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Die Erfindung betrifft ein Verbindungsmodul mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, ein Batteriezellenmodul mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 9 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 11.
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Um Batteriezellenmodule herzustellen, werden einzelne Batteriezellen zusammengeschaltet, wobei diese Batteriezellenmodule wiederum zu Batterien bzw. Batteriesystemen zusammengeschaltet werden. Aufgrund der Vielzahl an verschiedenen Fahrzeugbauräumen sind variable Batteriezellenmodulgrößen erforderlich, denn so lässt sich der vorhandene Bauraum optimal ausnutzen.
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Zum Zusammenschalten der Batteriezellen zu einem Batteriezellenmodul werden gemäß dem Stand der Technik sogenannte Zellverbinder in einen Trägerrahmen eingelegt und/oder eingeclipst. Dabei sind die Zellverbinder in dem Trägerrahmen schwimmend gelagert. Der Trägerrahmen dient zusätzlich als Aufnahmeelement für die Platine der Batteriesteuerung.
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Damit die Zellverbinder mit den Zellterminals der Batteriezellen geschweißt werden können, sind die Bauteile schwimmend in dem Trägerrahmen gelagert, um die Toleranzen in Z-Richtung ausgleichen zu können. Die Batteriezellen werden bzgl. ihrer Spannungslage einzeln überwacht. Um dies zu realisieren, erfolgt ein Spannungsabgriff an jedem Zellverbinder. Bevorzugt wird dies durch eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Zellverbindern und der Platine der Batteriesteuerung mittels Bonddrähten realisiert.
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Durch die schwimmende Lagerung der Zellverbinder im Trägerrahmen kann es zwischen den Bauteilen Trägerrahmen, Zellverbinder und Batteriesteuerung im Betrieb des Batteriemoduls zu Relativbewegungen kommen, welche die Bonddraht-Verbindung zwischen dem Zellverbinder und der Batteriesteuerung schädigen kann. Kommt es zu einer Schädigung dieser Bonddraht-Verbindung ist eine Überwachung der Spannungslage der Batteriezelle durch die Batteriesteuerung nicht mehr gewährleistet.
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Die Erfindung stellt ein Verbindungsmodul mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, ein Batteriezellenmodul mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 9 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 11 zur Verfügung. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verbindungsmodul beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Batteriezellenmodul und/oder im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Erfindungsgemäß vorgesehen ist ein Verbindungsmodul für ein Batteriezellenmodul, mit einem Trägerrahmen, mit zumindest einem Zellverbinder, wobei der Zellverbinder eine Anbindungslasche zur Anbindung an den Trägerrahmen und einen Anbindungsbereich zur Anbindung zumindest einer Batteriezelle aufweist, und mit einem Batteriesteuerungssystem, wobei der Zellverbinder und das Batteriesteuerungssystem über einen Bonddraht miteinander verbunden sind und wobei die Anbindungslasche des zumindest einen Zellverbinders und das Batteriesteuerungssystem jeweils formschlüssig mit dem Trägerrahmen verbunden sind.
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Der Zellverbinder dient zur elektrischen Verbindung der Batteriezellen untereinander und der Anbindung der Batteriezellen an das Batteriesteuerungssystem, um ein Batteriezellenmodul zu bilden. Dabei ist die Anbindungslasche des zumindest einen Zellverbinders formschlüssig mit dem Trägerrahmen verbunden und mittels eines Bonddrahtes, der als Spannungsabgriff dient, formschlüssig mit dem Trägerrahmen verbundenen Batteriesteuerungssystem elektrisch verbunden. Da sowohl der Zellverbinder als auch das Batteriesteuerungssystem formschlüssig mit dem Trägerrahmen verbunden sind, werden Relativbewegungen zwischen den Bauteilen während der Montage und des Betriebes unterbunden und dadurch die Belastungen auf die Bonddrähte mit ihrer Anbindung zum Zellverbinder und zum Batteriesteuerungssystem minimiert.
