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EINLEITUNG
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Elektrochemische Batteriebaugruppen werden in einer Vielzahl von elektrischen Systemen verwendet. Eine Batteriebaugruppe kann aus mehreren miteinander verbundenen Batteriezellenstapeln hergestellt werden, wobei jeder Batteriezellenstapel mehrere Batteriezellen beinhaltet. Die einzelnen Zellen eines gegebenen Batteriezellenstapels können angrenzend an eine Kühlplatte angeordnet sein und durch eine Schaumschicht von angrenzenden Batteriezellen getrennt sein. Innerhalb der Batteriezellen sind dünne Schichten aus Isoliermaterial, z. B. Folien aus Polyethylen und/oder Polypropylen, zwischen entgegengesetzt geladenen Elektrodenfolien angeordnet. Der gesamte Stapel von Elektrodenfolien und Separatoren wird dann in einem versiegelten äußeren Beutel eingeschlossen, der ein Elektrolytmaterial enthält.
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Die Elektrodenfolien beinhalten eine Anoden- und eine Kathodenfolie, die mit einem anwendungsgeeigneten aktiven Material, wie beispielsweise Lithiumoxid oder Graphit, beschichtet sind. Zellenlaschen sind elektrisch mit den jeweiligen ladungsspezifischen Elektrodenfolien innerhalb des Beutels verbunden, wobei die Zellenlaschen ein kurzes Stück von einer Kante des Beutels vorstehen. Die vorstehenden Zellenlaschen werden in einer seriellen oder parallelen Anordnung zusammengeschweißt, um den Zellenstapel aufzubauen, wobei ein oder mehrere Zellstapel verwendet werden, um ein Batterie-Pack mit einer anwendungsgeeigneten Spannungskapazität zu konstruieren. In einer symmetrischen Zellenlaschenkonfiguration stehen Elektrodenlaschen einer gegebenen Batteriezelle von diametral gegenüberliegenden Umfangskanten des Beutels vor. Das heißt, die Anodenlasche und die Kathodenlasche können von Ober- und Unterkanten des Beutels vorstehen, wobei eine angrenzende Batteriezelle eine gegenüberliegende Kathoden-Anoden-Anordnung aufweist.
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In bestimmten Arten von Batteriebaugruppen, einschließlich Hochspannungs-Traktionsbatterien, die an Bord von Elektrofahrzeugen verwendet werden, wird eine elektrische Schaltung durch konduktives Verbinden von Zellenlaschen unter Verwendung einer Sammelschienenabdeckung vervollständigt. Das Laserschweißen kann aufgrund seiner hohen Präzision und Geschwindigkeit verwendet werden, um Schweißverbindungen zwischen den Zellenlaschen und den Sammelschienenabdeckungen zu bilden. Während der Herstellung der Batteriebaugruppe können Lücken zwischen den Zellenlaschen und den Sammelschienenabdeckungen zeitweise die Verteilung von unerwünschten Schweißspritzern verschärfen, d. h. winzige Tröpfchen aus geschmolzenem Material der verbindenden Zellenlaschen und Sammelschienenabdeckungen, die auf empfindliche Abschnitte der Batteriebaugruppe fallen.
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KURZDARSTELLUNG
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Hierin offenbart sind eine Batteriebaugruppe, eine mehrteilige leitfähige Sammelschienenabdeckungsanordnung zur Verwendung in der Batteriebaugruppe und ein Verfahren zum Konstruieren der Batteriebaugruppe unter Verwendung der Abdeckungsanordnung. Jeder Batteriezellenstapel der Batteriebaugruppe enthält mindestens eine Batteriezelle, die mit einer symmetrischen Laschenkonfiguration des oben beschriebenen Typs aufgebaut ist. Das heißt, die Zellenlaschen einer gegebenen Batteriezelle ragen von diametral gegenüberliegenden Außenkanten der Batteriezelle hervor. Serielle oder parallele elektrische Verbindungen können innerhalb des Zellenstapels gebildet werden, beispielsweise mit einem Laserschweißverfahren.
