BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mehrere Einzelmodule umfassenden Modulanordnung, wobei es sich insbesondere um eine Batteriemodulanordnung handelt. Die Erfindung betrifft ferner eine sogenannte Druckplatte für eine mehrere Einzelmodule umfassende Modulanordnung sowie eine Modulanordnung mit einer solchen Druckplatte.

Eine betreffende Modulanordnung ist eine Baueinheit mit einer Vielzahl von Einzelmodulen, die zu einem Stapel zusammengefasst sind, wobei der Stapel einschließlich endseitiger Druckplatten von wenigstens einem umspannenden Spannband zusammengehalten wird. Die Druckplatten bewirken eine Vergleichmäßigung der Spannkraft und haben auch eine Schutz- und Befestigungsfunktion. Die Einzelmodule sind bevorzugt quaderförmig, insbesondere plattenartig, ausgebildet. Aus der nächstliegenden DE 102018217253 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriemodulanordnung bekannt, mit den Schritten:

- Anordnen mehrerer Speicherzellen zu einem Zellstapel, wobei an den Enden des Zellstapels eine erste Druckplatte und eine zweite Druckplatte, die eine taschenartige Vertiefung aufweist, angeordnet werden; - Anordnen wenigstens eines den Zellstapel umspannenden Spannbandes, derart, dass sich die beiden Bandenden des Spannbandes an der taschenartigen Vertiefung der zweiten Druckplatte befinden;

- Verpressen des Zellstapels, wobei die Bandenden des Spannbandes in die taschenartige Vertiefung gedrückt werden und die taschenartige Vertiefung zur dauerhaften Fixierung der Bandenden mit Kunst- oder Klebstoff ausgespritzt wird.

Mit der Erfindung sollen gegenüber dem o. g. Stand der Technik Verbesserungen erreicht werden.

Dies gelingt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren des Patentanspruchs 1. Mit einem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf eine erfindungsgemäße Druckplatte. Mit einem weiteren nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf eine Modulanordnung, insbesondere eine Batteriemodulanordnung. Zusätzliche Merkmale der Erfindung ergeben sich analog für alle Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung (wobei dies ausdrücklich auch Merkmale einschließt, die als „beispielsweise“, „bevorzugt“, „insbesondere“ etc. beschrieben sind) und der Zeichnung.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer mehrere Einzel- module umfassenden Modulanordnung umfasst zumindest folgende Schritte: -Anordnen der Einzelmodule zu einem Modulstapel an dessen gegenüberliegenden Enden eine erste Druckplatte und eine zweite Druckplatte positioniert werden, wobei die zweite Druckplatte eine Umlenkeinrichtung für die Bandenden eines Spannbandes aufweist;

- Anordnen eines den Modulstapel sowie die erste Druckplatte und die zweite Druckplatte umspannenden bzw. einfassenden Spannbandes, wobei die Bandenden des Spannbandes durch die Umlenkeinrichtung der zweiten Druckplatte geführt und in entgegengesetzte Querrichtungen umgelenkt werden;

- gegebenenfalls Vorspannen des Modulstapels in einer Vorspannvorrichtung (wie bspw. in der DE 102016200496 A1 beschrieben) oder dergleichen;

- Spannen des Spannbandes durch Aufbringen von Zugkräften an den Bandenden;

- Fixieren, insbesondere dauerhaftes Fixieren, der Bandenden des gespannten Spannbandes an der zweiten Druckplatte. Erfindungsgemäß wird eine mit einer Umlenkeinrichtung für die Bandenden eines Spannbandes ausgestattete zweite Druckplatte, wie nachfolgend noch näher erläutert, verwendet. Die Bandenden des Spannbandes werden durch die Umlenkeinrichtung der zweiten Druckplatte hindurchgeführt und in entgegengesetzte Querrichtungen umgelenkt, insbesondere quer zu den Bandeinlaufrichtungen (s. u.). Somit können die Bandenden zum Aufbringen von Zugkräften besser gegriffen werden, sodass auf das Spannband auch sehr hohe Zugkräfte aufgebracht werden können und gegebenenfalls keine Vorspannvorrichtung erforderlich ist. Ferner kommt es in der

Umlenkeinrichtung, insbesondere an Umlenkstegen oder dergleichen, zu Reibungseffekten, wodurch das Zurückrutschen der Bandenden verhindert oder zumindest verringert und dadurch auch die Fixierung der Bandenden vereinfacht wird.