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Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, dass der Trägerrahmen einen Vorsprung, insbesondere einen konischen Vorsprung, und die Anbindungslasche des zumindest einen Zellverbinders eine dem Vorsprung entsprechende Aussparung aufweist, wobei der Vorsprung ausgestaltet ist, in die Aussparung formschlüssig einzugreifen.
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Dadurch kann auf einfache Art und Weise die formschlüssige Verbindung zwischen dem Zellverbinder und dem Trägerrahmen gebildet werden. Gleichzeitig ermöglicht die Aussparung eine einfache Ausrichtung des Zellverbinders zu dem Trägerrahmen und dient zusätzlich zur Lagefixierung. Es ist denkbar den Zellverbinder mit dem Trägerrahmen heißzuverstemmen, dann dient der Vorsprung als Heißverstemmelement zum Heißverstemmen des Zellverbinders mit dem Trägerrahmen.
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Die rechteckige Aussparung am Zellverbinder dient mit ihren Flächen zur Längsausrichtung X-Richtung sowie zur Querausrichtung Y-Richtung des Zellverbinders im Bezug zum Trägerrahmen. Die Position des Zellverbinders in Z-Richtung wird dadurch hergestellt, dass die untere Fläche der Anbindungslasche auf der Fläche am Trägerrahmen aufliegt.
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Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass der zumindest eine Zellverbinder, insbesondere die Anbindungslasche, eine Bondlasche für die Anbindung des Bonddrahtes aufweist.
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Mittels der Bondlasche wird eine zusätzliche Entkopplung der Bonddraht--Verbindung von den auftretenden Relativbewegungen bereitgestellt. Die Bondlasche des Zellverbinders ist geometrisch vom Bereich der Anbindung zu den Zellterminals, also dem Anbindungsbereich der Batteriezellen, stark entkoppelt, so das eine Positionsabweichung einer Batteriezelle zu dem Verbindungsmodul keinen Einfluss auf den Bonddraht und die Bonddraht-Verbindung hat. Ferner ist die Anbindungslasche zum Bonden des Spannungsabgriffes am Zellverbinder so ausgeführt, dass sich keine Positionsänderung bei auftretenden Toleranzen in Z-Richtung bei der Montage der Baugruppe mit dem Zellstapel ergibt.
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Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass zwischen der Anbindungslasche und dem Anbindungsbereich ein erstes Ausgleichselement zum Ausgleichen einer Relativbewegung vorgesehen ist.
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Mittels des Ausgleichselements wird bei zumindest einer angebundenen Batteriezelle die Relativbewegung zwischen der Batteriezelle und dem Trägerrahmen ausgeglichen. Das Ausgleichselement ist dabei flexibel gestaltet bzw. so ausgelegt, dass es flexibel Bewegungen ausgleichen kann.
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Es ist denkbar, dass die Anbindungslasche und der Anbindungsbereich eine Höhendifferenz zwischen einander aufweisen, welche durch das zumindest eine Ausgleichselement ausgeglichen werden kann. Ferner wird durch den Höhenunterschied gewährleistet, dass die Bondlasche und der Anbindungsbereich sich nicht gegenseitig beeinflussen können.
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Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass zwischen der Anbindungslasche und dem Anbindungsbereich ein zweites Ausgleichselement vorgesehen ist, wobei zwischen dem ersten Ausgleichselement und dem zweiten Ausgleichselement eine Ausgleichs-Aussparung vorgesehen ist.
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Mittels des zweiten Ausgleichselements wird bei zumindest einer angebundenen Batteriezelle die Relativbewegung zwischen der Batteriezelle und dem Trägerrahmen ausgeglichen. Somit wird der Toleranzausgleich in Z-Richtung durch Verformung der beiden Ausgleichselemente neben der Anbindungslasche für den Spannungsabgriff erreicht und hat keinen Einfluss auf die Z-Position des Spannungsabgriffs, also des Bonddrahtes.
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Die Aussparung zwischen den beiden Ausgleichselementen erhöht deren Flexibilität, sodass der Ausgleich der Relativbewegung optimiert wird.
