunden.
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Bei einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens weist eine zweite Ausführungsform des mindestens einen Toleranzausgleichssystems als Bauteile eine erste Verrastungseinheit und eine zweite Verrastungseinheit mit jeweils mindestens einer Reihe an Verrastungsmodulen auf, wobei die erste Verrastungseinheit in einem ersten Schritt an einer der Batteriekomponenten, insbesondere dem Batteriemodul, befestigt wird, wobei die beiden Verrastungseinheiten in einem zweiten Schritt in der Einführrichtung relativ zueinander bewegt und über die ineinandergreifenden Verrastungsmodule miteinander verrastet werden, wodurch das mindestens eine Toleranzausgleichssystem eingestellt wird, wobei die beiden Verrastungseinheiten relativ zueinander fixiert werden. Außerdem wird die zweite Verrastungseinheit an der anderen der Batteriekomponenten befestigt. Dabei kann eine Reihe als Verrastungsmodule hintereinander angeordnete Zähne aufweisen. Dabei wirkt eine Reihe Verrastungsmodule der ersten Verrastungseinheit mit einer Reihe Verrastungsmodule der zweiten Verrastungseinheit zusammen, wobei die Verrastungsmodule der beiden Verrastungseinheiten ineinandergreifen. Die bspw. als Zähne ausgebildeten Verrastungsmodule einer der beiden Verrastungseinheiten sind entlang einer Reihe starr bzw. unbeweglich angeordnet und/oder fixiert, wohingegen die bspw. als Zähne ausgebildeten Verrastungsmodule der anderen der beiden Verrastungseinheiten entlang einer Reihe beweglich und/oder elastisch angeordnet sind. In diesem Fall ist es auch möglich, dass jeweils ein derartiger Zahn als Verrastungsmodul an einem Ende eines Federstifts angeordnet ist, wobei jeweils ein Federstift in einer Federhülse aufgenommen und relativ zu dieser elastisch verschiebbar ist, wobei der daran angeordnete Zahn entsprechend verschiebbar ist.
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In Ausgestaltung weist jede Verrastungseinheit und somit jedes Bauteil jeweils zwei Reihen an Verrastungsmodulen auf. Dabei ist es möglich, dass die jeweils zwei Reihen Verrastungsmodule einer der beiden Verrastungseinheiten voneinander abgewandt sind und einen Fortsatz begrenzen, wobei die jeweils zwei Reihen Verrastungsmodule der anderen Verrastungseinheit einander zugewandt sind und eine Ausnehmung für den Fortsatz begrenzen, wobei die beiden voneinander abgewandten Reihen an Verrastungsmodulen an dem Fortsatz der einen Verrastungseinheit zwischen den beiden einander zugewandten Reihen an Verrastungsmodulen der Ausnehmung der anderen Verrastungseinheit verrastet werden. Dabei können die jeweils zwei Reihen an Verrastungsmodulen jeweils einer Verrastungseinheit zueinander parallel oder jeweils unter einem spitzen Winkel zueinander orientiert sein. Im letzteren Fall ist es möglich, dass die voneinander abgewandten Reihen an Verrastungsmodulen an dem Fortsatz der einen Verrastungseinheit keilförmig angeordnet und zwischen den entsprechend konisch angeordneten Reihen an Verrastungsmodulen an der Ausnehmung der anderen Verrastungseinheit verrastet werden.
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Bei einer dritten Ausführungsform des Verfahrens weist eine dritte Ausführungsform des mindestens einen Toleranzausgleichssystems zwei, insbesondere als Winkel ausgebildete, starre Bauteile und ein verstellbares, insbesondere als Führungsschiene ausgebildetes Bauteil auf, das ein Schiebeelement, bspw. eine Hülse, und/oder bspw. eine Feder bzw. ein Federelement oder Elastomer als elastisch verformbares Modul aufweist. In einem ersten Schritt wird ein erstes starres Bauteil einerseits an der einen der Batteriekomponenten und ein zweites starres Bauteil andererseits an der anderen der Batteriekomponenten befestigt, wobei die beiden starren Bauteile relativ zueinander eingestellt, bspw. verschoben werden können. Das verstellbare Bauteil wird in einem weiteren Schritt in Einführrichtung verstellt, wobei mindestens eines der beiden starren Bauteile relativ zu dem verstellbaren Bauteil positioniert wird, wodurch das mindestens eine Toleranzausgleichssystem eingestellt wird. Weiterhin werden die beiden starren Bauteile bspw. über ein Fügeverfahren miteinander und/oder aneinander befestigt. Außerdem wird mindestens eines der beiden starren Bauteile mit dem verstellbaren Bauteil gekoppelt, bspw. verbunden. Außerdem wird das verstellbare Bauteil entweder an dem Batteriemodul oder an dem Batteriegehäuse befestigt.
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Bei einer vierten Ausführungsform des Verfahrens weist eine vierte Ausführungsform des mindestens einen Toleranzausgleichssystems ein verformbares, insbesondere als Lasche ausgebildetes und/oder zu bezeichnendes Bauteil auf, das zunächst einerseits an der einen und andererseits an der anderen Batteriekomponente befestigt wird, wobei das verformbare Bauteil danach in Einführrichtung verformt wird, wodurch das mindestens eine Toleranzausgleichssystem eingestellt wird. Dabei werden die beiden Batteriekomponenten über das nunmehr verformte Bauteil in der Einführrichtung relativ zueinander positioniert, bspw. fixiert.
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Bei einer fünften Ausführungsform des Verfahrens weist eine fünfte Ausführungsform des mindestens einen Toleranzausgleichssystems als Bauteile eine Schienenanordnung und mindestens eine Feder auf, wobei die mindestens eine Feder in einem nach außen geöffneten nutartigen Innenraum der Schienenanordnung angeordnet ist, der von einer Innenwand, an der die mindestens eine Feder angeordnet, bspw. an der Schienenanordnung befestigt ist, und von zwei Seitenwänden begrenzt ist. Bei dem Verfahren wird das Batteriemodul neben mindestens einer Wand des Batteriegehäuses, in der Regel zwischen unmittelbar benachbarten Wänden des Batteriegehäuses, angeordnet. Außerdem werden die Schienenanordnung und die mindestens eine Feder auf einer Wand des Batteriegehäuses angeordnet, wobei die mindestens eine Feder auf einer Schwelle der Wand angeordnet wird. Weiterhin werden die Schienenanordnung und die mindestens eine darin angeordnete Feder in Einführrichtung auf die Wand des Batteriegehäuses gedrückt, wobei die mindestens eine Feder zwischen der Innenwand der Schienenanordnung und der Schwelle komprimiert wird. Dabei wird zugleich jeweils ein Rand einer Seitenwand der Schienenanordnung auf einen Deckel des Batteriemoduls und somit auf das Batteriemodul gedrückt, wodurch das mindestens eine Toleranzausgleichssystem eingestellt wird. In einem weiteren Schritt wird die Schienenanordnung an dem Batteriegehäuse, insbesondere an der Wand des Batteriegehäuses, befestigt, wobei die mindestens eine Feder zwischen der Schienenanordnung und dem Batteriegehäuse, insbesondere dessen Wand, zusätzlich zusammengedrückt bzw. komprimiert wird.
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Bei einer sechsten Ausführungsform des Verfahrens weist eine sechste Ausführungsform des mindestens einen Toleranzausgleichssystems als Bauteile ein Montagegehäuse mit mindestens einem Paar Schiebeelementen und mindestens ein Paar einander zugeordneter Nuten auf, die an zwei unmittelbar benachbarten Wänden des Batteriegehäuses gegenüberliegend angeordnet sind. Dabei wird das Montagegehäuse, das in Ausgestaltung als Deckel bzw. Abdeckung des Batteriemoduls ausgebildet ist bzw. verwendet wird, auf dem Batteriemodul angeordnet und weiterhin in Einführrichtung auf das Batteriemodul gedrückt. Das mindestens eine Toleranzausgleichssystem wird durch Betätigen eines Einstellmoduls des Montagegehäuses eingestellt, wobei jeweils ein Schiebeelement des mindestens einen Paars an Schiebelementen senkrecht zu der Einführrichtung aus dem Montagegehäuse heraus in jeweils eine Nut des mindestens einen Paars an gegenüberliegenden Nuten verschoben bzw. geschoben und in der jeweiligen Nut angeordnet wird, wobei das Montagegehäuse zwischen den Nuten an den gegenüberliegenden Wänden eingeklemmt wird, wobei das Batteriemodul in dem Batteriegehäuse fixiert wird. Hierbei ist es zusätzlich möglich, dass ein weiteres Schiebeelement aus dem Montagegehäuse heraus in der Einführrichtung auf das Batteriemodul gedrückt wird.
