DE102013001467A1

DE102013001467A1 - Press device for use during manufacture of traction battery utilized in vehicle, has movable press dies applying stacks on two stacks of battery cells, and control device adjusting traverse paths of dies based on signal of detection unit

Info

Publication number: DE102013001467A1
Application number: DE201310001467
Authority: DE
Inventors: Jörg Schmidt; Carina Meier
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2014-07-31
Anticipated expiration: 2033-01-30
Also published as: DE102013001467B4

Abstract

The device (22) has two independently movable press dies (24, 26) by which pressure is applied on two stacks (14, 16) of battery cells (10) i.e. lithium ion cells, that are arranged on a reservoir (12). A detection unit e.g. camera (30) and a laser scanner, detects whether the first stack of the battery cell has a small height than the second stack of the battery cells. A control device (34) adjusts traverse paths of the press dies based on a signal of the detection unit. An energy storing unit comprises a drive unit and a generator for providing energy for operating the device. Independent claims are also included for the following: (1) a method for operating of a press device (2) a method for manufacturing a battery.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pressvorrichtung mit wenigstens zwei unabhängig voneinander bewegbaren Pressstempeln. Mit den Pressstempeln kann auf jeweilige Stapel von einem Vorratsbehälter angeordneten Batteriezellen ein Druck aufgebracht werden. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Pressvorrichtung und ein Verfahren zum Fertigen einer Batterie.The invention relates to a pressing device with at least two independently movable press dies. The press dies can be used to apply pressure to respective stacks of battery cells arranged in a storage container. Furthermore, the invention relates to a method for operating such a pressing device and a method for manufacturing a battery.

Die DE 151 004 C beschreibt eine Presse zum gleichzeitigen Pressen mehrerer Gegenstände. Die Presse umfasst einen Rahmen, in welchem drei Druckstücke sitzen, wobei jedes Druckstück einen Pressstempel trägt. Die verschiedenen Druckstücke können sich unabhängig voneinander und unabhängig von dem Rahmen bewegen. Zwischen den Druckstücken und einem Kolben der Presse befindet sich eine Schicht aus Kautschuk, welche dem Verteilen des auf eine Stelle ausgeübten Drucks dient. Der ausgeübte Pressdruck wird durch die Schicht von dem oberhalb der Druckstücke angeordneten Presskolben her übertragen, sodass sämtliche Pressstempel dem gleichen Pressdruck unterworfen sind. Auf diese Weise können sich die Pressstempel einer wechselnden Dicke von dem Pressdruck unterworfenen Gegenständen anpassen.The DE 151 004 C describes a press for simultaneously pressing several objects. The press comprises a frame in which three pressure pieces are seated, each pressure piece carrying a pressing die. The various plungers can move independently of each other and independently of the frame. Between the pressure pieces and a piston of the press is a layer of rubber, which serves to distribute the pressure exerted on a location. The exerted pressing pressure is transmitted through the layer of the above the plungers arranged plunger ago, so that all the press rams are subjected to the same pressing pressure. In this way, the press punches can adapt to changing thickness of objects subjected to the pressing pressure.

Die DE 699 05 672 T2 beschreibt ein Gehäuse mit in diesem angeordneten Bleisäurezellen, wobei sich oberhalb eines in dem Gehäuse aufgenommenen Stapels der Bleisäurezellen eine gegebenenfalls mehrteilig ausgebildete Kompressionsplatte befindet. Die Kompressionsplatte wird mit Spannschrauben oder Druckzylindern nach unten gedrückt, und sie kann in einer Position gesichert werden.The DE 699 05 672 T2 describes a housing with arranged in this lead acid cells, wherein above an accommodated in the housing stack of lead acid cells is an optionally multi-part formed compression plate. The compression plate is pushed down with tension screws or pressure cylinders and it can be secured in one position.

Die CN 102 225 497 A beschreibt ein Behältnis mit einem vor- und zurückschiebbaren Bolzen, mit welchem eine Gruppe von Batteriepolen zusammengepresst werden kann.The CN 102 225 497 A describes a container with a forward and zurückschiebbaren bolt with which a group of battery terminals can be pressed together.

Beim Verbauen von prismatischen Lithium-Ionen-Batteriezellen wird darauf geachtet, dass die einzelnen Zellen in einem verspannten Zustand gehalten werden. Dies liegt daran, dass prismatische Lithium-Ionen-Batteriezellen mit einem in die Batteriezellen eingebauten Zellwickel das Bestreben haben aufzubauchen. Sowohl bei der Anlieferung als auch bei der Lagerung vor dem eigentlichen Verarbeiten, also dem Zusammenbauen der Einzelzellen in ein Batteriesystem, ist man also bestrebt, das Aufbauchen zu verhindern und die Zellen unter einem Pressdruck zu halten.When installing prismatic lithium-ion battery cells, care is taken to keep the individual cells in a strained state. This is due to the fact that prismatic lithium-ion battery cells with a built-in battery cells cell winding have the desire to accumulate. Both in the delivery and storage before the actual processing, so the assembling of the individual cells in a battery system, so it is anxious to prevent bulging and to keep the cells under a pressing pressure.