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Auch ist es denkbar, dass das erste Ausgleichselement und/oder das zweite Ausgleichselement elastisch verformbar ist.
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Die elastische Verformbarkeit ermöglicht es, die Relativbewegungen auf einfache Art und Weise auszugleichen, wodurch die Entkopplung der Anbindungslasche zu dem Anbindungsbereich verbessert wird.
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Im Rahmen der Erfindung ist es optional möglich, dass der Anbindungsbereich eine Ausgleichswelle und der Trägerrahmen zum Abstützen eine Abstützrippe aufweist.
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Der Anbindungsbereich wird in eine Aussparung des Trägerrahmens gelegt bzw. aufgelegt, wobei die Ausgleichswelle von der Abstützrippe gestützt wird. Allerdings ist die Positionierung so ausgelegt, dass die Ausgleichswelle die Positionstoleranzen der Batteriezelle zum Trägerrahmen kompensiert. Die Ausgleichswelle und die Abstützrippe unterstützen somit die Positionierung der Batteriezellen zu dem Zellverbinder des Verbindungsmoduls und entkoppeln die Relativbewegungen zwischen den Batteriezellen und dem Batteriesteuerungssystem.
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Ferner kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass der Trägerrahmen zumindest ein Abstützelement aufweist, wobei das zumindest eine Abstützelement ausgelegt ist, die Bondlasche beim Schweißvorgang abzustützen.
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Das zumindest eine Abstützelement ist dabei so angeordnet, dass es die Kräfte beim Bonden der Bonddraht-Verbindung, an den Zellverbinder abstützt. Als Bonddraht-Verbindung wird hier die Anbindung des Bonddrahtes an das Batteriesteuerungssystem gesehen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Abstützelement unterhalb der Bondlasche angeordnet ist, um die Prozesskräfte, die beim Herstellen der Bonddraht-Verbindung entstehen, direkt an ihrer Einleitungsstelle bestmöglich abzustützen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Batteriezellenmodul mit einem oben beschriebenen Verbindungsmodul, und zumindest einer Batteriezelle, wobei die zumindest eine Batteriezelle mittels des Anbindungsbereichs des zumindest einen Zellverbinders angebunden ist.
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Dabei ist die zumindest eine Batteriezelle an den Anbindungsbereich angeschweißt. Durch das Verbindungsmodul wird die Relativbewegung zwischen der zumindest einen Batteriezelle und dem Batteriesteuerungssystem ausgeglichen, und somit die elektrische Verbindung sichergestellt. Durch den Ausgleich der Positionstoleranzen und Relativbewegung wird die Funktion des Batteriezellenmoduls positiv beeinflusst und sichergestellt.
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In Bezug auf die vorliegende Erfindung ist es vorstellbar, dass der zumindest eine Zellverbinder ausgelegt ist, zumindest zwei Batteriezellen aufzunehmen.
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Demnach wird ein Zellverbinder pro Batteriezellenpaar eines Batteriezellenmoduls benötigt. Bei beispielsweise zwölf Batteriezellen können dann sechs Zellverbinder verwendet werden. Dadurch erhöht sich die Effizienz der Anbindung, wobei gleichzeitig platzsparend mehrere Batteriezellen angebunden werden können.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriezellenmoduls, wobei folgende Schritte ausgeführt werden:
- - Herstellen des Verbindungsmoduls nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durch:
- ▪ Verbinden der Anbindungslasche des Zellverbinders mit dem Trägerrahmen mittels einer formschlüssigen Aufnahme der Anbindungslasche in den Trägerrahmen,
- ▪ Verbinden des Batteriesteuerungssystems mit dem Trägerrahmen,
- ▪ Herstellen der Bonddraht-Verbindung zwischen dem Zellverbinder und dem Batteriesteuerungssystem mittels Schweißen,
- - Verbinden zumindest einer Batteriezelle mit dem Anbindungsbereich des zumindest einen Zellverbinders.
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Im Rahmen der Erfindung kann es von Vorteil sein, dass der Vorsprung des Trägerrahmens in die Aussparung der Anbindungslasche des zumindest einen Zellverbinders eingreift, wobei der Vorsprung herausragt und heißverstemmt wird.
