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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen
US-Anmeldung Nr. 63/322766 , die am 23. März 2022 eingereicht wurde und durch Bezugnahme in diese Schrift aufgenommen ist.
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GEBIET DER TECHNIK
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Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen ein Verfahren zum Montieren eines Traktionsbatteriepacks und im Besonderen, wie Batteriezellen in ein Gehäuse des Batteriepacks eingeführt werden.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Elektrifizierte Fahrzeuge unterscheiden sich von herkömmlichen Kraftfahrzeugen, da elektrifizierte Fahrzeuge einen Antriebsstrang beinhalten, der eine oder mehrere elektrische Maschinen aufweist. Die elektrischen Maschinen können die elektrifizierten Fahrzeuge anstelle von oder zusätzlich zu einer Brennkraftmaschine antreiben. Eine Traktionsbatteriepackbaugruppe kann die elektrischen Maschinen mit Leistung versorgen. Die Traktionsbatteriepackbaugruppe eines elektrifizierten Fahrzeugs kann Gruppen von Batteriezellen beinhalten.
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KURZDARSTELLUNG
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In einigen Aspekten betreffen die hier beschriebenen Techniken ein Verfahren zum Montieren eines Traktionsbatteriepacks, das Folgendes beinhaltet: Komprimieren eines ersten Zellenstapels innerhalb einer ersten Kompressionseinrichtung; Komprimieren eines zweiten Zellenstapels innerhalb einer zweiten Kompressionseinrichtung; Positionieren des ersten Zellenstapels und der ersten Kompressionseinrichtung neben dem zweiten Zellenstapel und der zweiten Kompressionseinrichtung; und Einführen des ersten und des zweiten Zellenstapels in eine Zellenaufnahmeöffnung einer Gehäusestruktur durch Drücken des ersten und des zweiten Zellenstapels zusammen in die Zellenaufnahmeöffnung.
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In einigen Aspekten betreffen die hier beschriebenen Techniken ein Verfahren, wobei, während des Drückens, der erste Zellenstapel aus der ersten Kompressionseinrichtung in die Gehäusestruktur bewegt wird und der zweite Zellenstapel aus der zweiten Kompressionseinrichtung in die Gehäusestruktur bewegt wird.
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In einigen Aspekten betreffen die hier beschriebenen Techniken ein Verfahren, wobei der erste Zellenstapel und der zweite Zellenstapel während des Drückens voneinander beabstandet sind. In einigen Aspekten betreffen die hier beschriebenen Techniken ein Verfahren, das ferner Berühren des ersten Zellenstapels und des zweiten Zellenstapels mit einem Kolben während des Drückens beinhaltet.
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In einigen Aspekten betreffen die hier beschriebenen Techniken ein Verfahren, wobei die erste Kompressionseinrichtung und die zweite Kompressionseinrichtung unterschiedliche Umfangsabschnitte eines Durchlasses ausbilden, wenn die erste Kompressionseinrichtung neben der zweiten Kompressionseinrichtung positioniert ist, und das ferner Ausfahren des Kolbens durch den Durchlass während des Drückens beinhaltet.
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In einigen Aspekten betreffen die hier beschriebenen Techniken ein Verfahren, das ferner Positionieren eines Abstandshalters zwischen dem ersten Zellenstapel und dem zweiten Zellenstapel beinhaltet, wobei sich der Abstandshalter während des Drückens zwischen dem ersten Zellenstapel und dem zweiten Zellenstapel befindet.
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In einigen Aspekten betreffen die hier beschriebenen Techniken ein Verfahren, wobei der erste Zellenstapel eine Vielzahl von ersten Zellen beinhaltet, die jeweils eine erste Seite des Abstandshalters direkt berühren, wobei der zweite Zellenstapel eine Vielzahl von zweiten Zellen beinhaltet, die jeweils eine gegenüberliegende, zweite Seite des Abstandshalters direkt berühren.
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In einigen Aspekten betreffen die hier beschriebenen Techniken ein Verfahren, wobei der Abstandshalter in die Zellenaufnahmeöffnung zusammen mit dem ersten Zellenstapel und dem zweiten Zellenstapel eingeführt wird.
