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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kontaktiersystems nach dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie ein Kontaktiersystem nach dem unabhängigen Patentanspruch 6 sowie ein Batteriesystem nach den unabhängigen Patentansprüchen 11 und 12.
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Stand der Technik
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Moderne Batteriezellen bestehen zunehmend aus einer Vielzahl von einzelnen Baugruppen, welche miteinander zu einem Batteriesystem zusammengefügt werden müssen. Je nachdem, für welche Anwendung das Batteriesystem verwendet werden soll, müssen die Baugruppen selbst und auch deren Anordnung zueinander beispielsweise erhöhte Anforderungen im Bereich Sicherheit, mechanische Stabilität oder Gewicht erfüllen.
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Ein wichtiger Sicherheitsaspekt bei Batteriezellen ist beispielsweise, dass auch bei mechanischer Belastung der Batteriezelle wie sie insbesondere bei der Fahrt mit einem batteriebetriebenen Fahrzeug entstehen können, ein Kurzschluss zu jeder Zeit sicher ausgeschlossen werden kann. Hierzu ist es insbesondere erforderlich, dass die einzelnen Bauteilgruppen sich nicht gegeneinander verschieben oder verformen können.
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Aus fertigungstechnischer Sicht besteht oftmals der Bedarf, zumindest einzelne Elemente eines Batteriesystems aus besonders leichten Materialien zu fertigen und gleichzeitig eine besonders genaue Passung zu gewährleisten. Mitunter kann jedoch sogar erwünscht sein, dass einzelne Komponenten schwimmend gelagert sind, um etwa während der Fertigung größere Toleranzen zu ermöglichen oder beispielsweise eine Volumenänderung einzelner Komponenten aufzufangen.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Kontaktiersystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie ein Kontaktiersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und ein Batteriesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie ein Batteriesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 12 vorgeschlagen.
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Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, in dem Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben worden sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kontaktiersystem sowie den Batteriesystemen und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
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Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Kontaktiersystems für Batteriesysteme vorgeschlagen, welches die folgenden Schritte umfasst:
- • Bereitstellen einer Endplatte für ein Batteriesystemgehäuse, welche zumindest eine Ausnehmung sowie zumindest eine Kontaktelementdurchgangsöffnung aufweist, sowie zumindest eines Kontaktbleches, welches ein Kontaktelement umfasst und in der Ausnehmung der Endplatte anordenbar ist,
- • Einbringen des zumindest einen Kontaktblechs in die zumindest eine Ausnehmung der Endplatte, wobei das Kontaktelement in die zumindest eine Kontaktelementdurchgangsöffnung hineinragt,
- • Fixieren der Endplatte und des Kontaktblechs aneinander durch zumindest ein Verbindungsmittel, wobei das zumindest eine Verbindungsmittel mit der Endplatte und dem Kontaktblech wenigstens einen rotatorischen Freiheitsgrad des Kontaktblechs sperrt.
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Ein derartiges Verfahren bietet den Vorteil, dass die Bewegung des Kontaktblechs zumindest in einer rotatorischen Bewegung verhindert wird. Zu einer solchen rotatorischen Bewegung kann es beispielsweise kommen, wenn das Kontaktelement von einem Bereich außerhalb des Batteriesystemgehäuses mit einer Stromschiene verbunden wird, und dabei, wie beispielsweise durch Verschrauben, ein Drehmoment entsteht. Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren ist es also möglich, ein Kontaktiersystem herzustellen, welches zur Aufnahme von Drehmomenten geeignet ist. Mit anderen Worten wirkt also zumindest, wenn ein Drehmoment auf das Kontaktblech einwirkt und durch das Fixieren der Endplatte und des Kontaktblechs aneinander durch zumindest ein Verbindungsmittel, eine Kraft auf das Kontaktblech, welche das Drehmoment abfängt und das Kontaktblech in Position hält.