Hierfür sind Spannvorrichtungen bekannt, welche manuell geöffnet und bedarfsweise nach einer Entnahme von Batteriezellen wieder geschlossen werden können. Soll jedoch eine große Menge von Batteriezellen verarbeitet werden, etwa für die Serienfertigung von Batterien für Fahrzeuge, so sind derartige Spannvorrichtungen nicht mehr wirtschaftlich einsetzbar. Dies gilt insbesondere, wenn das Entnehmen der Batteriezellen aus der Spannvorrichtung automatisiert erfolgen soll.For this purpose, clamping devices are known, which can be opened manually and, if necessary, after a removal of battery cells can be closed again. However, if a large amount of battery cells to be processed, such as for the mass production of batteries for vehicles, such clamping devices are no longer economically viable. This is especially true if the removal of the battery cells from the jig is to be automated.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Pressvorrichtung der eingangs genannten Art, ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Pressvorrichtung und ein Verfahren zum Fertigen einer Batterie zu schaffen, welche bzw. welches eine besonders effiziente Batteriefertigung ermöglicht.Object of the present invention is to provide a pressing device of the type mentioned, a method for operating such a pressing device and a method for manufacturing a battery, which or allows a particularly efficient battery manufacturing.

Diese Aufgabe wird durch eine Pressvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst.This object is achieved by a pressing device having the features of patent claim 1, a method having the features of patent claim 6 and by a method having the features of patent claim 7.

Die erfindungsgemäße Pressvorrichtung weist eine Erfassungseinrichtung auf. Mittels dieser Erfassungseinrichtung kann erfasst werden, ob wenigstens ein erster Stapel der Batteriezellen eine geringere Höhe aufweist als wenigstens ein zweiter Stapel der Batteriezellen. Mittels einer Steuerungseinrichtung der Pressvorrichtung sind aufgrund eines Signals der Erfassungseinrichtung dann jeweilige Verfahrwege der Pressstempel einstellbar. Mittels einer solchen Pressvorrichtung kann dafür gesorgt werden, dass auch auf unterschiedlich hohe Stapel an in dem Vorratsbehälter angeordneten Batteriezellen jeweils ein Druck aufgebracht wird, welcher ein Aufbauchen der Batteriezellen verhindert.The pressing device according to the invention has a detection device. By means of this detection device can be detected whether at least a first stack of battery cells has a lower height than at least a second stack of the battery cells. By means of a control device of the pressing device, respective travel paths of the pressing punches can be adjusted on the basis of a signal of the detection device. By means of such a pressing device can be ensured that even on different levels of stack arranged in the reservoir battery cells each a pressure is applied, which prevents bulging of the battery cells.

Dies ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn sich in dem Vorratsbehälter eine Mehrzahl von Stapeln mit Batteriezellen befindet, wobei jedoch aufgrund einer benötigten Anzahl von zu verarbeitenden Batteriezellen nicht von jedem Stapel gleich viele Batteriezellen entnommen wurden. Es kann also der Fall eintreten, dass nicht eine komplette Lage an Batteriezellen aufgebraucht wird. Dann sind in einer jeweiligen Lage Stellen noch mit Batteriezellen besitzt sind, während an anderen Stellen aufgrund der Entnahme von Batteriezellen eine Leerstelle vorliegt. Das Auftreten von solchen Leerstellen, also einer Lücke in einer Lage oder Schicht von Batteriezellen führt dazu, dass die Stapel unterschiedliche Höhen aufweisen.This is advantageous, for example, if there are a plurality of stacks with battery cells in the storage container, but due to a required number of battery cells to be processed, not the same number of battery cells have been taken from each stack. It can therefore happen that not a complete layer of battery cells is used up. Then, in a particular location, there are still locations with battery cells, while at other locations there is a void due to the removal of battery cells. The occurrence of such voids, ie a gap in a layer or layer of battery cells, results in the stacks having different heights.