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In einigen Aspekten betreffen die hier beschriebenen Techniken ein Verfahren, wobei eine Druckkraft, die auf den ersten Zellenstapel durch die Gehäusestruktur nach dem Einführen ausgeübt wird, kleiner als eine Druckkraft ist, die auf den ersten Zellenstapel durch die erste Kompressionseinrichtung vor dem Einführen ausgeübt wird.
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In einigen Aspekten betreffen die hier beschriebenen Techniken ein Verfahren, wobei das Komprimieren des ersten Zellenstapels entlang einer ersten Zellenstapelachse erfolgt und das Komprimieren des zweiten Zellenstapels entlang einer zweiten Zellenstapelachse erfolgt, wobei die erste Zellenstapelachse während des Einführens parallel zu der zweiten Zellenstapelachse ist.
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In einigen Aspekten betreffen die hier beschriebenen Techniken ein Verfahren, wobei durch das Drücken der erste Zellenstapel und der zweite Zellenstapel im Verhältnis zu der Gehäusestruktur in die Gehäusestruktur in einer Richtung bewegt werden, die sowohl zu der ersten Zellenstapelachse als auch der zweiten Zellenstapelachse senkrecht ist.
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In einigen Aspekten betreffen die hier beschriebenen Techniken ein Verfahren, wobei das Komprimieren des ersten Zellenstapels entlang einer ersten Zellenstapelachse erfolgt und das Komprimieren des zweiten Zellenstapels entlang einer zweiten Zellenstapelachse erfolgt, wobei die erste Zellenstapelachse während des Drückens parallel zu der zweiten Zellenstapelachse ist.
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In einigen Aspekten betreffen die hier beschriebenen Techniken ein Verfahren, das ferner, nach dem Einführen, Ausüben einer Druckkraft auf den ersten Zellenstapel und den zweiten Zellenstapel mit der Gehäusestruktur beinhaltet.
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In einigen Aspekten betreffen die hier beschriebenen Techniken ein Verfahren, wobei die Gehäusestruktur den ersten Zellenstapel und den zweiten Zellenstapel nach dem Einführen in Umfangsrichtung umgibt.
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In einigen Aspekten betreffen die hier beschriebenen Techniken ein Verfahren, wobei die Gehäusestruktur ein Gehäusekranz ist.
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In einigen Aspekten betreffen die hier beschriebenen Techniken ein Verfahren zum Montieren eines Traktionsbatteriepacks, das Folgendes beinhaltet: Anordnen einer Vielzahl von Batteriezellen in einer ersten Gruppe, die entlang einer ersten Achse verteilt ist, und einer zweiten Gruppe, die entlang einer zweiten Achse verteilt ist; Komprimieren der ersten Gruppe von Zellen, um einen ersten Zellenstapel bereitzustellen, und Komprimieren der zweiten Gruppe von Zellen, um einen zweiten Zellenstapel bereitzustellen; Positionieren des ersten Zellenstapels neben dem zweiten Zellenstapel; und Pressen eines Kolbens gegen den ersten Zellenstapel und gegen den zweiten Zellenstapel, um den ersten Zellenstapel und den zweiten Zellenstapel in eine Zellenaufnahmeöffnung einer Gehäusestruktur zu bewegen.
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In einigen Aspekten betreffen die hier beschriebenen Techniken ein Verfahren, wobei, während des Pressens, der erste Zellenstapel aus einer ersten Kompressionseinrichtung in die Gehäusestruktur bewegt wird und der zweite Zellenstapel aus einer zweiten Kompressionseinrichtung in die Gehäusestruktur bewegt wird.
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In einigen Aspekten betreffen die hier beschriebenen Techniken ein Verfahren, wobei die erste Kompressionseinrichtung und die zweite Kompressionseinrichtung unterschiedliche Umfangsabschnitte eines Durchlasses ausbilden, wenn der erste Zellenstapel neben dem zweiten Zellenstapel positioniert ist, wobei sich der Kolben während des Pressens durch den Durchlass erstreckt.
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In einigen Aspekten betreffen die hier beschriebenen Techniken ein Verfahren, wobei die Gehäusestruktur ein Gehäusekranz ist.