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Die Baugruppe befindet sich in einem dreidimensionalen Raum, welcher beispielsweise kartesisch auf einer X-, Y- und Z-Achse dargestellt werden kann. Dabei können sich die Endplatte und das Kontaktblech jeweils hauptsächlich entlang der X- und Y-Achse erstrecken. Selbstverständlich ist auch jede andere Erstreckung im Raum der Endplatte und des Kontaktblechs denkbar, wobei im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit davon ausgegangen wird, dass sich sowohl die Endplatte als auch das Kontaktblech im Wesentlichen auf der xy-Ebene erstrecken. Die Z-Achse entspräche demnach dem Normalenvektor der xy-Ebene. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der gesperrte rotatorische Freiheitsgrad der Rotation um die Z-Achse beziehungsweise um den Normalenvektor der xy-Ebene entspricht.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass durch das erfindungsgemäße Fixieren der Endplatte und des Kontaktblechs aneinander durch zumindest ein Verbindungsmittel neben dem rotatorischen Freiheitsgrad auch eine Translationsbewegung entlang einer Achse, insbesondere Z-Achse, gesperrt ist. Dies bietet den Vorteil, dass die mechanische Stabilität des Kontaktsystems weiter erhöht wird.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Endplatte für ein Batteriesystemgehäuse selbst ein Teil des Batteriesystemgehäuses ist. Mit anderen Worten bildet die Endplatte eine räumliche Abgrenzung gegenüber einem äußeren Bereich eines Batteriesystems.
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Die Kontaktelementdurchgangsöffnung dient dazu, einen elektrischen Kontakt zum Kontaktblech von einer Position außerhalb der Endplatte, insbesondere mit einem weiteren Kontaktblech eines weiteren Batteriesystems herzustellen. Es kann dabei auch vorgesehen sein, dass zur Kontaktierung zweier Kontaktbleche von unterschiedlichen Batteriesystemen lediglich ein gemeinsames Kontaktelement vorgesehen ist. Hierdurch wird die Anzahl der verwendeten Teile und damit der Konstruktions- und Fertigungsaufwand weiter verringert.
Die Kontaktelementdurchgangsöffnung kann prinzipiell an jeder Seite der Endplatte angeordnet sein und eine beliebige Form, beispielsweise die einer zylindrischen Bohrung, aufweisen. Es kann vorgesehen sein, dass die Kontaktelementdurchgangsöffnung von jeder Seite von der Endplatte umschlossen ist. Hierdurch ist eine besonders hohe Stabilität gewährleistet. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Kontaktelementdurchgangsöffnung an zumindest einer Seite nicht von der Endplatte umschlossen ist. Hierdurch wird das Einfügen des Kontaktblechs in die Endplatte weiter vereinfacht.
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Das Kontaktelement kann stoffschlüssig bzw. einstückig mit dem Kontaktblech verbunden sein, wodurch eine besonders hohe Stabilität erreicht werden kann. Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass das Kontaktelement und das Kontaktblech miteinander verbindbar sind. Hierdurch wird eine besonders hohe Flexibilität erreicht.
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Es kann vorgesehen sein, dass nicht lediglich eine, sondern mehrere Ausnehmungen sowie mehrere Kontaktbleche in einem Kontaktiersystem vorgesehen sind. Genauso kann es vorgesehen sein, dass das Kontaktelement nicht lediglich eine Kontaktelementdurchgangsöffnung, sondern mehrere, insbesondere zwei Kontaktelementdurchgangsöffnungen aufweist, welche in entsprechende Ausnehmungen der Endplatte hineinragen können.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Kontaktblech mit Kontaktelementen zum Kontaktieren von Batteriezellen verbindbar ist. Die Kontaktelemente können dabei insbesondere als Kontaktfedern ausgebildet sein, sodass die Batteriezellen, insbesondere rastend, aufgenommen werden können. Dies bietet den Vorteil, dass eine besonders einfache Montage gegenüber beispielsweise Schrauben und/oder Schweißen ermöglicht wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Verbindung zwischen Batteriezellen und Kontaktelementen lediglich zur Positionierung dient, und erst im Anschluss beispielsweise ein Schweißprozess und/oder eine Verschraubung stattfindet.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass an dem Kontaktelement eine Stromschiene anordenbar ist, welche eine leitende Verbindung mit einem Abgriff und/oder einem weiteren Batteriesystem ermöglicht.