Das Spannband ist aus einem geeigneten Material gebildet und weist eine geeignete Breite und Dicke auf. Bevorzugt ist eine konstante Breite und/oder Dicke vorgesehen. Das Spannband ist bevorzugt aus einem faserverstärkten Kunststoff, bspw. aus einem endloskohlenstoff- oder endlosglasfaser- verstärkten thermoplastischen Kunststoff, gebildet, insbesondere aus einem entsprechenden Tape-Flalbzeug. Bei dem Spannband kann es sich aber auch um ein Metallband, insbesondere ein Stahlband, handeln. Das Spannband weist zwei (offene) Bandenden auf, die nicht miteinander verbunden, sondern einzeln an der zweiten Druckplatte fixiert werden. Je nach Länge des bereitgestellten Spannbandes kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Bandende vor oder nach dem Fixieren noch gekürzt wird.

Die Umlenkeinrichtung der zweiten Druckplatte kann wenigstens eine Durchzugsöffnung für die Bandenden aufweisen (s. u.), wobei die Bandenden (des gespannten Spannbandes) durch Ausgießen dieser

Durchzugsöffnung mit einer Gussmasse, insbesondere einer Kunststoff- oder Klebstoffgussmasse, gegebenenfalls auch einer Metallschmelze (bspw. einer Aluminiumschmelze), an der zweiten Druckplatte fixiert werden können. Die zweite Druckplatte kann auch mit Bandführungsschlitzen oder unterseitigen Bandführungsnuten ausgebildet sein, die zur Fixierung der Bandenden mit einer Gussmasse ausgegossen werden können. Bevorzugt wird die Gussmasse eingespritzt. Die Bandenden können auch durch Verkleben oder Verschweißen mit bzw. an der zweiten Druckplatte fixiert werden, d. h., die Bandenden werden an die zweite Druckplatte angeklebt oder angeschweißt. Die Bandenden können auch mit Klammerelementen an der zweiten Druckplatte fixiert werden. Letzteres ermöglicht ein einfaches Lösen der Fixierung. Die genannten Fixierungsmaßnahmen können auch kombiniert werden.

Eine erfindungsgemäße (zweite) Druckplatte für eine mehrere Einzelmodule umfassende Modulanordnung, wobei die Druckplatte an einem Ende eines aus den Einzelmodulen gebildeten Modulstapels angeordnet und mittels Spannband mit dem Modulstapel verbunden wird, weist eine Umlenkeinrichtung für die Bandenden des Spannbandes auf, welche dazu ausgebildet ist, die Bandenden des Spannbandes in entgegengesetzte Querrichtungen umlenken zu können, d. h., mit der Umlenkeinrichtung sind die Spannenden des Spannbands umlenkbar. Die Umlenkeinrichtung der Druckplatte kann eine Durchzugsöffnung für die beiden Bandenden des Spannbandes aufweisen, welche bevorzugt als schräg verlaufendes, insbesondere sich schräg zu den Bandeinlaufrichtungen erstreckendes, Langloch ausgebildet ist.

Gleichwirkend kann für jedes Bandende eine separate Durchzugsöffnung, die insbesondere als Langlöcher ausgebildet sind, vorgesehen sein.