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Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen der vorhergehenden Absätze, der Patentansprüche oder der folgenden Beschreibung und Zeichnungen, die beliebige ihrer verschiedenen Aspekte oder jeweiligen individuellen Merkmale beinhalten, können unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination betrachtet werden. In Verbindung mit einer Ausführungsform beschriebene Merkmale sind auf alle Ausführungsformen anwendbar, sofern derartige Merkmale nicht unvereinbar sind.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die verschiedenen Merkmale und Vorteile der offenbarten Beispiele werden dem Fachmann aus der detaillierten Beschreibung ersichtlich. Die Figuren, die der detaillierten Beschreibung beigefügt sind, können kurz wie folgt beschrieben werden:
- 1 veranschaulicht eine Seitenansicht eines elektrifizierten Fahrzeugs.
- 2 veranschaulicht eine vergrößerte Teilansicht einer Traktionsbatteriepackbaugruppe von dem elektrifizierten Fahrzeug aus 1 gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
- 3 veranschaulicht eine Batteriezelle von der Traktionsbatteriepackbaugruppe aus 2.
- 4 veranschaulicht eine Gruppe von Zellen, die durch eine Kompressionseinrichtung komprimiert wird, um einen Zellenstapel für die Traktionsbatteriepackbaugruppe aus 2 bereitzustellen.
- 5 veranschaulicht die Gruppe von Zellen aus 4, die durch die Kompressionseinrichtung komprimiert wird und den Zellenstapel bereitstellt.
- 6 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht des Zellenstapels aus 6, der mit anderen Zellenstapeln ausgerichtet ist, um eine Zellenmatrix für die Traktionsbatteriepackbaugruppe aus 2 bereitzustellen.
- 7 veranschaulicht die Zellenmatrix aus 6, die in einen Gehäusekranz eingeführt ist.
- 8 veranschaulicht eine Unteransicht von 9.
- 9 veranschaulicht eine Schnittansicht allgemein entlang der Linie 9-9 in 7.
- 10 veranschaulicht eine Nahansicht eines Bereichs aus 9.
- 11 veranschaulicht die Zellenmatrix und den Gehäusekranz aus 7 vor Befestigen einer Gehäuseabdeckung.
- 12 veranschaulicht die Zellenmatrix und den Gehäusekranz aus 11 nach Befestigen einer Gehäuseabdeckung.
- 13 veranschaulicht die Zellenmatrix und den Gehäusekranz aus 12 unmittelbar vor dem Befestigen eines Gehäusebodens.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Diese Offenbarung beschreibt beispielhafte Traktionsbatteriepackbaugruppen, die ein Gehäuse aufweisen, das einen Innenbereich bereitstellt. Batteriezellen und Elektronikmodule können zusammen mit anderen Komponenten innerhalb des Innenbereichs gehalten werden. Die Batteriezellen können verwendet werden, um eine elektrische Maschine mit Leistung zu versorgen.
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Insbesondere beschreibt diese Offenbarung beispielhafte Verfahren zum Montieren von Traktionsbatteriepackbaugruppen.
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Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet ein elektrifiziertes Fahrzeug 10 einen Traktionsbatteriepack 14, eine elektrische Maschine 18 und Räder 22. Der Traktionsbatteriepack 14 versorgt eine elektrische Maschine 18 mit Leistung, die elektrische Leistung in Drehmoment zum Antreiben der Räder 22 umwandeln kann. Bei dem Traktionsbatteriepack 14 kann es sich um eine Batterie mit relativ hoher Spannung handeln. Der Traktionsbatteriepack 14 ist in dem Ausführungsbeispiel an einem Unterboden 26 des elektrifizierten Fahrzeugs 10 befestigt. Der Traktionsbatteriepack 14 könnte sich in anderen Beispielen an einer anderen Stelle des elektrifizierten Fahrzeugs 10 befinden.