Diese unterschiedlichen Höhen können jedoch mit der Erfassungseinrichtung erfasst werden. Daraufhin werden die Pressstempel unterschiedliche Verfahrwege weit hinuntergefahren. An einem Stapel mit größerer Höhe setzt also der diesem Stapel zugeordnete Pressstempel auf der obersten Batteriezelle in diesem Stapel auf. In einem benachbarten Stapel, in welchem die Lage an Batteriezellen eine Leerstelle aufweist, wird der Pressstempel hingegen bis zur obersten Batteriezelle einer tieferen Lage verfahren. Auch dieser Stapel geringerer Höhe wird dann jedoch von dem diesem Stapel zugeordneten Pressstempel mit dem Pressdruck beaufschlagt, welcher das Aufbauchen der Batteriezellen in dem jeweiligen Stapel verhindert.However, these different heights can be detected with the detection device. As a result, the press dies are moved far different travels. On a stack with a greater height, therefore, the pressing punch assigned to this stack is placed on the uppermost battery cell in this stack. In an adjacent stack, in which the location of battery cells has a vacancy, the press die, however, is moved to the uppermost battery cell of a lower position. However, this stack of lesser height is then acted upon by the pressing punch associated with this stack with the pressing pressure, which prevents the bulging of the battery cells in the respective stack.

So können bei Verwendung eines Vorratsbehälters, in welchem die Batteriezellen aufgrund der gerade benötigten Menge an entnommenen Batteriezellen nicht vollständig, sondern nur teilweise aufgebraucht wurden, die in dem Vorratsbehälter verbliebenen und in dem jeweiligen Stapel angeordneten Batteriezellen unter dem geforderten Pressdruck gehalten werden.Thus, when using a storage container in which the battery cells were not completely but only partially used up due to the just required amount of removed battery cells, the battery cells remaining in the storage container and arranged in the respective stack can be kept below the required pressing pressure.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Erfassungseinrichtung als Kamera ausgebildet. Mittels einer Kamera lässt sich nämlich sehr leicht ermitteln, ob die jeweiligen Stapel der Batteriezellen unterschiedliche Höhen aufweisen, weil in einer Lage an Batteriezellen Leerstellen vorhanden sind. Dies kann beispielsweise über eine Auswertung von mittels der Kamera aufgenommenen Bildern erfolgen.In an advantageous embodiment of the invention, the detection device is designed as a camera. By means of a camera can namely very easily determine whether the respective stack of battery cells have different heights, because in a layer of battery cells blanks are present. This can be done, for example, via an evaluation of images recorded by means of the camera.

Zusätzlich oder alternativ kann die Erfassungseinrichtung als Laserscanner ausgebildet sein. Auch ein Laserscanner kann nämlich sehr einfach eine Lage von Batteriezellen abtasten und so feststellen, ob in dieser Lage eine Leerstelle vorhanden ist und daher im Bereich der Leerstelle der jeweilige Stapel eine geringere Höhe aufweist. Zudem lässt sich mittels des Laserscanners die Höhe der jeweiligen Stapel an Batteriezellen besonders genau bestimmen, sodass die Verfahrwege der Pressstempel besonders exakt eingestellt werden können.Additionally or alternatively, the detection device may be formed as a laser scanner. A laser scanner can also very easily scan a position of battery cells and thus determine whether there is a space in this position and therefore the respective stack has a smaller height in the region of the empty space. In addition, the height of the respective stacks of battery cells can be determined particularly accurately by means of the laser scanner so that the travel paths of the punches can be set particularly precisely.

Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Pressvorrichtung einen Energiespeicher umfasst, welcher für das Verfahren der Pressstempel Energie bereitstellt, sobald es zu einem Ausfall einer externen Energieversorgungseinrichtung gekommen ist. Dann kann nämlich beispielsweise im Fall einer Störung einer die Batteriezellen verarbeitenden Anlage oder beim Ausfall der externen Energieversorgungseinrichtung dennoch dafür gesorgt werden, dass die Pressstempel bis zur jeweils obersten Batteriezelle eines jeweiligen Stapels verfahren werden und hier für das Aufbringen des notwenigen Pressdrucks sorgen.As a further advantage, it has been shown that the pressing device comprises an energy storage, which provides energy for the process of the ram when it comes to a failure of an external power supply device. For example, in the event of a fault in a system processing the battery cells or in the event of failure of the external power supply device, then it can nevertheless be ensured that the press punches are moved to the respective uppermost battery cell of a respective stack and ensure the application of the necessary pressing pressure.