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Es kann von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Kontaktiersystems für Batteriesysteme ein weiteres Verbindungsmittel bereitgestellt wird, und die Endplatte und das Kontaktblech aneinander durch das weitere Verbindungsmittel fixiert werden, wobei das weitere Verbindungsmittel mit der Endplatte und dem Kontaktblech wenigstens einen rotatorischen Freiheitsgrad des Kontaktblechs sperrt. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Stabilität des Kontaktiersystems weiter erhöht wird. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass die Endplattendurchgangsöffnung nicht dazu ausgebildet sein muss, dass ein Kontaktelement hindurchragen können muss. Die Endplattendurchgangsöffnung kann demnach genauso ausgelegt sein, wie mechanisch für eine sichere Sperrung des einen rotatorischen Freiheitsgrades des Kontaktblechs nötig ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Endplatte zumindest eine Endplattendurchgangsöffnung aufweist. Dabei kann das weitere Verbindungsmittel in die Endplatte und das Kontaktblech hineinragen. Hierzu kann das Kontaktblech entsprechende, insbesondere fluchtend ausgerichtete Kontaktblechausnehmungen aufweisen. Dies bietet den Vorteil, dass entsprechend ausgebildete Verbindungsmittel in den dafür vorgesehenen Öffnungen beziehungsweise Ausnehmungen angebracht und somit der Herstellprozess vereinfacht wird.
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Vorteilhaft kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren auch vorgesehen sein, dass das zumindest eine Kontaktblech und/oder zumindest eine Kontaktelement, welches am Kontaktblech anordenbar ist, insbesondere durch einen Schweißprozess, mit dem zumindest einen Verbindungsmittel und/oder dem weiteren Verbindungsmittel, welches insbesondere als Schweißbolzen ausgebildet ist/sind, verbunden werden, wobei zwischen dem Kontaktelement und dem zumindest einen Verbindungsmittel und/oder dem weiteren Verbindungsmittel das Kontaktblech in der Endplatte gehalten und dabei das zumindest eine Verbindungsmittel und/oder das weitere Verbindungsmittel durch eine Kontaktblechdurchgangsöffnung geführt werden. Dies bietet den Vorteil, dass eine elektrisch leitfähige Verbindung nach außen hin hergestellt werden kann. Bei der Anwendung eines Schweißprozesses bietet sich darüber hinaus der Vorteil, dass eine stoffschlüssige Verbindung hergestellt wird, welche eine besonders hohe Stabilität aufweist. Sollte eine elektrische Leitung des Kontaktblechs über das Verbindungsmittel nach außen hin nicht erwünscht sein, kann vorgesehen sein, dass durch eine Endkappe, welche am Verbindungsmittel angeordnet ist, eine Abdeckung des Verbindungsmittels erfolgt. Es kann vorgesehen sein, dass das Verbindungsmittel zumindest teilweise durch die Endplatte hindurch- und in das Kontaktblech hindurch- oder hineinragt. Hierdurch kann besonders einfach eine Schweißverbindung zwischen dem Kontaktelement, dem Kontaktblech und/oder dem Verbindungsmittel hergestellt werden. Es kann vorgesehen sein, dass durch das Verbinden des Kontaktblechs und/oder des Kontaktelements mit dem zumindest einen Verbindungsmittel und/oder dem weiteren Verbindungsmittel eine Kraft von beiden Seiten des Kontaktblechs, insbesondere in Z-Richtung auf das Kontaktblech wirkt, sodass dieses zumindest kraftschlüssig gehalten wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass an zumindest ein Verbindungsmittel und/oder ein weiteres Verbindungsmittel und/oder eine Endplatte eine Spielpassungsführung vorgesehen ist. Die Spielpassungsführung kann dabei als Hülse ausgebildet sein. Dies bietet den Vorteil, dass das zumindest eine Verbindungsmittel und/oder das zumindest weitere Verbindungsmittel auch bei geringeren Anforderungen an die Maßhaltigkeit der Endplatte oder dessen Setzverhalten zuverlässig positioniert und gehalten werden kann.