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Bei dem elektrifizierten Fahrzeug 10 handelt es sich um ein vollelektrisches Fahrzeug. In anderen Beispielen ist das elektrifizierte Fahrzeug 10 ein Hybridelektrofahrzeug, das selektiv Räder unter Verwendung eines Drehmoments antreibt, das von einer Brennkraftmaschine anstelle von oder zusätzlich zu einer elektrischen Maschine bereitgestellt wird. Im Allgemeinen könnte das elektrifizierte Fahrzeug 10 eine beliebige Art von Fahrzeug sein, das einen Traktionsbatteriepack aufweist.
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Unter nunmehriger Bezugnahme auf 2 beinhaltet der Traktionsbatteriepack 14 eine Vielzahl von Batteriezellen 30, die innerhalb einer Gehäusebaugruppe 34 gehalten wird. In dem Ausführungsbeispiel umfasst die Gehäusebaugruppe 34 verschiedene Gehäusestrukturen. Insbesondere beinhaltet die beispielhafte Gehäusebaugruppe 34 eine Gehäuseabdeckung 38, einen Gehäusekranz 40 und einen Gehäuseboden 42. Die Gehäuseabdeckung 38, der Gehäusekranz 40 und der Gehäuseboden 42 sind aneinander befestigt, um einen Innenbereich 44 bereitzustellen, in dem die Vielzahl von Batteriezellen 30 untergebracht ist.
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Die Vielzahl von Batteriezellen (oder einfach „Zellen“) 30 dient zum Zuführen von elektrischer Leistung zu verschiedenen Komponenten des elektrifizierten Fahrzeugs 10. Die Batteriezellen 30 werden entlang einer Achse gruppiert und gestapelt, um einen von einer Vielzahl von Zellenstapeln 46 zu konstruieren, die dann nebeneinander positioniert werden, um eine Zellenmatrix 50 bereitzustellen. In diesem Beispiel beinhaltet jeder Zellenstapel 46 acht einzelne Batteriezellen 30 und beinhaltet die Zellenmatrix 50 vier Zellenstapel 46.
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Obwohl eine bestimmte Anzahl von Batteriezellen 30 und Zellenstapeln 46 in den verschiedenen Ausführungsformen dieser Offenbarung veranschaulicht ist, könnte der Traktionsbatteriepack 14 eine beliebige Anzahl von Zellen 30 und Zellenstapeln 46 beinhalten. Mit anderen Worten ist diese Offenbarung nicht auf die in 2 dargestellte konkrete Konfiguration der Zellen 30 beschränkt. Die Zellenmatrix 50 könnte stattdessen zum Beispiel weniger als vier Zellenstapel oder mehr als vier Stapel beinhalten.
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Der Gehäusekranz 40 beinhaltet in diesem Beispiel eine Vielzahl von Seitenwänden 56, die im Verhältnis zueinander angeordnet sind, um eine Zellenaufnahmeöffnung 60 bereitzustellen. Die Seitenwände 56 können extrudierte Strukturen sein, die zum Beispiel durch Schweißen miteinander verbunden sind.
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Beim Montieren des Traktionsbatteriepacks 14 kann die Gehäuseabdeckung 38 an einer vertikalen Oberseite 62 des Gehäusekranzes 40 befestigt werden. Eine Grenzfläche zwischen der Gehäuseabdeckung 38 und dem Gehäusekranz 40 erstreckt sich in Umfangsrichtung durchgehend um den Innenbereich 44. Beim Montieren des Traktionsbatteriepacks 14 kann der Gehäuseboden 42 an einer vertikalen Unterseite 64 des Gehäusekranzes 40 befestigt werden. Eine Grenzfläche zwischen dem Gehäuseboden 42 und dem Gehäusekranz 40 erstreckt sich in Umfangsrichtung durchgehend um den Innenbereich 44. Mechanische Befestigungselemente oder Schweißnähte können zum Beispiel verwendet werden, um die Gehäuseabdeckung 38 und den Gehäuseboden 42 an dem Gehäusekranz 40 zu befestigen. Im Rahmen dieser Offenbarung beziehen sich vertikal und horizontal auf den Boden und eine allgemeine Ausrichtung des elektrifizierten Fahrzeugs 10 während des Betriebs.