Wenn zum Verfahren der Pressstempel elektrische Energie bereitgestellt wird, so kann auch über ein Notstromaggregat eine unterbrechungsfreie Stromversorgung sichergestellt werden. Es kann also auch eine Einheit zum Einsatz kommen, welche ein Antriebsaggregat und einen Generator umfasst. Eine solche Einheit sorgt dann auch bei einem Stromausfall dafür, dass die Pressstempel noch zu dem Vorratsbehälter hin und dann zu den Stapeln verfahren werden können, um die Batteriezellen unter Druck zu setzen.If electrical energy is provided for moving the plunger, an uninterruptible power supply can also be ensured via an emergency generator. It can therefore also be a unit used, which includes a drive unit and a generator. Such a unit then ensures, even in the event of a power failure, that the pressing dies can still be moved toward the storage container and then to the stacks in order to pressurize the battery cells.

Bei hydraulisch oder pneumatisch betriebenen Pressstempeln kann auch ein entsprechender Druckspeicher bei Ausfall einer externen Druckversorgung für das Bereitstellen von Energie zum Verfahren der Pressstempel sorgen.In hydraulically or pneumatically operated press dies can also provide a corresponding accumulator in case of failure of an external pressure supply for providing energy for moving the ram.

Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Pressvorrichtung eine Verriegelungsvorrichtung aufweist, mittels welcher der jeweilige Pressstempel in einer Lage fixierbar ist, in welcher er auf den jeweiligen Stapel der Batteriezellen den Druck aufbringt. Dann kann auch bei einem Ausfall der externen Energieversorgung sichergestellt werden, dass die in dem jeweiligen Stapel angeordneten Batteriezellen unter dem notwendigen Pressdruck verbleiben.Finally, it has proven to be advantageous if the pressing device has a locking device by means of which the respective pressing ram can be fixed in a position in which it applies pressure to the respective stack of battery cells. Then, even if the external power supply fails, it can be ensured that the battery cells arranged in the respective stack remain under the required pressing pressure.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Pressvorrichtung werden wenigstens zwei Pressstempel der Pressvorrichtung unabhängig voneinander bewegt. Mittels einer Erfassungseinrichtung wird erfasst, ob wenigstens ein erster Stapel von in einem Vorratsbehälter angeordneten Batteriezellen eine geringere Höhe aufweist als wenigstens ein zweiter Stapel von in den Vorratsbehälter angeordneten Batteriezellen. Einer Steuerungseinrichtung der Pressvorrichtung wird hierbei ein Signal der Erfassungseinrichtung übermittelt. Aufgrund des Signals stellt die Steuerungseinrichtung jeweilige Verfahrwege der Pressstempel derart ein, dass die Pressstempel auf die jeweiligen Stapel der Batteriezellen einen Druck aufbringen. Mit einer derart betriebenen Pressvorrichtung lässt sich eine besonders effiziente Batteriefertigung realisieren.In the method according to the invention for operating a pressing device, at least two pressing punches of the pressing device are moved independently of one another. A detection device detects whether at least one first stack of battery cells arranged in a reservoir has a lower height than at least one second stack of battery cells arranged in the reservoir. A control device of the pressing device is in this case a signal transmitted to the detection device. On the basis of the signal, the control device adjusts respective travel paths of the pressing dies in such a way that the pressing dies apply pressure to the respective stacks of the battery cells. With a pressing device operated in this way, a particularly efficient battery production can be realized.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Fertigen einer Batterie wird wenigstens eine Batteriezelle aus einem Vorratsbehälter entnommen, in welchem wenigstens zwei Stapel von Batteriezellen aufgenommen sind. Mittels jeweiliger Pressstempel der erfindungsgemäßen Pressvorrichtung wird auf die wenigstens zwei Stapel der in dem Vorratsbehälter verbliebenen Batteriezellen ein Druck aufgebracht. Ein solches Verfahren ist besonders effizient, da sowohl die Entnahme der Batteriezellen aus dem Vorratsbehälter als auch das Aufbringen des Pressdrucks auf die Stapel der in dem Vorratsbehälter verbliebenen Batteriezellen automatisiert erfolgen kann.In the method according to the invention for manufacturing a battery, at least one battery cell is removed from a storage container in which at least two stacks of battery cells are accommodated. By means of respective press punches of the pressing device according to the invention, a pressure is applied to the at least two stacks of the remaining battery cells in the reservoir. Such a method is particularly efficient, since both the removal of the battery cells from the reservoir and the application of the pressing pressure on the stack of remaining in the reservoir battery cells can be done automatically.

