用于制造电池组件的系统的制作方法

本发明涉及用于制造电池组件的系统和方法。

背景技术：

车辆的电池组件具有电池托盘或电池壳体，其中电池模块要插入电池壳体中。在此要考虑的是，在电池模块和电池壳体之间应有良好的热接触。

公开文本us2007/259258a1描述了一种具有控温设备的电池组件。该电池组件具有多个电池单体，这些电池单体被壳体包围，其中向壳体中喷注泡沫材料，用以填充电池单体和壳体之间的气隙以及吸收电池单体的热量。

具有多个电化学发电器的电池由公开文本us2012/003508a1已知。在此发电器被壳体包围，其中在发电器与壳体之间引入膨胀的泡沫材料。

由公开文本de102007063194a1公开了包括多个单电池的单池组。为了形成该单池组，各单电池被硬化的填充材料包围然后被置入壳体中。

技术实现要素：

在此背景下本发明的目的是，改善在电池模块和要将电池模块置入其中的电池壳体之间的导热性。

该目的通过具有独立权利要求特征的一种系统和一种方法实现。该系统和该方法的实施方式由从属权利要求得出。

根据本发明的系统被设计用于制造包括电池壳体和至少一个电池模块的电池组件。该至少一个电池模块具有至少一个输入通道或注入通道，该输入通道沿着用于向电池壳体中送入或插入所述至少一个电池模块的规定的送入方向延伸通过所述至少一个电池模块或集成到该至少一个电池模块中。所述至少一个电池模块在制造电池组件时要沿着送入方向送入到电池壳体中、要定位在为该电池模块规定的终位置上且要在该终位置上与该电池壳体固定连接。也就是说，电池模块被配置成，沿着送入方向送入到电池模块中、在为该电池模块规定的终位置上被定位且在该终位置上与电池壳体固定连接。在所述至少一个电池模块的底板与电池壳体的底板之间在将电池模块定位在规定的终位置上之后和/或在将电池模块与电池壳体连接之后设有、形成和/或提供至少一个腔室，例如空腔和/或流道，其中，所述至少一个腔室与所述至少一个输入通道尤其是在流动技术上连通。也就是说，腔室和输入通道在将电池模块按规定定位于规定的终位置之后和/或按规定将电池模块与电池壳体连接之后自动相对于彼此定位成，使得腔室和输入通道在流动技术上相互连通。之后，即一旦所述至少一个电池模块被送入到电池壳体中且在终位置上与电池壳体连接，则使填充材料穿过所述至少一个输入通道填充到所述至少一个腔室中。至少所述至少一个输入通道和所述至少一个腔室被规定是系统的部件。

所述至少一个电池模块具有多个部件，其中，所述至少一个输入通道布置在所述至少一个电池模块的至少两个部件之间且被这至少两个部件界定。该至少一个输入通道在从外部可接近的入口孔与通入腔室中的出口孔之间延伸且由内壁界定，所述入口孔布置在所述至少一个电池模块的至少一个通常设计为顶盖的外壁和进而部件上，所述出口孔位于所述至少一个电池模块的至少一个设计为底板的外壁和进而部件上。所述至少一个电池模块的所述至少一个部件被设计为电池单体和/或外壁，例如侧壁，纵向接片和/或压板/夹固板，其中，侧壁设置在所述至少一个电池模块的顶盖与底板之间。

所述系统具有至少一个用于提供填充材料的给料器，该给料器具有流出孔，从流出孔输送或可输送填充材料。在此可行的是，流出孔布置在或可布置在所述至少一个输入通道的入口孔处，例如入口孔外部或入口孔中。也可行的是，流出孔在入口孔与出口孔之间布置在或可布置在输入通道内部。所述至少一个给料器可以具有输入枪，在输入枪末端设有或布置有流出孔。

沿着入口孔与出口孔之间的至少一个输入通道，在输入通道的内壁上设有过渡部位，其中该内壁的尺寸、例如直径、横截面积在过渡部位处发生变化。还可行的是，所述至少一个输入通道仅具有一个区段，该区段的内壁在入口孔与出口孔之间的区域中具有直径恒定的横截面，即输入通道在入口孔与出口孔之间例如是柱形的。还可行的是，所述至少一个输入通道划分为两个区段，其中，入口孔与过渡部位之间的第一区段具有横截面积不变的、即横截面积恒定的内壁，即例如柱形内壁，其中，过渡部位与出口孔之间的第二区段在出口孔上具有比在过渡部位上或第一区段中横截面积更大的内壁。