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Die mehrteilige Sammelschienenabdeckungsanordnung, die als Teil der Batteriebaugruppe verwendet wird, ist so konstruiert, dass sie letztendlich eine feste Passung von Lasche zu Schienenabdeckung schafft, die das Laserschweißen während der Herstellung der Batteriebaugruppe erleichtert. Anstatt externe Klemmvorrichtungen zu verwenden, um die oben genannten Abstände zwischen den Zellenlaschen und den Sammelschienenabdeckungen zu schließen, integriert der vorliegende Ansatz stattdessen selbstspannende strukturelle Merkmale in die Sammelschienenabdeckung selbst, um die hierin beschriebene mehrteilige Sammelschienenabdeckungsanordnung zu bilden.
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Eine exemplarische Ausführungsform der Batteriebaugruppe beinhaltet eine Elektrodenlasche, d. h. eine Kathoden- oder eine Anodenlasche und die mehrteilige Sammelschienenabdeckungsanordnung. Die Abdeckungsanordnung beinhaltet ein erstes und ein zweites Abdeckungselement. Das erste Abdeckungselement weist langgestreckte Seitenwände auf, die einen U-förmigen Querschnitt bilden, wobei die Seitenwände möglicherweise gegenüber der wahren Vertikalen etwas geneigt sind, wie in bestimmten Ausführungsformen etwa um 1-5 Grad. Das erste Abdeckungselement kann auch radiale Vorsprünge beinhalten, die an distalen Enden des ersten Abdeckungselements angeordnet sind. Die radialen Vorsprünge dienen als temporäre Fixier- und Haltemerkmale, wie hierin dargelegt.
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Das zweite Abdeckungselement, das auch langgestreckte Seitenwände beinhaltet, weist einen M-förmigen Querschnitt auf, der an seinen distalen Enden definiert ist. Die Seitenwände des zweiten Abdeckungselements weisen einen U-förmigen Querschnitt auf, der sich zwischen den M-förmigen distalen Enden erstreckt, wobei diese M-förmigen distalen Enden möglicherweise innerhalb einer Verbindungsplatine (ICB) der Batteriebaugruppe übergossen werden. Das zweite Abdeckungselement definiert einen Boden, der durch ein Paar von Laschenkanälen flankiert ist, d. h. die „Buckel“ der M-förmig geschlossene Enden der Laschenkanäle. Das zweite Abdeckungselement definiert auch zwei Paare radialer Vertiefungen an jedem seiner distalen Enden. Die radialen Vertiefungen sind so konfiguriert, dass sie mit den radialen Vorsprüngen des ersten Abdeckungselements an zwei verschiedenen Positionen in Eingriff stehen, wie weiter unten beschrieben, wobei sich jede Eingriffsposition in einem unterschiedlichen Abstand vom Boden des zweiten Abdeckungselements befindet.
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Die Elektrodenlaschen werden in einem jeweiligen der Laschenkanäle des zweiten Abdeckungselements aufgenommen. Die radialen Vorsprünge des ersten Abdeckungselements treten in die radialen Vertiefungen des zweiten Abdeckungselements in einer ersten Position ein, um das erste Abdeckungselement vorübergehend am zweiten Abdeckungselement zu befestigen. Dies erfolgt vor dem Schweißen der Zellenlaschen, wobei die erste Position in einer ersten Höhe oder einem ersten Abstand über dem Boden des zweiten Abdeckungselements liegt. Dieses Merkmal stellt sicher, dass das erste und das zweite Abdeckungselement vorübergehend als intakte Paare miteinander verbunden werden, beispielsweise wenn sie von einem Lieferanten geliefert werden oder während sie in einer Fertigungsanlage transportiert werden.