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Es ist des Weiteren bei einem erfindungsgemäßen Verfahren denkbar, dass das zumindest eine Verbindungsmittel und/oder das weitere Verbindungsmittel als eine Schraube ausgebildet und durch die Endplatte und das Kontaktblech eingebracht und insbesondere von einer Mutter gekontert werden. Dies bietet den Vorteil, dass eine Kraft von beiden Seiten des Kontaktblechs wirkt, sodass das Kontaktblech zumindest kraftschlüssig gehalten werden kann. Die Endplatte weist sowohl eine zum Kontaktblech hingerichtete Seite als auch eine vom Kontaktblech weg gerichtete Seite auf. Es kann vorgesehen sein, dass die Schraube von der zum Kontaktblech hingerichteten Seite der Endplatte durch das Kontaktblech und die Endplatte eingebracht wird. Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass die Schraube von der anderen, vom Kontaktblech weg gerichteten Seite, an der Endplatte durch die Endplatte um das Kontaktblech eingebracht wird. Die Einbringung der Schraube von der Kontaktelement weg gerichteten Seite der Endplatte bietet den Vorteil, dass diese gegebenenfalls auch nach der Herstellung des Kontaktiersystems zugänglich bleibt. Dies erleichtert insbesondere die Wartung des Kontaktiersystems. Dem gegenüber bietet ein Eindringen von der dem Kontaktelement zugewandten Seite der Endplatte den Vorteil, dass die Schraube hierdurch, beispielsweise für einen Endbenutzer, unzugänglich bleibt, sodass Gefahren beispielsweise durch Öffnen des Kontaktiersystems durch ungeschultes Personal minimiert werden können. Es kann vorgesehen sein, dass die Schraube als selbstschneidende Schraube ausgebildet ist. Dies bietet den Vorteil, dass weder in der Endplatte noch im Kontaktblech entsprechende Öffnungen vorgebohrt sein müssen. Dies und die Tatsache, dass dadurch in der Regel keine Mutter verwendet werden muss, erleichtert die Herstellung. Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Schraube als Kunststoffschraube ausgebildet ist, welche gegenüber einer Metallschraube den Vorteil bietet, dass diese leichter ist und elektrisch isolierend wirkt. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn sichergestellt werden soll, dass keine elektrische Verbindung für einen Benutzer von außen zugänglich sein soll. Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass die Mutter als selbstsichernde Mutter oder Kronenmutter ausgebildet ist. Dies bietet den Vorteil, dass eine besonders sichere Verbindung ermöglicht wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann vornehmlich auch dadurch gekennzeichnet sein, dass das zumindest eine Verbindungsmittel und/oder das weitere Verbindungsmittel auf der Endplatte als ein Vorsprung ausgebildet sind, welche beim Einlegen des Kontaktblechs durch die Kontaktblechdurchgangsöffnung hindurchragen, und insbesondere mit dem Kontaktblech formschlüssig verbunden werden. Dies bietet den Vorteil, dass eine derartige Herstellung beispielsweise gegenüber der Verwendung einer Schraube beschleunigt und vereinfacht wird, da der Vorgang des Verschraubens eingespart werden kann. Es kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Verbindungsmittel und/oder das weitere Verbindungsmittel als Kunststoffring ausgebildet sind, welche insbesondere eine Rastverbindung herstellen. Auch dies bietet den Vorteil, dass die Herstellung insgesamt weiter vereinfacht wird. Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Verbindungsmittel und/oder das weitere Verbindungsmittel als Hinterschneidung eine Endplatte ausgebildet sind. Dies bietet den Vorteil, dass neben der Sperrung des rotatorischen Freiheitsgrades des Kontaktelements auch eine translatorische Bewegung des Kontaktelements in Z-Richtung zuverlässig gesperrt wird.
