DE102022110779B3

DE102022110779B3 - Reinigungssystem für Batteriebehälter eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Reinigen eines Batteriebehälters

Info

Publication number: DE102022110779B3
Application number: DE102022110779.5A
Authority: DE
Inventors: Alexander Pratsch; Daniel Schmid
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2022-05-03
Filing date: 2022-05-03
Publication date: 2023-06-15
Anticipated expiration: 2042-05-04

Abstract

Beschrieben wird ein Reinigungssystem (100) für die Reinigung eines Batteriebehälters (10), insbesondere von Batteriefächern (12, 12m) des Batteriebehälters (10), mit einer Aufnahmevorrichtung (20), auf der ein betreffender Batteriebehälter (10) anordenbar oder angeordnet ist; einer relativ zu dem Batteriebehälter (10) bewegliche Detektionsvorrichtung (18), die dazu eingerichtet ist, eine insbesondere lokale Verunreinigung (22) an dem betreffenden Batteriebehälter (10), insbesondere in einem der Batteriefächer (12m), zu erkennen und eine Verunreinigungsposition (V1, V2) zu erfassen; einer Reinigungsvorrichtung (26), die dazu eingerichtet ist, eine an dem betreffenden Batteriebehälter (10), insbesondere in einem Batteriefach (12m), erkannte Verunreinigung (22) zu entfernen; und mit einer Bewegungsvorrichtung (28), die dazu eingerichtet ist, die Reinigungsvorrichtung (26) relativ zu dem Batteriebehälter (10) derart zu bewegen, dass die Reinigungsvorrichtung (26) zumindest näherungs-weise an die Position (V1, V2) der erkannten Verunreinigung (22) gelangt. Dabei ist vorgesehen, dass die Bewegungsvorrichtung (28) einen mit der Reinigungsvorrichtung (26) verbundenen Bewegungsabschnitt (TX, TY; 34) aufweist, der dazu eingerichtet ist, die Reinigungsvorrichtung (26) zumindest zeitweise in zwei zueinander orthogonalen und im Wesentlichen horizontalen Richtungen (X, Y), insbesondere parallel zu einem Batteriebehälterboden, nur translatorisch zu bewegen. Ferner wird ein Verfahren unter Verwendung eines solchen Reinigungssystems (100) beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Reinigungssystem für die Reinigung eines Batteriebehälters, insbesondere von Batteriefächern des Batteriebehälters, mit einer Aufnahmevorrichtung, auf der ein betreffender Batteriebehälter anordenbar oder angeordnet ist; einer relativ zu dem Batteriebehälter bewegliche Detektionsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine insbesondere lokale Verunreinigung an dem betreffenden Batteriebehälter, insbesondere in einem der Batteriefächer, zu erkennen und eine Verunreinigungsposition zu erfassen; einer Reinigungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine an dem betreffenden Batteriebehälter, insbesondere in einem Batteriefach, erkannte Verunreinigung zu entfernen; und einer Bewegungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Reinigungsvorrichtung relativ zu dem Batteriebehälter derart zu bewegen, dass die Reinigungsvorrichtung zumindest näherungsweise an die Position der erkannten Verunreinigung gelangt.
Aus der DE 10 2010 003 697 A1 ist ein System zum robotergestützten Bearbeiten von Oberflächen bzw. Werkstücken mit einem Manipulator in Form eines Industrieroboters bekannt, wobei zwischen dem Manipulator und einem Werkzeug eine Handhabungsvorrichtung zur Feinpositionierung des Werkzeugs angeordnet ist.
Aus der DE 20 2007 013 733 U1 ist eine Reinigungsvorrichtung mit Absauggerät und Blaseinheit zum Entfernen von Verschmutzungen, insbesondere Partikeln, Spänen und dergleichen, an Werkstücken bekannt.
Die CN 21 01 21 395 U zeigt ein System zum Entfernen von Staubpartikeln aus einem Batteriegehäuse mittels Absaugen.
Die DE 10 2018 216 041 A1 zeigt ein Inspektionssystem mit einem Industrieroboter, einer Kamera zur bildlichen Erfassung des Werkstücks und mit einer Blasvorrichtung zur Entfernung von Verunreinigungen.
Bei batteriebetriebenen elektrischen Fahrzeugen (Batterie-Electric-Vehicles, BEV) wird die Energie in Hochvolt-Batterien gespeichert. Eine HV-Batterie wird üblicherweise in der Plattform (untere Karosseriestruktur) zwischen der Vorder- und der Hinterachse des Kraftfahrzeugs positioniert. Die HV-Batterie weist Abmessungen etwa in folgender Größenordnung auf: 2 m (Länge) mal 1 m (Breite) mal 0,2 m (Höhe), wobei diese Maße hier nur beispielhaft, aber nicht einschränkend angegeben werden.