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Beim Montieren des Traktionsbatteriepacks 14 wird die Zellenmatrix 50 innerhalb der Zellenaufnahmeöffnung 60 positioniert. Der beispielhafte Gehäusekranz 40 beinhaltet eine Zellenaufnahmeöffnung 60, es versteht sich jedoch, dass sich diese Offenbarung auch auf Gehäusebaugruppen erstreckt, die mehr als eine Zellenaufnahmeöffnung bereitstellen. Die Gehäuseabdeckung 38 kann die Zellenmatrix 50 innerhalb der Zellenaufnahmeöffnung 60 abdecken, um die Zellenmatrix 50 im Wesentlichen von allen Seiten zu umgeben.
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Der Gehäusekranz 40 komprimiert und hält die Zellenmatrix 50 beim Einführen der Zellenmatrix 50 in die Zellenaufnahmeöffnung 60 des Gehäusekranzes 40. In diesem Beispiel üben die Seitenwände 56 des Gehäusekranzes 40 Kräfte auf die Zellenmatrix 50 beim Positionieren der Zellenmatrix 50 innerhalb der Zellenaufnahmeöffnung 60 aus.
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Der Traktionsbatteriepack 14 kann als Cell-to-Pack-Batteriebaugruppe betrachtet werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Traktionsbatteriepackbaugruppen sind bei einer Cell-to-Pack-Batteriebaugruppe Batteriezellen oder andere Energiespeichervorrichtungen in die Gehäusebaugruppe 34 integriert, ohne dass die Zellen in Arrays oder Modulen angeordnet sind. Die Gehäusebaugruppe 34 übt Druckkräfte auf die Zellen aus. Bei der Cell-to-Pack-Batteriebaugruppe können daher die meisten, wenn nicht alle, bei herkömmlichen Batteriearrays verwendeten Array-Trägerstrukturen entfallen (z. B. Array-Rahmen, Abstandshalter, Schienen, Wände, Endplatten, Bindungen usw.), die verwendet werden, um die Batteriezellen innerhalb der Arrays/Module zu gruppieren und zu halten.
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Die Zellenmatrix 50 des beispielhaften Traktionsbatteriepacks 14 umfasst eine Vielzahl von separaten Zellenstapeln 46, die gleichzeitig in die Zellenaufnahmeöffnung des Gehäusekranzes 40 eingeführt werden kann. Sie können alternativ in kleineren Untergruppen von Zellenstapeln oder als einzelne Zellenstapel eingeführt werden. Um die beispielhafte Zellenmatrix 50 in die Zellenaufnahmeöffnung 60 einzuführen, werden die Zellenstapel 46 der Zellenmatrix 50 komprimiert und, während sie komprimiert sind, in der Zellenaufnahmeöffnung 60 in Position gebracht. Die Fixierung, die zum Komprimieren der Zellenstapel 46 genutzt wird, wird beim Einführen der Zellenmatrix 50 entfernt. Die Zellenstapel 46 können sich innerhalb der Gehäusebaugruppe 34 etwas ausdehnen, werden jedoch immer noch durch die Gehäusebaugruppe 34 komprimiert.
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Unter nunmehriger Bezugnahme auf 3 und unter weiterer Bezugnahme auf die 1 und 2 sind die Batteriezellen 30 des Ausführungsbeispiels prismatische Lithium-Ionen-Zellen. Innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung könnten jedoch alternativ Batteriezellen genutzt werden, die andere Geometrien (zylindrisch, Pouch usw.) und/oder chemische Zusammensetzungen (Nickel-Metallhydrid, Blei-Säure usw.) aufweisen.
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Die beispielhaften Batteriezellen 30 beinhalten jeweils eine erste in Seitenrichtung gewandte Seite 66A und eine gegenüberliegende, zweite in Seitenrichtung gewandte Seite 66B. Beim Montieren der Batteriezellen 30 zu Zellenstapeln 46 innerhalb des Traktionsbatteriepacks 14 sind die erste und die zweite in Seitenrichtung gewandte Seite 66A, 66B von der Achse des jeweiligen Zellenstapels 46 horizontal nach außen abgewandt.