在另外的实施方案中，系统在电池壳体的底板上具有至少一个凹槽，该至少一个凹槽被设计用于，可至少作为所述至少一个腔室的壁部的一部分界定所述至少一个腔室。

通常，所述系统中每个电池模块具有至少一个输入通道，即一个或多个输入通道。此外所述系统通常具有至少一个腔室，即一个或多个腔室，这些腔室在电池模块在其终位置上定位在电池壳体中的情况下形成在电池壳体的底板与至少一个电池模块的底板之间。在此所述至少一个输入通道通入到所述至少一个腔室中或所述多个输入通道通入到相应的多个腔室中。

根据本发明的方法被设计用于制造包括电池壳体和至少一个电池模块的电池组件，其中，该至少一个电池模块具有至少一个输入通道，该至少一个输入通道沿着为该至少一个电池模块规定的送入方向延伸通过所述至少一个电池模块。所述至少一个电池模块沿着送入方向被送入到电池壳体中且被布置在其中，被定位在为该电池模块规定的终位置上且在该终位置上与电池壳体固定连接且被紧固在其中。在所述至少一个电池模块的底板与电池壳体的底板之间设有、形成或提供至少一个腔室作为空腔和/或流道。一旦所述至少一个电池模块被紧固在电池壳体中和与之固定地连接，则通过所述至少一个输入通道然后向所述至少一个腔室中填入填充材料。

这样制造的电池组件具有大量电池模块，这些电池模块布置在电池壳体中，其中该电池壳体被设计为和/或被称作电池托盘。如果在电池组件中布置多个电池模块且因而多个电池单体，则可行的是，每一个电池模块布置在电池壳体内部的一个分格中，其中各单个分格且因而布置于其中的电池模块都通过界定这些单个分格的分隔壁相互隔开。

电池组件或所述至少一个布置在其中的电池模块被设计为用于至少一个耗电器的电源。在此可行的是，这类耗电器被设计为车辆例如机动车或汽车的一部分且还例如被设计为电机，其中这类电机还被设计用于驱动车辆。电池组件在此情况下被布置在车辆中。

所述至少一个电池模块与电池壳体旋紧且在此与电池壳体刚性且固定连接。

通过至少一个输入通道向在至少一个电池模块与电池壳体之间的至少一个腔室中填充导热的填充材料且因此填充导热介质。

此外在所述至少一个电池模块的底板与电池壳体的底板之间在所述至少一个腔室的至少一个边缘上设有可压缩的添加材料，然后该至少一个电池模块被布置在电池壳体中，其中，该可压缩的添加材料被设计用于界定腔室。因此在所述至少一个边缘上利用添加材料集成有流动控制器，以便控制填充材料或填缝剂向所述至少一个腔室中的流入。

填充材料沿着作为送入方向的z方向平行于重力被输送到位于作为所述至少一个电池模块的外壁的底板与作为电池壳体内壁的底板之间的所述至少一个腔室中。

通过设置至少一个用于输送填充材料的输入通道，在所述至少一个电池模块中集成了注入单元。

在该方法的一种实施方式中，所述至少一个电池模块首先被插入到电池壳体中且排布在其中。然后所述至少一个电池模块，例如在实施旋紧过程或在使用至少一个螺纹件拧紧的情况下，在电池壳体中被固定在终位置上。然后才将填充材料或填缝剂穿过所述至少一个输入通道注入到位于可以被设计为电池托盘的电池壳体与所述至少一个电池模块之间的至少一个腔室中。

所述至少一个电池模块具有作为部件的至少一个电池单体，该至少一个电池单体被至少一个外壁且进而也被所述至少一个电池模块的底板包围或包裹。用于作为导热介质的填充材料的该至少一个输入通道或至少一个相应的输入开口或注入开口平行于所规定的送入方向穿过或横穿所述至少一个电池模块。

可行的是，所述至少一个输入通道在所述至少一个电池模块内部具有如下几何形状：该几何形状从入口孔开始向着出口孔朝向电池壳体或电池托盘的底板的方向扩张，且例如在部分区段上具有锥形的内壁，由此减少了要送入的填充材料的压力。也就是说，输入通道的内壁从入口孔出发向着出口孔方向具有朝向电池壳体的底板扩张的几何形状。

还可行的是，所述至少一个给料器的流出孔可被送入至少一个输入通道中且可布置在其中，由此减少要输送的填充材料的量。在此在根据本发明的一种实施方式中可行的是，可将填充材料的流出孔布置在相应输入通道的出口孔处且将填充材料从该处出发输送到所述至少一个腔室中。为此所述至少一个给料器具有输入枪，穿过该输入枪能够将填充材料输送至流出孔。