Bei der HV-Batterie werden in einem Batteriebehälter, der auch als Wanne bezeichnet werden kann, einzelne HV-Batteriemodule, welche die Batteriezellen enthalten, eingesetzt. Dies wird üblicherweise als Cell-to-Modul-Konzept bezeichnet. Um die HV-Batterie-Stacks, nachfolgend als HV-Batteriemodule bezeichnet, vor mechanischer Beschädigung zu schützen, sind in dem Batteriebehälter voneinander getrennte Batteriefächer ausgebildet. Insbesondere weist der Batteriebehälter bzw. die Wanne Längs- und/oder Querstreben auf. Dadurch ergeben sich üblicherweise quaderförmige Aussparungen bzw. Batteriefächer, in welche die Batteriemodule eingesetzt werden können. Die Batteriemodule weisen gegebenenfalls keinen eigenen Modulboden auf, so dass Unterseite der Batteriezellen den Modulboden bildet. Zwischen Modulunterseite (Zellunterseite) und dem Boden des Batteriebehälters bzw. des jeweiligen Batteriefachs erfolgt die Kühlung der Batteriezellen. An dieser Stelle wird daher üblicherweise ein Gapfiller (Wärmeleitmedium) mit einer Schichtdicke von beispielhaft etwa 0,2 bis 2,0 mm appliziert. Für die Montage der Batteriemodule werden diese in die Batteriefächer gepresst. Beim Einsetzen der Batteriemodule in das jeweilige Batteriefach kann ein beispielsweise metallischer Schmutzpartikel, der sich in diesem Batteriefach befindet, die Isolationsfolie der Batteriezellen beschädigen oder durchstoßen. Dadurch kann ein Isolationsfehler oder ein Kurzschluss für das betreffende Batteriemodul entstehen.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, ein Reinigungssystem für die Reinigung eines Batteriebehälters anzugeben, bei dem das Entfernen von Verunreinigung optimiert, effizient und zuverlässig durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Reinigungssystem für einen Batteriebehälter und ein Verfahren zum Reinigen eines Batteriebehälters mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Vorgeschlagen wird also ein Reinigungssystem für die Reinigung eines Batteriebehälters, insbesondere von Batteriefächern des Batteriebehälters, mit einer Aufnahmevorrichtung, auf der ein betreffender Batteriebehälter anordenbar oder angeordnet ist; einer relativ zu dem Batteriebehälter bewegliche Detektionsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine insbesondere lokale Verunreinigung an dem betreffenden Batteriebehälter, insbesondere in einem der Batteriefächer, zu erkennen und eine Verunreinigungsposition zu erfassen; einer Reinigungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine an dem betreffenden Batteriebehälter, insbesondere in einem Batteriefach, erkannte Verunreinigung zu entfernen; und mit einer Bewegungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Reinigungsvorrichtung relativ zu dem Batteriebehälter derart zu bewegen, dass die Reinigungsvorrichtung zumindest näherungs-weise an die Position der erkannten Verunreinigung gelangt. Dabei ist vorgesehen, dass die Bewegungsvorrichtung einen mit der Reinigungsvorrichtung verbundenen Bewegungsabschnitt aufweist, der dazu eingerichtet ist, die Reinigungsvorrichtung zumindest zeitweise in zwei zueinander orthogonalen und im Wesentlichen horizontalen Richtungen, insbesondere parallel zu einem Batteriebehälterboden, nur translatorisch zu bewegen.
Hierdurch wird eine exakte Positionierung der Reinigungsvorrichtung mittels translatorischer Bewegungen in zwei Richtungen oberhalb oder/und innerhalb eines Batteriefachs ermöglicht. Somit kann die Reinigungsvorrichtung optimal an die Position der erkannten Verunreinigung gelangen.
Bei dem Reinigungssystem kann die Reinigungsvorrichtung eine Partikel-Anblas-Saugvorrichtung sein. Mittels einer Partikel-Anblas-Saugvorrichtung kann ein in einem betreffenden Batteriefach vorhandener Partikel, beispielsweise Metallpartikel, mittels der Kombination von Blasen und Ansaugen zuverlässig von dem Boden des Batteriefachs entfernt werden.
Bei dem Reinigungssystem kann die Bewegungsvorrichtung gemäß einer Alternative einen Sechsachs-Knickarm-Roboter umfassen, an dessen Arbeitsarm, insbesondere Roboterflansch, der Bewegungsabschnitt angebracht ist, so dass translatorische Bewegungen der Reinigungsvorrichtung in den zwei zueinander orthogonalen Richtungen zumindest zweitweise unabhängig von einer Bewegung des Sechsachs-Knickarm-Roboter durchführbar sind.
Hierdurch kann die Reinigungsvorrichtung mittels des Sechsachs-Knickarm-Roboters in einen zentralen Bereich eines Batteriefachs bewegt werden und dort ausreichend nahe zum Batteriefachboden positioniert werden. Danach erfolgt die Feinpositionierung entlang der beiden horizontalen Richtungen innerhalb des Batteriefachs nur mittels des Bewegungsabschnitts bei sich nicht bewegendem Sechsachs-Knickarm-Roboter. Dabei kann der Bewegungsabschnitt unabhängig von dem Sechsachs-Knickarm-Roboter angesteuert werden, was insbesondere zu einer verbesserten Sicherheit und Zuverlässigkeit der Positionierung innerhalb eines betreffenden Batteriefachs führt. Dabei kann die Feinpositionierung auch unabhängig von einem zur Ansteuerung des Sechsachs-Knickarm-Roboters erforderlichen Datenübertragungsprotokolls durchgeführt werden. Mit anderen Worten, liegen für den Sechsachs-Knickarm-Roboter keine verfügbaren Daten über die Feinpositionierung vor, was aus Sicherheitsaspekten gewünscht ist.