Die für die erfindungsgemäße Pressvorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der Pressvorrichtung beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren zum Fertigen einer Batterie und umgekehrt.The advantages and preferred embodiments described for the pressing device according to the invention and the method according to the invention for operating the pressing device also apply to the method according to the invention for manufacturing a battery and vice versa.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the claims, the following description of preferred embodiments and from the drawings. Showing:

1 in einer stark schematisierten Seitenansicht eine Pressvorrichtung mit unabhängig voneinander verfahrbaren Pressstempeln, mittels welchen sich auf in einem Vorratsbehälter angeordnete Stapel von Batteriezellen ein Druck ausüben lässt, wobei die Pressvorrichtung eine Kamera aufweist, mittels welcher sich in einer jeweiligen Lage von Batteriezellen Leerstellen feststellen lassen; und 1 in a highly schematic side view of a pressing device with independently movable press dies, by means of which can be applied to a storage container arranged in a stack of battery cells pressure, wherein the pressing device comprises a camera by means of which can be found in a respective position of battery cells blanks; and

2 eine Draufsicht auf den Vorratsbehälter gemäß 1 von oben. 2 a plan view of the reservoir according to 1 from above.

Bei einer Fertigung von Batterien wie sie etwa in Fahrzeugen als Traktionsbatterien zum Einsatz kommen, wird eine große Anzahl von Batteriezellen 10 verbaut. Dann kann die durch ein elektrisches Verschalten dieser Batteriezellen 10 gebildete Batterie eine entsprechende Leistung bereitstellen.In a production of batteries such as those used in vehicles as traction batteries, a large number of battery cells 10 installed. Then you can do this by electrically connecting these battery cells 10 provided battery provide appropriate power.

Die vorliegend prismatischen Batteriezellen 10, welche beispielsweise als Lithium-Ionen-Zellen ausgebildet sein können, werden in einem Vorratsbehälter oder Transportbehälter 12 angeliefert. In diesem Transportbehälter 12 befinden sich vorliegend mehrere Lagen von Batteriezellen 10, wobei die Batteriezellen 10 seitlich, also mit ihrer jeweils größten Seitenfläche aufeinander liegen. Hierbei bilden die in dem Transportbehälter 12 lagenweise angeordneten Batteriezellen 10 beispielsweise vier Stapel 14, 16, 18, 20 (vgl. 2).The present prismatic battery cells 10 , which may be formed for example as lithium-ion cells are in a reservoir or transport container 12 delivered. In this transport container 12 In the present case, there are several layers of battery cells 10 , wherein the battery cells 10 laterally, so with their respective largest side surface lie on each other. In this case, they form in the transport container 12 layered battery cells 10 for example four stacks 14 . 16 . 18 . 20 (see. 2 ).

Solang die Stapel 14, 16, 18, 20 vollständig sind, also in jeder Lage noch alle Batteriezellen 10 vorhanden sind, bringt eine jeweils obere Lage der Batteriezellen 10 auf die unteren Lagen der Batteriezellen 10 einen gleich großen Pressdruck auf. Zudem sorgt ein (nicht gezeigter) Deckel des Transportbehälters 12 dafür, dass eine definierte Kraft auf alle Stapel 14, 16, 18, 20 aufgebracht wird. Diese Kraft verhindert, dass die Batteriezellen 10 aufbauchen können, sich also ihre Seitenwände aufwölben.As long as the stacks 14 . 16 . 18 . 20 are complete, so in every situation still all battery cells 10 are present, brings an upper layer of the battery cells 10 on the lower layers of the battery cells 10 an equal pressing force. In addition, provides a (not shown) cover of the transport container 12 for having a defined force on all stacks 14 . 16 . 18 . 20 is applied. This force prevents the battery cells 10 can bulge, so bulge their side walls.

Sobald der Deckel des Transportbehälters 12 abgenommen wurde, werden Batteriezellen 10 in der für den Einbau in die Batterie benötigten Anzahl aus dem Transportbehälter 12 entnommen. Jede Lage an Batteriezellen 10 enthält hierbei so viele Zellen, wie es der Anzahl an Stapeln 14, 16, 18, 20 entspricht. Vorliegend sind beispielhaft vier Stapel 14, 16, 18, 20 gezeigt, jedoch sind auch Transportbehälter 12 vorstellbar mit einer geringeren oder auch mit einer wesentlich größeren Anzahl an Stapeln 14, 16, 18, 20.Once the lid of the transport container 12 is removed, become battery cells 10 in the number required for installation in the battery from the transport container 12 taken. Each layer of battery cells 10 contains as many cells as the number of stacks 14 . 16 . 18 . 20 equivalent. In the present example four stacks 14 . 16 . 18 . 20 shown, but are also transport containers 12 conceivable with a smaller or a much larger number of stacks 14 . 16 . 18 . 20 ,

