DE102021203549A1 - Method for manufacturing a battery module, battery module and device for manufacturing a battery module - Google Patents
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Abstract
Um ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls bereitzustellen, mit welchem ein Batteriemodul, welches vorzugsweise eine erhöhte Haltbarkeit aufweist, einfach und kostengünstig herstellbar ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Verfahren Folgendes umfasst:- Bereitstellen mehrerer Batteriezellen, welche vorzugsweise als Rundzellen ausgebildet sind;- Vergießen der Batteriezellen mit einem Vergussmaterial, wobei das Vergussmaterial nach dem Vergießen vorzugsweise aushärtet und/oder vernetzt und durch Aushärten und/oder Vernetzen des Vergussmaterials ein Vergusskörper gebildet wird.In order to provide a method for producing a battery module, with which a battery module, which preferably has an increased durability, can be produced easily and inexpensively, it is proposed according to the invention that the method comprises the following: - providing a plurality of battery cells, which are preferably designed as round cells; Potting the battery cells with a potting material, the potting material preferably hardening and/or crosslinking after the potting and a potting body being formed by curing and/or crosslinking the potting material.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls.The present invention relates to a method for manufacturing a battery module.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls bereitzustellen, mit welchem ein Batteriemodul, welches vorzugsweise eine erhöhte Haltbarkeit aufweist, einfach und kostengünstig herstellbar ist.The object of the present invention is to provide a method for producing a battery module with which a battery module, which preferably has increased durability, can be produced simply and inexpensively.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a method for producing a battery module having the features of claim 1 .
Das Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls umfasst vorzugsweise Folgendes:
- - Bereitstellen mehrerer Batteriezellen, welche vorzugsweise als Rundzellen ausgebildet sind;
- - Vergießen der Batteriezellen mit einem Vergussmaterial,
- - Providing several battery cells, which are preferably designed as round cells;
- - encapsulation of the battery cells with an encapsulation material,
Das Vergussmaterial umfasst beispielsweise ein Polyurethanmaterial oder ein Epoxidharzmaterial oder ist daraus gebildet.The potting material comprises or is formed from, for example, a polyurethane material or an epoxy resin material.
Beispielsweise ist es denkbar, dass das Vergussmaterial ein Einkomponentenmaterial, ein Zweikomponentenmaterial oder ein Mehrkomponentenmaterial ist.For example, it is conceivable that the potting material is a one-component material, a two-component material or a multi-component material.
Günstig kann es beispielsweise sein, wenn das Vergussmaterial ein Zweikomponentenmaterial mit einem Härter, insbesondere einem Vernetzungsmittel, ist.For example, it can be favorable if the casting material is a two-component material with a hardener, in particular a crosslinking agent.
Der Begriff „insbesondere“ wird im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche vorzugsweise zur Beschreibung fakultativer Merkmale verwendet.The term "in particular" is preferably used in the context of this description and the appended claims to describe optional features.
Günstig kann es insbesondere sein, wenn das Vergussmaterial wärmehärtend und/oder feuchtigkeitshärtend ausgebildet ist.In particular, it can be favorable if the potting material is heat-curing and/or moisture-curing.
Vorzugsweise weist das Vergussmaterial eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf.The potting material preferably has high thermal conductivity.
Eine Wärmeleitfähigkeit des Vergussmaterials ist vorzugsweise größer als ungefähr 0,5 W/m*K, beispielsweise größer als ungefähr 0,7 W/m*K.A thermal conductivity of the potting material is preferably greater than approximately 0.5 W/m*K, for example greater than approximately 0.7 W/m*K.
Vorzugsweise sind die Batteriezellen kreiszylindrische Batteriezellen, insbesondere kreiszylindrische Rundzellen.The battery cells are preferably circular-cylindrical battery cells, in particular circular-cylindrical round cells.
Die Batteriezellen sind vorzugsweise zumindest näherungsweise rotationssymmetrisch zu einer Längsachse derselben ausgebildet.The battery cells are preferably at least approximately rotationally symmetrical to a longitudinal axis thereof.
Zur elektrischen Kontaktierung umfasst jede der Batteriezellen vorzugsweise zwei Zellpole, welche im Bereich eines Zellkopfs der Batteriezellen angeordnet sind.For electrical contacting, each of the battery cells preferably comprises two cell poles, which are arranged in the area of a cell head of the battery cells.
Die Batteriezellen umfassen vorzugsweise jeweils einen Zellkopf und einen Zellfuß.The battery cells preferably each comprise a cell head and a cell base.
Der Zellkopf und der Zellfuß einer jeweiligen Batteriezelle sind vorzugsweise an einander abgewandten Enden der Batteriezellen angeordnet.The cell head and the cell base of a respective battery cell are preferably arranged at opposite ends of the battery cells.
Günstig kann es sein, wenn die Batteriezellen jeweils ein Zellgehäuse umfassen, in welchem ein Zellwickel angeordnet ist.It can be favorable if the battery cells each include a cell housing in which a cell coil is arranged.
Das Zellgehäuse einer Batteriezelle umfasst vorzugsweise einen Zellkopfdeckel, einen Zellfußboden und einen Zellmantel.The cell housing of a battery cell preferably includes a cell head cover, a cell floor and a cell jacket.
Das Zellgehäuse einer Batteriezelle ist vorzugsweise aus einem metallischen Material gebildet, beispielsweise aus Stahl.The cell housing of a battery cell is preferably formed from a metallic material, for example steel.
Vorzugswiese weist das Zellgehäuse einen Korrosionsschutz auf.The cell housing preferably has corrosion protection.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Batteriezellen vor dem Vergießen mittels einer Haltevorrichtung relativ zueinander, insbesondere im Wesentlichen parallel zueinander, und/oder relativ zu der Haltevorrichtung positioniert werden.In one configuration of the method, it is provided that the battery cells are positioned relative to one another, in particular essentially parallel to one another, and/or relative to the holding device before they are cast by means of a holding device.
Die Batteriezellen werden mittels der Haltevorrichtung vorzugsweise derart relativ zueinander positioniert, dass Längsachsen der Batteriezellen im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.The battery cells are preferably positioned relative to one another by means of the holding device in such a way that the longitudinal axes of the battery cells are arranged essentially parallel to one another.
Die Batteriezellen werden insbesondere derart parallel zueinander angeordnet, dass die Batteriezellen möglichst dicht gepackt angeordnet werden.In particular, the battery cells are arranged parallel to one another in such a way that the battery cells are arranged as densely as possible.
Günstig kann es sein, wenn die Batteriezellen mit einer Packungsdichte im Bereich von ungefähr 60% bis ungefähr 90% angeordnet werden, beispielsweise mit einer Packungsdichte im Bereich von ungefähr 70% bis ungefähr 80%.It can be favorable if the battery cells are arranged with a packing density in the range from approximately 60% to approximately 90%, for example with a packing density in the range from approximately 70% to approximately 80%.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Batteriezellen zum Positionieren derselben in der Haltevorrichtung in einer parallel zu den Längsachsen der Batteriezellen verlaufenden Richtung geführt sind.In one configuration of the method, it is provided that the battery cells are guided in a direction running parallel to the longitudinal axes of the battery cells in order to position them in the holding device.
Die Batteriezellen sind dabei insbesondere mittels einer Führungs- und/oder Ausrichtvorrichtung der Haltevorrichtung geführt.In this case, the battery cells are guided in particular by means of a guiding and/or aligning device of the holding device.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Batteriezellen mittels der Haltevorrichtung derart positioniert werden, dass Zellköpfe der Batteriezellen im Wesentlichen in einer Positionierebene angeordnet sind.In one configuration of the method, it is provided that the battery cells are positioned by means of the holding device in such a way that the cell heads of the battery cells are arranged essentially in one positioning plane.
Die Batteriezellen können in einer parallel zu ihren Längsachsen verlaufenden Richtung Längentoleranzen aufweisen.The battery cells can have length tolerances in a direction running parallel to their longitudinal axes.
Es ist beispielsweise möglich, dass die Batteriezellen in der parallel zu ihren Längsachsen verlaufenden Richtung Längentoleranzen von ungefähr 0,5 mm aufweisen.It is possible, for example, for the battery cells to have length tolerances of approximately 0.5 mm in the direction running parallel to their longitudinal axes.
Vorzugsweise kann durch Anordnen der Zellköpfe der Batteriezellen in einer Positionierebene ein elektrisches Verbinden der Batteriezellen mittels Zellverbindern, insbesondere ein Bonden der Batteriezellen, erleichtert und/oder beschleunigt werden.Arranging the cell heads of the battery cells in a positioning plane can preferably facilitate and/or accelerate electrical connection of the battery cells by means of cell connectors, in particular bonding of the battery cells.
Vorzugsweise kann somit ein Ausgleich von Längentoleranzen der Batteriezellen im Bereich der Zellköpfe der Batteriezellen erreicht werden.A compensation of length tolerances of the battery cells in the area of the cell heads of the battery cells can thus preferably be achieved.
Eine Längentoleranz der Batteriezellen wirkt sich dabei vorzugsweise nur im Bereich der Zellfüße der Batteriezellen aus.A length tolerance of the battery cells preferably only has an effect in the area of the cell bases of the battery cells.
Insbesondere werden die Batteriezellen mittels der Haltevorrichtung derart positioniert, dass Zellkopfdeckel der Zellgehäuse der Batteriezellen im Wesentlichen in einer Positionierebene angeordnet sind.In particular, the battery cells are positioned by means of the holding device in such a way that the cell head covers of the cell housings of the battery cells are arranged essentially in one positioning plane.
Eine Abweichung der Zellköpfe der Batteriezellen und/oder der Zellkopfdeckel der Zellgehäuse der Batteriezellen von der Positionierebene beträgt vorzugsweise höchstens ungefähr 0,2 mm, insbesondere höchstens ungefähr 0,1 mm. A deviation of the cell heads of the battery cells and/or the cell head covers of the cell housings of the battery cells from the positioning plane is preferably at most approximately 0.2 mm, in particular at most approximately 0.1 mm.
Die Batteriezellen eines Batteriemoduls werden vorzugsweise mittels Zellverbindern elektrisch parallel und/oder in Reihe miteinander verschaltet.The battery cells of a battery module are preferably electrically connected to one another in parallel and/or in series by means of cell connectors.
Ein Zellverbinder umfasst beispielsweise eine Bondverbindung und/oder eine Schweißverbindung oder wird durch diese gebildet.A cell connector includes, for example, a bonded connection and/or a welded connection or is formed by these.
Für diese elektrische Verschaltung mittels der Zellverbinder ist es vorteilhaft, wenn ein Abstand zwischen den Zellpolen benachbarter Batteriezellen konstant ausgebildet ist und/oder wenn Zellköpfe der Batteriezellen um einen möglichst geringen Betrag von der Positionierebene abweichen.For this electrical interconnection by means of the cell connectors, it is advantageous if the distance between the cell poles of adjacent battery cells is constant and/or if the cell heads of the battery cells deviate from the positioning plane by the smallest possible amount.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Batteriezellen mittels der Haltevorrichtung an ihren Zellköpfen gehalten und/oder gegriffen werden.In one configuration of the method, it is provided that the battery cells are held and/or gripped by their cell heads by means of the holding device.
Günstig kann es sein, wenn die Batteriezellen mittels der Haltevorrichtung nur an einem oberen Endbereich ihres Zellgehäuses gehalten und/oder gegriffen werden.It can be favorable if the battery cells are only held and/or gripped by the holding device at an upper end region of their cell housing.
Unter einem oberen Endbereich des Zellgehäuses der Batteriezellen wird im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche insbesondere ein Endbereich verstanden, welcher den Zellkopf der Batteriezellen umfasst oder an diesen angrenzt.Within the scope of this description and the appended claims, an upper end area of the cell housing of the battery cells is understood to mean, in particular, an end area which encompasses the cell head of the battery cells or is adjacent to it.
Insbesondere werden die Batteriezellen mittels der Haltevorrichtung nur an dem Zellkopfdeckel und/oder nur an einem oberen Endbereich des Zellmantels eines jeweiligen Zellgehäuses gehalten und/oder gegriffen, beispielsweise an höchstens ungefähr 25% einer Oberfläche des Zellmantels an dem oberen Endbereich des Zellgehäuses.In particular, the battery cells are held and/or gripped by the holding device only on the cell head cover and/or only on an upper end area of the cell casing of a respective cell housing, for example on at most approximately 25% of a surface of the cell casing on the upper end area of the cell housing.
Günstig kann es insbesondere sein, wenn die Batteriezellen mittels der Haltevorrichtung nur an dem Zellkopfdeckel eines jeweiligen Zellgehäuses gehalten und/oder gegriffen werden.In particular, it can be favorable if the battery cells are only held and/or gripped by the holding device on the cell head cover of a respective cell housing.
Die Haltevorrichtung umfasst dabei vorzugsweise mehrere Halteelemente, wobei ein jeweiliges Halteelement derart ausgebildet ist, dass jeweils eine Batteriezelle an dem Zellkopfdeckel des Zellgehäuses der Batteriezelle gehalten und/oder gegriffen werden kann.The holding device preferably comprises a plurality of holding elements, with each holding element being designed in such a way that one battery cell can be held and/or gripped on the cell head cover of the cell housing of the battery cell.