Bei dem Reinigungssystem kann die Bewegungsvorrichtung gemäß einer Alternative als portalartige Linearbewegungsvorrichtung mit drei zueinander orthogonalen Linearachsen ausgebildet sein, wobei zwei der Linearachsen parallel zu den zwei im Wesentlichen horizontalen Richtungen verlaufen, so dass translatorische Bewegungen der Reinigungsvorrichtung in den zwei zueinander orthogonalen Richtungen zumindest zweitweise unabhängig von einer Bewegung der Reinigungsvorrichtung entlang der dritten Linearachse durchführbar sind.
Hierdurch kann die Reinigungsvorrichtung oberhalb eines betreffenden Batteriefachs exakt positioniert werden, bevor ein Absenken der Reinigungsvorrichtung entlang der dritten Linearachse in das betreffende Batteriefach erfolgt. Die Ausgestaltung der Bewegungsvorrichtung als portalartige Linearbewegungsvorrichtung hat auch den Vorteil, dass die Linearbewegungsvorrichtung sehr dynamisch bewegt werden kann, insbesondere wenn aus mehreren Batteriefächern eines Batteriebehälters Verunreinigungen zu entfernen sind.
Bei dem Reinigungssystem kann die Aufnahmevorrichtung Teil eines Fördersystems sein, in dem die Aufnahmevorrichtung entlang einer Förderrichtung bewegbar ist. Mit anderen Worten kann die Aufnahmevorrichtung auf einer Förderstraße einer Produktionsanlage angeordnet sein, wobei der Batteriebehälter im Laufe der Produktion dem Reinigungssystem zugeführt wird bzw. mittels des Reinigungssystems gereinigt werden kann.
Dabei kann die Bewegungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, die Reinigungsvorrichtung zumindest zeitweise entlang der Förderrichtung des Fördersystems zu bewegen. Mit anderen Worten kann die Reinigung während des laufenden Produktionsprozesses durchgeführt werden, ohne dass ein Batteriebehälter aus der Fertigungsstraße entfernt werden muss. Eine derartige Bewegung ist insbesondere mit einer portalartigen Linearbewegungsvorrichtung ermöglicht, wobei eine der horizontalen Richtungen bzw. Linearachsen im Wesentlichen parallel zur Förderrichtung verläuft. Die Bewegung der Reinigungsvorrichtung kann dabei gleichzeitig mit einer Förderbewegung des Batteriebehälters stattfinden, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit der Reinigungsvorrichtung und die Bewegungsgeschwindigkeit des Batteriebehälters gleich oder unterschiedlich sein können
Das Reinigungssystem kann eine weitere Bewegungsvorrichtung umfassen, an der die Detektionsvorrichtung angebracht ist und die dazu eingerichtet ist, die Detektionsvorrichtung oberhalb des Batteriebehälters zu bewegen. Hierdurch kann die Detektionsvorrichtung gezielt über jedes Batteriefach bewegt werden, so dass dessen Zustand in Bezug auf das Vorliegen von Verunreinigungen erfasst werden kann. Die Detektionsvorrichtung kann insbesondere eine optische Detektionsvorrichtung sein. Dabei kann die Detektionsvorrichtung insbesondere dazu eingerichtet sein, Partikel gemäß bestimmten Vorgaben zu erkennen und deren Position innerhalb des Batteriebehälters bzw. Batteriefachs zu bestimmen. Die Vorgaben in Bezug auf die Partikel können sich beispielsweise auf den Feret-Durchmesser von Partikeln beziehen. Insbesondere kann die Detektionsvorrichtung dazu eingerichtet sein, Partikel mit einem Feret-Durchmesser zu erkennen, der größer ist als ein Feret-Durchmesser-Grenzwert. Der Feret-Durchmesser-Grenzwert kann beispielsweise bei 500 µm oder mehr liegen, insbesondere bei 1000 µm. Dabei ist der Feret-Durchmesser insbesondere als Abstand zweier Tangenten an eine Partikelkontur in einer festgelegten Messrichtung zu verstehen. Insbesondere ist es denkbar, einen maximalen Feret-Durchmesser zu verwenden, wobei unterschiedliche Feret-Durchmesser für eine ausreichende Anzahl von Winkeln ermittelt werden und der größte Wert ausgewählt wird.
Das Reinigungssystem kann ein Steuersystem aufweisen, das dazu eingerichtet ist, die Detektionsvorrichtung, die Bewegungsvorrichtung und die Reinigungsvorrichtung zeitlich und/oder räumlich koordiniert anzusteuern.
Ferner wird ein Verfahren zum Reinigen eines Batteriebehälters mit einem oben beschriebenen Reinigungssystem vorgeschlagen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

Bereitstellen eines zu reinigenden Batteriebehälters;
Erkennen einer jeweiligen lokalen Verunreinigung mittels der Detektionsvorrichtung und erfassen einer zugehörigen Verunreinigungsposition;
Bewegen der Reinigungsvorrichtung zumindest näherungsweise an die Position der jeweiligen erkannten Verunreinigung mittels der Bewegungsvorrichtung; und
Entfernen der jeweiligen Verunreinigung des Batteriebehälters mittels der Reinigungsvorrichtung.