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Die mit dem Verfahren hergestellte Batterieanordnung ist bspw. für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug bzw. Auto, vorgesehen und dient als elektrische Energiequelle, u. a. bspw. zum Fortbewegen des Fahrzeugs.
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Das erfindungsgemäße Montagesystem ist zum Herstellen einer Batterieanordnung aus einem Batteriegehäuse als erste Batteriekomponente, mindestens einem Batteriemodul als zweite Batteriekomponente, und Füllmaterial ausgebildet und weist mindestens eine Ausführungsform eines voranstehend beschriebenen Toleranzausgleichssystems auf. Dabei ist vorgesehen, dass das mindestens eine Toleranzausgleichssystem an mindestens einer der Batteriekomponenten zu befestigen bzw. befestigbar ist bzw. befestigt wird. Dabei ist auf einem Boden des Batteriegehäuses Füllmaterial anordenbar bzw. anzuordnen bzw. wird darauf angeordnet. Zudem ist vorgesehen, dass das mindestens eine Batteriemodul in einer Einführrichtung in das Batteriegehäuse einführbar bzw. einzuführen ist bzw. eingeführt wird und auf dem Boden des Batteriegehäuses anzuordnen bzw. anordenbar ist bzw. angeordnet wird. Außerdem ist vorgesehen, dass das mindestens eine Batteriemodul mit dem mindestens einen Toleranzausgleichssystem in Einführrichtung auf den Boden des Batteriegehäuses zu drücken bzw. drückbar ist bzw. gedrückt wird, wobei das Füllmaterial zwischen das mindestens eine Batteriemodul und den Boden des Batteriegehäuses zu pressen bzw. pressbar ist bzw. gepresst wird. Entsprechend wird das Füllmaterial zwischen dem mindestens einen Batteriemodul und dem Boden des Batteriegehäuses verpresst.
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Bei Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Montagesystems wird mindestens ein Batteriemodul unter Verwendung des mindestens einen Toleranzausgleichssystems in dem Batteriegehäuse angeordnet und dabei eine Batterieanordnung bereitgestellt. Das Batteriegehäuse umfasst neben dem Boden, auf dem zunächst das wärmeleitfähige Füllmaterial und danach das mindestens eine Batteriemodul angeordnet wird, mehrere Wände bzw. Gefache, die das Batteriemodul umschließen. In Ausgestaltung weist das Batteriegehäuse mindestens ein Fach auf, das von dem Boden und mehreren Wänden umschlossen ist, wobei in dem mindestens einen Fach ein Batteriemodul angeordnet wird. Zwei benachbarte Fächer sind durch eine dazwischen befindliche Wand voneinander getrennt. Dabei ist es möglich, dass das Batteriegehäuse in mehrere Fächer unterteilt ist.
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Das üblicherweise wärmeleitfähige Füllmaterial kann auch als sogenannter Gapfiller bezeichnet werden, wobei das wärmeleitfähige Füllmaterial als Wärmeleitmedium dazu ausgebildet ist, zwischen dem mindestens einen Batteriemodul und dem Batteriegehäuse eine gute Wärmeleitfähigkeit bereitzustellen und Wärme aus dem mindestens einen Batteriemodul zu dem Batteriegehäuse und bspw. einem Kühlkreislauf, der in dem Batteriegehäuse oder außerhalb des Batteriegehäuses angeordnet ist, zuzuführen.
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Mit dem Verfahren und Montagesystem wird zwischen Batteriekomponenten der herzustellenden bzw. zu montierenden Batterieanordnung ein Toleranzausgleich ermöglicht. Hierzu wird das mindestens eine Batteriemodul mit dem mindestens einen Toleranzausgleichssystem an der Wand bzw. dem Gefache als Batteriekomponente befestigt. Zusätzlich wird dieses mindestens eine Batteriemodul mit dem mindestens einen Toleranzausgleichssystem auf den Boden des Batteriegehäuses gepresst, wobei zwischen dem mindestens einen Batteriemodul und dem Boden des Batteriegehäuses ein minimaler kleiner Spalt für das wärmeleitfähige Füllmaterial erzeugt wird, wobei nur eine geringe Menge an wärmeleitfähigem Füllmaterial erforderlich ist und dennoch eine gute Ableitung von Wärme realisierbar ist. Dabei kann der Spalt je nach Größe und etwaiger Durchbiegung des Bodens um einige Millimeter variieren. Allerdings wird dieser Spalt durch Verwendung des Toleranzausgleichssystems und durch Verpressen des Füllmaterials zwischen dem Batteriegehäuse und jeweils einem Batteriemodul minimiert.
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Mit dem mindestens einen Toleranzausgleichssystem ist es möglich, das mindestens eine Batteriemodul in einem Innenraum des Batteriegehäuses anzuordnen, wobei dieser Innenraum von dem Boden und mehreren Wänden des Batteriegehäuses begrenzt bzw. umschlossen ist. Mit dem mindestens einen Toleranzausgleichssystem der Ausführungsform des vorgestellten Montagesystems wird das Batteriemodul weiterhin nach dem Gegendruckprinzip auf den Boden des Batteriegehäuses gedrückt bzw. gepresst.
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Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
- 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel für eine Batterieanordnung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, sowie eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Montagesystems zum Durchführen einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgesehenen Toleranzausgleichssystems.
- 2 zeigt in schematischer Darstellung eine erste Variante, eine zweite Variante und eine dritte Variante einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Montagesystems zum Durchführen einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit jeweils mindestens einer Variante einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgesehenen Toleranzausgleichssystems.
- 3 zeigt in schematischer Darstellung eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Montagesystems zum Durchführen einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgesehenen Toleranzausgleichssystem s.
- 4 zeigt in schematischer Darstellung eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Montagesystems zum Durchführen einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgesehenen Toleranzausgleichssystem s.
- 5 zeigt in schematischer Darstellung eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Montagesystems zum Durchführen einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgesehenen Toleranzausgleichssystem s.
- 6 zeigt in schematischer Darstellung eine sechste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Montagesystems zum Durchführen einer sechsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer sechsten Ausführungsform des erfindungsgemäß vorgesehenen Toleranzausgleichssystem s.
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Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleichen Bezugsziffern sind dieselben Komponenten zugeordnet.
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Die 1a und 1b zeigen die aus dem Stand der Technik bekannte Batterieanordnung 200 in schematischer Darstellung. 1c zeigt einen Teil dieser Batterieanordnung 200 im Vergleich zu einer ersten Ausführungsform einer Batterieanordnung 2, die bei Durchführung der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung der ersten Ausführungsform des Montagesystems mit dem Toleranzausgleichssystem 4 hergestellt worden ist.
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Die Batterieanordnung 200 umfasst ein Batteriegehäuse 202, das wiederum einen Boden 204 und mehrere Wände 206 umfasst, wobei eine derartige Wand 206 auch als Rippe bzw. als Gefache bezeichnet werden kann. Dabei befindet sich zwischen jeweils zwei Wänden 206 ein Fach, wobei auf dem Boden 204 des jeweiligen Fachs wärmeleitendes Füllmaterial 208 und darauf jeweils ein Batteriemodul 210 angeordnet ist. Weiterhin ist auf einem Rand jeweils einer Wand 206 ein weiteres Gehäuseelement 212 angeordnet, das als Lasche bzw. als Block bezeichnet wird.
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Durch eine Größe des Batteriegehäuses 202 und die vielen Einzelteile entstehen im Aufbau der Batterieanordnung 200 Toleranzen. Dabei kann es ausgehend von einem Idealfall (1a) in der Mitte des Bodens 204 des Batteriegehäuses 202 zu einer Durchbiegung kommen (1b), wobei zwischen dem Boden 204 des Batteriegehäuses 202 und jeweils einem Batteriemodul 210 ein undefinierbarer Spalt 214 entsteht. Der Spalt 214 ist üblicherweise mit zusätzlichem Füllmaterial 208 aufzufüllen.