Eine Oberfläche eines Halteelements der Haltevorrichtung, welche beim Halten und/oder Greifen einer Batteriezelle mit einem Zellkopf der Batteriezelle und/oder mit einem Zellkopfdeckel eines Zellgehäuses der Batteriezelle in Kontakt gebracht wird, ist vorzugsweise im Wesentlichen komplementär zu einer Oberfläche der Batteriezelle am Zellkopf und/oder einer Oberfläche des Zellkopfdeckels des Zellgehäuses der Batteriezelle ausgebildet.A surface of a holding element of the holding device, which is brought into contact with a cell head of the battery cell and/or with a cell head cover of a cell housing of the battery cell when holding and/or gripping a battery cell, is preferably essentially complementary to a surface of the battery cell on the cell head and/or or a surface of the cell head cover of the cell case of the battery cell.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Batteriezellen mittels der Haltevorrichtung magnetisch, elektromagnetisch, pneumatisch oder mechanisch gehalten und/oder gegriffen werden.In one configuration of the method, it is provided that the battery cells are held and/or gripped magnetically, electromagnetically, pneumatically or mechanically by means of the holding device.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Batteriezellen mittels der Haltevorrichtung so lange gehalten werden, bis das Vergussmaterial derart vernetzt ist, dass eine Position der Batteriezellen relativ zueinander und/oder relativ zu einer Gießform fixiert ist.In one configuration of the method, it is provided that the battery cells are held by the holding device until the potting material is crosslinked in such a way that a position of the battery cells is fixed relative to one another and/or relative to a casting mold.
Günstig kann es beispielsweise sein, wenn die Batteriezellen mittels der Haltevorrichtung mindestens ungefähr 5 Minuten, beispielsweise mindestens ungefähr 10 Minuten, gehalten werden, während das Vergussmaterial aushärtet und/oder vernetzt.For example, it can be favorable if the battery cells are held by the holding device for at least approximately 5 minutes, for example at least approximately 10 minutes, while the potting material hardens and/or crosslinks.
Die Batteriezellen werden mittels der Haltevorrichtung beispielsweise so lange gehalten, bis das Vergussmaterial zu mindestens ungefähr 60%, beispielsweise zu mindestens ungefähr 70%, vorzugsweise zu mindestens ungefähr 80%, vernetzt und/oder ausgehärtet ist.The battery cells are held by the holding device, for example, until at least approximately 60%, for example at least approximately 70%, preferably at least approximately 80%, of the potting material is crosslinked and/or cured.
Eine Ausrichtung der Batteriezellen relativ zueinander und/oder relativ zu der Gießform wird vorzugsweise durch das Aushärten und/oder Vernetzen des Vergussmaterials fixiert.An alignment of the battery cells relative to each other and/or relative to the casting mold is preferably fixed by the curing and/or crosslinking of the casting material.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass
- a) die Batteriezellen und der Vergusskörper nach dem Aushärten und/oder Vernetzen des Vergussmaterials aus der Gießform entnommen werden; oder
- b) die Batteriezellen und der Vergusskörper nach dem Aushärten und/oder Vernetzen des Vergussmaterials in der Gießform verbleiben und mit dieser ein Verbundbauteil bilden.
- a) the battery cells and the cast body are removed from the casting mold after the casting material has hardened and/or crosslinked; or
- b) the battery cells and the cast body remain in the casting mold after the casting material has hardened and/or crosslinked and form a composite component with it.
Die Gießform wird dabei insbesondere von dem Batteriemodul entfernt.The casting mold is in particular removed from the battery module.
Wenn die Batteriezellen und der Vergusskörper nach dem Vernetzen und/oder Aushärten des Vergussmaterials aus der Gießform entnommen werden, kann vorgesehen sein, dass die Gießform vor dem Einbringen des Vergussmaterials mit einem Trennmaterial ausgekleidet wird, beispielsweise mit einem Folienmaterial.If the battery cells and the cast body are removed from the casting mold after the casting material has crosslinked and/or cured, it can be provided that the casting mold is lined with a separating material, for example with a film material, before the casting material is introduced.
Günstig kann es beispielsweise sein, wenn die Gießform vor dem Einbringen des Vergussmaterials mit einer Tiefziehfolie ausgekleidet wird, welche nach dem Entfernen der Gießform an dem Batteriemodul verbleibt.It can be advantageous, for example, if the casting mold is lined with a deep-drawn foil before the casting material is introduced, which remains on the battery module after the casting mold has been removed.
Das Trennmaterial, insbesondere das Folienmaterial, beispielsweise die Tiefziehfolie, bildet dabei vorzugsweise einen Teil des Batteriemoduls.The separating material, in particular the foil material, for example the thermoforming foil, preferably forms part of the battery module.
Wenn die Batteriezellen und der Vergusskörper nach dem Vernetzen und/oder Aushärten des Vergussmaterials in der Gießform verbleiben, bildet die Gießform vorzugsweise einen Teil des Batteriemoduls.If the battery cells and the potting body remain in the mold after the potting material has been crosslinked and/or cured, the mold preferably forms part of the battery module.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Batteriezellen vor dem Vergießen mittels der Haltevorrichtung derart relativ zu einer Gießform positioniert werden, dass die Batteriezellen von einem Boden der Gießform beabstandet sind.In one configuration of the method, it is provided that the battery cells are positioned relative to a casting mold before they are cast by means of the holding device in such a way that the battery cells are spaced apart from a base of the casting mold.
Günstig kann es insbesondere sein, wenn die Batteriezellen vor dem Vergießen mittels der Haltevorrichtung derart relativ zu der Gießform positioniert werden, dass ein Zellfuß der Batteriezellen und/oder ein Zellfußboden der Zellgehäuse der Batteriezellen von dem Boden der Gießform beabstandet ist.In particular, it can be favorable if the battery cells are positioned relative to the casting mold by means of the holding device before casting in such a way that a cell foot of the battery cells and/or a cell floor of the cell housing of the battery cells is at a distance from the bottom of the casting mold.
Die Gießform wird vorzugsweise durch eine Wanne gebildet, beispielsweise durch eine metallische Wanne.The casting mold is preferably formed by a trough, for example a metallic trough.
Die Wanne umfasst beispielsweise einen Boden und/oder eine ringförmig geschlossene Seitenwandung.The trough comprises, for example, a base and/or a side wall that is closed in the form of a ring.
Der Boden der Wanne umfasst beispielsweise ein metallisches Material oder ist aus diesem gebildet.The bottom of the trough comprises, for example, a metallic material or is formed from this.
Alternativ dazu ist es denkbar, dass die Wanne ein metallisches Material umfasst oder aus diesem gebildet ist.As an alternative to this, it is conceivable that the trough comprises a metallic material or is formed from this.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Haltevorrichtung mittels einer Anschlagvorrichtung derart an einer Gießform mittelbar oder unmittelbar anschlagen wird, dass die Haltevorrichtung in einer vorgegebenen Position relativ zu der Gießform positionierbar wird.In one embodiment of the method, it is provided that the holding device is directly or indirectly attached to a casting mold by means of a stop device in such a way that the holding device can be positioned in a predetermined position relative to the casting mold.
Die Anschlagvorrichtung wird vorzugsweise derart eingestellt, dass bei einer maximalen Länge der Batteriezellen, insbesondere an einem oberen Längentoleranzbereich, ein Mindestabstand der Batteriezellen von dem Boden der Gießform eingehalten wird, insbesondere ein Mindestabstand eines Zellfußes der Batteriezellen und/oder eines Zellfußbodens der Zellgehäuse der Batteriezellen von dem Boden der Gießform.The stop device is preferably set in such a way that with a maximum length of the battery cells, in particular at an upper length tolerance range, a minimum distance of the battery cells from the bottom of the mold is maintained, in particular a minimum distance of a cell base of the battery cells and/or a cell base of the cell housing of the battery cells from the bottom of the mold.
Die Haltevorrichtung wird zur Einstellung eines vorgegebenen Abstands beispielsweise an einen Rand der Gießform angelegt, insbesondere mittels der Anschlagvorrichtung.To set a predetermined distance, the holding device is placed against an edge of the casting mold, for example, in particular by means of the stop device.
Günstig kann es sein, wenn die Gießform einen Anschlag umfasst, an welchem die Anschlagvorrichtung anschlagbar ist.It can be favorable if the casting mold includes a stop on which the stop device can be struck.
Alternativ oder ergänzend dazu kann vorgesehen sein, dass die Haltevorrichtung mittels einer Positioniervorrichtung relativ zu der Gießform positioniert wird.Alternatively or additionally, it can be provided that the holding device is positioned relative to the casting mold by means of a positioning device.
Der Mindestabstand der Batteriezellen von dem Boden der Gießform, insbesondere der Mindestabstand eines Zellfußes der Batteriezellen und/oder eines Zellfußbodens der Zellgehäuse der Batteriezellen von dem Boden der Gießform, entspricht vorzugsweise einer minimalen Dicke des Vergussmaterials, welches zwischen dem Boden der Gießform und den Batteriezellen angeordnet ist.The minimum distance of the battery cells from the bottom of the mold, in particular the minimum distance of a cell base of the battery cells and/or a cell bottom of the cell housing of the battery cells from the bottom of the mold, preferably corresponds to a minimum thickness of the potting material which is arranged between the bottom of the mold and the battery cells is.
Der Mindestabstand der Batteriezellen von dem Boden der Gießform, insbesondere der Mindestabstand eines Zellfußes der Batteriezellen und/oder eines Zellfußbodens der Zellgehäuse der Batteriezellen von dem Boden der Gießform, beträgt vorzugsweise mindestens ungefähr 0,3 mm, beispielsweise mindestens ungefähr 0,4 mm.The minimum distance of the battery cells from the bottom of the mold, in particular the minimum distance of a cell foot of the battery cells and/or a cell bottom of the cell housing of the battery cells from the bottom of the mold, is preferably at least approximately 0.3 mm, for example at least approximately 0.4 mm.
Ein Höchstabstand der Batteriezellen von dem Boden der Gießform, insbesondere ein Höchstabstand eines Zellfußes der Batteriezellen und/oder eines Zellfußbodens der Zellgehäuse der Batteriezellen von dem Boden der Gießform, beträgt vorzugsweise höchstens ungefähr 1,5 mm, beispielsweise höchstens ungefähr 1,0 mm.A maximum distance of the battery cells from the bottom of the mold, in particular a maximum distance of a cell foot of the battery cells and/or a cell bottom of the cell housing of the battery cells from the bottom of the mold, is preferably at most approximately 1.5 mm, for example at most approximately 1.0 mm.
Der Höchstabstand der Batteriezellen von dem Boden der Gießform, insbesondere der Höchstabstand eines Zellfußes der Batteriezellen und/oder eines Zellfußbodens der Zellgehäuse der Batteriezellen von dem Boden der Gießform, entspricht vorzugsweise einer maximalen Dicke des Vergussmaterials, welches zwischen dem Boden der Gießform und den Batteriezellen angeordnet ist.The maximum distance of the battery cells from the bottom of the mold, in particular the maximum distance of a cell foot of the battery cells and/or a cell bottom of the cell housing of the battery cells from the bottom of the mold, preferably corresponds to a maximum thickness of the potting material which is arranged between the bottom of the mold and the battery cells is.
Eine Dicke des Vergussmaterials, welches zwischen dem Boden der Gießform und den Batteriezellen angeordnet ist, liegt beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 0,3 mm bis ungefähr 1,5 mm, vorzugsweise im Bereich von ungefähr 0,4 mm bis ungefähr 1,0 mm.A thickness of the potting material, which is arranged between the bottom of the casting mold and the battery cells, is for example in a range from approximately 0.3 mm to approximately 1.5 mm, preferably in the range from approximately 0.4 mm to approximately 1.0 mm .
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Batteriezellen vor dem Vergießen mittels der Haltevorrichtung derart positioniert werden, dass ein minimaler Zellabstand benachbarter Batteriezellen, insbesondere ein minimaler Abstand der Zellmäntel der Zellgehäuse benachbarter Batteriezellen, mindestens ungefähr 0,3 mm, vorzugsweise mindestens ungefähr 0,7 mm, und/oder höchstens ungefähr 2,0 mm, vorzugsweise höchstens ungefähr 1,3 mm, ist.In one configuration of the method, it is provided that the battery cells are positioned using the holding device before they are cast in such a way that a minimum cell spacing between adjacent battery cells, in particular a minimum spacing between the cell casings of the cell housings of adjacent battery cells, is at least approximately 0.3 mm, preferably at least approximately 0 .7 mm, and/or at most about 2.0 mm, preferably at most about 1.3 mm.
Vorzugsweise kann durch einen derartigen minimalen Zellabstand eine besonders hohe Energiedichte des Batteriemoduls erreicht werden.A particularly high energy density of the battery module can preferably be achieved by such a minimum cell distance.
Der minimale Zellabstand zwischen benachbarten Batteriezellen ist vorzugsweise an ein Kapillarverhalten des Vergussmaterials angepasst. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein minimaler Zellabstand zwischen benachbarten Batteriezellen und/oder eine Viskosität des Vergussmaterials derart aufeinander abgestimmt sind, dass das Vergussmaterial zwischen den Batteriezellen auf die gewünschte Höhe ansteigt, bevor es aushärtet.The minimum cell spacing between adjacent battery cells is preferably adapted to a capillary behavior of the potting material. For example, it can be provided that a minimum cell spacing between adjacent battery cells and/or a viscosity of the potting material are matched to one another in such a way that the potting material between the battery cells rises to the desired height before it hardens.
Günstig kann es beispielsweise sein, wenn das Vergussmaterial eine Viskosität, insbesondere eine Mischungsviskosität, von höchstens ungefähr 5000 mPas, vorzugsweise von höchstens ungefähr 2000 mPas, aufweist. It can be favorable, for example, if the potting material has a viscosity, in particular a mixed viscosity, of at most approximately 5000 mPas, preferably at most approximately 2000 mPas.
Vorzugsweise ist durch einen geringen Zellabstand eine engere Anordnung der Batteriezellen und damit eine höhere Energiedichte eines Batteriemoduls erreichbar.A closer arrangement of the battery cells and thus a higher energy density of a battery module can preferably be achieved by a small cell spacing.