Es wird darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Reinigungssystem auch für andere Bauteile als der beschriebene Batteriebehälter eingesetzt werden kann. Mit anderen Worten kann die Erfindung auch allgemeiner verstanden werden als Reinigungssystem für die Reinigung eines Bauteils, insbesondere von Vertiefungen des Bauteils, mit einer Aufnahmevorrichtung, auf der ein betreffendes Bauteil anordenbar oder angeordnet ist; einer relativ zu dem Bauteil beweglichen Detektionsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine insbesondere lokale Verunreinigung an dem betreffenden Bauteil, insbesondere in einer der Vertiefungen, zu erkennen und eine Verunreinigungsposition zu erfassen; einer Reinigungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine an dem betreffenden Bauteil, insbesondere in einer Vertiefung, erkannte Verunreinigung zu entfernen; und mit einer Bewegungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Reinigungsvorrichtung relativ zu dem Bauteil derart zu bewegen, dass die Reinigungsvorrichtung zumindest näherungs-weise an die Position der erkannten Verunreinigung gelangt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Bewegungsvorrichtung einen mit der Reinigungsvorrichtung verbundenen Bewegungsabschnitt aufweist, der dazu eingerichtet ist, die Reinigungsvorrichtung zumindest zeitweise in zwei zueinander orthogonalen und im Wesentlichen horizontalen Richtungen, insbesondere parallel zu einer Bauteilfläche, nur translatorisch zu bewegen.
Das Reinigungssystem ist somit auch allgemein bzw. universell einsetzbar insbesondere bei der Fertigung von Hochvolt-Modulen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren. Dabei zeigt:

1 in Teilfigur A) eine vereinfachte und schematische Draufsicht auf einen Batteriebehälter und in Teilfigur B) eine Schnittdarstellung entsprechend der Schnittlinie B-B der 1A;
2 eine vereinfachte und schematische Darstellung einer Detektionsvorrichtung eines Reinigungssystems;
3 eine vereinfachte und schematische Draufsicht auf ein Batteriefach des Batteriebehälters mit darin illustrierter zu prüfender Fläche;
4 in den Teilfiguren A) bis E) vereinfachte und schematische Schnittdarstellungen einer Reinigungsvorrichtung als Portalanlage des Reinigungssystems in jeweils unterschiedlichen Zuständen vor, bei und nach der Reinigung von einem Batteriefach;
5 in den Teilfiguren A) bis D) vereinfachte und schematische Draufsichten auf die Reinigungsvorrichtung als Portalanlage der 4 in entsprechenden Zuständen vor, bei und nach der Reinigung von einem Batteriefach;
6 in den Teilfiguren A) bis D) vereinfachte und schematische Draufsichten auf die Reinigungsvorrichtung als Knickarmroboter jeweils unterschiedlichen Zuständen vor, bei und nach der Reinigung von einem Batteriefach;
7 in den Teilfiguren A) bis D) vereinfachte und schematische Schnittdarstellungen auf die Reinigungsvorrichtung als Knickarmroboter der 6 in korrespondierenden Zuständen vor, bei und nach der Reinigung von einem Batteriefach;
8 eine vereinfachte Darstellung eines Reinigungsverfahrens, das mit einem Reinigungssystem der 2 bis 7 durchführbar ist.

In 1 ist vereinfacht und schematisch ein Batteriebehälter 10 für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug dargestellt. Der Batteriebehälter 10 weist mehrere Batteriefächer 12 auf. Die Batteriefächer 12 dienen der Aufnahme von jeweiligen Batteriemodulen 14. In der 1 sind zum Zweck der Erläuterung nur einzelne Batteriefächer 12 mit eingesetztem Batteriemodul 14 dargestellt. Die einzelnen Batteriefächer 12 sind durch jeweilige Wandungen 16 begrenzt.
Bevor ein solcher Batteriebehälter 10 mit Batteriemodulen 14 bestückt wird, muss sichergestellt werden, dass in dem Batteriebehälter 10, insbesondere in den einzelnen Batteriefächern 12 keine störenden Partikel, insbesondere metallische Partikel, Späne oder dergleichen vorhanden sind. In einem Batteriefach 12 verbleibende metallische Partikel können beim Einsetzen der Batteriemodule 14 in das jeweilige Batteriefach 12 eine Isolationsfolie der Batteriezellen beschädigen oder durchstoßen. Dadurch kann ein Isolationsfehler oder ein Kurzschluss für das betreffende Batteriemodul 14 entstehen.
Ein Reinigungssystem 100, das nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 bis 7 anhand verschiedener Ausführungsformen beschrieben wird, umfasst eine in 2 schematische und vereinfacht dargestellte Detektionsvorrichtung 18. Die Detektionsvorrichtung 18 ist insbesondere entlang der Längsrichtung X und der Breitenrichtung Y relativ zu dem Batteriebehälter 10 beweglich, so dass mittels der Detektionsvorrichtung 18 die Batteriefächer 14 des Batteriebehälters 12 abgetastet werden können.