Die Umlenkeinrichtung der Druckplatte kann Bandführungsnuten, insbesondere unterseitige Bandführungsnuten, oder Bandführungsschlitze für die Bandenden aufweisen, die bevorzugt gewölbt ausgebildet sind, wie nachfolgend noch näher erläutert.

Bevorzugt ist die Druckplatte, einschließlich der Umlenkeinrichtung, einstückig aus Kunststoff, insbesondere einem faserverstärkten Kunststoff (bspw. einem kohlenstoff- oder glasfaserverstärkten thermoplastischen Kunststoff), oder aus Metall (bspw. einer Aluminiumlegierung) hergestellt. Bevorzugt ist die Druckplatte ein einstückiges Kunststoffspritzguss- oder Metalldruckgussbauteil. Die Druckplatte kann in einer Massiv- oder auch in einer Schalenbauweise ausgeführt sein.

Eine erfindungsgemäße Modulanordnung weist einen aus mehreren Einzelmodulen gebildeten Modulstapel auf, an dessen gegenüberliegenden Enden eine erste Druckplatte und eine zweite Druckplatte positioniert sind, sowie wenigstens ein den Modulstapel (einschließlich der ersten und der zweiten Druckplatten) umspannendes Spannband. Die zweite Druckplatte ist mit einer Umlenkeinrichtung ausgebildet, wie vorausgehend erläutert. Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Bandenden des Spannbandes in entgegengesetzte Querrichtungen umgelenkt und an der zweiten Druckplatte fixiert sind, wie vorausgehend erläutert. Die erfindungsgemäße Modulanordnung ist insbesondere mit einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt, wie vorausgehend erläutert.

Bei den Einzelmodulen handelt es sich bevorzugt um elektrische Batteriemodule oder dergleichen, die eine Batteriemodulanordnung bilden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die in den Figuren der Zeichnung gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von bestimmten Merkmals kombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden. Ferner sind die Merkmale verschiedener Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung miteinander kombinierbar.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Modulanordnung.

Fig. 2 zeigt die obere (zweite) Druckplatte der Modulanordnung aus Fig. 1.

Fig. 3 zeigt die obere Druckplatte beim Spannen des Spannbandes. Fig. 4 zeigt eine erste Ausführungsmöglichkeit zur Fixierung der Bandenden des Spannbandes an der oberen Druckplatte.

Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsmöglichkeit zur Fixierung der Bandenden des Spannbandes an der oberen Druckplatte.

Fig. 6 zeigt eine dritte Ausführungsmöglichkeit zur Fixierung der Bandenden des Spannbandes an der oberen Druckplatte. Fig. 7 zeigt in einer Detaildarstellung analog zur Fig. 2 und Fig. 3 eine weitere Ausführungsmöglichkeit der oberen (zweiten) Druckplatte.

Die in Fig. 1 gezeigte Modulanordnung 100 weist mehrere Einzelmodule 110 auf, die zu einem Modulstapel zusammengefasst sind. Bei den Einzelmodulen 110 handelt es sich insbesondere um Batteriemodule, die eine Batteriemodulanordnung bilden. An den Enden des Modulstapels sind eine erste (untere) Druckplatte 120 und eine zweite (obere) Druckplatte 130 angeordnet. Ferner ist ein den Modulstapel, einschließlich der Druckplatten 120, 130, umspannendes Spannband 140 vorgesehen, das den Modulstapel unter Aufrechterhaltung einer Spannkraft zusammenhält. Das einteilige und insbesondere auch einstückige Spannband 140 kann in etwa mittig an der ersten Druckplatte 120 befestigt, bspw. angeschweißt, sein. Die beiden Bandenden des Spannbandes 140 sind an der zweiten Druckplatte 130 fixiert, wie nachfolgend erläutert.