Aufgrund der geringen Abstände benachbarter Batteriezellen, insbesondere der Zellmäntel der Zellgehäuse benachbarter Batteriezellen, können auf das Batteriemodul wirkende Kräfte, beispielsweise auf das Batteriemodul wirkende Biegekräfte, vorzugsweise von einem Zellgehäuse einer Batteriezelle auf das Zellgehäuse einer benachbarten Batteriezelle übertragen werden.Due to the small distances between adjacent battery cells, in particular the cell casings of the cell housings of adjacent battery cells, forces acting on the battery module, for example bending forces acting on the battery module, can preferably be transmitted from a cell housing of a battery cell to the cell housing of an adjacent battery cell.
Vorzugsweise kann dabei eine Biegesteifigkeit eines Batteriemoduls gegenüber dem Stand der Technik um einen Faktor von ungefähr 2 bis ungefähr 10 angehoben werden.In this case, the flexural rigidity of a battery module can preferably be increased by a factor of approximately 2 to approximately 10 compared to the prior art.
Eigenresonanzfrequenzen eines Batteriemoduls sind dabei vorzugsweise gegenüber dem Stand der Technik ebenfalls um einen Faktor von ungefähr 2 bis ungefähr 10 erhöht.Natural resonance frequencies of a battery module are preferably also increased by a factor of approximately 2 to approximately 10 compared to the prior art.
Insbesondere kann dabei die Zuverlässigkeit und/oder Lebensdauer von Bondverbindungen und/oder Schweißverbindungen erhöht werden, mittels welcher die Batteriezellen des Batteriemoduls elektrisch miteinander verbunden werden.In particular, the reliability and/or service life of bonded connections and/or welded connections, by means of which the battery cells of the battery module are electrically connected to one another, can be increased.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass
- a) die Batteriezellen mittels der Haltevorrichtung elektrisch voneinander isoliert sind, während die Batteriezellen mittels der Haltevorrichtung gehalten und/oder gegriffen werden; und/oder
- b) die Haltevorrichtung gegenüber den Batteriezellen elektrisch isoliert ist, während die Batteriezellen mittels der Haltevorrichtung gehalten und/oder gegriffen werden.
- a) the battery cells are electrically insulated from one another by means of the holding device, while the battery cells are held and/or gripped by means of the holding device; and or
- b) the holding device is electrically isolated from the battery cells, while the batte ry cells are held and/or gripped by means of the holding device.
Vorzugsweise umfasst die Haltevorrichtung eine elektrische Isolationsvorrichtung zur elektrischen Isolation der Haltevorrichtung gegenüber den Batteriezellen.The holding device preferably comprises an electrical insulation device for electrically isolating the holding device from the battery cells.
Die Haltevorrichtung und/oder die elektrische Isolationsvorrichtung sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Batteriezellen voneinander elektrisch isoliert sind, während die Batteriezellen mittels der Haltevorrichtung gehalten und/oder gegriffen werden.The holding device and/or the electrical insulation device are preferably designed in such a way that the battery cells are electrically insulated from one another while the battery cells are held and/or gripped by means of the holding device.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Batteriezellen mittels des Vergussmaterials mit einem, vorzugsweise mit mehreren, beispielsweise zwei, Montageelementen vergossen werden, welche vorzugsweise zur Festlegung eines Batteriemoduls an einem Gehäuse einer Batterievorrichtung ausgebildet sind.In one configuration of the method, it is provided that the battery cells are encapsulated using the encapsulation material with one, preferably with several, for example two, mounting elements, which are preferably designed to fix a battery module to a housing of a battery device.
Die Batteriezellen werden insbesondere mit den Montageelementen vergossen, wenn die Batteriezellen und der Vergusskörper nach dem Vernetzen und/oder Aushärten des Vergussmaterials aus der Gießform entnommen werden.The battery cells are encapsulated in particular with the assembly elements when the battery cells and the encapsulation body are removed from the casting mold after the encapsulation material has been crosslinked and/or cured.
Beispielsweise ist es denkbar, dass ein Batteriemodul nur mittels der Montageelemente an einem Gehäuse einer Batterievorrichtung festlegbar ist.For example, it is conceivable that a battery module can be fixed to a housing of a battery device only by means of the mounting elements.
Günstig kann es sein, wenn die Montageelemente einen Vergussabschnitt umfassen, mittels welchem die Montageelemente mit dem Vergussmaterial vergossen werden, und/oder wenn die Montageelemente einen Montageabschnitt umfassen, mit welchem die Montageelemente an einem Gehäuse einer Batterievorrichtung festlegbar sind, beispielsweise an einer Befestigungsschiene des Gehäuses.It can be favorable if the mounting elements include a potting section, by means of which the mounting elements are potted with the potting material, and/or if the mounting elements include a mounting section, with which the mounting elements can be fixed to a housing of a battery device, for example to a mounting rail of the housing .
Der Vergussabschnitt eines Montageelements umfasst vorzugsweise mehrere Hinterschneidungselemente, welche derart ausgebildet sind, dass sich der Vergussabschnitt des Montageelements und der Vergusskörper nach dem Vergießen der Batteriezellen hinterschneiden.The encapsulated section of an assembly element preferably comprises a plurality of undercut elements which are designed in such a way that the encapsulated section of the assembly element and the encapsulated body undercut each other after the battery cells have been encapsulated.
Der Vergussabschnitt des Montageelements und der Vergusskörper sind mittels der Hinterschneidungselemente vorzugsweise formschlüssig miteinander verbunden.The cast section of the mounting element and the cast body are preferably connected to one another in a form-fitting manner by means of the undercut elements.
Vorzugsweise kann dabei ein sicherer Halt des Vergussabschnitts in dem Vergusskörper ermöglicht werden.A secure hold of the cast section in the cast body can preferably be made possible in this case.
Günstig kann es beispielsweise sein, wenn die Hinterschneidungselemente Durchtrittsöffnungen in dem Vergussabschnitt des Montageelements sind.It can be favorable, for example, if the undercut elements are passage openings in the cast section of the assembly element.
Der Montageabschnitt eines Montageelements umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Formschlusselemente, welche formschlüssig, beispielsweise puzzleartig, mit einer Befestigungsschiene eines Gehäuses einer Batterievorrichtung verbindbar sind.The assembly section of an assembly element preferably comprises one or more form-fitting elements which can be connected to a fastening rail of a housing of a battery device in a form-fitting manner, for example in the manner of a jigsaw puzzle.
Alternativ oder ergänzend dazu kann vorgesehen sein, dass der Montageabschnitt eines Montageelements jeweils ein oder mehrere Befestigungselemente umfasst, welche beispielsweise als Durchtrittsöffnungen in dem Montageabschnitt ausgebildet sind.As an alternative or in addition to this, it can be provided that the mounting section of a mounting element comprises one or more fastening elements, which are designed, for example, as through-openings in the mounting section.
Beispielsweise ist der Montageabschnitt eines Montageelements mit einer Befestigungsschiene eines Gehäuses einer Batterievorrichtung verschraubbar.For example, the mounting section of a mounting element can be screwed to a mounting rail of a housing of a battery device.
Die Montageelemente sind beispielsweise Profilelemente, beispielsweise Blechwinkel.The assembly elements are, for example, profile elements, for example sheet metal angles.
Aus Platzgründen kann vorgesehen sein, dass eine Materialstärke der Profilelemente, insbesondere der Blechwinkel, höchstens ungefähr 2 mm beträgt.For reasons of space, it can be provided that the material thickness of the profile elements, in particular the metal angles, is at most approximately 2 mm.
Die Montageelemente werden beim Vergießen der Batteriezellen vorzugsweise an der Gießform festgelegt, beispielsweise mittels eines oder mehrerer Niederhalter.During the encapsulation of the battery cells, the assembly elements are preferably fixed to the casting mold, for example by means of one or more hold-down devices.
Alternativ oder ergänzend dazu ist es möglich, dass die Montageelemente zum Festlegen derselben an der Gießform mit der Gießform verschraubt werden.As an alternative or in addition to this, it is possible for the assembly elements to be screwed to the casting mold in order to fix them to the casting mold.
Durch Festlegen der Montageelemente an der Gießform kann vorzugsweise ein Abstand der Montageelemente relativ zu der Gießform, beispielsweise relativ zu einer Seitenwandung der Gießform und/oder relativ zu einem Boden der Gießform, fixiert werden.By fixing the mounting elements on the casting mold, a spacing of the mounting elements relative to the casting mold, for example relative to a side wall of the casting mold and/or relative to a bottom of the casting mold, can preferably be fixed.
Vorzugsweise kann so ein passgenauer Einbau eines Batteriemoduls ermöglicht werden.Precisely fitting installation of a battery module can preferably be made possible in this way.
Günstig kann es sein, wenn ein Montageelement eine Temperiervorrichtung zum Temperieren der Batteriezellen umfasst oder bildet.It can be favorable if a mounting element includes or forms a temperature control device for temperature control of the battery cells.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass ein Montageelement eine Temperierkanalstruktur umfasst, durch welche ein Temperiermedium geleitet werden kann.In particular, it can be provided that a mounting element comprises a temperature control channel structure through which a temperature control medium can be conducted.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Vergussmaterial zum Vergießen der Batteriezellen in eine Gießform eingebracht wird, wobei vorzugsweise
- a) zunächst das Vergussmaterial in die Gießform eingebracht wird und anschließend die Batteriezellen in das Vergussmaterial hineingedrückt werden; oder
- b) zunächst die Batteriezellen zumindest teilweise in der Gießform angeordnet werden und anschließend das Vergussmaterial in die Gießform eingebracht wird.
- a) first the casting material is introduced into the casting mold and then the battery cells are pressed into the casting material; or
- b) first the battery cells are at least partially arranged in the casting mold and then the casting material is introduced into the casting mold.
Die Batteriezellen werden mittels der Haltevorrichtung dabei vorzugsweise in einer parallel zu den Längsachsen der Batteriezellen verlaufenden Richtung in das Vergussmaterial hineingedrückt oder in der Gießform angeordnet.The battery cells are preferably pressed into the potting material or arranged in the casting mold in a direction running parallel to the longitudinal axes of the battery cells by means of the holding device.
Das Vergussmaterial wird zum Einbringen in die Gießform vorzugsweise in flüssiger Form in die Gießform eingegossen.For introduction into the casting mold, the casting material is poured into the casting mold, preferably in liquid form.
Wenn das Vergussmaterial in die Gießform eingebracht wird und anschließend die Batteriezellen in das Vergussmaterial eingebracht werden, werden die Batteriezellen vorzugsweise in das noch flüssige Vergussmaterial hineingedrückt.When the potting material is introduced into the casting mold and the battery cells are then introduced into the potting material, the battery cells are preferably pressed into the potting material which is still liquid.
Wenn zunächst die Batteriezellen zumindest teilweise in der Gießform angeordnet werden, wird das Vergussmaterial in flüssiger Form vorzugsweise in die Gießform so eingegossen, dass es um die Batteriezellen herum fließt.When first the battery cells are at least partially arranged in the mold, the potting material in liquid form is preferably poured into the mold so that it flows around the battery cells.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Vergussmaterial nach dem Einbringen desselben in die Gießform mit einem Unterdruck beaufschlagt wird, insbesondere nachdem die Batteriezellen mit dem Vergussmaterial in Kontakt gebracht werden.In one configuration of the method, it is provided that the casting material is subjected to a negative pressure after it has been introduced into the casting mold, in particular after the battery cells have been brought into contact with the casting material.
Unter einem Unterdruck wird im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche insbesondere ein unter dem Umgebungsdruck liegender Druck verstanden.Within the scope of this description and the appended claims, a negative pressure is understood to mean, in particular, a pressure below the ambient pressure.
Vorzugsweise wird das Vergussmaterial mit einem Unterdruck beaufschlagt, während das Vergussmaterial noch flüssig und/oder fließfähig ist.A negative pressure is preferably applied to the potting material while the potting material is still liquid and/or flowable.
Durch Beaufschlagen des Vergussmaterials mit einem Unterdruck werden vorzugsweise Gasblasen aus dem Vergussmaterial entfernt.Gas bubbles are preferably removed from the casting material by applying a negative pressure to the casting material.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Batteriezellen beim Vergießen derselben zu mindestens ungefähr 10%, vorzugsweise zu mindestens ungefähr 25%, und/oder zu höchstens ungefähr 90%, vorzugsweise zu höchstens ungefähr 75%, bezogen auf ihre Länge in das Vergussmaterial eingebracht werden.In one configuration of the method, it is provided that the battery cells, when cast, are at least approximately 10%, preferably at least approximately 25%, and/or at most approximately 90%, preferably at most approximately 75%, based on their length in the casting material be introduced.
Eine Länge einer Batteriezelle ist vorzugsweise eine parallel zu der Längsachse der Batteriezelle genommene Länge.A length of a battery cell is preferably a length taken parallel to the longitudinal axis of the battery cell.
Eine Vergusshöhe des Vergussmaterials wird vorzugsweise unter Abwägung der folgenden Optimierungsparameter ausgewählt:
- - Gesamtmasse des Batteriemoduls; und/oder
- - thermische Kopplung der Zellköpfe der Batteriezellen mit dem Vergussmaterial; und/oder
- - zu erzielende mechanische Steifigkeit des Batteriemoduls.
- - total mass of the battery module; and or
- - Thermal coupling of the cell heads of the battery cells with the potting material; and or
- - the mechanical rigidity of the battery module to be achieved.
Vorzugsweise ist durch Vergrößern der Vergusshöhe eine mechanische Steifigkeit des Batteriemoduls vergrößerbar.A mechanical rigidity of the battery module can preferably be increased by increasing the encapsulation height.