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Es versteht sich, dass Herstellungstoleranzen und andere Faktoren zu leichten Variationen in der Größe einiger Batteriezellen 30 führen können. Eine Breite W, hier eine horizontale Breite, jeder Zelle 30 kann zum Beispiel leicht variieren. Die beispielhaften Montageverfahren dieser Offenbarung können dazu beitragen, diese Variationen aufzufangen.
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Ein beispielhaftes Verfahren zum Montieren des Traktionsbatteriepacks 14 beinhaltet Verteilen einer ersten Gruppe von Zellen 30 entlang einer Zellenstapelachse A und dann Komprimieren der ersten Gruppe von Zellen 30 entlang der Zellenstapelachse A, wie in den 4 und 5 dargestellt, um einen der Zellenstapel 46A bereitzustellen.
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In diesem Beispiel wird eine Kompressionseinrichtung 68 verwendet, um die Zellen 30 entlang der Zellenstapelachse A zu komprimieren. Die durch die Kompressionseinrichtung 68 auf die Zellen 30 ausgeübte Druckkraft beträgt in einigen Beispielen 3 Kilonewton. Die Kompressionseinrichtung 68 könnte zum Beispiel durch einen pneumatischen Aktor angetrieben werden, um die Zellen 30 entlang der Zellenstapelachse A zu komprimieren.
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In diesem Beispiel sind innerhalb des Zellenstapels 46A Trennplatten 72 zwischen jeder der Zellen 30 entlang der Zellenstapelachse A angeordnet. Die Trennplatten 72 können einen Rahmenabschnitt 74 beinhalten, der ein komprimierbares Material 76 hält. Das komprimierbare Material 76 kann komprimiert werden, um eine gewisse Ausdehnung der Zellen 30 zuzulassen. Bei dem komprimierbaren Material 76 kann es sich um Schaumstoff handeln.
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Schieberplatten 80 sind an gegenüberliegenden axialen Enden der Zellen 30 des Zellenstapels 46A angeordnet. Die Schieberplatten 80 beinhalten einen Rahmenabschnitt 82, der ein komprimierbares Material 84 hält. Bei dem komprimierbaren Material 76 kann es sich um Schaumstoff handeln. Das komprimierbare Material 84 kann komprimiert werden, um eine gewisse Ausdehnung der Zellen 30 zuzulassen.
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Das Gruppieren und Komprimieren werden wiederholt, um jeden der verbleibenden Zellenstapel 46B bis 46D bereitzustellen, die in Kombination die Zellenmatrix 50 des Traktionsbatteriepacks 14 bilden. Als Nächstes wird, wie in den 6 und 7 dargestellt, die Zellenmatrix 50 durch Positionieren der Zellenstapel 46A bis 46D nebeneinander ausgebildet, während die Kompressionseinrichtungen 68 die Zellenstapel 46 halten. Jeder der Zellenstapel 46A bis 46D wird durch eine andere der Kompressionseinrichtungen 68 gehalten. Eine Zellenmatrixverbindungsbaugruppe 90 kann in diesem Beispiel durch einen Aktor entlang einer Verbindungsachse X bewegt werden, um die Zellenstapel 46A bis 46D entlang der Achse X zusammenzupressen. Wenn der Traktionsbatteriepack 14 innerhalb des Fahrzeugs installiert ist, entspricht die Achse X einer Längsachse des elektrifizierten Fahrzeugs 10.
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Innerhalb der Zellenmatrix 50 sind Abstandshalter 86 zwischen jedem der Zellenstapel 46 eingefügt positioniert. Die Abstandshalter 86 können verhindern, dass sich die Zellenstapel 46 direkt berühren. Andere Abstandshalter 86 sind an den Enden der Zellenmatrix 50 benachbart zu den Zellenstapeln 46A bzw. 46D angeordnet. Nach Installieren der Zellenmatrix 50 können die Abstandshalter 86 einen Raum zum Einbringen eines Klebstoffs, falls gewünscht, bereitstellen.
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In einem Beispiel presst die Zellenmatrixverbindungsbaugruppe 90 die Zellenstapel 46 entlang der Achse X, bis die Kompressionseinrichtungen 68 einander berühren. Die Berührung zwischen den Kompressionseinrichtungen 68 kann dazu beitragen, die Zellenstapel 46 im Verhältnis zueinander entlang der Achse X zu platzieren.