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Das Füllmaterial 208 als Wärmeleitmedium ist für eine Übertragung von Wärme aus jeweils einem Batteriemodul 210 in den Boden 204 des Batteriegehäuses 202 und somit zur Kühlung des jeweiligen Batteriemoduls 210 vorgesehen.
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Die Batteriemodule 210 werden in dem Batteriegehäuse 202 auf Blockstellung auf bzw. an den Wänden 206 verschraubt. Allerdings ist durch den zusätzlichen, ggf. großen Spalt 214 keine ideale Ableitung von Wärme mehr möglich. Deshalb muss pro Fach unterschiedlich viel Wärmeleitmedium bzw. Füllmaterial 208 aufgebracht werden. Um trotzdem eine einwandfreie nötige Ableitung der Wärme zu generieren, müssen Toleranzen durch das Wärmeleitmedium ausgeglichen werden. Hierfür ist jedoch oftmals sehr viel Wärmeleitmedium aufzutragen. Außerdem ist zu berücksichtigen, dass eine Toleranzlage undefinierbar ist. Weiterhin ist das Wärmeleitmedium sehr teuer. Außerdem kann ein Auftrag großer Mengen des Wärmeleitmediums eine Funktion der Batteriemodule 210 negativ beeinflussen. Aufgrund sehr unterschiedlicher Toleranzen ist es demnach gar nicht möglich, als Wärmeleitmedium sogenannte Wärmeleitpads einzusetzen.
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1c zeigt links einen Ausschnitt aus 1b und rechts einen Ausschnitt der ersten Ausführungsform einer Batterieanordnung 2 mit der ersten Ausführungsform des Toleranzausgleichssystems 4, die ein Batteriegehäuse 6 mit einem Boden 8 und einer Wand 10 aufweist. Dabei ist auf dem Boden 8 wärmeleitfähiges Füllmaterial 12 als Wärmeleitmedium aufgetragen. Darauf wird wiederum in dem Batteriegehäuse 6 in einer Einführrichtung (Pfeil 13) ein Batteriemodul 14 angeordnet. Durch zusätzliches Anbringen des Toleranzausgleichssystems 4 an dem Batteriemodul 14 wird hier das Batteriemodul 14 auf den Boden 8 des Batteriegehäuses 6 gepresst. Weiterhin wird jeweils ein Batteriemodul 14 an mindestens einer Wand 10 im Batteriegehäuse 6 auf Block verschraubt. Durch eine Toleranzlage entstehen unterschiedlich große Spalten zwischen einzelnen Batteriemodulen 14 in einzelnen Fächern und dem Boden 8 des Batteriegehäuses 6.
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Das Toleranzausgleichssystem 4 umfasst ein erstes Bauteil 16, das hier dem Batteriemodul 14 zugeordnet ist, und ein zweites Bauteil 18, das hier der Wand 10 des Batteriegehäuses 6 zugeordnet ist. Durch dieses Toleranzausgleichssystem 4, das an dem Batteriemodul 14 befestigt ist, ist es möglich, ein jeweiliges Batteriemodul 14 trotz ggf. großer Toleranzen zwischen dem Boden 8 und dem Batteriemodul 14 sowohl an der Wand 10 als auch auf dem Boden 8 zu befestigen, bspw. zu verschrauben, zu verspannen und/oder zu verklemmen.
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Bei der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, das Toleranzausgleichssystem 4 über das erste Bauteil 16 an dem Batteriemodul 14 zu befestigen. Nachdem auf dem Boden 8 des Batteriegehäuses 6 das Füllmaterial 12 angeordnet worden ist, wird das Batteriemodul 14 in der vorgesehenen Einführrichtung (Pfeil 13), hier in z-Richtung auf dem Boden 8 sowie auf dem Füllmaterial 12 angeordnet. Weiterhin wird das Batteriemodul 14 durch das Toleranzausgleichssystem 4 in Einführrichtung auf den Boden 8 gedrückt bzw. gepresst und hier bspw. durch Verschrauben des zweiten Bauteils 18 an der Wand 10 auf Block verschraubt. Durch das Toleranzausgleichssystem 4 wird der Spalt 214 für das Füllmaterial 12 zwischen dem Batteriemodul 14 und dem Boden 8 deutlich minimiert und einstellbar gemacht. Durch Verpressen des wärmeleitenden Füllmaterials 12 wird eine einwandfreie Ableitung von Wärme aus dem Batteriemodul 14 gewährleistet. Außerdem kann eine notwendige Menge an Füllmaterial 12 und somit an Wärmeleitmedium reduziert werden. Somit ist es möglich, als Füllmaterial 12 auch Wärmeleitpads zu verwenden.
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Allgemein ist es möglich, das Toleranzausgleichssystem unterschiedlich zu realisieren. Unabhängig von einer jeweiligen Ausgestaltung wird mit dem Toleranzausgleichssystem 4 dieselbe Funktion bzw. dasselbe Wirkprinzip realisiert. Die beiden Bauteile 16, 18 des Toleranzausgleichssystems 4 sind relativ zueinander beweglich und/oder verschiebbar einzustellen. Damit ist es möglich, den ansonsten entstehenden Spalt 214 auszugleichen. Nachdem der undefinierte Spalt 214 durch das Toleranzausgleichssystem 4 eingestellt und das Füllmaterial 12 zwischen dem Batteriemodul 14 und dem Boden 8 verpresst wurde, wird das zweite Bauteil 18 an der Wand 10 durch Verschrauben, Verklemmen und/oder Verspannen befestigt.
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Von der zweiten Ausführungsform des Toleranzausgleichssystems 20a, 20b, 20c ist in den 2a, 2b, 2c und 2d eine erste Variante, in den 2e und 2f eine zweite Variante und in 2g eine dritte Variante schematisch dargestellt. Dabei umfasst jede Variante des Toleranzausgleichssystems 20a, 20b, 20c ein erstes Bauteil 22a, 22b, 22c und ein zweites Bauteil 24a, 24b, 24c. Dabei umfasst das erste Bauteil 22a, 22b, 22c eine Lasche 26a, 26b, 26c mit einer bspw. als Loch und/oder als Bohrung ausgebildeten Anbindung 28a, 28b, 28c und einen rechteckigen Fortsatz 32a, 32b, 32c mit zwei parallel angeordneten Außenseiten, wobei jede Außenseite des Fortsatzes 32a, 32b, 32c eine Reihe von ersten Verrastungsmodulen 34a, 34b, 34c aufweist. Das zweite Bauteil 24a, 24b, 24c weist hier zwei zueinander parallel angeordnete Innenseiten mit jeweils einer Reihe von zweiten Verrastungsmodulen 38a, 38b, 38c auf, die eine Ausnehmung 39a, 39b, 39c begrenzen. Sowohl das erste Bauteil 22a, 22b, 22c als auch das zweite Bauteil 24a, 24b, 24c mit ihren Verrastungsmodulen 34a, 34b, 34c, 38a, 38b, 38c sind als Verrastungseinheiten ausgebildet und/oder zu bezeichnen. Bei der zweiten Ausführungsform des Verfahrens wird jeweils der Fortsatz 32a, 32b, 32c des ersten Bauteils 22a, 22b, 22c in einer vorgesehenen Einführrichtung 41 (2g) in die Ausnehmung 39a, 39b, 39c des zweiten Bauteils 24a, 24b, 24c eingeführt.