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Die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können dabei zumindest teilweise gleichzeitig und/oder zeitlich nacheinander ablaufen, wobei die Reihenfolge der Verfahrensschritte nicht auf die angegebene Reihenfolge begrenzt ist, sodass einzelne Schritte in unterschiedlicher Reihenfolge durchführbar sind.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Kontaktiersystem für ein Batteriesystem, umfassend eine Endplatte für ein Batteriesystemgehäuse, mit zumindest einer Ausnehmung und zumindest einer Kontaktelementdurchgangsöffnung, sowie zumindest ein Kontaktblech, welches in der zumindest einen Ausnehmung angeordnet ist, wobei das zumindest eine Kontaktblech ein Kontaktelement aufweist, welches in die zumindest eine Kontaktelementdurchgangsöffnung hineinragt, wobei zumindest ein Verbindungsmittel und/oder ein weiteres Verbindungsmittel wirkverbunden mit dem zumindest einen Kontaktblech und der Endplatte sind, und die Wirkverbindung des zumindest einen Verbindungsmittels und/oder des weiteren Verbindungsmittels mit der Endplatte und dem zumindest einen Kontaktblech wenigstens einen rotatorischen Freiheitsgrad des Kontaktblechs sperrt. Dabei bietet das Kontaktiersystem die gleichen Vorteile wie ein durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestelltes Kontaktiersystem gemäß dem Anspruch 1. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Kontaktblech zumindest eine Kontaktblechdurchgangsöffnung aufweist, die insbesondere fluchtend mit der Kontaktelementdurchgangsöffnung angeordnet ist. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Kontaktblechdurchgangsöffnung lediglich als eine Ausbuchtung ausgebildet ist. Die Kontaktblechdurchgangsöffnung bzw. die Kontaktelementdurchgangsöffnung bieten den Vorteil, dass das zumindest eine Verbindungselement und/oder das weitere Verbindungselement besonders einfach in die Kontaktblechdurchgangsöffnung und/oder die Kontaktelementdurchgangsöffnung hineinragen oder durch diese hindurchragen können.
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Es kann vorgesehen sein, dass bei einem erfindungsgemäßen Kontaktiersystem das zumindest eine Verbindungsmittel und/oder das weitere Verbindungsmittel, insbesondere ausgebildet als ein Schweißbolzen, zumindest teilweise in der zumindest einen Kontaktblechdurchgangsöffnung angeordnet und insbesondere stoffschlüssig mit dem Kontaktblech und/oder einem Kontaktelement, welches auf dem Kontaktblech angeordnet und zur Aufnahme einer Batteriezelle geeignet ist, verbunden sind. Dies bietet den Vorteil, dass eine besonders stabile Verbindung ermöglicht wird. Im Falle eines Schweißprozesses bietet sich darüber hinaus der Vorteil, dass gegebenenfalls eine leitfähige Verbindung zwischen dem Kontaktelement und dem Verbindungselement erfolgen kann. Hierdurch ist es möglich, eine so entstehende Verbindungsstelle eine weitere elektrische Leitung, beispielsweise mit einer weitere Batteriezelle oder Batteriesystem beispielsweise über eine Stromschiene, herzustellen. Sollte eine entsprechende von außen, also an der vom Kontaktblech abgewandten Seite der Endplatte, nicht erwünscht sein, kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Verbindungsmittel und/oder das weitere Verbindungsmittel durch eine Endkappe isolierend abgedeckt sind.
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Es kann ebenfalls bei einem erfindungsgemäßen Kontaktiersystem vorgesehen sein, dass das zumindest eine Verbindungsmittel und/oder das weitere Verbindungsmittel als insbesondere selbstschneidende Schraube ausgebildet sind, und diese insbesondere von einer Mutter gekontert sind. Dies bietet den Vorteil, dass so eine besonders sichere und stabile Verbindung hergestellt werden kann. Bei einer selbstschneidenden Schraube bietet sich insbesondere der Vorteil, dass keine entsprechenden Durchgangsöffnungen oder Ausnehmungen vorgesehen seien müssten, und somit ein Schritt in der Herstellung entfällt. Es kann vorgesehen sein, dass die Mutter als Einlegemutter, Einpressmutter, als selbstsichernde und/oder Kronmutter ausgebildet ist, wodurch ebenfalls eine besonders sichere Verbindung erreicht wird.