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Die radialen Vorsprünge befestigen auch vorübergehend die erste oder zweite Elektrodenlasche innerhalb eines jeweiligen der Laschenkanäle. Dies geschieht in Verbindung mit dem Kontakt zwischen dem ersten und zweiten Abdeckungselement, wenn das erste Abdeckungselement in eine zweite Position in Bezug auf das zweite Abdeckungselement bewegt wird, d. h. eine zweite Höhe oder einen zweiten Abstand über dem Boden des zweiten Abdeckungselements. Aufgrund der leicht abgeschrägten Beschaffenheit der langgestreckten Seitenwände des ersten Abdeckungselements, berührt die Bewegung des ersten Abdeckungselements in die zweite Position, die näher am Boden des zweiten Abdeckungselements liegt, sanft die Elektrodenlasche innerhalb des Laschenkanals.
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Nachdem die radialen Vorsprünge des ersten Abdeckungselements in der zweiten Position sind, können die ersten und zweiten Elektrodenlaschen entlang einer jeweiligen Länge des ersten und zweiten Abdeckungselements mit der mehrteiligen Sammelschienenabdeckungsanordnung lasergeschweißt werden.
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Die mehrteilige Sammelschienenabdeckungsanordnung kann aus einem Bimetallmaterial, z. B. Kupfer und Aluminium, hergestellt sein. Alternativ kann die Abdeckungsanordnung teilweise aus einem nichtmetallischen Material hergestellt sein, zum Beispiel aus geformtem Kunststoff.
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Die radialen Vorsprünge und die radialen Vertiefungen können als konkave und konvexe Flächen ausgebildet sein, sodass die radialen Vorsprünge und die radialen Vertiefungen zusammen einen Rastmechanismus bilden.
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Die vorstehend beschriebene Zusammenfassung soll nicht jede mögliche Ausführungsform oder jeden Aspekt der vorliegenden Offenbarung repräsentieren. Vielmehr soll die vorstehende Zusammenfassung einige der hierin offenbarten neuartigen Aspekte und Merkmale exemplarisch veranschaulichen. Die vorstehend aufgeführten Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der dargestellten Ausführungsformen und der Arten zum Ausführen der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen leicht ersichtlich.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung einer Batteriebaugruppe, die eine mehrteilige Sammelschienenabdeckungsanordnung beinhaltet, wie hierin dargelegt.
- 2 ist eine schematische perspektivische Ansichtsveranschaulichung einer mehrteiligen Sammelschienenabdeckungsanordnung, die als Teil der in 1 gezeigten exemplarischen Batteriebaugruppe verwendbar ist.
- 2A und 2B sind schematische Querschnittsseitenansichten der Sammelschienenabdeckungsanordnung von 2 entlang der Schnittlinien 2A-2A und 2B-2B.
- 3 ist eine schematische perspektivische Ansichtsveranschaulichung der Sammelschienenabdeckungsanordnung von 2 in einer vorinstallierten Position.
- 3A und 3B sind schematische Querschnittsseitenansichten der Sammelschienenabdeckungsanordnung von 3 entlang der Schnittlinien 3A-3A und 3B-3B.
- 4 ist eine schematische perspektivische Ansichtsveranschaulichung eines Zellenlaschenpaares und der Sammelschienenabdeckungsanordnung von 3 in vorinstallierte Position.
- 4A und 4B sind schematische Querschnittsseitenansichten des Zellenlaschenpaares und der Sammelschienenabdeckungsanordnung von 4 entlang der Schnittlinien 4A-4A und 4B-4B.
- 5 ist eine schematische perspektivische Ansichtsveranschaulichung eines Zellenlaschenpaares und der Sammelschienenabdeckungsanordnung von 3 in einer installierten Position.
- 5A und 5B sind schematische Querschnittsseitenansichten des Zellenlaschenpaares und der Sammelschienenabdeckungsanordnung von 5 entlang der Schnittlinien 5A-5A und 5B-5B.
- Die 6 und 7 sind schematische perspektivische Ansichtsveranschaulichungen eines Zellenlaschenpaares und einer alternativen zusammengesetzten Sammelschienenabdeckungsanordnung in einer eingebauten Position, wobei das erste Abdeckungselement zur Veranschaulichung weggelassen wird.