Durch eine verbesserte thermische Kopplung der Zellköpfe der Batteriezellen mit dem Vergussmaterial ist vorzugsweise Wärme effektiver von den Zellköpfen abführbar.Improved thermal coupling of the cell heads of the battery cells to the potting material means that heat can preferably be dissipated more effectively from the cell heads.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Batteriemodul.The present invention also relates to a battery module.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein Batteriemodul bereitzustellen, welches vorzugsweise eine erhöhte Haltbarkeit aufweist und einfach und kostengünstig herstellbar ist.The present invention is based on the further object of providing a battery module which preferably has increased durability and can be produced easily and inexpensively.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Batteriemodul mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a battery module having the features of claim 17 .
Das Batteriemodul ist insbesondere ein Batteriemodul, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls hergestellt ist.The battery module is in particular a battery module which is produced according to the method according to the invention for producing a battery module.
Das Batteriemodul umfasst vorzugsweise Folgendes:
- - mehrere Batteriezellen, welche vorzugsweise als Rundzellen ausgebildet sind;
- - einen Vergusskörper aus einem Vergussmaterial, mittels welchem die Batteriezellen vergossen sind,
- - Several battery cells, which are preferably designed as round cells;
- - a casting body made of a casting material, by means of which the battery cells are cast,
Das erfindungsgemäße Batteriemodul weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.The battery module according to the invention preferably has one or more of the components associated with the method according to the invention for producing a battery module described features and / or advantages.
Ferner weist das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit erfindungsgemäßen Batteriemodul beschrieben Merkmale und/oder Vorteile auf.Furthermore, the method according to the invention for producing a battery module preferably has one or more of the features and/or advantages described in connection with the battery module according to the invention.
Das Vergussmaterial und/oder der Vergusskörper dienen vorzugsweise zur mechanischen Fixierung der Batteriezellen und/oder zur elektrischen Isolierung der Batteriezellen.The potting material and/or the potting body are preferably used to mechanically fix the battery cells and/or to electrically insulate the battery cells.
Günstig kann es ferner sein, wenn das Vergussmaterial zur Abführung von Wärme von den Batteriezellen ausgebildet ist.It can also be favorable if the potting material is designed to dissipate heat from the battery cells.
Batteriezellen des Batteriemoduls sind vorzugsweise mittels mehrerer Zellverbinder, beispielsweise mittels mehrerer Bondverbindungen und/oder Schweißverbindungen, elektrisch miteinander verbunden.Battery cells of the battery module are preferably electrically connected to one another by means of a number of cell connectors, for example by means of a number of bonded connections and/or welded connections.
Ein erfindungsgemäß hergestelltes Batteriemodul ist vorzugsweise biegesteif ausgebildet.A battery module produced according to the invention is preferably designed to be rigid.
Durch eine hohe Biegesteifigkeit des Batteriemoduls kann vorzugsweise eine erhöhte Zuverlässigkeit der Bondverbindungen und/oder Schweißverbindungen erreicht werden.Increased reliability of the bonded connections and/or welded connections can preferably be achieved through a high flexural rigidity of the battery module.
Das Batteriemodul umfasst beispielsweise eine Wanne, in welcher der Vergusskörper angeordnet ist und/oder welche den Vergusskörper mehrseitig, vorzugsweise fünfseitig abdeckt.The battery module includes, for example, a trough in which the cast body is arranged and/or which covers the cast body on multiple sides, preferably five sides.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass der Vergusskörper mehrseitig, vorzugsweise fünfseitig, von einem Folienmaterial, beispielsweise von einer Tiefziehfolie, abgedeckt ist.As an alternative to this, it can be provided that the potting body is covered on several sides, preferably on five sides, by a foil material, for example by a thermoforming foil.
Bei einer Ausgestaltung des Batteriemoduls ist vorgesehen, dass der Vergusskörper des Batteriemoduls in einer Gießform angeordnet ist und mit der Gießform ein Verbundbauteil bildet.In one configuration of the battery module, it is provided that the cast body of the battery module is arranged in a mold and forms a composite component with the mold.
Bei einer Ausgestaltung des Batteriemoduls ist vorgesehen, dass der Vergusskörper formschlüssig mit einem oder mehreren, beispielsweise zwei, Montageelementen verbunden ist.In one configuration of the battery module, it is provided that the potting body is positively connected to one or more, for example two, assembly elements.
Beispielsweise ist es denkbar, dass ein Batteriemodul nur mittels der Montageelemente an einem Gehäuse einer Batterievorrichtung festlegbar ist.For example, it is conceivable that a battery module can be fixed to a housing of a battery device only by means of the mounting elements.
Günstig kann es sein, wenn die Montageelemente einen Vergussabschnitt umfassen, mittels welchem die Montageelemente mit dem Vergussmaterial vergossen sind, und/oder wenn die Montageelemente einen Montageabschnitt umfassen, mittels welchem die Montageelemente an einem Gehäuse einer Batterievorrichtung festlegbar ist, beispielsweise an einer Befestigungsschiene des Gehäuses.It can be favorable if the mounting elements include a potting section, by means of which the mounting elements are potted with the potting material, and/or if the mounting elements include a mounting section, by means of which the mounting elements can be fixed to a housing of a battery device, for example to a fastening rail of the housing .
Der Vergussabschnitt eines Montageelements ist insbesondere in das Vergussmaterial des Vergusskörpers eingebettet.The encapsulation section of a mounting element is embedded in particular in the encapsulation material of the encapsulation body.
Beispielsweise ist es denkbar, dass jeweils ein Montageelement parallel zu einer langen Nebenseite des Batteriemoduls angeordnet ist.For example, it is conceivable that one mounting element is arranged parallel to a long secondary side of the battery module.
Der Vergussabschnitt eines Montageelements umfasst vorzugsweise mehrere Hinterschneidungselemente, welche derart ausgebildet sind, dass sich der Vergussabschnitt des Montageelements und der Vergusskörper nach dem Vergießen der Batteriezellen hinterschneiden.The encapsulated section of an assembly element preferably comprises a plurality of undercut elements which are designed in such a way that the encapsulated section of the assembly element and the encapsulated body undercut one another after the battery cells have been encapsulated.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Herstellen eines Batteriemoduls.The present invention also relates to a device for producing a battery module.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Herstellen eines Batteriemoduls bereitzustellen, mittels welcher ein Batteriemodul, welches vorzugsweise eine erhöhte Haltbarkeit aufweist, einfach und kostengünstig herstellbar ist.The present invention is based on the further object of providing a device for producing a battery module, by means of which a battery module, which preferably has increased durability, can be produced simply and inexpensively.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Herstellen eines Batteriemoduls mit den Merkmalen des Anspruchs 20 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a device for producing a battery module having the features of claim 20 .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen eines Batteriemoduls dient insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Batteriemoduls.The device according to the invention for producing a battery module serves in particular to carry out the method according to the invention for producing a battery module.
Die Vorrichtung zum Herstellen eines Batteriemoduls umfasst vorzugsweise Folgendes:
- - eine Haltevorrichtung, welche ein oder mehrere Halteelemente zum Halten und/oder Greifen jeweils einer Batteriezelle umfasst,
- - a holding device which comprises one or more holding elements for holding and/or gripping one battery cell each,
Günstig kann es sein, wenn die Halteelemente magnetische Halteelemente oder elektromagnetische Halteelemente sind.It can be favorable if the holding elements are magnetic holding elements or electromagnetic holding elements.
Wenn die Halteelemente magnetische Halteelemente oder elektromagnetische Halteelemente sind, kann das Vergussmaterial vorzugsweise mit einem Unterdruck beaufschlagt werden, insbesondere ohne dass die Batteriezellen von den Halteelementen der Haltevorrichtung abfallen.If the holding elements are magnetic holding elements or electromagnetic holding elements, the potting material can preferably be subjected to a negative pressure, in particular other without the battery cells falling off the holding elements of the holding device.
Bei einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass eine Oberfläche eines Halteelements der Haltevorrichtung, welche beim Halten und/oder Greifen einer Batteriezelle mit dem Zellkopf der Batteriezelle und/oder mit einem Zellkopfdeckel eines Zellgehäuses der Batteriezelle in Kontakt gebracht wird, im Wesentlichen komplementär zu einer Oberfläche der Batteriezelle am Zellkopf und/oder einer Oberfläche des Zellkopfdeckels des Zellgehäuses der Batteriezelle ausgebildet ist.In one configuration of the device, it is provided that a surface of a holding element of the holding device, which is brought into contact with the cell head of the battery cell and/or with a cell head cover of a cell housing of the battery cell when holding and/or gripping a battery cell, is essentially complementary to a Surface of the battery cell is formed on the cell head and / or a surface of the cell head cover of the cell housing of the battery cell.
Bei einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Haltevorrichtung derart ausgebildet ist, dass die Haltevorrichtung zwischen einem Schaltzustand, in welchem Batteriezellen mittels jeweils eines Halteelements gehalten und/oder gegriffen werden, und einem Freigabezustand, in welchem Batteriezellen nicht gehalten und/oder gegriffen werden, schaltbar ist.In one configuration of the device, it is provided that the holding device is designed in such a way that the holding device switches between a switching state in which battery cells are held and/or gripped by means of a respective holding element and a release state in which battery cells are not held and/or gripped , is switchable.
Beispielsweise ist es denkbar, dass die Haltevorrichtung elektromagnetische Halteelemente umfasst, wobei eine Haltekraft der elektromagnetischen Halteelemente schaltbar ist.For example, it is conceivable that the holding device comprises electromagnetic holding elements, with a holding force of the electromagnetic holding elements being switchable.
Alternativ oder ergänzend dazu ist es denkbar, dass die Haltevorrichtung magnetische Halteelemente umfasst, welche einen schalterbaren Permanentmagneten umfassen, beispielsweise einen mechanisch schalterbaren Permanentmagneten oder einen elektrisch schaltbaren Permanentmagneten.Alternatively or additionally, it is conceivable that the holding device comprises magnetic holding elements which comprise a switchable permanent magnet, for example a mechanically switchable permanent magnet or an electrically switchable permanent magnet.
Bei einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Prüfvorrichtung umfasst, mittels welcher ein Haltezustand des einen oder der mehreren Halteelemente überprüfbar ist.In one configuration of the device, it is provided that the device comprises a testing device, by means of which a holding state of the one or more holding elements can be checked.
Wenn die Haltevorrichtung elektromagnetische Halteelemente umfasst, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eine Änderung eines Haltezustands des einen oder der mehreren Halteelemente durch Messung einer Induktivitätsänderung mittels der Prüfvorrichtung detektierbar ist.If the holding device comprises electromagnetic holding elements, it can be provided, for example, that a change in a holding state of the one or more holding elements can be detected by measuring a change in inductance using the testing device.
Durch Messung einer Induktivitätsänderung ist insbesondere eine Veränderung eines Spalts zwischen einer Batteriezelle, insbesondere zwischen einem Zellkopfdeckel der Batteriezelle, und einem jeweiligen Halteelement detektierbar.By measuring a change in inductance, it is possible in particular to detect a change in a gap between a battery cell, in particular between a cell head cover of the battery cell, and a respective holding element.
Vorzugsweise wird zur Detektion einer Induktivitätsänderung eine Wechselstromkomponente auf den Haltestrom eines jeweiligen elektromagnetischen Halteelements aufgeprägt.In order to detect a change in inductance, an alternating current component is preferably applied to the holding current of a respective electromagnetic holding element.
Der Haltestrom wird dabei beispielsweise durch eine erste Haltestromkomponente und durch eine überlagerte zweite Haltestromkomponente gebildet, wobei die zweite Haltestromkomponente vorzugsweise als eine periodische Wechselstromkomponente ausgebildet ist.The holding current is formed, for example, by a first holding current component and by a superimposed second holding current component, with the second holding current component preferably being in the form of a periodic alternating current component.
Die erste Haltestromkomponente dient vorzugsweise im Wesentlichen zum Aufbringen der Haltekraft eines jeweiligen elektromagnetischen Halteelements. Die zweite Haltestromkomponente dient demgegenüber vorzugsweise als Mess- beziehungsweise Signalgröße, wobei sich in Folge einer Änderung des Luftspalts zwischen einem jeweiligen elektromagnetischen Halteelement und einer Batteriezelle eine Induktivität einer Spule des elektromagnetischen Halteelements ändert.The first holding current component is preferably used essentially to apply the holding force of a respective electromagnetic holding element. In contrast, the second holding current component is preferably used as a measurement or signal variable, with an inductance of a coil of the electromagnetic holding element changing as a result of a change in the air gap between a respective electromagnetic holding element and a battery cell.
Durch die Induktivitätsänderung verändert sich insbesondere eine Phasenverschiebung zwischen der Wechselstromkomponente und der Wechselspannungskomponente der zweiten Haltestromkomponente.The change in inductance changes, in particular, a phase shift between the alternating current component and the alternating voltage component of the second holding current component.
Diese Phasenverschiebung kann vorzugsweise detektiert werden und für die Überprüfung eines Haltezustands eines jeweiligen Halteelements verwendet werden.This phase shift can preferably be detected and used to check a holding state of a respective holding element.
Bei einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Haltevorrichtung eine Führungs- und/oder Ausrichtvorrichtung umfasst, mittels welcher mehrere Batteriezellen relativ zueinander, insbesondere im Wesentlichen parallel zueinander, und/oder relativ zu der Haltevorrichtung positionierbar sind.In one configuration of the device, it is provided that the holding device comprises a guiding and/or aligning device, by means of which a plurality of battery cells can be positioned relative to one another, in particular substantially parallel to one another, and/or relative to the holding device.
Die Führungs- und/oder Ausrichtvorrichtung ist insbesondere derart ausgebildet, dass Batteriezellen im Bereich ihrer Zellköpfe geführt sind, beispielsweise in einem oberen Viertel eines Zellgehäuses der Batteriezellen.The guiding and/or aligning device is designed in particular in such a way that battery cells are guided in the area of their cell heads, for example in an upper quarter of a cell housing of the battery cells.