In nicht einschränkender Weise wird im Weiteren davon ausgegangen, dass die in Fig. 1 gezeigte Modulanordnung 100 nur eine erste (untere) Druckplatte 120, nur eine zweite (obere) Druckplatte 130 und nur ein Spannband 140 aufweist. Die Modulanordnung 100 kann jedoch auch mehrere erste (untere) Druckplatten 120, mehrere zweite (obere)

Druckplatten 130 und/oder mehrere Spannbänder 140 aufweisen. Die nachfolgenden Erläuterungen gelten hierfür sinngemäß. Fig. 2 zeigt die zweite (obere) Druckplatte 130. Die Druckplatte 130 ist als Rechteckplatte ausgebildet und ist bevorzugt massiv (d. h. aus Vollmaterial) und einstückig (d. h. in einem Stück) hergestellt. Die Druckplatte 130 kann auch ein verripptes Schalenbauteil sein. Die Oberseite 131 der Druckplatte 130 kann, wie dargestellt, mit oberseitigen Bandführungsnuten für das

Spannband 140 ausgebildet sein. Die Druckplatte 130 ist mit einer sogenannten Umlenkeinrichtung 132 für die beiden Bandenden des Spannbandes 140 ausgebildet. Diese integrierte Umlenkeinrichtung 132 ermöglicht einen definierten Richtungswechsel der Bandenden des Spannbandes 140 und kann daher auch als Richtungswechsel- bzw. Bandrichtungswechseleinrichtung bezeichnet werden.

Die Umlenkeinrichtung 132 der Druckplatte 130 weist eine bevorzugt zentrale bzw. plattenmittige Durchzugsöffnung 133 für die Bandenden des Spannbandes 140 auf, die als Langloch ausgebildet ist. (Gleichwirkend können auch zwei Durchzugsöffnungen für jeweils eines der Bandenden vorgesehen sein.) Das Langloch 133 erstreckt sich schräg zu den Bandeinlaufrichtungen E. Der Schrägstellungswinkel W beträgt hier ca. 40° bis 50°, insbesondere ca. 45°, kann aber auch größer oder kleiner sein. Die beiden Innenlängskanten 134 des Langlochs 133 sind verrundet. Die

Druckplatte 130 ist auf ihrer Unterseite mit unterseitigen Bandführungsnuten 135 ausgebildet, die quer bzw. seitlich von der Durchzugsöffnung 133 wegführen. Fig. 3 zeigt ohne Darstellung der Einzelmodule 110 die zweite (obere)

Druckplatte 130 beim Spannen des Spannbandes 140. Die Bandenden 141, 142 des Spannbandes 140 werden durch die Durchzugsöffnung 133 geführt und in entgegengesetzte Querrichtungen, nämlich quer zu den Bandeinlaufrichtungen E, umgelenkt und seitlich nach außen weggeführt. Die verrundeten Innenlängskanten 134 des Langlochs 133 fungieren dabei als Umlenkstege (erste Umlenkung) für die Bandenden 141, 142. Durch Aufbringen von entgegengesetzten Zug- bzw. Spannkräften S auf die Bandenden 141, 142 wird das Spannband 140 gespannt. Die unterseitigen Bandführungsnuten 135 sind breiter als das Spannband 140 bzw. dessen Bandenden 141, 142 ausgebildet, sodass die Richtung der Zug- bzw. Spannkräfte S geringfügig variiert werden kann. Die Montage des Modulstapels kann unter Zuhilfenahme einer Vorspannvorrichtung (s. o.) oder gegebenenfalls auch einer Spritzgießmaschine (s. u.) erfolgen, welche auch eine geeignete Einrichtung zum Aufbringen der Zug- bzw. Spannkräfte S aufweisen kann.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsmöglichkeit zur Fixierung der Bandenden 141 , 142 durch Ausgießen bzw. Ausfüllen der Durchzugsöffnung 133 und/oder der unterseitigen Bandführungsnuten 135 mit einer Gussmasse K. Das Ausgießen kann in einer Spritzgießmaschine erfolgen, die gegebenenfalls auch ein Vorspannen des Modulstapels ermöglicht. Die Bandenden 141, 142 können anschließend gekürzt bzw. abgeschnitten werden. Durch geeignete Ausgestaltung der Durchzugsöffnung 133 kann ferner ein die Selbsthemmung begünstigender Verkeilungseffekt erzielt werden, wie in der Detailschnittdarstellung veranschaulicht.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsmöglichkeit zur Fixierung der Bandenden 141, 142, indem diese über verrundete seitliche Umschlagskanten 137 (zweite Umlenkung) an der Druckplatte 130 auf die Oberseite 131 umgeschlagen und mit der Druckplatte 130 verklebt oder verschweißt sind. Die Umschlagskanten 137 fungieren ebenfalls als Umlenkstege (zweite Umlenkung) für die Bandenden 141, 142. Die Verklebung bzw. Verschweißung 138 erfolgt hier punktuell. Bei geeigneter Materialkombination kann eine Verschweißung mittels Fleißstempel erfolgen. Aufgrund der starken Reibungseffekte infolge der doppelten Umlenkung an den Innenlängskanten 134 des Langlochs 133 und an den seitlichen Umschlagskanten 137 kann die Fügeüberlappungslänge vergleichsweise kurz ausgeführt werden.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit zur Fixierung der Bandenden 141, 142, indem diese über verrundete seitliche Umschlagskanten 137 auf die Oberseite 131 der Druckplatte 130 umgeschlagen und mittels Klammerelementen 139 oder dergleichen fixiert sind. Die Fixierungsmöglichkeiten gemäß Fig. 4 bis Fig. 6 können auch miteinander kombiniert werden.