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Für die vorliegende Offenbarung können Modifikationen und alternative Formen in Betracht gezogen werden, wobei repräsentative Ausführungsformen exemplarisch in den Zeichnungen dargestellt und im Folgenden ausführlich beschrieben werden. Erfindungsgemäße Aspekte dieser Offenbarung sind nicht auf die besonderen Formen dieser Offenbarung beschränkt. Vielmehr zielt die vorliegende Offenbarung darauf ab, Änderungen, Äquivalente, Kombinationen und Alternativen abzudecken, die in den Schutzumfang der Offenbarung fallen, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert sind.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Bezugnehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen zum Identifizieren gleicher oder identischer Komponenten in den verschiedenen Ansichten verwendet werden, stellt 1 schematisch eine Explosionsansicht eines beispielhaften Batteriebaugruppe 10 dar, der alleine oder als Teil eines größeren Batterie-Packs (nicht dargestellt) verwendet werden kann. Die Batteriebaugruppe 10 verwendet eine mehrteilige Sammelschienenabdeckungsanordnung 30 mit jeweils einem ersten und einem zweiten Abdeckungselement 40 und 50, wie nachfolgend ausführlich dargelegt. Die Batteriebaugruppe 10 ist aus einer Vielzahl von elektrisch miteinander verbundenen Zellenstapeln 12 hergestellt. Die einzelnen Zellenstapel 12 der Batteriebaugruppe 10 können benachbart zu den Schutzseitenplatten 13 angeordnet sein, z. B. aus Kunststoff oder anderen leichten und strukturell starren Platten, die zusammen eine schützende und strukturell stützende äußere Barriere neben den Zellenstapeln 12 bilden. Die Abstandhalter 19 können wie dargestellt beinhaltet sein, wobei einzelne Batteriezellen innerhalb der Stapel 12 getrennt werden. Während in 1 vier identisch konfigurierte Zellenstapel 12 dargestellt sind, kann die tatsächliche Anzahl von Zellenstapeln 12, die in einer gegebenen Anwendung verwendet werden, variieren, und daher ist die in 1 dargestellte Batteriebaugruppe 10 nicht einschränkend und beispielhaft für die vorliegenden Lehren.
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Jeder Zellenstapel 12 umfasst eine Vielzahl von Batteriezellen 16, d. h., zwei oder mehr Batteriezellen 16. Die Batteriezellen 16 eines gegebenen Zellenstapels 12, die von angrenzenden Batteriezellen 16 durch Abstandshalter 19 getrennt sein können, können als polymerbeschichtete Folienbeutel-Batteriezellen der vorstehend beschriebenen Art ausgeführt sein. Somit umfasst jede Batteriezelle 16 innere positive und negative Elektrodenfolien (nicht dargestellt), die in einer ladungsspezifischen Zellenlasche 17 enden. Die einzelnen Zellenlaschen 17 der Batteriezellen 16 für einen gegebenen Zellenstapel 12 sind in einer einzelnen Spalte oder Reihe, wie dargestellt, ausgerichtet.
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Die einzelnen Zellenlaschen 17 werden wie unten dargelegt miteinander verschweißt und elektrisch mit einer Verbindungsplatine (ICB) 22 oder 122 auf gegenüberliegenden Seiten der Batteriebaugruppe 10 verbunden. Obwohl aus Gründen der Einfachheit der Darstellung in den verschiedenen Figuren weggelassen, kann eine (nicht dargestellte) Master-Batteriesteuerung in Verbindung mit der Batteriebaugruppe 10 verwendet werden. Eine solche Steuerung kann mit den ICBs 22 und 122 verbunden sein und als elektrische Mehrzweck-Sensorplatine ausgeführt sein, z. B. über einen Mehrfachstecker und/oder eine drahtlose Verbindung, die zum Messen einzelner Zellenspannungen und/oder -ströme, Temperaturen sowie möglicherweise anderer Steuerparameter für jede der Batteriezellen 16 der verschiedenen Zellenstapel 12 verwendet wird.