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In anderen Beispielen werden die Abstandshalter 86 weggelassen und werden die Zellenstapel 46 durch die Zellenmatrixverbindungsbaugruppe 90 zusammengepresst, bis die Zellen 30 eines der Zellenstapel 46 die Zellen 30 in einem anderen der Zellenstapel 46 direkt berühren. Nach dem Pressen wird die Zellenmatrix 50 im Verhältnis zu dem Gehäusekranz 40 bewegt, bis sich die Zellenmatrix 50 vertikal unterhalb des Gehäusekranzes 40 und der Zellenaufnahmeöffnung 60 befindet, wie in den 7 und 8 dargestellt. Die Zellenmatrixverbindungsbaugruppe 90 und die Kompressionseinrichtungen 68 halten die Zellenmatrix 50 zusammen, bis die Zellenmatrix 50 vertikal unterhalb des Gehäusekranzes 40 positioniert ist.
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Bei dem Montageverfahren wird dann die Zellenmatrix 50 in die Zellenaufnahmeöffnung 60 des Gehäusekranzes 40 eingeführt. Während des Einführens wird der Gehäusekranz 40 an einer Kranzplatte 98 befestigt. Es können Führungsstifte 102 verwendet werden, um den Gehäusekranz 40 im Verhältnis zu der Kranzplatte 98 während des Einführens zu platzieren. Zum Einführen der Zellenmatrix 50 wird eine Vielzahl von Kolben 94 durch Aktoren nach oben getrieben, um die Zellenstapel 46A bis 46D vertikal nach oben aus den Kompressionseinrichtungen 68 und in die Zellenaufnahmeöffnung 60 zu drücken. In anderen Beispielen können die Zellenstapel 46A bis 46D in anderen Richtungen in die Zellenaufnahmeöffnung 60 eingeführt werden. Die Kolben 94 führen in diesem Beispiel eine Zellenmatrix 50 ein. In einem anderen Beispiel wird mehr als eine Zellenmatrix 50 durch die Kolben 94 in die Zellenaufnahmeöffnung 60 eingeführt.
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Abstände zwischen den Zellenstapeln 46A bis 46D entlang der Achse X werden während des Einführens beibehalten. Das heißt, die Positionierung der Zellenstapel 46A bis 46D entlang der Achse X wird während des Einführens beibehalten.
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Jeder der Zellenstapel 46A bis 46D wird entlang der Zellenstapelachse A durch die jeweilige Kompressionseinrichtung 68 komprimiert. Innerhalb der Zellenmatrix 50 sind die Zellenstapelachsen A parallel zueinander. Durch den Einführschritt wird die Zellenmatrix 50 im Verhältnis zu dem Gehäusekranz 40 in einer Richtung bewegt, die senkrecht zu den Zellenstapelachsen A ist.
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Die Kompressionseinrichtungen 68 können, wenn sie von unten betrachtet werden, wie in 8 dargestellt, ein „I“-förmiges Profil aufweisen. Die Kompressionseinrichtungen 68 bilden jeweils einen anderen Umfangsabschnitt eines Umfangs eines Durchlasses 106 aus, wenn sie miteinander in Kontakt stehen. Zusammen bilden die beiden Kompressionseinrichtungen einen gesamten umlaufenden Umfang des Durchlasses 106 aus.
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In diesem Beispiel beinhaltet die Vielzahl von Kolben 94 Kolben 94A und Kolben 94B. Jeder der Kolben 94B erstreckt sich beim Drücken der Zellenmatrix 50 in die Zellenaufnahmeöffnung 60 durch einen der Durchlässe 106. Jeder der Kolben 94B berührt während des Drückens zwei Zellenstapel 46. Die Kolben 94A berühren während des Drückens einen einzelnen Zellenstapel.