Werden nun nicht alle Batteriezellen 10 einer jeweiligen Lage benötigt, etwa weil in der zur Verfügung stehenden Arbeitszeit, also etwa bis zum Schichtende bei der Fertigung der Batterie, nur eine gewisse Anzahl von Batteriezellen 10 verarbeitet wird, so wird eine Lage von Batteriezellen 10 nicht vollständig aufgebraucht. Dasselbe gilt auch für den gesamten Transportbehälter 12, dessen Fassungsvermögen an Batteriezellen 10 in der Regel nicht gänzlich in der zur Verfügung stehenden Arbeitszeit benötigt werden wird. Vorliegend wird jedoch dafür gesorgt, dass die in dem jeweiligen Stapel 14, 16, 18, 20 in dem Transportbehälter 12 verbliebenen Batteriezellen 10 jeweils unter dem gewünschten Pressdruck gehalten werden.Will not all battery cells now 10 a respective situation requires, for example, because in the available working time, ie until the end of the shift in the production of the battery, only a certain number of battery cells 10 is processed, so is a layer of battery cells 10 not completely used up. The same applies to the entire transport container 12 , its capacity to battery cells 10 usually not entirely needed in the available working time. In the present case, however, it is ensured that in the respective stack 14 . 16 . 18 . 20 in the transport container 12 remaining battery cells 10 each be kept below the desired pressing pressure.

Hierfür sorgt eine Pressvorrichtung 22, welche eine der Anzahl an Stapeln 14, 16, 18, 20 entsprechende Anzahl an Pressstempeln aufweist, von denen in der Seitenansicht in 1 lediglich zwei Pressstempel 24, 26 zu sehen sind.This is ensured by a pressing device 22 which is one of the number of stacks 14 . 16 . 18 . 20 corresponding number of press dies, of which in the side view in 1 only two punches 24 . 26 you can see.

Die Pressstempel 24, 26 können unabhängig voneinander auf die sich in dem Transportbehälter 12 befindenden Stapel 14, 16, 18, 20 zu bewegt werden. Eine entsprechende Richtung beim Verfahren der Pressstempel 24, 26 hin zu den Stapeln 14, 16 ist in 1 durch Pfeile 28 veranschaulicht.The press stamp 24 . 26 can be independent of each other in the transport container 12 located stack 14 . 16 . 18 . 20 to be moved. A corresponding direction in the process of pressing punches 24 . 26 to the piles 14 . 16 is in 1 through arrows 28 illustrated.

Der jeweilige Pressstempel 24, 26 sorgt nun dafür, dass in dem diesem zuordnenden Stapel 14, 16 der notwendige Pressdruck aufrechterhalten wird. Um den Verfahrweg des jeweiligen Pressstempels 24, 26 genau einstellen zu können, umfasst die Pressvorrichtung 22 eine Erfassungseinrichtung, welche bei dem in 1 schematisch gezeigten Beispiel als Kamera 30 ausgebildet ist. Zusätzlich oder alternativ kann als Erfassungseinrichtung ein Laserscanner zum Einsatz kommen.The respective press stamp 24 . 26 Now make sure that in the assigning stack 14 . 16 the necessary pressing pressure is maintained. To the travel of each punch 24 . 26 to be able to adjust exactly, includes the pressing device 22 a detection device, which in the in 1 schematically shown as a camera 30 is trained. Additionally or alternatively, a laser scanner can be used as detection device.

Die über dem Transportbehälter 12 angeordnete Kamera 30 ermöglicht es festzustellen, welche Batteriezellen 10 einer jeweiligen Lage von Batteriezellen 10 aus dem Transportbehälter 12 entnommen worden sind. Mittels der Kamera 30 lässt sich demnach also feststellen, an welchen Stellen noch Batteriezellen 10 vorhanden sind und im Bereich welcher Stapel 14, 16, 18, 20 sich in einer jeweiligen Lage von Batteriezellen 10 Leerstellen befinden. Die Pressvorrichtung 22 ermittelt also anhand der Kamera 30 oder des Laserscanners die Leerstellen in den Stapeln 14, 16, 18, 20.The above the transport container 12 arranged camera 30 allows to determine which battery cells 10 a respective layer of battery cells 10 from the transport container 12 have been taken. By means of the camera 30 Therefore, it can be determined at which points even battery cells 10 are present and in the area of which stack 14 . 16 . 18 . 20 in a particular location of battery cells 10 Spaces are located. The pressing device 22 determined by the camera 30 or of the laser scanner, the voids in the stacks 14 . 16 . 18 . 20 ,

Wenn in einem Stapel 14, 16, 18, 20 eine oder mehrere Batteriezellen 10 fehlen, so weist der jeweilige Stapel 20 eine geringere Höhe auf als ein anderer Stapel 14, 16, 18. Bei dem vorliegend schematisch gezeigten Beispiel weist der Stapel 20 im Bereich der obersten Lage der Batteriezellen 10 eine Leerstelle 32 auf (vgl. 2). Ansonsten sind im Bereich dieser Lage die Stapel 14, 16, 18 der Batteriezellen 10 komplett.When in a pile 14 . 16 . 18 . 20 one or more battery cells 10 missing, so has the respective stack 20 a lower height than another pile 14 . 16 . 18 , In the example schematically shown here, the stack 20 in the area of the uppermost layer of the battery cells 10 a blank space 32 on (cf. 2 ). Otherwise in the area of this location are the stacks 14 . 16 . 18 the battery cells 10 completely.