In der 2 ist ersichtlich, dass der Batteriebehälter 10 auf einer Aufnahmevorrichtung 20 angeordnet ist. Die Aufnahmevorrichtung 20 kann beispielsweise derart ausgeführt sein, dass sie den Batteriebehälter 10 in Längsrichtung X unterhalb der Detektionsvorrichtung 18 in Längsrichtung bewegen kann und die Detektionsvorrichtung 18 entlang der Breitenrichtung Y bewegt wird. Diese Bewegung in Breitenrichtung Y ist in 2 durch die gestrichelt dargestellten Detektionsvorrichtungen 18 illustriert. Gemäß einem anderen Beispiel kann die Detektionsvorrichtung 18 sowohl in Breitenrichtung Y als auch in Längsrichtung X relativ zu der zumindest temporär unbewegten Aufnahmevorrichtung 20 bewegt werden, um das Abtasten bzw. Scannen der Batteriefächer 12 durchführen zu können.
Im Beispiel der 2 sind in einem in Breitenrichtung Y mittleren Batteriefach 12m beispielhaft zwei Partikel 22 dargestellt. Mittels der Detektionsvorrichtung 18 werden die einzelnen Partikel 22 als lokale Verunreinigung in dem Batteriefach 12m erkannt und es wird für jeden Partikel 22 eine jeweilige Verunreinigungsposition erfasst. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass für mehrere erkannte, nahe beieinander oder ggf. auch übereinander liegende oder sich berührende Partikel eine einzelne Verunreinigungsposition für einen Partikelcluster als lokale Verunreinigung erfasst wird. Dabei kann beispielsweise berücksichtigt werden, in welchem Umkreis bzw. Umfeld einer erfassten Verunreinigungsposition eine nachfolgend beschriebene Reinigungsvorrichtung wirken kann.
3 illustriert ein Batteriefach 12 in einer etwas vergrößerten Draufsicht, wobei mit einer gekreuzten Schraffur eine Fläche 24 illustriert ist, innerhalb der keine Partikel vorliegen sollten. Die Fläche 24 entspricht im Wesentlichen einer Auflagefläche für ein in das Batteriefach 12 einzufügendes Batteriemodul 14. Entsprechend ist mittels der Detektionsvorrichtung 18 zumindest die Fläche 24 abzutasten bzw. zu scannen, um gegebenenfalls innerhalb dieser Fläche 24 vorkommende Verunreinigungen bzw. Partikel 22 zu erfassen.
Die Fläche 24 kann im Wesentlichen gleich groß oder etwas kleiner sein als eine von den Wandungen 16 begrenzte Bodenfläche des Batteriefachs 12. Die Fläche 24 umfasst aber üblicherweise mindestens 90% der Bodenfläche des Batteriefachs 12.
Das Reinigungssystem 100 umfasst neben der in 2 gezeigten Detektionsvorrichtung 18 eine in den 4 und 5 vereinfacht und schematisch dargestellte Reinigungsvorrichtung 26. Die Reinigungsvorrichtung 26 ist mit einer Bewegungsvorrichtung 28 verbunden bzw. gekoppelt, die dazu eingerichtet ist, die Reinigungsvorrichtung 26 relativ zu dem Batteriebehälter 10 derart zu bewegen, dass die Reinigungsvorrichtung 26 zumindest näherungsweise an die Position der erkannten Verunreinigung bzw. des erkannten Partikels 22 gelangt. Mittels der Reinigungsvorrichtung 26 kann eine an dem Batteriebehälter 10, insbesondere in einem betreffenden Batteriefach 12m erkannte Verunreinigung entfernt werden.
Unter Bezugnahme auf die 4 und 5 wird nachfolgend das Reinigungssystem mit einer beispielhaft als Portalanlage ausgebildeten Bewegungsvorrichtung 28 genauer beschrieben. Die Schnittansicht der 4A korrespondiert dabei mit der Draufsicht gemäß 5A. Die Schnittansichten der 4B und 4C korrespondieren mit der Draufsicht gemäß 5B. Die Schnittansicht der 4D korrespondiert dabei mit der Draufsicht gemäß 5C. Die Schnittansicht der 4E korrespondiert dabei mit der Draufsicht gemäß 5D. Die Schnittansichten der 4 entsprechen dabei der Schnittlinie IV-IV der 5A.
Die Bewegungsvorrichtung 28 ist in dem Beispiel der 4 und 5 als portalartige Linearbewegungsvorrichtung mit drei zueinander orthogonalen Linearachsen X, Y, Z ausgebildet. Dabei verlaufen zwei der Linearachsen X, Y parallel zu den zwei im Wesentlichen horizontalen Richtungen, insbesondere Längsrichtung X und Breitenrichtung Y, so dass translatorische Bewegungen der Reinigungsvorrichtung 26 in den zwei zueinander orthogonalen Richtungen X, Y zumindest zweitweise unabhängig von einer Bewegung der Reinigungsvorrichtung 26 entlang der dritten Linearachse Z, insbesondere in Höhenrichtung Z, durchführbar sind.