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Nach dem Einführen umgibt der Gehäusekranz 40 den Zellenstapel 46 der Zellenmatrix 50 in Umfangsrichtung. Durch das Einführen wird die Zellenmatrix 50 innerhalb des Gehäusekranzes 40 positioniert, wodurch eine Druckkraft auf die Zellenstapel 46 ausgeübt wird. Der Gehäusekranz 40 kann eine gewisse Ausdehnung der Zellen 30 zulassen, nachdem er von den Kompressionseinrichtungen 68 entfernt wurde. Eine Druckkraft, die auf den Zellenstapel 46 durch den Gehäusekranz 40 nach dem Einführen ausgeübt wird, ist somit kleiner als eine Druckkraft, die auf die Zellenstapel durch die Kompressionseinrichtungen 68 ausgeübt wird.
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Unter Bezugnahme auf die 9 und 10 sind, um das Einführen zu erleichtern, die Innenflächen des beispielhaften Gehäusekranzes 40 mit Passscheiben 110 ausgekleidet, die Vorderkanten 114 aufweisen, die abgeschrägt sind. Die Schieberplatten 80, die den Zellenstapeln 46 zugeordnet sind, weisen eine Vorderkante 118 auf, die abgeschrägt ist. Die Schieberplatten 80 liegen während des Einführens direkt an den Passscheiben 110 an. Schrägen an den Vorderkanten 114 und den Vorderkanten 118 können dazu beitragen, die Zellenstapel 46 während des Einführens in die Zellenaufnahmeöffnung 60 zu führen.
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Unter Bezugnahme auf 11 können, nachdem die Zellenmatrix 50 innerhalb der Kranzplatte 98 positioniert wurde, die Kranzplatten 98 auf einer Schweißplatte 122 positioniert werden. Sammelschienenmodule 126 können dann installiert und an den Anschlüssen der Batteriezellen 30 befestigt werden. In einem Beispiel ist eine Sammelschiene über Laserschweißnähte mit jedem Zellenstapel 46 verbunden. Die Schweißnähte werden dann überprüft. Wenn die Überprüfung bestanden wird, werden zusätzlich Sammelschienen installiert, welche die Zellenstapel 46 elektrisch miteinander verbinden. In dieser Phase könnten zudem Klebstoffe zwischen die Zellenstapel 46 eingespritzt werden, um dazu beizutragen, die Zellenmatrix 50 aneinanderzubinden.
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Unter nunmehriger Bezugnahme auf 12 wird, nachdem die Sammelschienenmodule 126, Sammelschienen und andere Elektronikmodule installiert und elektrische Verbindungen hergestellt wurden, die Gehäuseabdeckung 38 an dem Gehäusekranz 40 befestigt.
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Unter Bezugnahme auf 13 wird als Nächstes die Kranzplatte 98 mit dem Gehäusekranz 40 und der Zellenmatrix 50 benachbart zu dem Gehäuseboden 42 positioniert, der durch eine Auflageplatte 130 gehalten wird. Ein Roboterheber 134 kann verwendet werden, um die Kranzplatte 98 zu positionieren.
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Die Auflageplatte 130 und der Gehäuseboden 42 werden dann vertikal im Verhältnis zu der Kranzplatte 98, dem Gehäusekranz 40 und der Zellenmatrix 50 bewegt, bis sich der Gehäuseboden 42 in einer Position befindet, die zur Befestigung an dem Gehäusekranz 40 geeignet ist. Der Gehäuseboden 42 wird dann an dem Gehäusekranz 40 zum Beispiel über Schweißnähte oder mechanische Befestigungselemente befestigt. Wärmeaustauschplatten, Wärmeleitmaterial usw. können an dem Gehäuseboden 42 angebracht werden, bevor der Gehäuseboden 42 an dem Gehäusekranz 40 befestigt wird. Der Traktionsbatteriepack 14 kann dann in dem elektrifizierten Fahrzeug 10 aus 1 installiert werden.
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Die vorhergehende Beschreibung ist beispielhafter und nicht einschränkender Natur. Dem Fachmann können sich Variationen und Modifikationen der offenbarten Beispiele erschließen, die nicht zwangsläufig vom Kern dieser Offenbarung abweichen. Demnach kann der dieser Offenbarung gewährte Schutzumfang nur durch Lektüre der folgenden Patentansprüche bestimmt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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