所述至少一个腔室布置在电池壳体的底板中和/或所述至少一个电池模块的底板中和位于这两个底板之间。通过该腔室或相应的流道能够将填充材料在所述至少一个电池模块与电池壳体之间均匀且最佳地分布。

补充地，在所述至少一个电池模块的底板和/或电池壳体的底板上施加和/或布置能够至少部分被压缩的添加材料，例如泡沫材料。通过该可压缩的添加材料(其界定所述至少一个腔室)阻止所输入的填充材料侧向流走以及因而控制填充材料向所述至少一个腔室中的流入。

可以理解的是，上面所述和下面待述的特征不仅在各自给出的组合中、而且在其他组合中或单独地都可使用，而不脱离本发明范围。

附图说明

根据附图中的实施方式示意性示出以及参照附图示意性详述本发明。

图1a-1c以示意图示出了由现有技术已知的结构组的示例。

图2a-2b以示意图从不同视角示出了电池模块的示例。

图3a-3c以示意图示出了作为根据本发明的系统的实施方式的部件的输入通道的不同示例。

图4a-4c示出了电池模块的其他示例。

附图标记列表：

2电池模块

4顶盖

6底板

8压板

10纵向接片

12电池单体

14a、14b、14c输入通道

16a、16b、16c出口孔

18a、18b、18c电池模块

20a、20b、20c底板

22箭头

24a、24b、24c输入通道

26a、26b、26c顶盖

28a、28b、28c入口孔

30a、30b、30c底板

32a、32b、32c出口孔

34a、34b、34c腔室

36a、36b、36c凹槽

38过渡部位

40给料器

42输入枪

44流出孔

46a、46b、46c入口孔

200电池托盘

202分格

204电池模块

206冷却通道

208填充材料

具体实施方式

附图被相关联地且全面地加以说明，相同部件分配有相同附图标记。

图1a示出了电池托盘200或者说电池壳体的示例，该电池托盘具有大量分格202。在此图1a单独地示出了这种分格202以及电池模块204，该电池模块要被插入该分格202中。在此规定，在分格202的底板下方设有导热通道206(图1c)。在电池模块204被布置在分格202中之前，向分格202的底板上布置所谓的填缝剂作为填充材料208。

通常，电池托盘202被一件式地制造。在此，电池托盘200的底板具有明显的不平整性且因此具有大的公差，因此，在将相应电池模块204装入分格202中时使用填充材料208作为补偿材料，以便能够从电池模块204中排出热量和提高冷却效率。在工艺方面首先将填充材料208施加到底板上并且通过插入电池模块204而加压，从而使填充材料在电池模块204的底板上摊开。为了有效地冷却电池模块204，需要用填充材料208完全浸润，这是因为否则空气会起到绝缘体的不利作用。

因此例如在挤压填充材料208的情况下将31个电池模块204装配入电池托盘200的分格202中。由于工艺时间短，例如可以在电池托盘200的相应分格202的底板上施加骨头形状的填缝剂-条带(raupe)或填充材料208的条带。

因为电池托盘200的分格202和电池模块204(在电池模块被插入到分格中之后)形成了一个封闭的系统，所以不能够监控并且也不能够确保所需的在插入过程中填充材料208的填缝或浸润。在此如果例如要求98％的浸润度的话，可能由于填充材料208不受限地溢出而造成材料浪费以及造成设有该组件的车辆的额外重量。此外由于相应分格202的底板的变形或扭曲，不能够实现填充材料208的均匀分布。此外由于填充材料208在底板上的高的流道而产生高的压力，这会导致电池模块204损坏。此外在电池模块204上装上或拧紧螺纹件会导致由该螺纹件施加的高的接触压力或造成软螺纹连接以及因而造成电池模块204由于螺纹件而变形，这导致需要麻烦的且高成本的额外工作。

图2a以示意图从第一视角示出了电池模块2，图2b从第二视角示出了该相同的电池模块2。该电池模块2在此被用作车辆、例如机动车或汽车的电蓄能器，该电池模块被设计用于，为车辆的电机提供电能，其中该电机被设计用于驱动车辆。电池模块2由外壁来限制，该外壁在此尤其是具有顶盖4、底板6和两个压板8以及纵向接片10。电池模块2的外壁的所述部件在此包围多个电池单体12。

此外该电池模块2具有多个输入通道14a、14b、14c作为根据本发明的系统的实施方式的部件，这些输入通道平行于送入方向横穿电池模块2，电池模块2要沿所述送入方向布置在电池壳体中。这类输入通道14a、14b、14c在电池模块2的底板6上具有出口孔16a、16b、16c。