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Alternativ zu den hier jeweils explizit gezeigten Varianten der zweiten Ausführungsform, wobei jeweils zwei Reihen an Verrastungsmodulen 34a, 34b, 34c an dem Fortsatz 32a, 32b, 32c des ersten Bauteils 22a, 22b, 22c und jeweils zwei Reihen an Verrastungsmodulen 38a, 38b, 38c an der Ausnehmung 39a, 39b, 39c des zweiten Bauteils 24a, 24b, 24c zueinander parallel orientiert bzw. angeordnet sind, ist es jeweils auch möglich, dass jeweils zwei Reihen an Verrastungsmodulen 34a, 34b, 34c an einer Außenseite des Fortsatzes 32a, 32b, 32c des ersten Bauteils 22a, 22b, 22c, die die Außenseite begrenzen bzw. beranden, und jeweils zwei Reihen an Verrastungsmodulen 38a, 38b, 38c an einer Innenseite der Ausnehmung 39a, 39b, 39c des zweiten Bauteils 24a, 24b, 24c, die die Innenseite begrenzen bzw. beranden, unter demselben spitzen Winkel zueinander orientiert bzw. angeordnet sind. Somit sind die Reihen an Verrastungsmodulen 34a, 34b, 34c an dem Fortsatz 32a, 32b, 32c des ersten Bauteils 22a, 22b, 22c zueinander konisch bzw. keilförmig. Die beiden Reihen an Verrastungsmodulen 38a, 38b, 38c an der Ausnehmung 39a, 39b, 39c sind hierzu gegenstückig, so dass der Fortsatz 32a, 32b, 32c in die Ausnehmung 39a, 39b, 39c geschoben werden kann, wobei die Verrastungsmodule 34a, 34b, 34c, 38a, 38b, 38c ineinandergreifen.
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Im Detail zeigen die 2a und 2b beide Bauteile 22a, 24a der ersten Variante des Montagesystems 20a, wohingegen 2c nur das erste Bauteil 22a und 2d nur das zweite Bauteil 24a zeigt. Dabei sind die ersten Verrastungsmodule 34a am Fortsatz 32a als starre Zähne bzw. Verzahnungen entlang einer Reihe ausgebildet. Aus 2d geht weiterhin hervor, dass die zweiten Verrastungsmodule 38a an der Ausnehmung 39a als Zähne ausgebildet sind, wobei hier jeweils ein Zahn an einem Ende eines Federstifts angeordnet ist, der wiederum innerhalb einer Federhülse 36a angeordnet ist, wobei das jeweilige als Zahn ausgebildete Verrastungsmodul 38a am Ende des Federstifts parallel zu der Federhülse 36a senkrecht zu der Einführrichtung elastisch verschiebbar ist. Somit kann der Fortsatz 32a in der Einführrichtung in die Ausnehmung 39a eingeführt, bspw. eingeschoben, aber auch entgegen der Einführrichtung wieder herausgeführt, bspw. herausgeschoben werden. Außerdem weist hier eine erste Variante des ersten Bauteils 22a ein Übergangsteil 30a auf, das senkrecht zu der Lasche 26a angeordnet ist, wobei die Lasche 26a und das Übergangsteil 30a einen im Wesentlichen rechten Winkel bilden. Der Fortsatz 32a befindet sich in derselben Ebene wie das Übergansteil 30a. Ferner weist die Lasche 26a noch eine als Loch ausgebildete Anbindung 28a auf.
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Die zweite Variante des Toleranzausgleichssystems 20b ist in 2e komplett dargestellt, wohingegen 2f lediglich das erste Bauteil 22b zeigt. Die Verrastungsmodule 34b, 38b beider Bauteile 22b, 24b sind hier jeweils als Zähne bzw. Verzahnungen ausgebildet, wobei jedes Bauteil 22b, 24b zwei zueinander parallel angeordnete Reihen an Verrastungsmodulen 34b, 38b aufweist. Auch hier umfasst die Lasche 26b des ersten Bauteils 22b eine als Loch ausgebildete Anbindung 28b. Diese Lasche 26b ist ebenfalls unter 90° zu einem Übergangsteil 30b angeordnet, an dem wiederum ein Fortsatz 32b angeordnet ist. Dabei ist hier jeweils ein als Zahn ausgebildetes Verrastungsmodul 34b, 38b als gleichschenkliges Dreieck ausgebildet.
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In 2g sind von zwei dritten Varianten des Toleranzausgleichssystems 20c jeweils ein erstes Bauteil 22c und ein zweites Bauteil 24c schematisch dargestellt, die jeweils zwei zueinander parallele Reihen an Verrastungsmodulen 34c, 38c aufweisen, die als Zähne bzw. Verzahnungen ausgebildet sind, wobei jeweils ein Verrastungsmodul 34c, 38c als rechtwinkliges Dreieck ausgebildet ist.
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Ähnlich wie bei der ersten Variante sind bei der zweiten und dritten Variante die Verrastungsmodule 34b, 34c, 38b, 38c an einem der beiden Bauteilen 22b, 22c, 24b, 24c entlang einer jeweiligen Reihe starr und unbeweglich angeordnet. Dagegen sind die Verrastungsmodule 34b, 34c, 38b, 38c entlang einer jeweiligen Reihe des anderen Bauteils 22b, 22c, 24b, 24c senkrecht zu der vorgesehenen Einführrichtung beweglich und/oder elastisch verformbar ausgebildet.
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Dabei ist es bei der zweiten Variante möglich, den Fortsatz 32b des ersten Bauteils 22b in der Einführrichtung 41 in die Ausnehmung 39b einzuführen. Da die Verrastungsmodule 34b, 38b hier wie gleichschenklige Dreiecke ausgebildet sind, kann der Fortsatz 32b des zweiten Bauteils 24b bei Bedarf auch wieder entgegen der Einführrichtung 41 aus der Ausnehmung 39b herausgeführt werden.
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Da die Verrastungsmodule 34c, 38c bei der dritten Variante jeweils wie rechtwinklige Dreiecke ausgebildet sind, kann der Fortsatz 32c des ersten Bauteils 22c lediglich in der Einführrichtung 41 in der Ausnehmung 39c des zweiten Bauteils 24c eingeführt werden. Allerdings ist ein Herausführen des Fortsatzes 32c aus der Ausnehmung 39c entgegen der Einführrichtung 41 blockiert.
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Bei der ersten Variante des ersten Bauteils 22a erstrecken sich die äußeren Verrastungsmodule 34a über mehr als die Hälfte einer jeweiligen Außenseite des Fortsatzes 32a, nahezu über den gesamten Fortsatz 32a, wohingegen sich bei der zweiten oder dritten Variante des ersten Bauteils 22b, 22c die äußeren Verrastungsmodule 34b, 34c wahlweise über einen vergleichsweise kurzen oder langen Abschnitt bzw. Bereich am Ende des Fortsatzes 32b, 32c erstrecken können.
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Bei der zweiten Ausführungsform des Verfahrens wird die Verrastungseinheit als zweites Bauteil 24a, 24b, 24c hier an einem Batteriemodul 40a, 40b, 40c, bspw. einer Wand bzw. Außenwand des Batteriemoduls 40a, 40b, 40c befestigt. Die beiden Bauteile 22a, 22b, 22c, 24a, 24b, 24c sind hier über die zusammenwirkenden und ineinandergreifenden Verrastungsmodule 34a, 34b, 34c, 38a, 38b, 38c gegeneinander bzw. gegenseitig verrastbar und somit relativ zueinander zu fixieren, wobei die Innenseiten des zweiten Bauteils 24a, 24b, 24c mit den zweiten Verrastungsmodulen 38a, 38b, 38c die Ausnehmung 39a, 39b, 39c bilden und die Außenseiten des Fortsatzes 32a, 32b, 32c des ersten Bauteils 22a, 22b, 22c mit den ersten Verrastungsmodulen 34a, 34b, 34c umschließen, wobei die Verrastungsmodule 34a, 34b, 34c, 38a, 38b, 38c am Fortsatz 32a, 32b, 32c und an der Ausnehmung 39a, 39b, 39c ineinander greifen. Der vorgesehene Toleranzausgleich wird hier über eine Verrastung des ersten Bauteils 22a, 22b, 22c an dem zweiten Bauteil 24a, 24b, 24c ermöglicht.
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Dabei greifen bei der ersten Variante die relativ zu den Federhülsen 36a beweglichen Zähne als zweite Verrastungsmodule 38a des zweiten Bauteils 24a in die Zähne als erste Verrastungsmodule 34a des ersten Bauteils 22a ein. Die Federhülsen 36a und die darin angeordneten Federstifte mit den Zähnen als zweite Verrastungsmodule 38a des zweiten Bauteils 24a sind zu den Zähnen als erste Verrastungsmodule 34a des ersten Bauteils 22a versetzt angeordnet, wobei die Zähne als zweite Verrastungsmodule 38a durch die Federhülsen 36a beaufschlagt werden und einen größeren Abstand voneinander als die ersten Verrastungsmodule 34a bzw. Zähne des ersten Bauteils 22a aufweisen, wodurch Verrastungsabstände verringert werden, wodurch eine geringe Verrastung ermöglicht wird. Die Zähne als zweite Verrastungsmodule 38a des zweiten Bauteils 24a weisen einen geringeren Durchmesser, bspw. den halben Durchmesser, als die Zähne der ersten Verrastungsmodule 34a des ersten Bauteils 22a auf.