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Wie nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2-7 beschrieben, beinhaltet die Batteriebaugruppe 10 die mehrteilige Sammelschienenabdeckungsanordnung 30 als Teil des ICB 22 und 122, wobei die mehrteilige Sammelschienenabdeckungsanordnung 30 erste und zweite Abdeckungselemente 40 und 50 aufweist. Die Konstruktion und Geometrie der Abdeckungsanordnung 30 ist konfiguriert, um die Baugruppe der Batteriebaugruppe 10 aufzunehmen und das Laserschweißen der Zellenlaschen 17 zu erleichtern. Das heißt, anstatt eine einheitliche Sammelschiene und die oben erwähnten Spannvorrichtungen zu verwenden, wird über dem ersten und zweiten Abdeckungselement 40 und 50 ein fester Metallstapel gebildet, der einen Stapel der Abdeckungsanordnung 30 und die Zellenlaschen 17 darauf vorbereitet, einem Laserschweißverfahren ausgesetzt zu werden. Zusätzlich zur Erleichterung des Laserschweißverfahrens hilft die sich ergebende Passung zwischen der Abdeckungsanordnung 30 und den Zellenlaschen 17 auch dabei, die Ausbreitung und die fehlerhafte Streuung von geschmolzenen Schweißspritzern zu reduzieren, deren Tröpfchen ansonsten auf empfindlichen elektrischen Komponenten der Batteriebaugruppe 10 abgelagert werden könnten.
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Die 2-5B zeigen gemeinsam die mehrteilige Sammelschienenabdeckungsanordnung 30 in verschiedenen Stufen der Konstruktion und Anordnung in Bezug auf die Bildung der Batteriebaugruppe 10 aus 1. 2 zeigt das erste und zweite Abdeckungselement 40 und 50 vor dem gegenseitigen Eingriff, wobei die 2A und 2B Querschnittsansichten jeweils entlang der Schnittlinien 2A-2A und 2B-2B von 2 sind. Das erste Abdeckungselement 40 weist parallele langgestreckte Seitenwände 42 und 44 auf, die einen U-förmigen Querschnitt bilden. Der U-förmige Querschnitt beinhaltet einen medialen Abschnitt (2A), der durch die langgestreckten Seitenwände 42, 44 und einen Boden 43 gebildet wird, und zwei Endabschnitte (2B), die aus den langgestreckten Seitenwänden 142, 144 gebildet sind, und einen anderen Boden 143, der mit dem Boden 43 bündig ist. Bezogen auf die wahre Vertikale, d. h. 90°, können die Wände 42 und 44 des medialen Abschnitts leicht geneigt sein, d. h. durch einen Winkel (θ) etwa 1-5°, sodass die Wände 42 und 44 leicht nach außen geneigt sind. Wie in 2 dargestellt, kann eine optionale Steigleitung 41 an einem distalen Ende 40E des ersten Abdeckungselements 40 vorhanden sein, z. B. mit der langgestreckten Seitenwand 144 verbunden, wobei die Steigleitung 41 möglicherweise als ein Widerstandstestkontaktpunkt dient.
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Das zweite Abdeckungselement 50 weist auch parallele langgestreckte Seitenwände 52 und 54 auf, wie in den 2 und 2A dargestellt. Zusätzlich definiert das zweite Abdeckungselement 50 einen M-förmigen Querschnitt an den distalen Enden 50E des zweiten Abdeckungselements 50, wie in 2B dargestellt, und einen U-förmigen Querschnitt, der sich zwischen den distalen Enden 50E erstreckt, wie in 2A dargestellt. Der U-förmige Querschnitt beinhaltet einen medialen Abschnitt (2A), gebildet aus den langgestreckten Seitenwänden 52 und 54 und dem Boden 53, und zwei Endabschnitte ( 2B), die aus den langgestreckten Seitenwänden 152 und 154 und den Boden 153 gebildet sind, der sich zwischen den Seitenwänden 152 und 154 erstreckt.