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Dies sichert die Positionierung des Zellverbinders. Gleichzeitig ist es auch denkbar, dass das Batteriesteuerungssystem eine Aufnahme für einen zweiten Vorsprung des Trägerrahmens aufweist, wobei auch der zweite Vorsprung nach dem Eingreifen in die Aufnahme des Batteriesteuerungssystems heißverstemmt wird. Dies sichert zusätzlich die Positionierung der Batteriesteuerung.
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Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass der Bonddraht an der Bondlasche des Zellverbinders hergestellt wird.
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Dies ermöglicht eine weitere Entkopplung der Relativbewegung zwischen den Bauteilen des Batteriezellenmoduls, vor allem zwischen dem Batteriesteuerungssystem und den einzelnen Batteriezellen. Ferner lässt sich der Bonddraht einfach auf der Bonddrahtlasche aufbringen, da diese etwas vorsteht und somit einfacher zugänglich ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Dabei ist die Erfindung in den folgenden Figuren gezeigt:
- 1 Erfindungsgemäßes Verbindungsmodul,
- 2 Ausschnitt aus einem Verbindungsmodul
- 3 Zellverbinder eines Verbindungsmoduls,
- 4 Trägerrahmen eines Verbindungsmoduls,
- 5 Batteriezellenmodul
- 6 Verfahren zur Herstellung eines Batteriezellenmoduls.
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Die 1 und 2 zeigen ein Verbindungsmodul 1 für ein Batteriezellenmodul 2, mit einem Trägerrahmen 3, mit zumindest einem Zellverbinder 4 und mit einem Batteriesteuerungssystem 5. Dabei weist der Zellverbinder eine Anbindungslasche 6 zur Anbindung an den Trägerrahmen 3 und einen Anbindungsbereich 7 zur Anbindung zumindest einer Batteriezelle 8 auf. Des Weiteren sind der Zellverbinder und das Batteriesteuerungssystem 5 über einen Bonddraht 9 miteinander verbunden. Hierfür weist der Anbindungsbereich 6 des Zellverbinders eine Bondlasche 10 und das Batteriesteuerungssystem 5 ein Bondpad 11 auf. Zur Lagefixierung des Zellverbinders 4 zu dem Batteriesteuerungssystem 5 bzw. um eine Schädigung des Bonddrahtes 9 durch die Relativbewegung der Bauteile zueinander im verbauten Zustand zu verhindern, sind die Anbindungslasche 6 des zumindest einen Zellverbinders 4 und das Batteriesteuerungssystem 5 jeweils formschlüssig mit dem Trägerrahmen 3 verbunden.
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Für die formschlüssige Verbindung weist der Trägerrahmen 3 einen konischen Vorsprung 12 und die Anbindungslasche 6 des zumindest einen Zellverbinders 4 eine dem Vorsprung 12 entsprechende Aussparung 13 auf. Dabei greift der Vorsprung 12 formschlüssig in die Aussparung 13 ein.
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Um den Ausgleich der Relativbewegung weiter zu verbessern sind zwischen der Anbindungslasche 6 und dem Anbindungsbereich 7 ein elastisch verformbares erstes Ausgleichselement 14 und ein elastisch verformbares zweites Ausgleichselement 15 zum Ausgleichen einer Relativbewegung vorgesehen, wobei zwischen dem ersten Ausgleichselement 14 und dem zweiten Ausgleichselement 15 eine Ausgleichs-Aussparung 16 vorgesehen ist.
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Um die Positionierung des Zellverbinders in dem Trägerrahmen 3 bzw. der Batteriezelle 8 zu dem Batteriesteuerungssystem 5 sicher und einfach gestalten zu können, weist der Anbindungsbereich 7 eine Ausgleichswelle 17 und der Trägerrahmen 3 zum Abstützen eine Abstützrippe 18 auf.