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In ähnlicher Weise greifen bei der zweiten und dritten Variante die Zähne als zweite Verrastungsmodule 38b, 38c des zweiten Bauteils 24b, 24c in die Zähne als erste Verrastungsmodule 34b, 34c des ersten Bauteils 22b, 22c ein, wobei die Verrastungsmodule 34b, 34c, 38b, 38c eines der beiden Bauteile 22b, 22c, 24b, 24c starr und die des anderen Bauteils 22b, 22c, 24b, 24c aufgrund ihrer Elastizität und/oder Beweglichkeit nachgiebig sind.
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Bei Durchführung der zweiten Ausführungsform des Verfahrens wird bei einer jeweiligen Variante das Batteriemodul 40a, 40b, 40c in einem Batteriegehäuse 42 angeordnet. Dieses Batteriegehäuse 42 umfasst einen Boden 44 und Wände 46. Auf dem Boden 44 wird als Wärmeleitmedium Füllmaterial 48 angeordnet. Dann wird das Batteriemodul 40a, 40b, 40c in der vorgesehenen Einführrichtung (Pfeil 41) in dem Batteriegehäuse 42 angeordnet und auf dem Boden 44 auf Block gepresst. Dabei wird das Toleranzausgleichssystem 20a, 20b, 20c eingestellt, wobei die beiden Bauteile 22a, 22b, 22c, 24a, 24b, 24c bei allen drei Varianten über ihre wechselseitig ineinandergreifenden Verrastungsmodule 34a, 34b, 34c, 38a, 38b, 38c relativ zueinander verrastet werden.
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Dabei ergibt sich bei allen drei Varianten, dass der Fortsatz 32a, 32b, 32c mit den beiden außenseitigen Reihen an ersten Verrastungsmodulen 34a, 34b, 34c in derselben Einführrichtung wie das Batteriemodul 40a, 40b, 40c in die Ausnehmung 39a, 39b, 39c zwischen die beiden Reihen an zweiten Verrastungsmodulen 38a, 38b, 38c eingeführt, bspw. eingeschoben wird, wobei die Verrastungsmodule 34a, 34b, 34c, 38a, 38b, 38c beider Bauteile 22a, 22b, 22c, 24a, 24b, 24c relativ zueinander parallel zu der Einführrichtung bewegt werden und ineinander greifen können, wobei sie in der Einführrichtung so lange relativ zueinander verschoben werden, bis das Batteriemodul 40a, 40b, 40c gegen den Boden 44 des Batteriegehäuses 42 gedrückt wird. Dann werden die Verrastungsmodule 34a, 34b, 34c, 38a, 38b, 38c zum Einstellen des Toleranzausgleichssystems miteinander verrastet.
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Bei der ersten Variante ergibt sich zusätzlich, dass die durch die Federhülsen 36a beaufschlagten zweiten Verrastungsmodule 38a an den Enden der Federstifte auch senkrecht zu der Einführrichtung bzw. parallel zu den Federhülsen 36a relativ zu den ersten Verrastungsmodulen 34a bewegt und zum Einstellen des Toleranzausgleichssystems verrastet werden.
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Danach wird das erste Bauteil 22a, 22b, 22c mit der Wand 46 fest verschraubt, wobei hierzu die Lasche 26a, 26b, 26c auf einer oberen Kante der Wand 46 angeordnet und eine Schraube durch die Anbindung 28a, 28b, 28c geführt wird. Dabei wird das Füllmaterial 48 verpresst. Somit wird ein Anheben des Batteriemoduls 40a, 40b, 40c aus dem Batteriegehäuse 42 ausgeschlossen.
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Die jeweils zwei Reihen an Verrastungsmodulen 34a, 34b, 34c, 38a, 38b, 38c jeweils eines Bauteils 22a, 22b, 22c, 24a, 24b, 24c sind hier jeweils parallel angeordnet. Es ist jedoch alternativ möglich, dass die jeweils zwei Reihen an Verrastungsmodulen 34a, 34b, 34c, 38a, 38b, 38c unter einem spitzen Winkel orientiert sind. Somit ist es möglich, dass der Fortsatz 32a, 32b, 32c des ersten Bauteils 22a, 22b, 22c mit den beiden außenseitigen Reihen an Verrastungsmodulen 32a, 32b, 32c zwischen den beiden Reihen an Verrastungsmodulen 38a, 38b, 38c der Ausnehmung 39a, 39b, 39c konisch bzw. keilförmig aufgenommen sowie verrastet wird.
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Die dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Montagesystems ist in den 3a, 3b und 3c gezeigt, die die dritte Ausführungsform des Toleranzausgleichssystems 50 umfasst. Dabei umfasst das Toleranzausgleichssystem 50 drei Bauteile 52, 54, 56. Hierbei ist ein erstes Bauteil 52 als starres Bauteil, nämlich als Winkel ausgebildet und umfasst eine Lasche 62 und einen Fortsatz 64, die hier unter einem Winkel von 90° zueinander orientiert sind. Das zweite Bauteil 54 ist ebenfalls ein starres Bauteil 54 und als Winkel ausgebildet, wobei das starre Bauteil 54 ebenfalls eine Lasche 66 und einen im Wesentichen rechtwinklig dazu orientierten Fortsatz 68 aufweist. Das dritte Bauteil 56 ist hier ein verstellbares Bauteil 56 und als Führungsschiene ausgebildet, die hier eine Hülse 70 aufweist, in der bspw. eine Feder als elastisch verformbares Modul 72 angeordnet ist. Dabei ist ein Teil des Fortsatzes 64 des ersten starren Bauteils 52 in die Hülse 70 des verstellbaren Bauteils 56 eingeschoben und darin angeordnet, wobei dieser Fortsatz 64 als Führung des Toleranzausgleichssystems 50 mit dem elastischen Modul 72 innerhalb der Hülse 70 zusammenwirkt, wodurch das erste starre Bauteil 52 relativ zu dem dritten verstellbaren Bauteil 56 verschiebbar ist. Außerdem sind die beiden Fortsätze 64, 68 des ersten und zweiten Bauteils 52, 54 relativ zueinander einstellbar, bspw. verschiebbar. Nachdem das erste und zweite Bauteil 52, 54 relativ zueinander eingestellt sind, werden sie über ein Fügeverfahren miteinander fest verbunden, sodass bei einer relativen Bewegung, bspw. Verschiebung des ersten Bauteils 52 zu dem dritten Bauteil 56 auch das zweite Bauteil 54 relativ zu dem dritten Bauteil 56 verschoben wird. Somit bilden die drei Bauteile 52, 54, 56 des Toleranzausgleichssystems 50 eine Einheit. Eine Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil 52, 54 und somit auch zwischen der Lasche 66 des zweiten Bauteils 54 und dem als Führung ausgebildeten Fortsatz 64 des ersten Bauteils 52 ist über verschiedene Fügeverfahren realisierbar, bspw. Kleben, Verpressen, Clinchen oder Verschrauben.
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Bei Durchführung der Ausführungsform des Verfahrens wird die Lasche 62 des ersten Bauteils 52 an einem Batteriemodul 74, hier auf einem Deckel des Batteriemoduls 74 befestigt und somit angebracht.