Die Kamera 30 erkennt also die geringere Höhe des Stapels 20 und gibt ein entsprechendes Signal an ein Steuergerät 34 der Pressvorrichtung 22 aus. Das Steuergerät 34 sorgt nun dafür, dass die Pressstempel 24, 26 der Pressvorrichtung 22, deren Anzahl der Anzahl an Stapeln 14, 16, 18, 20 gleich ist, entsprechend der Belegung einer jeweiligen Lage der Batteriezellen 10 heruntergefahren werden.The camera 30 recognizes the lower height of the stack 20 and outputs a corresponding signal to a controller 34 the pressing device 22 out. The control unit 34 Now make sure that the press punches 24 . 26 the pressing device 22 , their number of the number of stacks 14 . 16 . 18 . 20 is the same, according to the occupancy of a respective position of the battery cells 10 shut down.

Befinden sich in einer jeweiligen Lage im Bereich eines Stapels 14, 16, 18 Batteriezellen 10 (vgl. 2) so werden die Pressstempel 24, 26 bis zu der jeweils obersten Batteriezelle 10 dieser Lage heruntergefahren und bringen auf den Stapel 14, 16, 18 einen entsprechenden Pressdruck auf. Beim Vorliegen der Leerstelle 32 fährt der dieser Leerstelle zugeordnete Pressstempel bis auf den Boden der Leerstelle 32 und bringt einen Druck auf die unterhalb der Leerstelle 32 angeordnete Lage an Batteriezellen 10 auf. So wird sichergestellt, dass auch auf alle sich in dem Stapel 20 befindenden Batteriezellen 10 ein ausreichender Pressdruck aufgebracht wird, welcher das Aufbauchen der Batteriezellen 10 in diesem Stapel 20 verhindert.Are in a particular position in the area of a stack 14 . 16 . 18 battery cells 10 (see. 2 ) so are the punches 24 . 26 up to the topmost battery cell 10 shut down this situation and bring to the pile 14 . 16 . 18 a corresponding pressing pressure. In the presence of the vacancy 32 moves the punch assigned to this space to the bottom of the blank 32 and puts a pressure on the below the blank 32 arranged position on battery cells 10 on. This will also ensure that everyone is in the pile 20 located battery cells 10 a sufficient pressing pressure is applied, which increases the bulging of the battery cells 10 in this pile 20 prevented.

Das Aufbringen dieses vorgesehenen Drucks auf die Stapel 14, 16, 18, 20 erfolgt beispielsweise beim kontrollierten Herunterfahren der Anlage, welche die Batteriezellen 10 verarbeitet, also beispielsweise am Ende einer jeweiligen Schicht oder vor dem Wochenende. Dann ist sichergestellt, dass bis zum Wiederaufnehmen der Batteriefertigung die in dem Transportbehälter 12 verbliebenen Batteriezellen 10 unter dem notwendigen Pressdruck gehalten werden.The application of this intended pressure on the stack 14 . 16 . 18 . 20 takes place, for example, in the controlled shutdown of the system, which the battery cells 10 processed, for example, at the end of each shift or before the weekend. Then it is ensured that until the resumption of battery production in the transport container 12 remaining battery cells 10 be kept under the necessary pressure.