Die Linearachse X wird in diesem Beispiel durch einen Träger TX gebildet. Der Träger TX ist hier beispielhaft mit zwei Querträgern TY verbunden, wobei der Träger TX relativ zu den Querträgern TY und entlang der Y-Richtung beweglich ist. Die Reinigungsvorrichtung 26 ist mit dem Träger TX verbunden und entlang des Trägers TX in X-Richtung beweglich. Die beiden Querträger TY sind jeweils mit Stützen TZ verbunden, welche die Linearachse Z bilden. Die Querträger TY sind zusammen mit dem Träger TX und der Reinigungsvorrichtung 26 relativ zu den Stützen TZ in Höhenrichtung Z bzw. entlang der Linearachse Z beweglich. Es wird darauf hingewiesen, dass die hier vorgestellte Struktur mit den Trägern TX, TY und den Stützen TZ lediglich eine mögliche Ausführungsform für eine portalartige Linearbewegungsvorrichtung ist. Es ist beispielsweise auch denkbar, dass die Träger TX, TY in Höhenrichtung Z nicht beweglich sind, aber die Reinigungsvorrichtung 26 relativ zu den Trägern TX, TY in der Höhenrichtung Z beweglich ist. Ferner ist es auch nicht zwingend erforderlich, dass zwei Querträger TY vorhanden sind. Es ist auch denkbar, dass nur ein Querträger TY eingesetzt wird, an dem der Träger TX befestigt ist.
Für die nachfolgende Beschreibung wird davon ausgegangen, dass mittels der oben beschriebenen Detektionsvorrichtung 18 (2) die Verunreinigungspositionen der beiden Partikel 22 in dem Batteriefach 12m bestimmt worden sind. Basierend auf diesen Verunreinigungspositionen kann die Reinigungsvorrichtung 26 mittels der Bewegungsvorrichtung 28 bewegt werden, so dass die Reinigungsvorrichtung 26 zumindest näherungsweise an die Verunreinigungsposition gelangt, um den betreffenden Partikel 22 bzw. die betreffende Verunreinigung zu entfernen.
Gemäß 4A und 5A wird die Reinigungsvorrichtung 26 in X-Richtung und Y-Richtung oberhalb des Batteriebehälters 10 bewegt so dass sie bezogen auf diese beiden Richtungen X, Y die erste Verunreinigungsposition V1 des linken Partikels 22 im Batteriefach 12m erreicht, was in den 4B und 5B dargestellt ist.
Gemäß 4C wird die Reinigungsvorrichtung 26 bei feststehender X-/Y-Position in Z-Richtung nach unten in Richtung des linken Partikels 22 in dem Batteriefach 12m bewegt. In der in 4C dargestellten Position kann der linke Partikel 22 mittels der Reinigungsvorrichtung 26 entfernt werden. Die Reinigungsvorrichtung 26 kann insbesondere eine Partikel-Anblas-Saugvorrichtung sein.
Gemäß 4D und 5C wird die Reinigungsvorrichtung 26 bei feststehender Position in Z-Richtung entlang der X-/Y-Richtung rein translatorisch bewegt, insbesondere innerhalb des Batteriefachs 12m. Hierdurch kann die Reinigungsvorrichtung 26 zu dem zweiten Partikel 22 bzw. der zweiten Verunreinigungsposition V2 gelangen, um die dortige Verunreinigung (Partikel 22) zu entfernen.
Mittels der Linearachsen TX, TY wird bei der Bewegungsvorrichtung 28 ein Bewegungsabschnitt gebildet, der dazu eingerichtet ist, die Reinigungsvorrichtung 26 zumindest zeitweise in zwei zueinander orthogonalen und im Wesentlichen horizontalen Richtungen X, Y, insbesondere parallel zu einem Batteriebehälterboden, nur translatorisch zu bewegen.
Aus den 4E und 5D ist ersichtlich, dass die Reinigungsvorrichtung 26 in Z-Richtung aus dem gereinigten Batteriefach 12m nach oben bewegt wird. Anschließend kann die Reinigungsvorrichtung 26 an eine weitere Verunreinigungsposition eines weiteren Batteriefachs bewegt werden. Sofern keine weiteren Verunreinigungspositionen für den zu reinigenden Batteriebehälter 10 vorliegen bzw. erfasst wurden, kann die Reinigungseinrichtung 26 beispielsweise in eine Ruheposition bewegt werden und solange in dieser Ruheposition gehalten werden, bis in einem nächsten Batteriebehälter Verunreinigungen zu entfernen sind.
Die aus den 2, 4 und 5 ersichtliche Aufnahmevorrichtung 20 kann Teil eines Fördersystems sein, in dem die Aufnahmevorrichtung 20 entlang einer Förderrichtung FR bewegbar. Das Fördersystem ist in der 5D stellvertretend durch zwei Konturpfeile FR illustriert.
Die Bewegungsvorrichtung 28 kann insbesondere dazu eingerichtet sein, die Reinigungsvorrichtung 26 zumindest zeitweise entlang der Förderrichtung FR des Fördersystems zu bewegen. Mit anderen Worten ist es also möglich, dass das Entfernen von Verunreinigungen mittels der Reinigungsvorrichtung 26 während eines kontinuierlichen Fördervorgangs des Batteriebehälters 10 erfolgt.
In den 6 und 7 ist ein weiteres Beispiel eines Reinigungssystems 100 dargestellt, wobei die die Bewegungsvorrichtung 28 einen Sechsachs-Knickarm-Roboter 30 umfasst, an dessen Arbeitsarm 32, insbesondere Roboterflansch, ein Bewegungsabschnitt 34 angebracht ist, so dass translatorische Bewegungen der Reinigungsvorrichtung 26 in den zwei zueinander orthogonalen Richtungen X, Y zumindest zweitweise unabhängig von einer Bewegung des Sechsachs-Knickarm-Roboters 30 durchführbar sind.