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Vorteilhaft kann bei einem erfindungsgemäßen Kontaktiersystem vorgesehen sein, dass die Endplatte auf zumindest einer Seite eine Haltevorrichtung aufweist, in der das zumindest eine Verbindungsmittel und/oder das weitere Verbindungsmittel positionierbar sind. Dies bietet den Vorteil, dass bei der Herstellung des Kontaktiersystems eine Positionierung des zumindest einen Verbindungsmittels und/oder des weiteren Verbindungsmittels vereinfacht wird. Insbesondere kann dabei die Haltevorrichtung als ein System von Stegen mit einer zentralen Hülse ausgebildet sein, in der insbesondere eine Schraube aufgenommen werden kann. Dies bietet den Vorteil, dass sich eine derartige Haltevorrichtung durch einen Spritzgussprozess kostengünstig und leicht herstellen lässt.
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Im Rahmen der Erfindung kann ebenfalls vorgesehen sein, dass das zumindest eine Verbindungsmittel und/oder das weitere Verbindungsmittel auf der Endplatte als ein Vorsprung ausgebildet sind, welche durch die Kontaktblechdurchgangsöffnungen des Kontaktblechs hindurchragen, und insbesondere mit dem Kontaktblech formschlüssig verbunden sind. Dies bietet den Vorteil, dass das Kontaktblech auf besonders einfache Art und Weise, beispielsweise ohne einen weiteren Schraub- oder Schweißprozess mit der Endplatte verbindbar ist. Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass an zumindest einem Verbindungsmittel und/oder am weiteren Verbindungsmittel eine Rastvorrichtung zur rastenden Verbindung vorgesehen ist. Dies bietet den Vorteil, dass eine besonders sichere Verbindung herstellbar ist. Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Verbindungsmittel und/oder das weitere Verbindungsmittel und durch Heißverstemmen eine formschlüssige Verbindung insbesondere in Z-Richtung zwischen dem zumindest einen Verbindungsmittel und/oder dem weiteren Verbindungsmittel und dem Kontaktblech ermöglichen. Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass an der Endplatte als das zumindest eine Verbindungsmittel und/oder das weitere Verbindungsmittel ausgebildete Hinterschneidungen vorgesehen sind, welche das Kontaktblech in der Endplatte formschlüssig halten. Dies bietet den Vorteil, dass auch hier ein Herstellungsprozess keine weiteren Elemente verschraubt, verschweißt oder in anderer Art und Weise angeordnet werden müssen, sodass sich der Herstellungsprozess und das Kontaktiersystem insgesamt vereinfachen.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Batteriesystem, aufweisend ein Kontaktiersystem nach einem der Ansprüche 6 bis 10, sowie zumindest eine Batteriezelle. Dabei bietet das erfindungsgemäße Batteriesystem die gleichen Vorteile wie das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Kontaktiersystems und das erfindungsgemäße Kontaktiersystem.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Batteriesystem vorgesehen, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei zumindest eine Batteriezelle bereitgestellt und mit dem Kontaktblech verbunden ist. Dabei bietet auch ein derartiges Batteriesystem die gleichen Vorteile wie ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Kontaktiersystems und des erfindungsgemäßen Kontaktiersystems.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung des Kontaktiersystems,
- 2 eine schematische Darstellung der Endplatte mit angedeuteten Stromschienen,
- 3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kontaktiersystems,
- 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kontaktiersystems,
- 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kontaktiersystems,
- 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kontaktiersystems,
- 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kontaktiersystems,
- 8 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Batteriesystems.
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In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
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In der 1 ist eine schematische Ansicht eines Kontaktiersystems gezeigt. Dabei weist eine Endplatte 200 eine Ausnehmung 210 auf, in welcher ein Kontaktblech 100 aufnehmbar ist. Dabei sind in der 4 vier Kontaktbleche 100 gezeigt. Sowohl das Kontaktblech 100 als auch die Endplatte 200 weisen eine im Wesentlichen flächige Form auf, wobei in der Darstellung in der 1 diese flächige Form entlang einer X-Achse 102 und einer Y-Achse 103 ausgeprägt ist. Weiterhin gezeigt ist eine Z-Achse 101, und eine Rotationsbewegung 104 um die Z-Achse 101. Im Ausführungsbeispiel der 1 soll diese Rotationsbewegung 104 den rotatorischen Freiheitsgrad des Kontaktblechs 100 darstellen. Weiterhin gezeigt ist, dass das Kontaktblech ein Kontaktelement 111 umfasst, welche bei der Herstellung des Kontaktiersystems in einer Kontaktelementdurchgangsöffnung 220 der Endplatte 200 hineinragt. Ebenfalls gezeigt ist, dass die Endplatte 200 Endplattendurchgangsöffnungen 230 aufweist, welche insbesondere fluchtend zu Kontaktblechdurchgangsöffnungen 110 ausgebildet sein können.