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Ferner sieht der Trägerrahmen 3 eine Abstützrippe 20 vor, welche die Bondlasche 10 beim Schweißvorgang abstützen, und die dabei auftretenden Kräfte aufnehmen kann.
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In 3 ist der Zellverbinder 4 mit der Anbindungslasche 6 zum Trägerrahmen 3 dargestellt. Dabei verfügt der Zellverbinder 4 im Bereich der Anbindungslasche 6 über eine rechteckige Aussparung 13. An dieser Stelle wird der Zellverbinder 4 mit dem Trägerrahmen 3 durch heißverstemmen verbunden. Der Vorsprung 12 des Trägerrahmens 3 ist vorliegend als Heißverstemmelement 12 ausgebildet. Die rechteckige Aussparung 13 am Zellverbinder 4 dient mit ihren Flächen zur Längsausrichtung X-Richtung sowie zur Querausrichtung Y-Richtung des Zellverbinders 4 im Bezug zum Trägerrahmen 3. Die Position des Zellverbinders 4 in Z-Richtung wird dadurch hergestellt, dass die untere Fläche der Anbindungslasche 6 auf der Fläche am Trägerrahmen 3 aufliegt. Es ist zu erkennen, dass die Anbindungslasche 6 zum Verbinden des Bonddrahtes 9, das heißt zum Herstellen des Spannungsabgriffes 9, am Zellverbinder 4 so ausgeführt ist, dass sich keine Positionsänderung bei auftretenden Toleranzen in Z-Richtung bei der Montage des Verbindungsmoduls 1 mit den Batteriezellen 8 bzw. dem Batteriezellstapel 8 ergibt. Der Toleranzausgleich in Z-Richtung wird durch Verformung des ersten Ausgleichselements 14 und des zweiten Ausgleichselements 15 neben der Anbindungslasche 6 für den Bonddraht 9 bzw. Spannungsabgriff 9 erreicht und hat keinen Einfluss auf die Z-Position des Bonddrahtes 9 bzw. Spannungsabgriffs 9. Um die Flexibilität in diesem Bereich zu erhöhen, verfügt der Zellverbinder 4 über eine große Ausgleichs-Aussparung 16 zwischen den Ausgleichselementen 14, 15. Der Zellverbinder 4 verfügt im Bereich zwischen zwei benachbarten Batteriezellen 8 ebenfalls über eine Ausgleichswelle 17 um Positionstoleranzen der Batteriezellen 8 kompensieren zu können.
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In 4 ist der Trägerrahmen 3 mit den Anbindungspunkten für das Batteriesteuerungssystem 5 sowie die Anbindungspunkte für die Zellverbinder 4 zu sehen. Zu erkennen sind die Trägerrahmen-Aussparungen 19 für die Zellverbinder 4 sowie eine Abstützrippe 18 zwischen zwei Zellverbindern 4 sowie das Abstützelement 20 für die Anbindungslasche 6 des Zellverbinders 4 im Bereich des Bonddrahtes 9. Außerdem ist der rechteckige Vorsprung 12 in Form des Heißverstemmelements 12 zur Verbindung des Trägerrahmens 3 mit dem Zellverbinder 4 zu erkennen. Das Heißverstemmelement 12 am Trägerrahmen 3 dient mit seinen Flächen zur Längsausrichtung X-Richtung sowie zur Querausrichtung Y-Richtung des Zellverbinders 4 im Bezug zum Trägerrahmen 3. In Z-Richtung liegt der Zellverbinder 4 an der Anbindungslasche 6 zum Trägerelement auf der Fläche am Trägerrahmen 3 auf. Das Heißverstemmelement 12 ist direkt benachbart zum Abstützelement 20 für die Anbindungslasche 6 zum Bonden 9 des Spannungsabgriffes 9 ausgeführt. Außerdem ist die Auflagefläche sowie der zweite Vorsprung 21 in Form eines zweiten Heißverstemmelements 21 für das Batteriesteuerungssystem 5 zu erkennen. Auch diese ist in direkter Nachbarschaft zur Anbindungslasche 6 des Zellverbinders 4 als auch der Bondlasche 10 zum Bonden 9 des Spannungsabgriffes 9 am Zellverbinder 4 angeordnet.