Fig. 7 zeigt in einer Detailansicht eine andere Ausführungsmöglichkeit der oberen (zweiten) Druckplatte 130, bei der die umgelenkten Bandenden 141, 142 des Spannbandes 140 nicht auf der Unterseite der Druckplatte 130, sondern durch die Druckplatte 130 hindurch seitlich nach außen geführt werden. Die Druckplatte 130 ist hierzu mit zwei von der Durchzugsöffnung 133 wegführenden Bandführungsschlitzen 136 ausgebildet. Bevorzugt sind diese Bandführungsschlitze 136 bezüglich der Oberseite 131 konvex bzw. bezüglich der Unterseite konkav gewölbt. Durch die Wölbung werden einerseits die Bandenden 141, 142 in sich versteift, sodass die Druckplatte 130 gegebenenfalls dünner und leichter ausgebildet werden kann. Andererseits wird die Flächenpressung zwischen dem jeweiligen Bandende 141, 142 und der Druckplatte 130 vergleichmäßigt. (Das Wölbungsprinzip ist auch auf die in Fig. 2 bis Fig. 6 gezeigten Bandführungsnuten 135 an der Unterseite der Druckplatte 130 übertragbar.)

Ferner sind die Bandführungsschlitze 136 bevorzugt breiter als das Spannband 140 bzw. dessen Bandenden 141, 142 ausgebildet, sodass beim Spannen bzw. beim Aufbringen der Zugkräfte S (siehe Fig. 3) die Zugrichtung variiert werden kann. Zur Fixierung der Bandenden 141, 142 können die Durchzugsöffnung 133 und/oder die Bandführungsschlitze 136 mit einer Gussmasse K ausgegossen werden. Die Fixierung kann auch durch Verkleben oder Verschweißen oder mittels Klammerelementen erfolgen (analog zur Fixierung gemäß Fig. 5 oder Fig. 6).

Eine in Fig. 2 bis Fig. 7 gezeigte Druckplatte 130 kann in der in Fig. 1 gezeigten Modulanordnung 100 auch als untere Druckplatte 120 verwendet werden, wobei die Umlenkeinrichtung 132 ungenutzt bleibt. Im Übrigen kann das Spannband 140, anders als in den Figuren gezeigt, auch eine variable Breite aufweisen.