图3a、3b、3c分别以示意图示出了电池模块18a、18b、18c的一个示例，该电池模块在实施根据本发明的方法的实施方式时被布置在电池壳体中，其中在图3a、3b、3c中分别示意性示出了这类电池壳体的底板20a、20b、20c。在该方法的所有实施方式中首先提出，电池模块18a、18b、18c沿着送入方向(该送入方向在此由箭头22示出)送入到电池壳体中且布置在其底板20a、20b、20c上。此外规定，电池模块18a、18b、18c在规定的终位置上在电池壳体内部定位在底板20a、20b、20c上且在该终位置上紧固在电池壳体中和/或电池壳体上。在此该电池模块18a、18b、18c具有输入通道24a、24b、24c作为根据本发明的系统的相应实施方式的部件，该输入通道或输入通道的中轴线平行于送入方向横穿电池模块18a、18b、18c。在此该输入通道24a、24b、24c在电池模块18a、18b、18c的顶盖26a、26b、26c中具有入口孔28a、28b、28c。此外每个输入通道24a、24b、24c在底板30a、30b、30c上都具有出口孔32a、32b、32c。

在电池模块18a、18b、18c被送入电池壳体中之后，在将电池模块18a、18b、18c固定在电池模块18a、18b、18c的终位置上之后在底板30a、30b、30c与电池壳体的底板20a、20b、20c之间形成腔室34a、34b、34c或空腔，其中输入通道24a、24b、24c的出口孔32a、32b、32c通入到该腔室34a、34b、34c中。一旦电池模块18a、18b、18c在电池壳体中被布置在其终位置上，就通过输入通道14a、14b、14c输入或输送填充材料或填缝剂且填充位于电池壳体的底板20a、20b、20c与电池模块18a、18b、18c的底板30a、30b、30c之间的腔室34a、34b、34c。

在通过根据本发明的方法利用根据本发明的系统制造的电池组件的所提出的所有三个示例中，底板20a、20b、20c具有凹槽36a、36b、36c作为系统的其他部件，该凹槽被加工在底板20a、20b、20c中并且界定腔室34a、34b、34c。

图3a中输入通道24a在入口孔28a与出口孔32a之间具有柱形内壁。

而在图3b中，在入口孔28a与出口孔32b之间设有过渡部位38。在此该输入通道24b划分为两个区段。在此第一区段在入口孔28b与过渡部位38之间延伸，该第一区段是柱形的且具有横截面积恒定的内壁。第二区段在过渡部位38与出口孔32b之间延伸且具有锥形或漏斗形的内壁，其中该输入通道24b的横截面积从过渡部位38开始朝向出口孔32b增大。

图3c还进一步示出了用于输入或输送填充材料的给料器40的示例。该给料器40在此具有输入枪42，在该输入枪的端部设有用于待输入的填充材料的流出孔44。此外输入枪42的外壁具有比在此呈柱形的输入通道24c的内壁更小的横截面积。因此可以将给料器40的输入枪42整个地送入到输入通道24c中，且流出孔44在输入通道24c的出口孔32c外部布置在腔室34c中。

此外电池壳体的底板20c在此具有缺口，其横截面积小于凹槽36c的横截面积。该凹槽36c与在电池壳体的底板20c与电池模块18c的底板30c之间的区域通过该缺口相互连通，其中在两个底板20c、30c之间的所述区域形成了所述腔室34c。

在输入枪42的端部处的流出孔44在执行该方法时可以布置在输入通道24c和/或腔室34c内部的合适的任意位置。此外流出孔44的位置也可以在该方法期间发生改变。

在该方法的所有实施方式中，填充材料在通过相应输入通道24a、24b、24c被输送到相应腔室34a、34b、34c中之后在电池壳体的底板20a、20b、20c与电池模块18a、18b、18c的底板30a、30b、30c之间被最佳地分布，从而填充材料对于从电池模块18a、18b、18c向电池壳体传输热量的热量通道而言起到热桥的作用，由此改善了因此所提供的电池组件的冷却效率。

图4a、4b和4c也示出了如已经借助图2a和2b描述过的电池模块2。在此在相应的图4a、4b、4c中示出了横穿电池模块2的相应的输入通道的入口孔46a、46b、46c。在此第一入口孔46a(图4a)位于电池模块2的电池单体之间，第二入口孔46b(图4b)位于作为电池模块2的外壁的示例的纵向接片10中，第三入口孔46c位于作为电池模块2的外壁的另一示例的压板8中。