6 zeigt in den Teilfiguren A) bis D) jeweils den Batteriebehälter 10 mit dem Batteriefach 12m, in dem zwei Partikel 22 bzw. Verunreinigungen vorhanden sind. 7 zeigt in den Teilfiguren A) bis D) hierzu korrespondierende Ansichten mit dem Batteriebehälter 10 und der jeweiligen Einstellung bzw. Positionierung des Sechsachs-Knickarm-Roboters 30.
Wird ein Sechsachs-Knickarm-Roboter 30 eingesetzt, wird die Reinigungsvorrichtung 26 zunächst auf eine Näherungsposition NP in Bezug auf das zu reinigende Batteriefach 12m bewegt. Die Position des Arbeitsarms 32 bzw. des Roboterflansches ist in der 6 durch ein Kreuz illustriert. Die Reinigungsvorrichtung 26 in 6 als gestrichelter Kreis dargestellt.
Hat der Sechsachs-Knickarm-Roboter 30 den Roboterarm 32 auf die in 6A gezeigte Näherungsposition NP eingestellt, bleibt der Roboterarm 32 bzw. der gesamte Sechsachs-Knickarm-Roboter 30 in dieser Position. Um die Reinigungsvorrichtung 26 zu der ersten Verunreinigungsposition V1 zu bewegen, wird sie mittels des Bewegungsabschnitts 34 in X-/Y-Richtung translatorisch bewegt. Dabei erfolgt die Bewegung in X-/Y-Richtung mittels des Bewegungsabschnitts 24 unabhängig von weiteren Bewegungen des Sechsachs-Knickarm-Roboters 30.
Somit erreicht die Reinigungsvorrichtung 26 die erste Verunreinigungsposition V1 gemäß 6B bzw. 7B und der dortige Partikel 22 kann entfernt werden.
Anschließend erfolgt mittels des Bewegungsabschnitts 34 eine weitere translatorische Bewegung der Reinigungsvorrichtung 26 innerhalb des Batteriefachs 12 zu der zweiten Verunreinigungsposition V2, was in 6C bzw. 7C dargestellt ist.
Insbesondere aus den 6B, 6C und 7B, 7C ist ersichtlich, dass der Bewegungsabschnitt 34 dazu eingerichtet ist, die translatorische Bewegung der Reinigungsvorrichtung 26 zu ermöglichen, wenn der Roboterarm 32 in seiner durch das Kreuz illustrierten Näherungsposition verbleibt.
6D bzw. 7D illustriert das Wegbewegen der Reinigungsvorrichtung 26 aus dem gereinigten Batteriefach 12m. Aus der 6D ist dabei ersichtlich, dass der Roboterarm 32 nun wieder bewegt worden ist und sich nicht mehr in der Näherungsposition gemäß den 6A bis 6C befindet. Die Reinigungsvorrichtung 26 kann nun in eine weitere Näherungsposition bezogen auf ein anderes Batteriefach bewegt werden, um in diesem anderen Batteriefach Verunreinigungen zu entfernen. Die Reinigungsvorrichtung 26 kann mittels des Sechsachs-Knickarm-Roboters 30 auch in eine Ruheposition beweget werden, wenn der Batteriebehälter 10 vollständig gereinigt ist und in der Ruheposition verbleiben, bis ein weiterer Batteriebehälter 10 mit Verunreinigungen im Wirkbereich des Sechsachs-Knickarm-Roboters 30 bereitgestellt wird.
8 zeigt ein vereinfachtes Ablaufschema für ein Verfahren 500, das mittels eines oben beschriebenen Reinigungssystems 100 umgesetzt werden kann. Gemäß einem Schritt S501 erfolgt ein Bereitstellen eines zu reinigenden Batteriebehälters 10. Beispielsweise wird der Batteriebehälter 10 mittels der Aufnahmevorrichtung 20 bereitgestellt.
Gemäß einem Schritt S502 erfolgt ein Erkennen einer jeweiligen lokalen Verunreinigung bzw. eines Partikels mittels der Detektionsvorrichtung 18 und ein Erfassen einer zugehörigen Verunreinigungsposition V1, V2 (4-7).
Gemäß einem Schritt S503 erfolgt ein Bewegen der Reinigungsvorrichtung 26 zumindest näherungsweise an die Position der jeweiligen erkannten Verunreinigung 22 mittels der Bewegungsvorrichtung 28.
Gemäß einem Schritt S504 erfolgt ein Entfernen der jeweiligen Verunreinigung 22 des Batteriebehälters 10 mittels der Reinigungsvorrichtung 26.
Das in 8 vereinfacht dargestellte Verfahren 500 kann weitere Schritte umfassen, die auch aus der Beschreibung zu den 1 bis 7 entnehmbar sind, wie beispielsweise konkrete Bewegungen der Reinigungsvorrichtung in unterschiedliche Richtungen und dergleichen.
Sind innerhalb eines Batteriebehälters 10 mehrere Verunreinigungspositionen erkannt und gespeichert worden, können bei dem Verfahren 500 die Schritte S503 und S504 mehrfach durchlaufen werden, was durch den linken gestrichelten Pfeil in 8 illustriert ist.