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Bei der Ausführungsform des Verfahrens ist zum Bereitstellen einer Batterieanordnung vorgesehen, das Batteriemodul 74 in einem Batteriegehäuse 76 anzuordnen, das einen Boden 78 und Wände 80 aufweist, die auch als Rippen bzw. Gefache bezeichnet werden und/oder ausgebildet sind. Bei dem Verfahren wird auf dem Boden 78 Füllmaterial 82, hier ein Wärmeleitmedium, angeordnet und/oder aufgetragen. Dann wird das Batteriemodul mit mehreren daran angeordneten Toleranzausgleichssystemen 50 in einer Einführrichtung (Pfeil 71), die parallel zu Doppelpfeilen, wie sie in 3c gezeigt sind, orientiert ist, zwischen den Wänden 80 in das Batteriegehäuse 76 eingeführt und auf dessen Boden 78 sowie dem darauf aufgetragenen Füllmaterial 82 angeordnet. Dabei ist der Fortsatz 64 als Führung des ersten starren Bauteils 52 innerhalb der Hülse 70 des dritten als Führungsschiene ausgebildeten Bauteils 56 mit der Feder als elastisch verformbares Modul 72 verbunden und weiterhin relativ zu der Hülse 70 und somit dem dritten Bauteil 56 in der Einführrichtung bzw. in einer z-Richtung verstellbar bzw. einstellbar, wobei eine Länge des elastisch verformbaren Modul 72 variiert wird, was durch die Doppelpfeile angedeutet ist.
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Das Batteriemodul 74 wird auf den Boden 78 des Batteriegehäuses 76 auf Block gepresst. Dabei wird das Toleranzausgleichssystem 50 durch Verschieben des ersten Bauteils 52 relativ zu dem zweiten Bauteil 54 und dem dritten Bauteil 56 eingestellt. Danach wird die Lasche 66 des zweiten Bauteils 54 auf der oberen Kante der Wand 80 fest und endgültig verschraubt und somit an dem Batteriegehäuse 76 befestigt. Außerdem wird das variable Bauteil 56 bzw. die Hülse 70 an dem Batteriemodul 74 befestigt. Durch die Befestigung des Batteriemoduls 74 über mehrere nunmehr eingestellte Toleranzausgleichssysteme 50 ist ein Anheben des Batteriemoduls 74 von dem Boden 78 des Batteriegehäuses 76 ausgeschlossen. Außerdem wird bei dem Verfahren das Füllmaterial 82 zwischen dem Batteriemodul 74 und dem Boden 78 verpresst.
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Die vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Montagesystems ist in den 4a und 4b schematisch dargestellt und umfasst hier zwei Toleranzausgleichssysteme 90, für die sich bei Durchführung der vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unterschiedliche Zustände ergeben. Mit diesem Verfahren wird ein Batteriemodul 92 in einem Batteriegehäuse 94 angeordnet, das einen Boden 96 und zwei Wände 98 aufweist, wobei das Batteriemodul 92 in einem von dem Boden 96 und den Wänden 98 begrenzten Innenraum des Batteriegehäuses 94 eingesetzt wird. Die Wände 98 können als Gefache bzw. Rippen ausgebildet sein und/oder bezeichnet werden. Jedes Toleranzausgleichssystem 90 umfasst hier ein zumindest teilweise verformbares Bauteil 100, das in einem ersten Zustand (4a) winkelförmig ausgebildet ist und eine Lasche 102 sowie einen Fortsatz 104 aufweist, die hier unter einem Winkel von 90° zueinander orientiert sind.
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Bei dem Verfahren wird auf dem Boden 96 des Batteriegehäuses Füllmaterial 106 als Wärmeleitmedium angeordnet und somit aufgetragen. Außerdem wird jedes Toleranzausgleichssystem 90 bzw. Bauteil 100 über den Fortsatz 104 an einer äußeren Wand des Batteriemoduls 92 befestigt. Dann wird das Batteriemodul 92 mit den daran befestigten Toleranzausgleichssystemen 90 in einer Einführrichtung (Pfeil 91) in dem Batteriegehäuse 94 angeordnet und weiterhin auf den Boden 96 auf Block gepresst. Dabei wird die flexible Lasche 102 des Toleranzausgleichssystems 90 in Richtung einer oberen Kante der Wand 98 bewegt. Während das Batteriemodul 92 auf den Boden 96 und somit auch auf das Füllmaterial 106 gepresst wird, wird die flexible Lasche 102 gleichzeitig verformt bzw. umgeformt und auf die obere Kante der Wand 98 gedrückt sowie an der Wand 98 bspw. durch Verschraubung befestigt. Dabei ist es möglich, einen Umformvorgang der Lasche 102 und somit des verformbaren Bauteils 100 durch ein Umformwerkzeug des Montagesystems bzw. einer Vorrichtungstechnik umzusetzen. Damit das in das Batteriegehäuse 94 gepresste bzw. verpresste Batteriemodul 92 auf dem Boden 96 fixiert bleibt, wird in die nunmehr umgeformte Lasche 102 (4b) zusätzlich eine Kerbe 108 gedrückt. Dabei wird die Kerbe 108 in die Lasche 102 ebenfalls durch das Umformwerkzeug eingedrückt. Somit wird ein Anheben des Batteriemoduls 92 von dem Boden 96 des Batteriegehäuses 94 ausgeschlossen. Außerdem wird das Füllmaterial 106 zwischen dem Batteriemodul 92 und dem Boden 96 verpresst.
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Die fünfte Ausführungsform des Montagesystems ist in 5 schematisch dargestellt und umfasst hier dreimal die fünfte Ausführungsform des Toleranzausgleichssystems 110, das in 5 anhand von unterschiedlichen Zuständen, die sich bei der fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben, schematisch dargestellt ist.
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Mit der Ausführungsform des Verfahrens wird aus einem Batteriegehäuse 112 und hier zwei Batteriemodulen 114 eine Batterieanordnung hergestellt. Dabei umfasst das Batteriegehäuse 112 einen Boden 116 und mehrere Wände 118, von denen hier drei dargestellt sind. Dabei ist hier vorgesehen, dass mehrere Wände 118, die auch als Gefache oder Rippen bezeichnet werden können, und der Batterieboden 116 mehrere Fächer als Innenräume des Batteriegehäuses 112 begrenzen bzw. umschließen, wobei jeweils zwei derartige Fächer durch eine Wand 118 voneinander getrennt sind.
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Jedes Toleranzausgleichssystem 110 umfasst als Bauteile eine Schienenanordnung 120 und mehrere Federn 122. Dabei umschließt das als Schienenanordnung 120 ausgebildete Bauteil einen profilartig und/oder nutartig ausgebildeten Innenraum bzw. eine entsprechende Ausnehmung, der bzw. die parallel zu einer Längsachse der Schienenanordnung 120 orientiert ist, wobei innerhalb dieses nach außen geöffneten Innenraums entlang der Längsachse mehrere als Federn 122 ausgebildete Bauteile hintereinander angeordnet sind. Der Innenraum ist hier durch eine Innenwand, an der die Federn 122 befestigt sind, und zwei Seitenwände begrenzt, wobei der Innenraum zwischen den beiden Seitenwänden geöffnet, bspw. von außen zugänglich ist. Jede Feder 122 ist an der Innenwand im Innenraum an der Schienenanordnung 120 befestigt. Dabei ist jeweils eine Feder 122 in einem ursprünglichen Zustand, wenn sie entspannt ist, zu einem Teil innerhalb des Innenraums, d. h. zwischen den beiden Seitenwänden, und zu einem anderen Teil außerhalb des Innenraums angeordnet, was in 5 links gezeigt ist.
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Außerdem ist vorgesehen, dass auf jedem Batteriemodul 114 ein Deckel 124 angeordnet ist und/oder dass jedes Batteriemodul 114 einen Deckel 124 aufweist. Außerdem ist jeweils auf einer oberen Kante jeder Wand 118 ungefähr mittig eine Schwelle 126 angeordnet, die einen Aufsatz auf einer jeweiligen Wand 118 bildet und eine geringere Stärke bzw. Dicke als die Wand 118 aufweist. Dabei weist die Wand an der oberen Kante einen ersten Kantensims und einen zweiten Kantensims auf, zwischen denen die Schwelle 126 angeordnet ist. Dabei ist der Deckel 124 länger bzw. breiter als ein Abstand zweier unmittelbar benachbarter Wände 118, zwischen denen ein Batteriemodul 114 angeordnet werden soll, jedoch kürzer bzw. schmaler als ein Abstand zwischen den Schwellen 126 der beiden unmittelbar benachbarten Wände 118.