Ein oberes Viertel eines Zellgehäuses einer Batteriezelle ist insbesondere ein bezogen auf eine Länge der Batteriezelle oberes Viertel des Zellgehäuses im Bereich des Zellkopfs der Batteriezelle.An upper quarter of a cell housing of a battery cell is in particular an upper quarter of the cell housing in relation to a length of the battery cell in the region of the cell head of the battery cell.
Die Führungs- und/oder Ausrichtvorrichtung umfasst vorzugsweise mehrere Führungs- und/oder Ausrichtelemente.The guiding and/or aligning device preferably comprises a plurality of guiding and/or aligning elements.
Günstig kann es sein, wenn die Batteriezellen zwischen mehreren Führungs- und/oder Ausrichtelementen geführt sind oder wenn die Batteriezellen innerhalb eines Führungs- und/oder Ausrichtelements geführt sind.It can be favorable if the battery cells are guided between a plurality of guiding and/or aligning elements or if the battery cells are guided within a guiding and/or aligning element.
Beispielsweise ist es denkbar, dass die Führungs- und/oder Ausrichtelemente als Führungsstifte ausgebildet sind.For example, it is conceivable that the guide and/or alignment elements are designed as guide pins.
Zwischen jeweils drei Batteriezellen ist dabei vorzugsweise jeweils ein Führungs- und/oder Ausrichtelement, insbesondere jeweils ein Führungsstift, angeordnet.A guide and/or alignment element, in particular a guide pin, is preferably arranged between each three battery cells.
Zwischen jeweils drei Führungs- und/oder Ausrichtelementen, insbesondere zwischen jeweils drei Führungsstiften, ist vorzugsweise jeweils eine Batteriezelle angeordnet.One battery cell is preferably arranged between each three guide and/or alignment elements, in particular between each three guide pins.
Die Führungsstifte sind vorzugsweise parallel zueinander angeordnet.The guide pins are preferably arranged parallel to one another.
Eine Länge der Führungsstifte ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Batteriezellen über die Führungsstifte weg ragen, wenn Sie mittels der Haltevorrichtung gehalten oder gegriffen werden.A length of the guide pins is preferably designed in such a way that the battery cells protrude beyond the guide pins when they are held or gripped by the holding device.
Beispielsweise ist es denkbar, dass die Führungsstifte eine Länge aufweisen, welche kleiner ist als eine Länge der Batteriezellen.For example, it is conceivable that the length of the guide pins is smaller than the length of the battery cells.
Alternativ dazu ist es denkbar, dass die Führungs- und/oder Ausrichtelemente als Ausnehmung, beispielsweise als kreiszylindrische Ausnehmung, ausgebildet sind, wobei jeweils eine Batteriezelle in jeweils einer Ausnehmung geführt werden kann.As an alternative to this, it is conceivable that the guide and/or alignment elements are designed as a recess, for example as a circular-cylindrical recess, it being possible for one battery cell to be guided in each recess.
Eine Tiefe einer solchen Ausnehmung ist vorzugsweise geringer als eine Länge der Batteriezellen.A depth of such a recess is preferably less than a length of the battery cells.
Bei einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass
- a) die Haltevorrichtung eine Anschlagvorrichtung umfasst, wobei die Haltevorrichtung mittels der Anschlagvorrichtung derart an einer Gießform mittelbar oder unmittelbar anschlagbar ist, dass die Haltevorrichtung in einer vorgegebenen Position relativ zu der Gießform positionierbar ist; und/oder
- b) die Vorrichtung eine Positioniervorrichtung umfasst, wobei die Haltevorrichtung mittels der Positioniervorrichtung relativ zu einer Gießform positionierbar ist.
- a) the holding device comprises a stop device, wherein the holding device can be directly or indirectly attached to a mold by means of the stop device in such a way that the holding device can be positioned in a predetermined position relative to the mold; and or
- b) the device comprises a positioning device, wherein the holding device can be positioned relative to a casting mold by means of the positioning device.
Die Anschlagvorrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Haltevorrichtung durch Anschlagen der Anschlagvorrichtung an einer Gießform in einer vorgegebenen Position relativ zu der Gießform positionierbar ist.The stop device is preferably designed in such a way that the holding device can be positioned in a predetermined position relative to the mold by striking the stop device on a casting mold.
Um die Haltevorrichtung in einer vorgegebenen Position relativ zu der Gießform zu positionieren, kann vorgesehen sein, dass die Anschlagvorrichtung an einen Rand der Gießform angelegt wird.In order to position the holding device in a predetermined position relative to the casting mold, it can be provided that the stop device is placed against an edge of the casting mold.
Günstig kann es sein, wenn die Gießform einen Anschlag umfasst, an welchem die Anschlagvorrichtung anschlagbar ist.It can be favorable if the casting mold includes a stop on which the stop device can be struck.
Die Positioniervorrichtung umfasst vorzugsweise einen Positionierantrieb.The positioning device preferably includes a positioning drive.
Günstig kann es ferner sein, wenn die Positioniervorrichtung eine Wegmessvorrichtung umfasst.It can also be favorable if the positioning device includes a displacement measuring device.
Mittels der Wegmessvorrichtung ist vorzugsweise feststellbar, ob die Haltevorrichtung mittels des Positionierantriebs der Positioniervorrichtung in eine vorgegebene Position gebracht worden ist.The distance measuring device can preferably be used to determine whether the holding device has been brought into a predetermined position by means of the positioning drive of the positioning device.
Bei einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Haltevorrichtung eine elektrische Isolationsvorrichtung umfasst, mittels welcher Batteriezellen elektrisch voneinander isolierbar sind, während die Batteriezellen mittels der Haltevorrichtung gehalten und/oder gegriffen werden, und/oder mittels welcher die Haltevorrichtung gegenüber den Batteriezellen elektrisch isolierbar ist, während die Batteriezellen mittels der Haltevorrichtung gehalten und/oder gegriffen werden.In one configuration of the device, it is provided that the holding device comprises an electrical insulation device, by means of which battery cells can be electrically insulated from one another, while the battery cells are held and/or gripped by means of the holding device, and/or by means of which the holding device can be electrically insulated from the battery cells , while the battery cells are held and/or gripped by the holding device.
Beispielsweise umfasst die elektrische Isolationsvorrichtung eine elektrisch isolierende Beschichtung, welche beispielsweise auf ein jeweiliges Halteelement der Haltevorrichtung aufgebracht ist.For example, the electrical insulation device includes an electrically insulating coating, which is applied, for example, to a respective holding element of the holding device.
Günstig kann es insbesondere sein, wenn sämtliche Oberflächen der Haltevorrichtung, welche mit Batteriezellen zum Halten derselben in direkten Kontakt gebracht werden, eine isolierende Beschichtung aufweisen.In particular, it can be favorable if all surfaces of the holding device that are brought into direct contact with battery cells to hold them have an insulating coating.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Oberfläche eines Halteelements der Haltevorrichtung, welche beim Halten und/oder Greifen einer Batteriezelle mit dem Zellkopf der Batteriezelle und/oder mit dem Zellkopfdeckel des Zellgehäuses der Batteriezelle in Kontakt gebracht wird, eine elektrisch isolierende Beschichtung aufweist.For example, it can be provided that a surface of a holding element of the holding device, which is brought into contact with the cell head of the battery cell and/or with the cell head cover of the cell housing of the battery cell when holding and/or gripping a battery cell, has an electrically insulating coating.
Günstig kann es beispielsweise sein, wenn die elektrische Isolationsvorrichtung eine oder mehrere elektrische Isolationsfolien umfasst.For example, it can be favorable if the electrical insulation device comprises one or more electrical insulation films.
Vorzugsweise weist eine Oberfläche von Führungs- und/oder Ausrichtelementen einer Führungs- und/oder Ausrichtvorrichtung der Haltevorrichtung eine elektrisch isolierende Beschichtung auf.A surface of guiding and/or aligning elements of a guiding and/or aligning device of the holding device preferably has an electrically insulating coating.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen eines Batteriemoduls weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls sowie der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Batteriemoduls beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.The device according to the invention for producing a battery module preferably has one or more of the features and/or advantages described in connection with the method according to the invention for producing a battery module and the features and/or advantages described in connection with the battery module according to the invention.
Ferner weisen das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls und das erfindungsgemäße Batteriemodul vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen eines Batteriemoduls beschrieben Merkmale und/oder Vorteile auf.Furthermore, the method according to the invention for producing a battery module and the battery module according to the invention preferably have one or more of the features and/or advantages described in connection with the device according to the invention for producing a battery module.
Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.Further preferred features and/or advantages of the invention are the subject of the following description and the graphic representation of exemplary embodiments.
In den Zeichnungen zeigen:
-
1 einen schematischen Schnitt durch eine Gießform zu Beginn eines Verfahrens zum Herstellen eines Batteriemoduls; -
2 eine dem schematischen Schnitt aus1 entsprechende Darstellung einer Gießform, wobei zum Herstellen eines Batteriemoduls ein Vergussmaterial in die Gießform eingebracht wird; -
3 eine dem schematischen Schnitt aus1 entsprechende Darstellung, wobei zum Herstellen eines Batteriemoduls mehrere Batteriezellen mit dem Vergussmaterial in Kontakt gebracht werden und dabei mittels einer Haltevorrichtung gehalten und/oder gegriffen werden; -
4 eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines Batteriemoduls, welches durch das Verfahren gemäß den1 bis3 hergestellt worden ist; -
5 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Batteriemoduls, welches durch das Verfahren gemäß den1 bis3 hergestellt worden ist; -
6 eine schematische perspektivische Darstellung einer Haltevorrichtung einer Ausführungsform einer Vorrichtung zum Herstellen eines Batteriemoduls; -
7 eine schematische Seitenansicht eines Halteelements der Haltevorrichtung der Ausführungsform der Vorrichtung zum Herstellen eines Batteriemoduls aus6 ; -
8 eine schematische perspektivische Darstellung der Haltevorrichtung der Ausführungsform der Vorrichtung zum Herstellen eines Batteriemoduls aus6 , wobei bei einem Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls mehrere Batteriezellen mittels der Haltevorrichtung gehalten und/oder gegriffen werden; -
9 eine dem Verfahrensschritt aus3 entsprechende perspektivische Darstellung der Haltevorrichtung der Ausführungsform der Vorrichtung zum Herstellen eines Batteriemoduls aus6 ; -
10 eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Batteriemoduls; -
11 eine schematische perspektivische Darstellung eines Verfahrensschritts eines Verfahrens zur Herstellung eines Batteriemoduls, wobei Batteriezellen mittels eines Vergussmaterials mit zwei Montageelementen vergossen werden; und -
12 eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Montageelements.
-
1 a schematic section through a mold at the beginning of a method for manufacturing a battery module; -
2 one from the schematic section1 Corresponding representation of a casting mold, wherein a casting material is introduced into the casting mold to produce a battery module; -
3 one from the schematic section1 Corresponding representation, in which, in order to produce a battery module, a plurality of battery cells are brought into contact with the potting material and are held and/or gripped by means of a holding device; -
4 a schematic sectional view of an embodiment of a battery module, which by the method according to1 until3 has been manufactured; -
5 a schematic sectional view of a further embodiment of a battery module, which by the method according to1 until3 has been manufactured; -
6 a schematic perspective view of a holding device of an embodiment of a device for producing a battery module; -
7 shows a schematic side view of a holding element of the holding device of the embodiment of the device for producing a battery module6 ; -
8th a schematic perspective view of the holding device of the embodiment of the device for producing a battery module6 , wherein in a method for producing a battery module, a plurality of battery cells are held and/or gripped by means of the holding device; -
9 one of the process step3 corresponding perspective view of the holding device of the embodiment of the device for producing a battery module6 ; -
10 a schematic perspective view of a further embodiment of a battery module; -
11 a schematic perspective representation of a method step of a method for producing a battery module, wherein battery cells are encapsulated by means of an encapsulation material with two assembly elements; and -
12 a schematic perspective view of a further embodiment of a mounting element.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical or functionally equivalent elements are provided with the same reference symbols in all figures.
Die Gießform 100 wird vorzugsweise durch eine Wanne 102 gebildet, beispielsweise durch eine metallische Wanne.The casting
Die Wanne 102 umfasst beispielsweise einen Boden 104 und/oder eine ringförmig geschlossene Seitenwandung 106.The
Der Boden 104 der Wanne 102 umfasst beispielsweise ein metallisches Material oder ist aus diesem gebildet.The
In einem ersten Schritt wird vorzugsweise zunächst ein Vergussmaterial 108 in die Gießform 100 eingebracht, vorzugsweise in flüssiger Form (vergl.