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Das erste Abdeckungselement 40 definiert radiale Vorsprünge 46 an den distalen Enden 40E. Auf ähnliche Weise definiert das zweite Abdeckungselement 50 radiale Vertiefungen 146 und 246 an jedem der distalen Enden 50E des zweiten Elements 50. Das zweite Abdeckungselement 50 ist aufgrund seines M-förmigen Querschnitts konfiguriert, um die Elektrodenlaschen 17 von 1 innerhalb des Paares von Laschenkanälen 51 aufzunehmen, z. B. durch die Unterschnittschlitze, die durch und innerhalb jedes „Buckels“ des M-förmigen Querschnitts definiert sind, wie in den 4 und 5 progressiv dargestellt.
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Die Laschenkanäle 51 der 2 und 2B sind an einem Ende 158 oder dem vorgenannten „Buckel“ im M-förmigen Querschnitt geschlossen. Die radialen Vorsprünge 46 des ersten Abdeckungselements 40 sind so konfiguriert, dass sie in die radialen Vertiefungen 146 und 246 des zweiten Abdeckungselements 50 eintreten und dadurch in Eingriff kommen. Die Vertiefungen 146 und 246 sollen das erste Abdeckungselement 40 vorübergehend am zweiten Abdeckungselement 50 befestigen und sichern, wenn sich das erste Abdeckungselement 40 in Bezug auf das zweite Abdeckungselement 50 jeweils in einer ersten und zweiten Position befindet, wie nachfolgend beschrieben. Die erste Position ist in den 3 und 4 dargestellt. Zusätzlich dazu dient ein gegenseitiger Eingriff der radialen Vorsprünge 46 innerhalb der in 5 dargestellten Vertiefungen 246 dazu, die Elektrodenlaschen 17 innerhalb der Laschenkanäle 51 zu befestigen, d. h. indem die Seitenwände 52 und 54 des zweiten Abdeckungselements 50 sanft mit den Elektrodenlaschen 17 in Kontakt gebracht werden, wenn sich das erste Abdeckungselement 40 in Bezug auf das zweite Abdeckungselement 50 in der zweiten Position befindet.
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Eine mögliche Ausführungsform der radialen Vorsprünge 46 und Vertiefungen 146 ist diejenige eines Rastmechanismus, bei dem die radialen Vorsprünge 46 ein stanzgeformter radialer Vorsprung sind, der an den distalen Enden 40E des ersten Abdeckungselements 40 angeordnet ist, und die Vertiefungen 146 sind eine geeignete Raststruktur in Form eines Passlochs oder Hohlraums im zweiten Abdeckungselement 50 an den distalen Enden 50E. Somit, wenn die radialen Vorsprünge 46 und die Vertiefungen 146 oder 246 (nachfolgend beschrieben) aufeinander ausgerichtet sind, treten die radialen Vorsprünge 46 in die Vertiefungen 146 oder 246 ein, um das erste Abdeckungselement 40 vorübergehend am zweiten Abdeckungselement 50 zu halten.
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Wie oben erwähnt und wie am besten in 3 dargestellt, wird das erste Abdeckungselement 40 in Richtung des zweiten Abdeckungselements 50 bewegt und mit diesem in Eingriff gebracht. In der dargestellten Position greifen die radialen Vorsprünge 46 des ersten Abdeckungselements 40 in die Vertiefungen 146 des zweiten Elements in einem ersten Abstand (D1) über dem Boden 153 des zweiten Abdeckungselements 50 ein. Somit entspricht die Position von 3 der ersten oben erwähnten Position, d. h. einer Vormontageposition vor dem Anbringen der mehrteiligen Sammelschienenabdeckungsanordnung 30 an den Zellenlaschen 17.
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In 4, die einen Montageschritt nach dem in 3 dargestellten Vormontageschritt darstellt, werden die Zellenlaschen 17 und 170 in die Laschenkanäle 51 des zweiten Elements 50 geschoben. Die Zellenlaschen 17 und 170 können eine Anodenlasche und eine Kathodenlasche von zwei angrenzenden Batteriezellen 16 sein ( 1) oder umgekehrt. Aufgrund der Position des ersten Abdeckungselements 40 im ersten Abstand (D1) in Bezug auf den Boden 153 bleiben die Laschenkanäle 51 so geöffnet, dass die Zellenlaschen 17 und 170 ohne Beeinträchtigung frei in die Laschenkanäle 51 eindringen können. In einer exemplarischen Ausführungsform können die Laschenkanäle 51 eine Spaltbreite von etwa 0,35-0,40 mm aufweisen, wobei die Zellenlaschen 17 und 170 eine Dicke von etwa 0,15-0,25 mm aufweisen, wobei 0,1-0,25 mm im Abstand der in 4 gezeigten Anordnung verbleiben.