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Bei der Ausführungsform des Verfahrens wird in jedem Fach des Batteriegehäuses 112 auf dem Boden 116 Füllmaterial 128 als Wärmeleitmedium angeordnet. Danach wird in jedes Fach zwischen zwei unmittelbar benachbarten Wänden 118 jeweils ein Batteriemodul 114 in einer Einführrichtung (Pfeil 129) angeordnet und auf den Boden 116 auf Block gepresst. Weiterhin wird hier jede gefederte Schienenanordnung 120 des Toleranzausgleichssystems 110 auf jeder Wand 118 bspw. automatisiert aufgesetzt und somit angeordnet. Dabei ist vorgesehen, dass jeweils mindestens eine Feder 122 auf einer Schwelle 126 angeordnet wird, so dass sich die mindestens eine Feder 122 zwischen der Innenwand des Innenraums der Schienenanordnung 120 und der Schwelle 126 auf der Wand 118 befindet.
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Danach wird die Schienenanordnung 120 parallel zu der Einführrichtung 129 auf die Wand 118 gedrückt bzw. gepresst, wobei die Federn 122 komprimiert werden (5, Mitte und rechts). Hierbei wird jeweils jener Teil einer Feder 122, der im ursprünglichen entspannten Zustand der Feder 122 noch außerhalb des Innenraums der Schienenanordnung 120 angeordnet ist, in den Innenraum der Schienenanordnung 120 gedrückt. Dabei wird auch ein Abstand zwischen der Schwelle 126 auf der Wand 118 und der Innenwand im Innenraum der Schienenanordnung 120 verringert. Zudem werden Ränder beider Seitenwände der Schienenanordnung 120, die den Innenraum mit der darin befestigten Feder 122 seitlich umschließen bzw. begrenzen, jeweils auf einen Deckel 124 von zwei unmittelbar benachbarten Batteriemodulen 114 gedrückt bzw. gepresst (5, Mitte und rechts). Dabei wird auch das Füllmaterial 128 zwischen dem Boden 116 und dem Batteriemodul 114 zusammengepresst bzw. komprimiert. Hierzu zeigt 5, dass das Batteriemodul 114 im linken Fach nur unvollständig darin angeordnet ist, da das Füllmaterial 128, auf dem sich das Batteriemodul 114 befindet, noch ausgedehnt ist. Ferner ist der Deckel 124 auf diesem Batteriemodul 114 zu jeweils einem Kantensims der unmittelbar benachbarten Wände 118 in der Einführrichtung von diesem Kantensims der Wand 118 beabstandet und weist zu diesem in Einführrichtung zunächst noch einen minimalen Abstand auf (5, Mitte).
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Durch weiteres Drücken bzw. Pressen der Schienenanordnung 120 in Einführrichtung 129 gerät ein Rand einer ersten Seitenwand des Innenraums der Schienenanordnung 120 mit dem Deckel 124 auf einem ersten Batteriemodul 114 in einem ersten Fach und ein Rand einer zweiten Seitenwand des Innenraums der Schienenanordnung 120 mit dem Deckel 124 auf einem unmittelbar benachbarten zweiten Batteriemodul 114 in einem unmittelbar benachbarten zweiten Fach in Kontakt. Falls sich die Wand 118, auf der die Schienenanordnung 120 angeordnet wird, am Rand des Batteriegehäuses 112 befindet (5, rechts), gerät jeweils nur ein Rand einer Seitenwand der Schienenanordnung 120 mit einem Deckel 124 auf einem Batteriemodul 114 in Kontakt. Dabei wird auch jeweils eine Feder 122 zwischen der Schwelle 126 auf der jeweiligen Wand 118 und der Innenwand des Innenraums der Schienenanordnung 120 komprimiert und weiterhin zwischen beiden Seitenwänden des Innenraums in diesen gedrückt und darin komplett angeordnet. Dabei wird auch der Rand mindestens einer Seitenwand des Innenraums der Schienenanordnung 120 in Einführrichtung auf mindestens einen Rand des Deckels 124 und der mindestens eine Rand des Deckels auf mindestens einen Kantensims einer jeweiligen Wand 118 gedrückt, bis dieser auf dem Kantensims der jeweiligen Wand 118 aufliegt, wobei auch das Batteriemodul 114 vollständig in das Fach gedrückt wird (5, rechts).
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Anschließend wird die Schienenanordnung 120 und somit das Toleranzausgleichssystem 110 auf der Wand 118 verliersicher befestigt, was bspw. durch mindestens eine Schraube oder eine ähnliche Verbindungstechnik realisiert werden kann.
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Durch Verpressen des Batteriemoduls 114 mit mehreren Toleranzausgleichssystemen 110 am Boden 116 des Batteriegehäuses 112 werden etwaige Toleranzen zwischen dem Batteriemodul 114 und dem Boden 116 ausgeglichen. Zusätzlich wird das Anheben des Batteriemoduls 114 vom Boden 116 ausgeschlossen und das Füllmaterial 128 verpresst.
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Die sechste Ausführungsform des Montagesystems zum Durchführen der sechsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die sechste Ausführungsform des Toleranzausgleichssystems 130. Dabei ist dieses Toleranzausgleichssystem 130 in 6a links in einem ersten Zustand und rechts in einem zweiten Zustand dargestellt. Dieses Toleranzausgleichssystem 130 ist in seinem ersten Zustand weiterhin in 6b von oben und in 6c von der Seite dargestellt. Der zweite Zustand des Toleranzausgleichssystems 130 ist weiterhin in 6d von oben und in 6e von der Seite dargestellt.
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Bei dem Verfahren wird in einem Batteriegehäuse 132 mit einer Anzahl an Toleranzausgleichssystemen 130 eine entsprechende Anzahl an Batteriemodulen 134 montiert und dabei insgesamt eine Batterieanordnung hergestellt, wobei in jeweils einem Fach des Batteriegehäuses 132 ein Batteriemodul 134 angeordnet wird. Das Batteriegehäuse 132 umfasst hier einen Boden 136 und mehrere Wände 138, die auch als Gefache oder Rippen ausgebildet sein bzw. bezeichnet werden können, wobei zwischen zwei unmittelbar benachbarten Wänden 138 ein Fach angeordnet ist. Außerdem ist an einer oberen Kante jeder Wand 138 eine Schwelle 140 angeordnet, wobei jede Schwelle 140 außenseitig zwei zueinander parallel angeordnete Nuten 142 aufweist, die als Ausnehmungen bzw. Aussparungen einer jeweiligen Wand 138 ausgebildet sein und/oder bezeichnet werden können.
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Jedes Toleranzausgleichssystem 130 umfasst hier als Bauteile ein quaderförmiges Montagegehäuse 144, ein Einstellmodul 146 bzw. einen Mechanismus zum Einstellen des Toleranzausgleichssystem 130, ein erstes Paar aus zwei ersten Schiebeelementen 148, ein zweites Paar aus zwei zweiten Schiebeelementen 150, ein zusätzliches drittes Schiebeelement 152 und mehrere Federn 154. Das hier flache quaderförmige Montagegehäuse 144, kann auch als Deckel eines Batteriemoduls 134 ausgebildet sein und/oder bezeichnet werden.
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Eine erste, obere Grundfläche des Montagegehäuses 144 des Toleranzausgleichssystems 130 ist in 6b und 6d in Draufsicht gezeigt und erstreckt sich hier zwischen zwei zueinander parallelen ersten Außenkanten, die in 6b und 6d vertikal angeordnet dargestellt sind, und zwischen zwei dazu senkrechten, ebenfalls zueinander parallelen zweiten Außenkanten, die in 6b und 6d horizontal angeordnet dargestellt sind. Eine zweite, in Einführrichtung (Pfeil 157) untere Grundfläche ist der ersten Grundfläche abgewandt. Dabei ist bei der hier vorgestellten Ausführungsform abhängig von einer Geometrie des Batteriemoduls 134 jeweils eine erste Außenkante länger als jeweils eine zweite Außenkante.
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Außerdem weist das Montagegehäuse 144 senkrecht zu den ersten und zweiten Außenkanten dritte Außenkanten auf, wobei hier jeweils eine erste bzw. zweite Außenkante um ein Vielfaches länger als jeweils eine dritte Außenkante ist. Dabei sind dritte Außenkanten in den 6a, 6c und 6d vertikal angeordnet dargestellt, außerdem sind in den 6a, 6c und 6d die zweiten Außenkanten horizontal angeordnet dargestellt. Jeweils zwei erste hier längere Seitenflächen des Montagegehäuses 144 erstrecken sich zwischen zwei ersten Seitenkanten und zwei dritten Seitenkanten. Allerdings sind diese ersten Seitenflächen in den 6a bis 6e lediglich durch ihre Außenkanten angedeutet. Dagegen ist eine von zwei zweiten Seitenflächen in 6a, 6c und 6e in Draufsicht dargestellt. Dabei erstreckt sich jeweils eine zweite Seitenfläche zwischen zwei zweiten Außenkanten und zwei dritten Außenkanten.