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Weiterhin in der 1 dargestellt ist das Kontaktelement 300, welches dazu geeignet ist, als Batteriezelle 500 aufzunehmen. Im in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Kontaktelement 300 als Kontaktfeder 300 mit Federelementen 310 ausgeführt. Hierdurch lassen sich die Batteriezellen 500 besonders einfach aufnehmen.
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Wie in der 1 gezeigt ist, kann vorgesehen sein, dass die Kontaktelementdurchgangsöffnungen 220 in ihrer Größe an die Kontaktelemente 111 angepasst sind, und die Endplattendurchgangsöffnungen 230 eine sich von der Kontaktelementdurchgangsöffnung 220 unterscheidenden Größe aufweisen.
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In der 2 ist schließlich die Endplatte 200 von einer dem Kontaktblech 100 abgewandten Seite gezeigt. Dabei ist das Kontaktblech 100 in der Ausnehmung 210 der Endplatte 200 angeordnet. Hierdurch ragt das Kontaktelement 111 in die zumindest eine Kontaktelementdurchgangsöffnung 220 hinein. Ebenfalls gezeigt sind auch Kontaktelementdurchgangsöffnungen 110, welche im vorliegenden Fall fluchtend zu den entsprechenden Endplattendurchgangsöffnungen 230 ausgerichtet sind. Schematisch ist ebenfalls dargestellt, dass Stromschienen 600 an den Kontaktelementen 111 angeordnet sind, wobei auch die Stromschienen 600 Durchgangsöffnungen 601 aufweisen, welche fluchtend zu Durchgangsöffnungen des Kontaktelements 111 angeordnet sind.
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Die 3 zeigt schließlich ein Ausführungsbeispiel einer Verbindung hergestellt durch zumindest ein Verbindungsmittel 400 oder ein weiteres Verbindungsmittel 401. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ragt dabei in das zumindest eine Verbindungsmittel 400 oder das weitere Verbindungsmittel 401 durch die Endplatte 200 und das Kontaktblech 100 hindurch. Oberhalb des Kontaktblechs 100 ist ein Kontaktelement 300 angeordnet, welches mehrere Kontaktfederelemente 310 zur Aufnahme einer Batteriezelle 500 aufweist. Dieses Kontaktelement 300 ist direkt am Kontaktblech 100 angeordnet, sodass das Kontaktelement 300 mit dem Kontaktblech 100 und dem Verbindungselement 400 beziehungsweise dem weiteren Verbindungselement 401 durch einen Schweißprozess stoffschlüssig verbunden werden kann. Zur besseren Positionierung des zumindest einen Verbindungsmittels 400 beziehungsweise weiteren Verbindungsmittels 401 kann eine Spielpassungsführung 410 vorgesehen sein.
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In der 4 ist schließlich eine schematische Ansicht des Kontaktiersystems in einer Aufsicht auf die zum Kontaktblech weisende Seite der Endplatte hin sowie eine Schnittansicht der Kontaktierverbindung gezeigt. Im rechts dargestellten Schnitt ist eine Endplatte 200 dargestellt, in die ein Kontaktblech 100 mit einem Kontaktelement 111 eingelegt ist. Dabei ist das Kontaktblech 100 mit der Endplatte 200 über das wenigstens eine Verbindungsmittel 400 oder das weitere Verbindungsmittel 401 verbunden. Dieses ist gemäß der Schnittzeichnung der 4 als Schraube 402 ausgebildet. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Schraube von einer Mutter gekontert wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das zumindest eine Verbindungsmittel 400 beziehungsweise weitere Verbindungsmittel 401 jedoch an einer Haltevorrichtung 203 angeordnet, welche, wie in der 4 links dargestellt ist, eine Endplatte 200 angeordnet ist. Wie im linken Teil der 4 zu sehen ist, kann die Haltevorrichtung 203 dabei Stege und eine Hülse aufweisen, welche sich insbesondere in einem Spritzgussverfahren leicht herstellen lassen. So kann die Hülse der Haltevorrichtung 203 von den Stegen stabilisiert und positioniert werden.