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5 zeigt die mehrteilige Sammelschienenabdeckungsanordnung 30 in einer montierten Position. Hier wird das erste Abdeckungselement 40 näher an den Boden 153 des zweiten Abdeckungselements 40 bewegt. Die radialen Vorsprünge 46 des ersten Abdeckungselements 40 lösen sich von den Vertiefungen 146 des zweiten Abdeckungselements 50 im ersten Abstand (D1) von 3B und kommen in Eingriff mit den Vertiefungen 246, die sich an der zweiten Position in einem Abstand (D2) über dem Boden 153 befinden, d. h. näher an dem Boden 153.
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Der Eingriff mit Vertiefungen 246 aufgrund der abgeschrägten Struktur der langgestreckten Seitenwänden 42 und 44 des ersten Abdeckungselements 40 bewirkt letztlich einen sanften Kontakt mit den Zellenlaschen 17 und 170. Das heißt, ein kontinuierlicher physischer Kontakt wird zwischen den Elektrodenlaschen 17 und 170 und den Seitenwänden 42 und 44 des ersten Abdeckungselements 40 und den Seitenwänden 52 und 54 des zweiten Abdeckungselements 50 gebildet. Danach können Laser, die schematisch durch Pfeile LL von 5A dargestellt sind, verwendet werden, um die Elektrodenlaschen 17 und 170 und die mehrteilige Sammelschienenabdeckungsanordnung 30, insbesondere entlang einer jeweiligen Länge der langgestreckten Seitenwände 42 und 44, zu bestrahlen.
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Die Elektrodenlaschen 17 und 170 können aus leitfähigem Metallfolie hergestellt sein. So kann beispielsweise in einer exemplarischen Ausführungsform eine Elektrodenlasche 17 oder 170, die als Anodenzelllasche verwendet wird, aus Kupfer hergestellt sein, während eine Elektrodenlasche 17 oder 170, die als Kathodenzellenlasche verwendet wird, aus Aluminium hergestellt sein kann. Das erste Abdeckungselement 40 kann in anderen Ausführungsformen aus einem Bimetallmaterial hergestellt sein, z. B. aus einer Kombination aus Kupfer und Aluminium. Eine derartige Ausführungsform ist in den 2-5B dargestellt, z. B. mit der langgestreckten Seitenwand 42 oder 44, die aus Kupfer hergestellt ist, wenn sie mit einer Kupferelektrodenlasche 17 oder 170 verschweißt ist, oder alternativ aus Aluminium, wenn sie mit einer Aluminiumlasche 17 oder 170 verschweißt ist.
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In anderen Ausführungsformen kann das zweite Abdeckungselement 50, das in den 1-5 dargestellt ist, teilweise aus geformtem Kunststoff oder einem anderen nichtmetallischen Material hergestellt sein. Eine derartige „Hybridmaterial“-Ausführungsform ist in den 6 und 7 als mehrteilige Sammelschienenanordnung 230 dargestellt, wobei das erste Abdeckungselement 40, das gegebenenfalls aus Bimetallmaterial konstruiert ist, wie oben in dieser Ausführungsform beschrieben, zur Vereinfachung weggelassen wird. Die Konfiguration des Hybridmaterials kann das Gewicht und den Metallgehalt relativ zu den Ausführungsformen der 2-5 verringern. Das heißt, anstatt die Gesamtheit des zweiten Abdeckungselements 50 aus Metall zu konstruieren, verwendet der alternative Ansatz der 6 und 7 Metallplatten oder Einsätze als Teil der Seitenwände 352 und 354, wobei die Platten oder Einsätze jeweils als 3521 und 354I gekennzeichnet sind. So können beispielsweise die als 3521 und 354I gekennzeichneten Platten oder Einsätze aus Kupfer und Aluminium hergestellt sein, wenn sie mit Elektrodenlaschen 17 und 170 verwendet werden, die jeweils aus Kupfer und Aluminium hergestellt sind. Der Boden 253 und der Rest des zweiten Abdeckungselements 250 können aus Kunststoff hergestellt sein. Derartige Seitenwände 352 und 354 können im zweiten Abdeckungselement 250 umspritzt werden, oder die Seitenwände 352 und 354 können separat ausgebildet und in die passenden Schlitze (nicht dargestellt) im zweiten Element 250 eingesetzt werden.