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In 5 ist ein Ausschnitt eines Batteriezellenmoduls 2 mit einem Verbindungsmodul 1 mit einem Trägerrahmen 3, einem Zellverbinder 4 und einem Batteriesteuerungssystem 5 gezeigt. Dabei sind die Batteriezellen 8 mit dem Anbindungsbereich 7 des Zellverbinders an einem Verbindungspunkt 22 verschweißt.
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In 6 ist das Verfahren 100 zur Herstellung des Batteriezellenmoduls 2 gezeigt. Im Allgemeinen umfasst das Verfahren 100 die folgenden Schritte:
- - Herstellen 110 des Verbindungsmoduls nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durch:
- ▪ Verbinden 120 der Anbindungslasche 6 des Zellverbinders 4 mit dem Trägerrahmen 3 mittels einer formschlüssigen Aufnahme der Anbindungslasche 6 in den Trägerrahmen 3,
- ▪ Verbinden 130 des Batteriesteuerungssystems 5 mit dem Trägerrahmen 3,
- ▪ Herstellen 140 der Bonddraht-Verbindung zwischen dem Zellverbinder 4 und dem Batteriesteuerungssystems 5 mittels Schweißen,
- - Verbinden 150 zumindest einer Batteriezelle 8 mit dem Anbindungsbereichs 7 des zumindest einen Zellverbinders 4.
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Für die Verbindung greift der Vorsprung 12 des Trägerrahmens 3 in die Aussparung 13 der Anbindungslasche des zumindest einen Zellverbinders 4 ein und wird heißverstemmt 122.
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Genauer gesagt wird bei der Montage des Zellverbinders 4 auf der Oberseite des Trägerrahmens 3, der Zellverbinder 4 mit seiner Aussparung 13 für das Heißverstemmelement 12 des Trägerrahmens 3 in Z-Richtung gefügt 120. Um ein einfaches Fügen 120 zu erreichen, ist das Heißverstemmelement 12 an seinen seitlichen Flächen konisch ausgeführt. Die Positionierung in Längs- und Querrichtung des Zellverbinders 4 zum Trägerrahmen 3 erfolgt durch die rechteckige Form der Aussparung 13 am Zellverbinder 4 in Kombination mit der rechteckigen Form des Heißverstemmelements 12 am Trägerrahmen 3. Der Zellverbinder 4 liegt bei der Vormontage in seiner Endposition an der Anbindungslasche 6 am Trägerrahmen 3 auf, wobei die Ausgleichswelle 17 am Zellverbinder 4 zur Abstützrippe 18 am Trägerrahmen 3 beabstandet ist. Dieser Abstand wird so groß gewählt, dass Toleranzen im finalen Montagezustand des Verbindungsmoduls 1 mit den Batteriezellen 8 oder dem Batteriezellstapel 8 ausgeglichen werden können ohne, dass die Ausgleichswelle 17 in Kontakt mit der Abstützrippe 18 kommt. Die Abstützrippe 18 dient bei der Vormontage des Zellverbinders 4 mit dem Trägerrahmen 3 zusätzlich als Auflagefläche des Zellverbinders 4 im Bereich der Ausgleichswelle 17. Im nächsten Schritt erfolgt das Heißverstemmen 122 des Zellverbinders 4 mit dem Trägerrahmen 3 am Heißverstemmpunkt. Dabei wird eine formschlüssige Verbindung der beiden Bauteile hergestellt, die direkt benachbart zum Anbindungspunkt für den Spannungsabgriff 9 am Zellverbinder 4 angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass im Bereich des Bonddrahtes 9 bzw. des Spannungsabgriffes 9 bzw. der Bonddraht-Verbindung 9 am Zellverbinder 4 durch die formschlüssige Verbindung zum Trägerrahmen 3 keine Relativbewegung zwischen den Bauteilen möglich ist. Die Zellverbinder 4 sind nun verlier sicher mit dem Trägerrahmen 3 verbunden und ausgerichtet.