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Im Ausführungsbeispiel der 5 ist im rechten Teil der Figur ebenfalls eine Schnittansicht des Kontaktiersystems gezeigt, bei dem eine Endplatte 200 mit einem Kontaktelement 111 aufgenommen hat. Dabei ist die Endplatte 200 mit dem Kontaktblech 100 durch ein erstes Verbindungsmittel 400 beziehungsweise ein weiteres Verbindungsmittel 402 in Form einer Schraube 402 verbunden.
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Während im Darstellungsbeispiel der 4 die Schraube von der zum Kontaktblech 100 abgewandten Seite eingebracht wurde, ist in der 5 dargestellt, wie die Schraube von der Seite der Endplatte 200, die dem Kontaktblech 100 zugewandt ist, eingebracht wurde.
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Im Darstellungsbeispiel der 5 ist die Schraube 402 durch eine entsprechende Mutter 403 gekontert. Dies bietet den Vorteil, dass eine besonders sichere Verbindung zwischen Endplatte 200 und dem Kontaktblech 100 gewährleistet ist.
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Eine weitere Variante ist in der 6 dargestellt. Hier weist die Endplatte 200 das zumindest eine Verbindungsmittel 400 beziehungsweise das weitere Verbindungsmittel 401 in Form eines Vorsprungs 404 auf. Dieser ragt durch eine Durchgangsöffnung des Kontaktblechs 100 hindurch. Es kann vorgesehen sein, dass an dem Vorsprung 404 Rastmittel vorgesehen sind, sodass beim Einlegen des Kontaktblechs 100 in die Ausnehmung 201 der Endplatte 200 eine rastende, besonders sichere Verbindung entsteht. Alternativ oder in Ergänzung dazu kann vorgesehen sein, dass der Vorsprung 404 heißverstemmt wird, um so einen entsprechenden Formschluss zu erreichen, welcher ebenfalls eine besonders sichere Halterung des Kontaktblechs 100 in der Endplatte 200 ermöglicht.
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Eine weitere Variante ist in der 7 dargestellt, in der die Endplatte 200 Hinterschneidungen 405 aufweist, welche das zumindest eine Verbindungsmittel 400 beziehungsweise das weitere Verbindungsmittel 401 bilden. Die Hinterschneidungen 405 sperren dabei sowohl zumindest eine rotatorische Bewegungsrichtung des Kontaktblechs 100 in der Endplatte 200 als auch zumindest eine Translation entlang der Z-Achse 1004. Es kann vorgesehen sein, dass die Hinterschneidungen 405 einstückig mit der Endplatte, insbesondere in einem Spritzgussprozess ausgebildet sind. Dies bietet den Vorteil, dass die Endplatte so in besonders wenigen Schritten, günstig und besonders stabil herstellbar ist. Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Hinterschneidungen 405 erst an einem späteren Schritt zur Endplatte 200 hinzugefügt werden. Dies bietet den Vorteil, dass das Kontaktblech 100 leichter in die Ausnehmung 210 der Endplatte 200 eingebracht werden kann.
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Schließlich zeigt die 8 ein Batteriesystem, in dem in einem Gehäuse, dessen Boden als Endplatte 200 ausgebildet ist, nicht dargstellte Batteriezellen 500 angeordnet sind. Dabei weist im dargestellten Ausführungsbeispiel die Endplatte 200 sowohl Kontaktelementdurchgangsöffnungen 220 auf, durch welche das Kontaktelement 111 des Kontaktblechs erreichbar sind, als auch Endplattendurchgangsöffnungen 230, durch welche zumindest das weitere Verbindungsmittel 401 mit der Endplatte 200 und dem Kontaktblech 100 verbunden werden kann.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsform, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