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Wie für einen Fachmann auf dem Gebiet der vorliegenden Offenbarung ersichtlich ist, ist ein Verfahren zur Herstellung der Batteriebaugruppe 10 ebenfalls möglich. Ein derartiges Verfahren kann das vorstehend beschriebene Bereitstellen des ersten und zweiten Abdeckungselements 40 und 50, z. B. durch ein Stanzen oder Pressen, und das anschließende Anbringen des ersten Abdeckungselements 40 am zweiten Abdeckungselement 50 an einer ersten Position in Bezug auf den Boden 53 des zweiten Abdeckungselements 50, d. h. den Abstand D1 von 3B, beinhalten. Die Befestigung kann durch Einsetzen der radialen Vorsprünge 46 des ersten Abdeckungselements 40 in die radialen Vertiefungen 146 des zweiten Abdeckungselements 50 erfolgen.
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Danach kann das Verfahren das Einführen der jeweiligen ersten und zweiten Elektrodenlaschen 17 und 170 in die Laschenkanäle 51 beinhalten, während das erste Abdeckungselement 40 an der vorgenannten ersten Position am zweiten Abdeckungselement 50 befestigt bleibt. Das erste Abdeckungselement 40 wird dann in eine zweite Position bewegt, die näher am Boden 153 des zweiten Abdeckungselements 50 liegt, sodass das erste Abdeckungselement 40 und das zweite Abdeckungselement 50 sanft die erste und zweite Elektrode 17 und 170 berühren. Das Verfahren kann danach das Laserschweißen der ersten und zweiten Elektrode 17 und 170 mit dem ersten und zweiten Abdeckungselement 40 und 50 der mehrteiligen Sammelschienenabdeckungsanordnung 30 beinhalten.
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Die hierin beschriebene mehrteilige Sammelschienenabdeckungsanordnung 30 vereinfacht die Herstellung der Batteriebaugruppe 10 von 1 durch die Beseitigung externer Spannvorrichtungen über der komplementären Struktur der ersten und zweiten Abdeckungselemente 40 und 50. Die offenbarte Konfiguration der Abdeckungsanordnung 30 stellt sicher, dass das erste Abdeckungselement 40, wenn es gegen das zweite Abdeckungselement 50 gedrückt wird, effektiv selbstklemmend ist. Die resultierende Passung minimiert wiederum die Schwere von Schweißspritzern. Gleichzeitig können das erste und das zweite Abdeckungselement 40 und 50 an verschiedenen Teilen eines Montagevorgangs über Verbindungsmerkmale in Form der radialen Vorsprünge 46 und Vertiefungen 146 und 246 zusammengehalten werden. Diese und andere begleitende Vorteile werden im Hinblick auf die Offenbarung gewürdigt.
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Während ein paar der besten Ausführungsformen und andere Ausführungsformen ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Umsetzung der vorliegenden Lehren, die in den beigefügten Ansprüchen definiert sind. Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass Änderungen an den offenbarten Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Darüber hinaus beinhalten die vorliegenden Konzepte ausdrücklich Kombinationen und Teilkombinationen der beschriebenen Elemente und Merkmale. Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen sind unterstützend und beschreibend für die vorliegenden Lehren, wobei der Geltungsbereich der vorliegenden Lehren ausschließlich durch die Patentansprüche definiert ist.