Vorliegend wird jedoch auch dafür gesorgt, dass im Falle einer Störung der Anlage, welche die aus dem Transportbehälter 12 entnommenen Batteriezellen 10 verarbeitet, oder bei einem Stromausfall die im Transportbehälter 12 verbliebenen Batteriezellen 10 unter dem gewünschten Pressdruck gehalten werden. Zur Sicherung des Pressdrucks sorgt nämlich etwa im Fall einer Anlagenstörung eine unterbrechungsfreie Stromversorgung dafür, dass die Pressstempel 24, 26 noch bis zu dem Transportbehälter 12 gefahren und dann hin zur jeweils obersten Batteriezelle 10 des jeweiligen Stapels 14, 16, 18, 20 verfahren werden können. So werden die Batteriezellen 10 in dem jeweiligen Stapel 14, 16, 18, 20 unter Druck gesetzt. Anschließend werden die Pressstempel 24, 26 mechanisch arretiert, sodass auch ohne eine weitere Stromversorgung der Druck auf die in dem Transportbehälter 12 verbliebenen Batteriezellen 10 erhalten bleibt.In the present case, however, it is also ensured that in the event of a malfunction of the system, which from the transport container 12 removed battery cells 10 processed, or in the event of a power failure in the transport container 12 remaining battery cells 10 be kept under the desired pressing pressure. To ensure the pressing pressure, namely in the event of a system failure, an uninterruptible power supply ensures that the press punches 24 . 26 still up to the transport container 12 drove and then to the top battery cell 10 of the respective stack 14 . 16 . 18 . 20 can be moved. This is how the battery cells become 10 in the respective stack 14 . 16 . 18 . 20 put under pressure. Subsequently, the press punches 24 . 26 mechanically locked, so that even without a further power supply, the pressure on the in the transport container 12 remaining battery cells 10 preserved.

Wie vorliegend schematisch gezeigt, können Abstandshalter 36 in dem Transportbehälter 12 dafür sorgen, dass in einer jeweiligen Lage an Batteriezellen 10 sich diese immer genau oberhalb der unter diesen angeordneten Batteriezellen 10 befinden, die Batteriezellen 10 je Stapel 14, 16, 18, 20 also miteinander fluchten und die Stapel 14, 16, 18, 20 nicht verrutschen. Solche Abstandshalter 36 können nach Art von Schablonen gefertigt sein, welche im Bereich der jeweiligen Stapel 14, 16, 18, 20 Durchtrittsöffnungen aufweisen.As shown schematically herein, spacers may be used 36 in the transport container 12 Make sure that in a particular location on battery cells 10 These are always just above the arranged under these battery cells 10 located, the battery cells 10 each stack 14 . 16 . 18 . 20 so aligned and the stacks 14 . 16 . 18 . 20 do not slip. Such spacers 36 can be made in the manner of templates, which are in the range of the respective stack 14 . 16 . 18 . 20 Have passage openings.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 151004 C [0002]
DE 69905672 T2 [0003]
CN 102225497 A [0004]

Claims

Pressing device with at least two independently movable press dies ( 24 . 26 ), by means of which on respective stacks ( 14 . 16 . 18 . 20 ) from in a storage container ( 12 ) arranged battery cells ( 10 ) a pressure can be applied, characterized by - a detection device ( 30 ), by means of which it is possible to detect whether at least one first stack ( 20 ) of the battery cells ( 10 ) has a lower height than at least a second stack ( 14 . 16 . 18 ) of the battery cells ( 10 ), and by - a control device ( 34 ), by means of which, on the basis of a signal of the detection device ( 30 ) respective travel paths of the ram dies ( 24 . 26 ) are adjustable.

Press device according to claim 1, characterized in that the detection device as a camera ( 30 ) is trained.

Pressing device according to claim 1 or 2, characterized in that the detection device is designed as a laser scanner.

Pressing device according to one of claims 1 to 3, characterized by an energy storage and / or a unit which comprises a drive unit and a generator, for providing energy for the method of the ram ( 24 . 26 ) in case of failure of an external power supply device.

Pressing device according to one of claims 1 to 4, characterized by a locking device, by means of which the respective ram ( 24 . 26 ) is fixable in a position in which it on the respective stack ( 14 . 16 . 18 . 20 ) of the battery cells ( 10 ) applies the pressure.

Method for operating a pressing device ( 22 ), in which at least two press punches ( 24 . 26 ) of the pressing device ( 22 ) are moved independently of each other, characterized in that by means of a detection device ( 30 ) is detected, if at least a first stack ( 20 ) from in a storage container ( 12 ) arranged battery cells ( 10 ) has a lower height than at least a second stack ( 14 . 16 . 18 ) of in the reservoir ( 12 ) arranged battery cells ( 10 ), wherein a control device ( 34 ) a signal of the detection device ( 30 ), and the control device ( 34 ) due to the signal respective travel paths of the ram ( 24 . 26 ) such that the ram dies ( 24 . 26 ) on the respective stacks ( 14 . 16 . 18 . 20 ) of the battery cells ( 10 ) apply pressure.

Method for manufacturing a battery, in which at least one battery cell ( 10 ) from at least two stacks ( 14 . 16 . 18 . 20 ) of battery cells ( 10 ) receiving reservoir ( 12 ), and in which by means of respective press punches ( 24 . 26 ) a pressing device ( 22 ) according to one of claims 1 to 5 on the at least two stacks ( 14 . 16 . 18 . 20 ) in the reservoir ( 12 ) remaining battery cells ( 10 ) a pressure is applied.