Das Vergussmaterial 108 umfasst beispielsweise ein Polyurethanmaterial oder ein Epoxidharzmaterial oder ist daraus gebildet.The
Beispielsweise ist es denkbar, dass das Vergussmaterial 108 ein Einkomponentenmaterial, ein Zweikomponentenmaterial oder ein Mehrkomponentenmaterial ist.For example, it is conceivable that the
Beispielsweise ist es denkbar, dass das Vergussmaterial 108 ein Zweikomponentenmaterial mit einem Härter, insbesondere einem Vernetzungsmittel, ist.For example, it is conceivable that the
Günstig kann es insbesondere sein, wenn das Vergussmaterial 108 wärmehärtend und/oder feuchtigkeitshärtend ausgebildet ist.In particular, it can be favorable if the
Vorzugsweise weist das Vergussmaterial 108 eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf.The
Eine Wärmeleitfähigkeit des Vergussmaterials 108 ist vorzugsweise größer als ungefähr 0,5 W/m*K, beispielsweise größer als ungefähr 0,7 W/m*K.A thermal conductivity of the
In einem an den Verfahrensschritt aus
Die Haltevorrichtung 112 ist vorzugsweise Bestandteil einer Vorrichtung 113 zum Herstellen eines Batteriemoduls, welche zusätzlich zu der Haltevorrichtung 112 noch weitere Komponenten oder Bauteile umfassen kann.The holding
Die Batteriezellen 110 sind vorzugsweise kreiszylindrische Batteriezellen 110, insbesondere kreiszylindrische Rundzellen 114, wobei in den Figuren aus Übersichtlichkeitsgründen lediglich einzelne Batteriezellen 100 mit dem Bezugszeichen für kreiszylindrische Rundzellen 114 versehen sind.The
Die Batteriezellen 110 sind vorzugsweise zumindest näherungsweise rotationssymmetrisch zu einer Längsachse 116 derselben ausgebildet.The
Die Batteriezellen 110 umfassen vorzugsweise jeweils einen Zellkopf 118 und einen Zellfuß 120.The
Der Zellkopf 118 und der Zellfuß 120 einer jeweiligen Batteriezelle 110 sind vorzugsweise an einander abgewandten Enden der Batteriezellen 110 angeordnet.The
Günstig kann es sein, wenn die Batteriezellen 110 jeweils ein Zellgehäuse 122 umfassen, in welchem ein zeichnerisch nicht dargestellter Zellwickel angeordnet ist.It can be favorable if the
Das Zellgehäuse 122 einer Batteriezelle 110 umfasst vorzugsweise einen Zellkopfdeckel 124, einen Zellfußboden 126 und einen Zellmantel 128.The
Das Zellgehäuse 122 einer Batteriezelle 110 ist vorzugsweise aus einem metallischen Material gebildet, beispielsweise aus Stahl.The
Vorzugswiese weist das Zellgehäuse 122 einer jeweiligen Batteriezelle 110 einen Korrosionsschutz auf.The
Zur elektrischen Kontaktierung umfasst jede der Batteriezellen 110 vorzugsweise zwei Zellpole 130, welche beispielsweise im Bereich des Zellkopfs 118 der Batteriezellen 110 angeordnet sind und lediglich schematisch mittels eines Pfeils gekennzeichnet sind.For electrical contacting, each of the
Die Batteriezellen 110 werden mittels der Haltevorrichtung 112 vorzugsweise an ihren Zellköpfen 118 gehalten und/oder gegriffen.The
Beispielsweise ist es denkbar, dass die Batteriezellen 110 mittels der Haltevorrichtung 112 nur an dem Zellkopfdeckel 124 eines jeweiligen Zellgehäuses 122 gehalten und/oder gegriffen werden.For example, it is conceivable that the
Alternativ dazu ist es denkbar, dass die Batteriezellen 110 mittels der Haltevorrichtung 112 an einem oberen Endbereich 132 ihres Zellgehäuses 122 gehalten und/oder gegriffen werden.As an alternative to this, it is conceivable for the
Der obere Endbereich 132 des Zellgehäuses 122 umfasst vorzugsweise den Zellkopf 118 der Batteriezellen 110 oder grenzt an diesen an.The
Die Batteriezellen 110 werden dabei mittels der Haltevorrichtung 112 vorzugsweise nur an dem Zellkopfdeckel 124 und nur an dem oberen Endbereich 132 des Zellmantels 128 eines jeweiligen Zellgehäuses 122 gehalten und/oder gegriffen, beispielsweise an höchstens ungefähr 25% einer Oberfläche des Zellmantels 128 an dem oberen Endbereich 132 des Zellgehäuses 122.The
Die Batteriezellen 110 werden mittels der Haltevorrichtung 112 beispielsweise magnetisch, elektromagnetisch, pneumatisch oder mechanisch gehalten und/oder gegriffen.The
Die Batteriezellen 110 werden mittels der Haltevorrichtung 112 vorzugsweise derart positioniert, dass die Zellköpfe 118 der Batteriezellen 110, insbesondere die Zellkopfdeckel 124 der Zellgehäuse 122, im Wesentlichen in einer Positionierebene 134 angeordnet sind.The
Die Batteriezellen 110 können in einer parallel zu ihren Längsachsen 116 verlaufenden Richtung insbesondere Längentoleranzen aufweisen.In particular, the
Es ist beispielsweise möglich, dass die Batteriezellen 110 in der parallel zu ihren Längsachsen 116 verlaufenden Richtung Längentoleranzen von ungefähr 0,5 mm aufweisen.It is possible, for example, for the
Durch Anordnen der Zellköpfe 118 der Batteriezellen 110 in einer Positionierebene 134 kann vorzugsweise ein elektrisches Verbinden der Batteriezellen 110 mittels Zellverbindern, insbesondere ein Bonden der Batteriezellen 110, erleichtert und/oder beschleunigt werden.By arranging the cell heads 118 of the
Darüber hinaus kann insbesondere ein Ausgleich von Längentoleranzen der Batteriezellen 110 im Bereich der Zellköpfe 118 der Batteriezellen 110 erreicht werden, so dass sich eine Längentoleranz der Batteriezellen 110 vorzugsweise nur im Bereich der Zellfüße 120 der Batteriezellen 110 auswirkt.In addition, a compensation of length tolerances of the
Eine Abweichung der Zellköpfe 118 der Batteriezellen 110 und/oder der Zellkopfdeckel 124 der Zellgehäuse 122 der Batteriezellen 110 von der Positionierebene 134 beträgt vorzugsweise höchstens ungefähr 0,2 mm, insbesondere höchstens ungefähr 0,1 mm.A deviation of the cell heads 118 of the
Die Batteriezellen 110 werden vorzugsweise in das noch flüssige Vergussmaterial 108 hineingedrückt.The
Alternativ dazu ist es denkbar, dass zunächst die Batteriezellen 110 zumindest teilweise in der Gießform 100 angeordnet werden und anschließend das Vergussmaterial 108 in die Gießform 100 eingebracht wird, wobei die Batteriezellen 110 dabei mit dem Vergussmaterial 108 vergossen werden.Alternatively, it is conceivable that first the
Das Vergussmaterial 108 wird dabei vorzugsweise in flüssiger Form in die Gießform 100 eingegossen, so dass es um die Batteriezellen 110 herum fließt.The casting
Die Batteriezellen 110 werden mittels der Haltevorrichtung 112 vorzugsweise in einer parallel zu den Längsachsen 116 der Batteriezellen 110 verlaufenden Richtung in das Vergussmaterial 108 hineingedrückt oder in der Gießform 100 angeordnet.The
Vorzugsweise werden die Batteriezellen 110 mittels der Haltevorrichtung 112 derart relativ zu der Gießform 100 positioniert, dass die Batteriezellen 110 von dem Boden 104 der Gießform 100 beabstandet sind.The
Die Batteriezellen 110 werden dabei mittels der Haltevorrichtung 112 insbesondere derart relativ zu der Gießform 100 positioniert, dass der Zellfuß 120 der Batteriezellen 110 und/oder der Zellfußboden 126 der Zellgehäuse 122 der Batteriezellen 110 von dem Boden 104 der Gießform 100 einen Abstand 135 aufweist.The
Günstig kann es sein, wenn die Batteriezellen 110 mittels der Haltevorrichtung 112 derart positioniert werden, dass ein minimaler Zellabstand 137 benachbarter Batteriezellen 110, insbesondere ein minimaler Abstand 137 der Zellmäntel 128 der Zellgehäuse 122 benachbarter Batteriezellen 110, mindestens ungefähr 0,3 mm, vorzugsweise mindestens ungefähr 0,7 mm, und/oder höchstens ungefähr 2,0 mm, vorzugsweise höchstens ungefähr 1,3 mm, ist.It can be favorable if the
Vorzugsweise kann durch einen derartigen minimalen Zellabstand 137 eine besonders hohe Energiedichte des Batteriemoduls 140 erreicht werden.A particularly high energy density of the
Der minimale Zellabstand 137 zwischen benachbarten Batteriezellen 110 ist vorzugsweise an ein Kapillarverhalten des Vergussmaterials 108 angepasst. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein minimaler Zellabstand 137 zwischen benachbarten Batteriezellen 110 und/oder eine Viskosität des Vergussmaterials 108 derart aufeinander abgestimmt sind, dass das Vergussmaterial 108 zwischen den Batteriezellen 110 auf die gewünschte Höhe ansteigt, bevor es aushärtet.The minimum cell spacing 137 between
Günstig kann es beispielsweise sein, wenn das Vergussmaterial 108 eine Viskosität, insbesondere eine Mischungsviskosität, von höchstens ungefähr 5000 mPas, vorzugsweise von höchstens ungefähr 2000 mPas, aufweist.It can be favorable, for example, if the
Günstig kann es sein, wenn die Batteriezellen 110 beim Vergießen derselben zu mindestens ungefähr 10%, vorzugsweise zu mindestens ungefähr 25%, und/oder zu höchstens ungefähr 90%, vorzugsweise zu höchstens ungefähr 75%, bezogen auf ihre Länge 136 in das Vergussmaterial 108 eingebracht werden.It can be favorable if the
Die Länge 136 einer jeweiligen Batteriezelle 110 ist vorzugsweise eine parallel zu der Längsachse 116 der jeweiligen Batteriezelle 110 genommene Länge.The
Günstig kann es sein, wenn das Vergussmaterial 108 nach dem Vergießen vorzugsweise aushärtet und/oder vernetzt und durch Aushärten und/oder Vernetzen des Vergussmaterials 108 ein Vergusskörper 138 gebildet wird.It can be favorable if the
Eine Ausrichtung der Batteriezellen 110 relativ zueinander und/oder relativ zu der Gießform 100 wird vorzugsweise durch das Aushärten und/oder Vernetzen des Vergussmaterials 108 fixiert.An alignment of the
Die Batteriezellen 110 werden mittels der Haltevorrichtung 112 vorzugsweise so lange gehalten, bis das Vergussmaterial 108 derart vernetzt ist, dass eine Position der Batteriezellen 110 relativ zueinander und/oder relativ zu der Gießform 100 fixiert ist.The
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Batteriezellen 110 mittels der Haltevorrichtung 112 mindestens ungefähr 5 Minuten, beispielsweise mindestens ungefähr 10 Minuten, gehalten werden, während das Vergussmaterial 108 aushärtet und/oder vernetzt.For example, it can be provided that the
Die Batteriezellen 110 werden mittels der Haltevorrichtung 112 beispielsweise so lange gehalten, bis das Vergussmaterial 108 zu mindestens ungefähr 60%, beispielsweise zu mindestens ungefähr 70%, vorzugsweise zu mindestens ungefähr 80%, vernetzt und/oder ausgehärtet ist.
Beispielsweise ist es denkbar, dass die Batteriezellen 110 und der Vergusskörper 138 nach dem Aushärten und/oder Vernetzen des Vergussmaterials 108 aus der Gießform 100 entnommen werden.For example, it is conceivable that the
Die Batteriezellen 110 und der Vergusskörper 138 sind dabei Bestandteil eines Batteriemoduls 140, welches in
Wenn die Batteriezellen 110 und der Vergusskörper 138 nach dem Vernetzen und/oder Aushärten des Vergussmaterials 108 aus der Gießform 100 entnommen werden, kann vorgesehen sein, dass die Gießform 100 vor dem Einbringen des Vergussmaterials 108 mit einem Trennmaterial 142 ausgekleidet wird, beispielsweise mit einem Folienmaterial 144.If the
Das Trennmaterial 142 und das Folienmaterial 144 sind in den
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Gießform 100 vor dem Einbringen des Vergussmaterials 108 mit einer Tiefziehfolie ausgekleidet wird, welche nach dem Entfernen der Gießform 100 an dem Batteriemodul 140 verbleibt.For example, it can be provided that the casting
Das Trennmaterial 142, insbesondere das Folienmaterial 144, beispielsweise die Tiefziehfolie, bildet dabei vorzugsweise einen Teil des Batteriemoduls 140. The separating
Der Vergusskörper 138 ist dabei insbesondere mehrseitig, vorzugsweise fünfseitig, von dem Folienmaterial 144, beispielsweise von einer Tiefziehfolie, abgedeckt.The
Es ist jedoch auch denkbar, dass die Batteriezellen 110 und der Vergusskörper 138 nicht aus der Gießform 100 entnommen werden und nach dem Aushärten und/oder Vernetzen des Vergussmaterials 108 in der Gießform 100 verbleiben und mit dieser ein Verbundbauteil 145 bilden (vergl.
Die Gießform 100 bildet dabei vorzugsweise einen Teil des Batteriemoduls 140.The casting
Das Vergussmaterial 108 und/oder der Vergusskörper 138 dienen in einem Batteriemodul 140 vorzugsweise zur mechanischen Fixierung der Batteriezellen 110 und/oder zur elektrischen Isolierung der Batteriezellen 110.The
Das Vergussmaterial 108 ist vorzugsweise ferner zur Abführung von Wärme von den Batteriezellen 110 ausgebildet.The
Die Batteriezellen 110 des Batteriemoduls 140 werden vorzugsweise mittels zeichnerisch nicht dargestellter Zellverbinder, beispielsweise mittels mehrerer Bondverbindungen und/oder Schweißverbindungen, elektrisch miteinander verbunden.The
Das Batteriemodul 140 ist dabei vorzugsweise biegesteif ausgebildet, wobei durch eine hohe Biegesteifigkeit des Batteriemoduls 140 vorzugsweise eine erhöhte Zuverlässigkeit der Bondverbindungen und/oder Schweißverbindungen erreicht werden kann.In this case, the
Die Vergusshöhe des Vergussmaterials 108 wird daher vorzugsweise unter Abwägung der folgenden Optimierungsparameter ausgewählt:
- - Gesamtmasse des
Batteriemoduls 140; und/oder - - thermische Kopplung der
Zellköpfe 118der Batteriezellen 110mit dem Vergussmaterial 108; und/oder - - zu erzielende mechanische Steifigkeit des
Batteriemoduls 140.