Wenn ein betreffender Batteriebehälter 10 komplett gereinigt ist, kann das Verfahren für einen nächsten bzw. nachfolgenden Batteriebehälter erneut durchgeführt werden, was durch den rechten gestrichelten Pfeil zwischen den Schritte S504 und S501 in 8 illustriert ist.
Durch das oben beschriebene Reinigungssystem 100 wird eine exakte Positionierung der Reinigungsvorrichtung 26 mittels translatorischer Bewegungen in zwei Richtungen X, Y oberhalb oder/und innerhalb eines Batteriefachs 12 26 ermöglicht. Somit kann die Reinigungsvorrichtung 26 optimal an die Position V1, V2 der erkannten Verunreinigung bzw. Partikels 22 gelangen.

Claims

Reinigungssystem (100) für die Reinigung eines Batteriebehälters (10), insbesondere von Batteriefächern (12, 12m) des Batteriebehälters (10), mit einer Aufnahmevorrichtung (20), auf der ein betreffender Batteriebehälter (10) anordenbar oder angeordnet ist; einer relativ zu dem Batteriebehälter (10) bewegliche Detektionsvorrichtung (18), die dazu eingerichtet ist, eine insbesondere lokale Verunreinigung (22) an dem betreffenden Batteriebehälter (10), insbesondere in einem der Batteriefächer (12m), zu erkennen und eine Verunreinigungsposition (V1, V2) zu erfassen; einer Reinigungsvorrichtung (26), die dazu eingerichtet ist, eine an dem betreffenden Batteriebehälter (10), insbesondere in einem Batteriefach (12m), erkannte Verunreinigung (22) zu entfernen; einer Bewegungsvorrichtung (28), die dazu eingerichtet ist, die Reinigungsvorrichtung (26) relativ zu dem Batteriebehälter (10) derart zu bewegen, dass die Reinigungsvorrichtung (26) zumindest näherungs-weise an die Position (V1, V2) der erkannten Verunreinigung (22) gelangt; dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsvorrichtung (28) einen mit der Reinigungsvorrichtung (26) verbundenen Bewegungsabschnitt (TX, TY; 34) aufweist, der dazu eingerichtet ist, die Reinigungsvorrichtung (26) zumindest zeitweise in zwei zueinander orthogonalen und im Wesentlichen horizontalen Richtungen (X, Y), insbesondere parallel zu einem Batteriebehälterboden, nur translatorisch zu bewegen.
Reinigungssystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsvorrichtung (26) eine Partikel-Anblas-Saugvorrichtung ist.
Reinigungssystem (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsvorrichtung (28) einen Sechsachs-Knickarm-Roboter (30) umfasst, an dessen Arbeitsarm (32), insbesondere Roboterflansch, der Bewegungsabschnitt (34) angebracht ist, so dass translatorische Bewegungen der Reinigungsvorrichtung (26) in den zwei zueinander orthogonalen Richtungen (X, Y) zumindest zeitweise unabhängig von einer Bewegung des Sechsachs-Knickarm-Roboters (30) durchführbar sind.
Reinigungssystem (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsvorrichtung (28) als portalartige Linearbewegungsvorrichtung mit drei zueinander orthogonalen Linearachsen (TX, TY, TZ) ausgebildet ist, wobei zwei der Linearachsen (TX, TY) parallel zu den zwei im Wesentlichen horizontalen Richtungen (X, Y) verlaufen so dass translatorische Bewegungen der Reinigungsvorrichtung (26) in den zwei zueinander orthogonalen Richtungen (X, Y) zumindest zeitweise unabhängig von einer Bewegung der Reinigungsvorrichtung (26) entlang der dritten Linearachse (TZ) durchführbar sind.
Reinigungssystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (20) Teil eines Fördersystems ist, in dem die Aufnahmevorrichtung (20) entlang einer Förderrichtung (FR) bewegbar ist.
Reinigungssystem (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsvorrichtung (28) dazu eingerichtet ist, die Reinigungsvorrichtung (26) zumindest zeitweise entlang der Förderrichtung (FR) des Fördersystems zu bewegen.
Reinigungssystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine weitere Bewegungsvorrichtung umfasst, an der die Detektionsvorrichtung (18) angebracht ist und die dazu eingerichtet ist, die Detektionsvorrichtung (18) oberhalb des Batteriebehälters zu bewegen.
Reinigungssystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Steuersystem aufweist, das dazu eingerichtet ist, die Detektionsvorrichtung (18), die Bewegungsvorrichtung (28) und die Reinigungsvorrichtung (26) zeitlich und/oder räumlich koordiniert anzusteuern.
Verfahren (500) zum Reinigen eines Batteriebehälters (10) mit einem Reinigungssystem (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: Bereitstellen (S501) eines zu reinigenden Batteriebehälters (10); Erkennen (S502) einer jeweiligen lokalen Verunreinigung (22) mittels der Detektionsvorrichtung (18) und erfassen einer zugehörigen Verunreinigungsposition (V1, V2); Bewegen (S503) der Reinigungsvorrichtung (26) zumindest näherungsweise an die Position (V1, V2, NP) der jeweiligen erkannten Verunreinigung (22) mittels der Bewegungsvorrichtung (28); Entfernen (S504) der jeweiligen Verunreinigung (22) des Batteriebehälters (10) mittels der Reinigungsvorrichtung (26).