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Als nächster Montageschritt wird die Vorbaugruppe bestehend aus Zellverbindern 4 und Trägerrahmen 3 mit dem Batteriesteuerungssystem 5 gefügt 131. Dabei wird das Batteriesteuerungssystem 5 in Z-Richtung also in Richtung des Trägerrahmens 3 bewegt, bis diese auf der Fläche der Anbindungslasche am Trägerrahmen 3 aufliegt. Diese Anbindungslasche befindet sich in direkter Nachbarschaft zum Vorsprung 12 bzw. zum Heißverstemmpunkt Zellverbinder 4 / Trägerrahmen 3. Im nächsten Montageschritt erfolgt das Heißverstemmen 132 des Vorsprungs 21 zwischen dem Batteriesteuerungssystem 5 und dem Trägerrahmen 3, wodurch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Trägerrahmen 3 und dem Batteriesteuerungssystem 5 hergestellt wird.
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Auf der Oberseite des Batteriesteuerungssystems 5 befindet sich ein Bondpad 11. Durch das Abstützelement 20 am Trägerrahmen 3 im Bereich der Anbindungslasche am Zellverbinder 4 wird beim Bonden 140 des Bonddrahtes die eingeleitete Kraft abgestützt ohne dass der Zellverbinder 4 in diesem Bereich eine plastische Verformung erfährt. Durch das direkt benachbarte Abstützelement 21 am Trägerrahmen 3 zur formschlüssigen Anbindung des Batteriesteuerungssystems 5 an den Trägerrahmen 3 zum Bondpad 11 wird die eingeleitet Kraft beim Bonden des Bonddrahtes 9 optimal abgestützt.
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Durch die beiden formschlüssigen Verbindungen zwischen dem Zellverbinder 4 und dem Trägerrahmen 3 sowie dem Trägerrahmen 3 und dem Batteriesteuerungssystem 5 und der direkt benachbarten Anordnung des Spannungsabgriffs 9 zwischen dem Zellverbinder 4 und dem Batteriesteuerungssystem 5 wird eine Relativbewegung der beteiligten Bauteile vermieden und so sicher verhindert, dass im Betrieb sowie bei der weiteren Montage mit dem Batteriezellstapel 8 oder der Batteriezelle 8 der Bonddraht 9 geschädigt wird. Dies erhöht die Sicherheit des Batteriezellenmoduls 2.
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Zur Herstellung des Batteriezellenmoduls 2 wird nun das Verbindungsmodul 1 auf den vormontierten Batteriezellstapel 8 aufgelegt. Nun erfolgt das Verbinden 150 des Anbindungsbereichs 7 des Zellverbinders mit den Batteriezellen 8 durch Verschweißen. Dabei können die Positionen der Zellterminals durch unterschiedliche Toleranzen in Z-Richtung sowohl durch die Batteriezellen selber, als auch durch Toleranzen des gesamten Verbindungsmoduls 1 variieren. Dabei kann die unterschiedliche Z-Position von Zelle 1 und Zelle 2 durch die Ausgleichswelle 17 am Zellverbinder 4 zwischen den beiden Zellen ausgeglichen werden. Da der Zellverbinder formschlüssig mit dem Trägerrahmen 3 verbunden ist, verfügt der Zellverbinder 4 selber über ein weiteres Ausgleichselement 14, 15 im Bereich der formschlüssigen Verbindung zwischen Zellverbinder 4 und Trägerrahmen 3. Dadurch können die auftretenden Toleranzen zwischen dem Verbindungsmodul und dem Batteriezellenstapel in Z-Richtung kompensiert werden. Da der Bereich der Bonddraht-Verbindung vom Bereich des Ausgleichselementes 14, 15 entkoppelt ist, kann das Ausgleichselement 14, 15 eine Formänderung erfahren, ohne dass der Bereich des Spannungsabgriffes 9 tangiert wird. Dadurch wird der Spannungsabgriff 9 sicher vor Beschädigung durch Verformungen geschützt.