- - total mass of the
battery module 140; and or - - Thermal coupling of the cell heads 118 of the
battery cells 110 with thepotting material 108; and or - - Mechanical rigidity to be achieved for the
battery module 140.
Vorzugsweise ist durch Vergrößern der Vergusshöhe eine mechanische Steifigkeit des Batteriemoduls 140 vergrößerbar.A mechanical rigidity of the
Durch eine verbesserte thermische Kopplung der Zellköpfe 118 der Batteriezellen 110 mit dem Vergussmaterial 108 ist Wärme vorzugsweise effektiver von den Zellköpfen 118 abführbar.An improved thermal coupling of the cell heads 118 of the
Aufgrund der geringen Abstände benachbarter Batteriezellen 110, insbesondere der Zellmäntel 128 der Zellgehäuse 122 benachbarter Batteriezellen 110, können auf das Batteriemodul 140 wirkende Kräfte, beispielsweise auf das Batteriemodul 140 wirkende Biegekräfte, vorzugsweise von einem Zellgehäuse 122 einer Batteriezelle 110 auf das Zellgehäuse 122 einer benachbarten Batteriezelle 110 übertragen werden.Due to the small distances between
Vorzugsweise kann dabei eine Biegesteifigkeit des Batteriemoduls 140 gegenüber dem Stand der Technik um einen Faktor von ungefähr 2 bis ungefähr 10 angehoben werden.In this case, a bending stiffness of the
Eigenresonanzfrequenzen des Batteriemoduls 140 sind dabei vorzugsweise gegenüber dem Stand der Technik um einen Faktor von ungefähr 2 bis ungefähr 10 erhöht.In this case, natural resonance frequencies of the
Insbesondere kann dabei die Zuverlässigkeit und/oder Lebensdauer von Bondverbindungen und/oder Schweißverbindungen erhöht werden, mittels welcher die Batteriezellen 110 des Batteriemoduls 140 elektrisch miteinander verbunden werden.In particular, the reliability and/or service life of bonded connections and/or welded connections, by means of which the
Die
Die Haltevorrichtung 112 umfasst dabei vorzugsweise mehrere Halteelemente 146, wobei in den Figuren aus Übersichtlichkeitsgründen lediglich einzelne Halteelemente 146 mit einem Bezugszeichen gekennzeichnet sind.The holding
Ein jeweiliges Halteelement 146 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass jeweils eine Batteriezelle 110 an dem Zellkopfdeckel 124 des Zellgehäuses 122 der Batteriezelle 110 gehalten und/oder gegriffen werden kann.A respective holding element 146 is preferably designed in such a way that a
Ein solches Halteelement 146 ist beispielsweise in
Ein jeweiliges Halteelement 146 umfasst beispielsweise einen Halte- und/oder Greifabschnitt 148, welcher derart ausgebildet ist, dass mit diesem eine Batteriezelle 110 gehalten und/oder gegriffen werden kann.A respective holding element 146 comprises, for example, a holding and/or
Ein in
Ein jeweiliger Greifabschnitt 148 umfasst vorzugsweise eine Oberfläche 154, welche beim Halten und/oder Greifen einer Batteriezelle 110 mit der Batteriezelle 110 in Kontakt gebracht wird, insbesondere mit dem Zellkopf 118 der Batteriezelle 110 und/oder mit dem Zellkopfdeckel 124 des Zellgehäuses 11 der Batteriezelle 110.Each
Die Oberfläche 154, welche beim Halten und/oder Greifen einer Batteriezelle 110 mit dem Zellkopf 118 der Batteriezelle 110 und/oder mit dem Zellkopfdeckel 124 des Zellgehäuses 122 der Batteriezelle 110 in Kontakt gebracht wird, ist vorzugsweise im Wesentlichen komplementär zu einer Oberfläche 156 der Batteriezelle 110 am Zellkopf 118 des Zellkopfdeckels 124 des Zellgehäuses 122 der Batteriezelle 110 ausgebildet.The
Die Halteelemente 146 sind vorzugsweise magnetische Halteelemente 158 oder elektromagnetische Halteelemente 160.The holding elements 146 are preferably magnetic holding elements 158 or electromagnetic holding elements 160.
Wenn die Halteelemente 146 magnetische Halteelemente oder elektromagnetische Halteelemente sind, kann das Vergussmaterial 108 vorzugsweise mit einem Unterdruck beaufschlagt werden, insbesondere ohne dass die Batteriezellen 110 von den Halteelementen 146 der Haltevorrichtung 112 abfallen.If the holding elements 146 are magnetic holding elements or electromagnetic holding elements, the
Vorzugsweise können Gasblasen aus dem Vergussmaterial 108 entfernt werden, indem dieses mit Unterdruck beaufschlagt wird.Gas bubbles can preferably be removed from the
Günstig kann es sein, wenn die Haltevorrichtung 112 derart ausgebildet ist, dass die Haltevorrichtung 112 zwischen einem Schaltzustand, in welchem Batteriezellen 110 mittels jeweils eines Halteelements 146 gehalten und/oder gegriffen werden, und einem Freigabezustand, in welchem Batteriezellen 110 nicht gehalten und/oder gegriffen werden, schaltbar ist.It may be favorable if holding
Beispielsweise ist es denkbar, dass die Haltevorrichtung 112 elektromagnetische Halteelemente 160 umfasst, wobei eine Haltekraft der elektromagnetischen Halteelemente 160 schaltbar ist.For example, it is conceivable that the holding
Alternativ oder ergänzend dazu ist es denkbar, dass die Haltevorrichtung 112 magnetische Halteelemente 158 umfasst, welche einen schalterbaren Permanentmagneten umfassen, beispielsweise einen mechanisch schalterbaren Permanentmagneten oder einen elektrisch schaltbaren Permanentmagneten.Alternatively or additionally, it is conceivable that the holding
Die Vorrichtung 113 zur Herstellung eines Batteriemoduls 140 umfasst vorzugsweise eine Prüfvorrichtung 162, mittels welcher ein Haltezustand der Halteelemente 146 überprüfbar ist.The
Die Prüfvorrichtung 162 ist in den
Wenn die Haltevorrichtung 112 elektromagnetische Halteelemente 160 umfasst, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eine Änderung eines Haltezustands der Halteelemente 146 durch Messung einer Induktivitätsänderung mittels der Prüfvorrichtung 162 detektierbar ist.If the holding
Durch Messung einer Induktivitätsänderung ist insbesondere eine Veränderung eines Spalts zwischen einer Batteriezelle 110, insbesondere zwischen einem Zellkopfdeckel 124 der Batteriezelle 110, und einem jeweiligen Halteelement 146 detektierbar.A change in a gap between a
Vorzugsweise wird zur Detektion einer Induktivitätsänderung eine Wechselstromkomponente auf den Haltestrom eines jeweiligen elektromagnetischen Halteelements 160 aufgeprägt.An alternating current component is preferably applied to the holding current of a respective electromagnetic holding element 160 in order to detect a change in inductance.
Der Haltestrom wird dabei beispielsweise durch eine erste Haltestromkomponente und durch eine überlagerte zweite Haltestromkomponente gebildet, wobei die zweite Haltestromkomponente vorzugsweise als eine periodische Wechselstromkomponente ausgebildet ist.The holding current is formed, for example, by a first holding current component and by a superimposed second holding current component, with the second holding current component preferably being in the form of a periodic alternating current component.
Die erste Haltestromkomponente dient vorzugsweise im Wesentlichen zum Aufbringen der Haltekraft eines jeweiligen elektromagnetischen Halteelements 160.The first holding current component is preferably used essentially to apply the holding force of a respective electromagnetic holding element 160.
Die zweite Haltestromkomponente dient demgegenüber vorzugsweise als Mess- beziehungsweise Signalgröße, wobei sich in Folge einer Änderung des Luftspalts zwischen einem jeweiligen elektromagnetischen Halteelement 160 und einer Batteriezelle 110 eine Induktivität einer Spule des elektromagnetischen Halteelements 160 ändert.In contrast, the second holding current component preferably serves as a measurement or signal variable, with an inductance of a coil of electromagnetic holding element 160 changing as a result of a change in the air gap between a respective electromagnetic holding element 160 and a
Durch die Induktivitätsänderung verändert sich insbesondere eine Phasenverschiebung zwischen der Wechselstromkomponente und der Wechselspannungskomponente der zweiten Haltestromkomponente.The change in inductance changes, in particular, a phase shift between the alternating current component and the alternating voltage component of the second holding current component.
Diese Phasenverschiebung kann vorzugsweise detektiert werden und für die Überprüfung eines Haltezustands eines jeweiligen Halteelements 146 verwendet werden.This phase shift can preferably be detected and used to check a holding state of a respective holding element 146 .
Günstig kann es sein, wenn Haltevorrichtung 112 eine Führungs- und/oder Ausrichtvorrichtung 164 umfasst, mittels welcher mehrere Batteriezellen 110 relativ zueinander, insbesondere im Wesentlichen parallel zueinander, und/oder relativ zu der Haltevorrichtung 112 positionierbar sind.It may be favorable if holding
Die Batteriezellen 112 werden dabei mittels der Haltevorrichtung 112 vorzugsweise relativ zueinander, insbesondere im Wesentlichen parallel zueinander, und/oder relativ zu der Haltevorrichtung 112 positioniert.The
Vorzugsweise werden die Batteriezellen 110 mittels der Haltevorrichtung 112 derart relativ zueinander positioniert, dass die Längsachsen 116 der Batteriezellen 110 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.The
Zum Positionieren der Batteriezellen 110 sind diese in der Haltevorrichtung 112 vorzugsweise in einer parallel zu den Längsachsen 116 der Batteriezellen 100 verlaufenden Richtung geführt.In order to position the
Die Batteriezellen 110 werden beispielsweise derart parallel zueinander angeordnet, dass die Batteriezellen 110 möglichst dicht gepackt angeordnet werden.The
Günstig kann es beispielsweise sein, wenn die Batteriezellen 110 mit einer Packungsdichte im Bereich von ungefähr 60% bis ungefähr 90% angeordnet werden, beispielsweise mit einer Packungsdichte im Bereich von ungefähr 70% bis ungefähr 80%.It can be favorable, for example, if the
Die Führungs- und/oder Ausrichtvorrichtung 164 ist insbesondere derart ausgebildet, dass die Batteriezellen 110 im Bereich ihrer Zellköpfe 124 geführt sind, beispielsweise in einem oberen Viertel des Zellgehäuses 122 der Batteriezellen.The guiding and/or aligning
Ein oberes Viertel des Zellgehäuses 122 einer Batteriezelle 110 ist insbesondere ein bezogen auf die Länge 136 der Batteriezelle 110 oberes Viertel des Zellgehäuses 122 im Bereich des Zellkopfs 118 der Batteriezelle 110.An upper quarter of the
Günstig kann es sein, wenn die Führungs- und/oder Ausrichtvorrichtung 164 mehrere Führungs- und/oder Ausrichtelemente 166 umfasst.It can be favorable if the guiding and/or aligning
In den Figuren sind aus Übersichtlichkeitsgründen lediglich einzelne Führungs- und/oder Ausrichtelemente 166 mit einem Bezugszeichen gekennzeichnet.For reasons of clarity, only individual guide and/or alignment elements 166 are identified in the figures with a reference number.
Die Führungs- und/oder Ausrichtelemente 166 sind vorzugsweise in einem regelmäßigen Muster an der Haltevorrichtung 112 angeordnet.The guiding and/or alignment elements 166 are preferably arranged in a regular pattern on the
Beispielsweise ist es denkbar, dass die Führungs- und/oder Ausrichtelemente 166 als Führungsstifte 168 ausgebildet sind, welche vorzugsweise parallel zueinander angeordnet sind.For example, it is conceivable that the guiding and/or aligning elements 166 are in the form of guiding pins 168 which are preferably arranged parallel to one another.
Die Batteriezellen 110 sind vorzugsweise zwischen mehreren Führungs- und/oder Ausrichtelementen 166, insbesondere zwischen mehreren Führungsstiften 168, geführt.The
Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass zwischen jeweils drei Batteriezellen 110 jeweils ein Führungs- und/oder Ausrichtelement 166, insbesondere jeweils ein Führungsstift 168, angeordnet ist.Provision can preferably be made for a guide and/or alignment element 166, in particular a guide pin 168, to be arranged between each three
Vorzugsweise ist zwischen jeweils drei Führungs- und/oder Ausrichtelementen 166, insbesondere zwischen jeweils drei Führungsstiften 168, jeweils eine Batteriezelle 110 angeordnet.One
Eine Länge 170 der Führungsstifte 168 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Batteriezellen 110 über die Führungsstifte 168 weg ragen, wenn sie mittels der Haltevorrichtung 112 gehalten oder gegriffen werden.A
Beispielsweise ist es denkbar, dass die Führungsstifte 168 eine Länge 170 aufweisen, welche kleiner ist als die Länge 136 der Batteriezellen 110.For example, it is conceivable that the guide pins 168 have a
Bei einer zeichnerisch nicht dargestellten Ausführungsform der Haltevorrichtung 112 kann vorgesehen sein, dass die Batteriezellen 110 innerhalb eines Führungs- und/oder Ausrichtelements 166 geführt sind.In an embodiment of the holding
Die Führungs- und/oder Ausrichtelemente 166 sind dabei beispielsweise als Ausnehmung, vorzugsweise als kreiszylindrische Ausnehmung, ausgebildet, wobei jeweils eine Batteriezelle 110 in jeweils einer Ausnehmung geführt werden kann.The guiding and/or aligning elements 166 are designed, for example, as a recess, preferably as a circular-cylindrical recess, it being possible for one
Eine Tiefe einer solchen Ausnehmung ist vorzugsweise geringer als die Länge 136 der Batteriezellen 110.A depth of such a recess is preferably less than the
Die Haltevorrichtung 112 umfasst vorzugsweise ferner eine elektrische Isolationsvorrichtung 172 zur elektrischen Isolation der Haltevorrichtung 112 gegenüber den Batteriezellen 110.