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Das Einstellmodul 146 ist hier an der Grundfläche des Montagegehäuses 144 zwischen den beiden ersten und den beiden zweiten Außenkanten angeordnet. Die ersten Schiebeelemente 148 sind in dem ersten Zustand des Toleranzausgleichssystems 130 an den ersten Seitenflächen innerhalb des Montagegehäuses 144 angeordnet. Außerdem sind auch die zweiten Schiebeelemente 150 in dem ersten Zustand an den zweiten Seitenflächen innerhalb des Montagegehäuses 144 angeordnet (6a, links, 6b und 6c). Ein drittes Schiebeelement 152 ist an der zweiten unteren Grundfläche innerhalb des Montagegehäuses 144 angeordnet. Außerdem sind in dem Montagegehäuse 144 Federn 154 angeordnet, die bei Durchführung des Verfahrens mit dem dritten Schiebelement 152 zusammenwirken.
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Bei der Ausführungsform des Verfahrens wird zunächst auf dem Boden 136 jedes Fachs des Batteriegehäuses 132 Füllmaterial 156 aufgebracht und somit angeordnet. Außerdem wird auf dem Boden 136 und somit auf dem Füllmaterial 156, hier einem Wärmeleitmedium, in der Einführrichtung (Pfeil 157) in jedes Fach jeweils ein Batteriemodul 134 eingeführt bzw. darauf angeordnet. Das Montagegehäuse 144 des Toleranzausgleichssystem 130 ist bereits auf dem Batteriemodul 134 angeordnet oder wird erst darauf angeordnet, sobald das Batteriemodul 134 in dem Fach angeordnet ist ( 6a, links, 6b und 6c), wobei die zweite Grundfläche dem Batteriemodul 134 zugewandt und darauf angeordnet wird. Dann wird das Toleranzausgleichssystem 130 auf das Batteriemodul 134 in der Einführrichtung auf das Batteriemodul 134 gedrückt bzw. gepresst, wobei die Federn 154 innerhalb des Montagegehäuses 144 zunächst noch komprimiert und/oder fixiert bzw. arretiert sind.
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Ausgehend von dem ersten Zustand des Toleranzausgleichssystems 130 wird das Einstellmodul 146 auf der ersten Grundfläche ausgehend von einer ersten Stellung (6b) hier bspw. um 90° gedreht und in eine zweite Stellung (6d) überführt. Dabei wird auch für das Toleranzausgleichssystem 130 der zweite Zustand eingestellt (6a, rechts, 6d und 6e). In diesem zweiten Zustand ist vorgesehen, dass das erste Paar an Schiebeelementen 148 aus den ersten Seitenflächen des Montagegehäuses 144 in einer ersten Schieberichtung senkrecht zu der Einführrichtung (Pfeil 157) herausgefahren wird. Außerdem wird jeweils ein zweites Schiebeelement 150 aus jeweils einer zweiten Seitenfläche des Montagegehäuses 144 in einer zweiten Schieberichtung senkrecht zu der ersten Schieberichtung und senkrecht zu der Einführrichtung herausgefahren. Durch Betätigen des Einstellmoduls 146 wird das dritte Schiebeelement 152 senkrecht zu den anderen Schiebeelementen 148, 150 in der Einführrichtung aus der zweiten unteren Grundfläche herausgefahren und auf das Batteriemodul 134 gedrückt. Hierbei wird das dritte Schiebeelement 152 durch die Federn 154 beaufschlagt, wobei die zunächst noch komprimierten Federn 154 durch das Einstellmodul 146 entspannt werden, wobei es möglich ist, dass eine Fixierung bzw. Arretierung der Federn 154 mit dem Einstellmodul 146 gelöst wird, so dass sie das dritte Schiebeelement 152 aus dem Montagegehäuse 144 auf das das Batteriemodul 134 drücken.
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Dabei wird jeweils ein erstes und ein zweites Schiebeelement 148, 150 in der jeweils vorgesehenen Schieberichtung in eine Nut 142 einer Wand 138 eingefahren bzw. eingeschoben, wobei das Toleranzausgleichssystem 130 über seine beiden ersten Paare an Schiebelementen 148, 150 üblicherweise zwischen vier Wänden 138, d. h. jeweils zwei Paaren an unmittelbar gegenüberliegenden Wänden 138, die ein Fach des Batteriegehäuses 132 umschließen, eingeklemmt und dazwischen befestigt wird. Weiterhin wird durch Einstellen des Einstellmoduls 146 in die zweite Stellung, das dritte Schiebeelement 152 in der Einführrichtung zusätzlich auf das Batteriemodul 134 gedrückt, wobei das Batteriemodul 134 in der Einführrichtung auf den Boden 136 gepresst und fixiert wird. Dabei wird auch das Füllmaterial 156 zwischen dem Batteriemodul 134 und dem Boden 136 komprimiert, wobei zusätzlich etwaige Toleranzen ausgeglichen werden. Außerdem wird das Batteriemodul 134 durch das Toleranzausgleichssystem 130 in dem Fach des Batteriegehäuses 132 gehalten. Weiterhin wird ein Anheben des Batteriemoduls 134 von dem Boden 136 ausgeschlossen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Batterieanordnung
- 4
- Toleranzausgleichssstem
- 6
- Batteriegehäuse
- 8
- Boden
- 10
- Wand
- 12
- Füllmaterial
- 13
- Pfeil
- 14
- Batteriemodul
- 16, 18
- Bauteil
- 20a, 20b, 20c
- Toleranzausgleichssystem
- 22a, 22b, 22c, 24a, 24b, 24c
- Bauteil
- 26a, 26b, 26c
- Lasche
- 28a, 28b, 28c
- Anbindung
- 30a, 30b
- Übergangsteil
- 32a, 32b, 32c
- Fortsatz
- 34a, 34b, 34c 38a, 38b, 38c
- Verrastungsmodule
- 39a, 39b, 39c
- Ausnehmung
- 40a, 40b, 40c
- Batteriemodul
- 41
- Pfeil
- 42
- Batteriegehäuse
- 44
- Boden
- 46
- Wand
- 48
- Füllmaterial
- 50
- Toleranzausgleichssystem
- 52, 54, 56
- Bauteil
- 62
- Lasche
- 64
- Fortsatz
- 66
- Lasche
- 68
- Fortsatz
- 70
- Hülse
- 71
- Pfeil
- 72
- elastisches Modul
- 74
- Batteriemodul
- 76
- Batteriegehäuse
- 78
- Boden
- 80
- Wand
- 82
- Füllmaterial
- 90
- Toleranzausgleichsystem
- 91
- Pfeil
- 92
- Batteriemodul
- 94
- Batteriegehäuse
- 96
- Boden
- 98
- Wand
- 100
- Bauteil
- 102
- Lasche
- 104
- Fortsatz
- 106
- Füllmaterial
- 108
- Kerbe
- 110
- Toleranzausgleichssystem
- 112
- Batteriegehäuse
- 114
- Batteriemodul
- 116
- Boden
- 118
- Wand
- 120
- Schienenanordnung
- 122
- Feder
- 124
- Deckel
- 128
- Füllmaterial
- 129
- Pfeil
- 130
- Toleranzausgleichssystem
- 132
- Batteriegehäuse
- 134
- Batteriemodul
- 136
- Boden
- 138
- Wand
- 140
- Schwelle
- 142
- Nut
- 144
- Montagegehäuse
- 146
- Einstellmodul
- 148, 150, 152
- Schiebeelement
- 154
- Feder
- 156
- Füllmaterial
- 157
- Pfeil
- 200
- Batterieanordnung
- 202
- Batteriegehäuse
- 204
- Boden
- 206
- Wand
- 208
- Füllmaterial
- 210
- Batteriemodul
- 212
- Gehäuseelement
- 214
- Spalt
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015008510 A1 [0003]
- DE 102015013508 A1 [0004]
- DE 102015217630 A1 [0005]