Die elektrische Isolationsvorrichtung 172 ist vorzugsweise ferner derart ausgebildet, dass die Batteriezellen 110 voneinander elektrisch isoliert sind, während die Batteriezellen 110 mittels der Haltevorrichtung 112 gehalten und/oder gegriffen werden.The electrical insulation device 172 is preferably also designed in such a way that the
Die elektrische Isolationsvorrichtung 172 ist in den
Günstig kann es insbesondere sein, wenn sämtliche Oberflächen der Haltevorrichtung 112, welche mit Batteriezellen 110 zum Halten derselben in direkten Kontakt gebracht werden, eine isolierende Beschichtung 174 aufweisen.In particular, it can be favorable if all surfaces of the holding
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Oberfläche 154 eines Halteelements 146 der Haltevorrichtung 112, welche beim Halten und/oder Greifen einer Batteriezelle 110 mit dem Zellkopf 118 der Batteriezelle 110 und/oder mit dem Zellkopfdeckel 124 des Zellgehäuses 122 der Batteriezelle 110 in Kontakt gebracht wird, eine elektrisch isolierende Beschichtung 174 aufweist.For example, it can be provided that the
Vorzugsweise weist eine Oberfläche von Führungs- und/oder Ausrichtelementen 166 der Führungs- und/oder Ausrichtvorrichtung 164 der Haltevorrichtung 122 eine elektrisch isolierende Beschichtung 174 auf.A surface of guiding and/or aligning elements 166 of guiding and/or aligning
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die elektrische Isolationsvorrichtung 172 eine oder mehrere elektrische Isolationsfolien 176 umfasst.For example, it can be provided that the electrical insulation device 172 comprises one or more electrical insulation films 176 .
Günstig kann es sein, wenn die Haltevorrichtung 112 eine Anschlagvorrichtung 178 umfasst, wobei die Haltevorrichtung 112 mittels der Anschlagvorrichtung 178 derart mittelbar oder unmittelbar an der Gießform 100 anschlagbar ist, dass die Haltevorrichtung 112 in einer vorgegebenen Position relativ zu der Gießform 100 positionierbar ist.It can be favorable if the holding
Die Anschlagvorrichtung 178 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Haltevorrichtung 112 durch Anschlagen der Anschlagvorrichtung 178 an der Gießform 100 in einer vorgegebenen Position relativ zu der Gießform 100 positionierbar ist.The
Um die Haltevorrichtung 112 in einer vorgegebenen Position relativ zu der Gießform 100 zu positionieren, kann vorgesehen sein, dass die Anschlagvorrichtung 178 an einen Rand der Gießform 100 angelegt wird.In order to position the holding
Günstig kann es ferner sein, wenn die Gießform 100 einen zeichnerisch nicht dargestellten Anschlag umfasst, an welchem die Anschlagvorrichtung 178 anschlagbar ist.It can also be favorable if the casting
Die Vorrichtung 113 zum Herstellen eines Batteriemoduls 140 umfasst ferner beispielsweise eine Positioniervorrichtung 180, welche in den
Die Haltevorrichtung 112 ist mittels der Positioniervorrichtung 180 vorzugsweise relativ zu der Gießform 100 positionierbar.The holding
Die Positioniervorrichtung 180 umfasst vorzugsweise einen Positionierantrieb 182.
Günstig kann es ferner sein, wenn die Positioniervorrichtung 180 eine Wegmessvorrichtung 184 umfasst.It can also be favorable if the
Mittels der Wegmessvorrichtung 184 ist vorzugsweise feststellbar, ob die Haltevorrichtung 112 mittels des Positionierantriebs 182 der Positioniervorrichtung 180 in eine vorgegebene Position gebracht worden ist.The
Die Anschlagvorrichtung 178 wird vorzugsweise derart eingestellt, dass bei einer maximalen Länge 136 der Batteriezellen 110, insbesondere an einem oberen Längentoleranzbereich, ein Mindestabstand 135a der Batteriezellen 110 von dem Boden 104 der Gießform 100 eingehalten wird, insbesondere ein Mindestabstand 135a des Zellfußes 120 der Batteriezellen 110 und/oder des Zellfußbodens 126 der Zellgehäuse 122 der Batteriezellen 110 von dem Boden 104 der Gießform 100.The
Die Haltevorrichtung 112 wird zur Einstellung eines vorgegebenen Abstands 135 der Batteriezellen 110 zu dem Boden 104 der Gießform 100 beispielsweise an einen Rand der Gießform 100 angelegt, insbesondere mittels der Anschlagvorrichtung 178.To set a
Der Mindestabstand 135a der Batteriezellen 110 von dem Boden 104 der Gießform 100, insbesondere der Mindestabstand 135a eines Zellfußes 120 der Batteriezellen 110 und/oder eines Zellfußbodens 126 der Zellgehäuse 122 der Batteriezellen 110 von dem Boden 104 der Gießform 100, entspricht vorzugsweise einer minimalen Dicke 186 des Vergussmaterials 108, welches zwischen dem Boden 104 der Gießform 100 und den Batteriezellen 110 angeordnet ist (vergl.
Der Mindestabstand 135a der Batteriezellen 110 von dem Boden 104 der Gießform 100, insbesondere der Mindestabstand 135a eines Zellfußes 120 der Batteriezellen 110 und/oder eines Zellfußbodens 126 der Zellgehäuse 122 der Batteriezellen 110 von dem Boden 104 der Gießform 100, beträgt vorzugsweise mindestens ungefähr 0,3 mm, beispielsweise mindestens ungefähr 0,4 mm.The
Ein Höchstabstand 135b der Batteriezellen 110 von dem Boden 104 der Gießform 100, insbesondere ein Höchstabstand 135b eines Zellfußes 120 der Batteriezellen 110 und/oder eines Zellfußbodens 126 der Zellgehäuse 122 der Batteriezellen 110 von dem Boden 104 der Gießform 100, beträgt vorzugsweise höchstens ungefähr 1,5 mm, beispielsweise höchstens ungefähr 1,0 mm.A
Der Höchstabstand 135b der Batteriezellen 110 von dem Boden 104 der Gießform 100, insbesondere der Höchstabstand 135b eines Zellfußes 120 der Batteriezellen 110 und/oder eines Zellfußbodens 126 der Zellgehäuse 122 der Batteriezellen 110 von dem Boden 104 der Gießform 100, entspricht vorzugsweise einer maximalen Dicke 188 des Vergussmaterials 108, welches zwischen dem Boden 104 der Gießform 100 und den Batteriezellen 100 angeordnet ist.The
Eine Dicke des Vergussmaterials 108, welches zwischen dem Boden 104 der Gießform 100 und den Batteriezellen 110 angeordnet ist, liegt somit vorzugsweise in einem Bereich von ungefähr 0,3 mm bis ungefähr 1,5 mm, vorzugsweise in einem Bereich von ungefähr 0,4 mm bis ungefähr 1,0 mm.A thickness of the
Wenn die Halteelemente 146 magnetische Halteelemente 158 oder elektromagnetische Halteelemente 160 sind, kann vorgesehen sein, dass das Vergussmaterial 108 nach dem Einbringen desselben in die Gießform 100 mit einem Unterdruck beaufschlagt wird, insbesondere nachdem die Batteriezellen 110 mit dem Vergussmaterial 108 in Kontakt gebracht werden.If the holding elements 146 are magnetic holding elements 158 or electromagnetic holding elements 160, it can be provided that the casting
Die Vorrichtung 113 zum Herstellen eines Batteriemoduls 140 umfasst vorzugsweise ferner eine Unterdruckvorrichtung 190, welche insbesondere derart ausgebildet ist, dass das Vergussmaterial 108 mit einem Unterdruck beaufschlagt werden kann.The
Die Unterdruckvorrichtung 190 ist in den
Vorzugsweise wird das Vergussmaterial 108 mittels der Unterdruckvorrichtung 190 mit einem Unterdruck beaufschlagt, während das Vergussmaterial 108 noch flüssig und/oder fließfähig ist.A vacuum is preferably applied to the
Durch Beaufschlagen des Vergussmaterials 108 mit einem Unterdruck werden vorzugsweise Gasblasen aus dem Vergussmaterial 108 entfernt.Gas bubbles are preferably removed from the casting
Beispielsweise ist es denkbar, dass die Montageelemente 192 parallel zu einer langen Nebenseite des Batteriemoduls 140 angeordnet werden.For example, it is conceivable that the
Die Montageelemente 192 sind vorzugsweise zur Festlegung des Batteriemoduls 140 an einem zeichnerisch nicht dargestellten Gehäuse einer Batterievorrichtung ausgebildet.The mounting
Die Batteriezellen 110 werden mit den Montageelementen 192 insbesondere bei einer Ausführungsform einer Batteriemoduls 140 vergossen, bei der die Batteriezellen 110 und der Vergusskörper 138 nach dem Vernetzen und/oder Aushärten des Vergussmaterials 108 aus der Gießform 100 entnommen werden.The
Beispielsweise ist es denkbar, dass das Batteriemodul 140 nur mittels der Montageelemente 192 an einem Gehäuse einer Batterievorrichtung festlegbar ist.For example, it is conceivable that the
Günstig kann es sein, wenn der Vergusskörper 138 formschlüssig mit den Montageelementen 192 verbunden ist.It can be favorable if the
Die Montageelemente 192 umfassen vorzugsweise einen Vergussabschnitt 194, mittels welchem die Montageelemente 192 mit dem Vergussmaterial 108 vergossen werden.The mounting
Die Montageelemente 192 umfassen vorzugsweise ferner einen Montageabschnitt 196, mittels welchem die Montageelemente 192 an einem Gehäuse einer Batterievorrichtung festlegbar sind, beispielsweise an einer Befestigungsschiene des Gehäuses.The mounting
Der Vergussabschnitt 194 der Montageelemente 192 ist insbesondere in das Vergussmaterial 108 des Vergusskörpers 138 eingebettet.The
Der Vergussabschnitt 194 der Montageelemente 192 umfasst vorzugsweise mehrere Hinterschneidungselemente 198, welche derart ausgebildet sind, dass sich der Vergussabschnitt 194 des jeweiligen Montageelements 192 und der Vergusskörper 138 nach dem Vergießen der Batteriezellen 110 hinterschneiden.The
In
Der Vergussabschnitt 194 eines der Montageelemente 192 und der Vergusskörper 138 sind mittels der Hinterschneidungselemente 198 vorzugsweise formschlüssig miteinander verbunden.The
Vorzugsweise kann dabei ein sicherer Halt des Vergussabschnitts 194 in dem Vergusskörper 138 ermöglicht werden.A secure hold of the
Günstig kann es beispielsweise sein, wenn die Hinterschneidungselemente 198 Durchtrittsöffnungen in dem Vergussabschnitt 194 der Montageelemente 192 sind.For example, it can be favorable if the
Der Montageabschnitt 196 der Montageelemente 192 umfasst vorzugsweise mehrere Formschlusselemente 200, welche formschlüssig, beispielsweise puzzleartig, mit einer Befestigungsschiene eines Gehäuses einer Batterievorrichtung verbindbar sind.The
Alternativ oder ergänzend dazu kann vorgesehen sein, dass der Montageabschnitt 196 der Montageelemente 192 jeweils mehrere zeichnerisch nicht dargestellte Befestigungselemente umfasst, welche beispielsweise als Durchtrittsöffnungen in dem Montageabschnitt 196 ausgebildet sind.As an alternative or in addition to this, it can be provided that the mounting
Beispielsweise ist der Montageabschnitt 196 eines Montageelements 192 mittels der als Durchtrittsöffnungen ausgebildeten Befestigungselemente mit einer Befestigungsschiene eines Gehäuses einer Batterievorrichtung verschraubbar.For example, the mounting
Die Montageelemente 192 sind beispielsweise Profilelemente 202, beispielsweise Blechwinkel 204.The mounting
Aus Platzgründen kann vorgesehen sein, dass eine Materialstärke 206 der Profilelemente 202, insbesondere der Blechwinkel 204, höchstens ungefähr 2 mm beträgt.For reasons of space, it can be provided that a
Die Montageelemente 192 werden beim Vergießen der Batteriezellen 110 vorzugsweise an der Gießform 100 festgelegt, beispielsweise mittels eines oder mehrerer zeichnerisch nicht dargestellter Niederhalter.During the encapsulation of the
Alternativ oder ergänzend dazu ist es möglich, dass die Montageelemente 192 zum Festlegen derselben an der Gießform 100 mit der Gießform 100 verschraubt werden.Alternatively or additionally, it is possible for the
Durch Festlegen der Montageelemente 192 an der Gießform 100 kann vorzugsweise ein Abstand der Montageelemente 192 relativ zu der Gießform 100, beispielsweise relativ zu der Seitenwandung 106 der Gießform 100 und/oder relativ zu dem Boden 104 der Gießform, fixiert werden.By fixing the mounting
Vorzugsweise kann so ein passgenauer Einbau des Batteriemoduls 140 ermöglicht werden.Precisely fitting installation of the
Günstig kann es ferner sein, wenn die Montageelemente 192 eine zeichnerisch nicht dargestellte Temperiervorrichtung zum Temperieren der Batteriezellen 110 umfassen oder bilden.It can also be favorable if the mounting
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Montageelemente 192 eine Temperierkanalstruktur umfassen, durch welche ein Temperiermedium geleitet werden kann.In particular, it can be provided that the
Claims (26)
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