CN113692321A - 施加装置及相应的施加方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将涂覆剂(例如导热剂)施加到空腔中、特别是电池的电池模块(1)的空腔中的施加装置。根据本发明的施加装置包括：喷嘴(2)，通过喷嘴(2)分配涂覆剂；以及用于测量喷嘴(2)上游的涂覆剂的第一压力读数(pA、pB)的第一压力传感器(8、9)。本发明附加地设置了第二压力传感器(10)，以用于测量第一压力传感器(8、9)下游、特别是喷嘴(2)中的涂覆剂的第二压力读数(pD)。此外，本发明包括相应的施加方法。

Description

施加装置及相应的施加方法
技术领域
本发明涉及一种用于将涂覆剂(例如粘合剂、导热剂)施加到空腔中、特别是电池的电池模块的空腔中的施加装置和相应的施加方法。
背景技术
在用于电动汽车的电池模块的生产中，一个处理步骤通常包括将粘合剂或导热剂注入电池模块中，以填充电池模块中的空腔。在这里，重要的是要精确地保证所注入的导热剂的填充量。一方面，导热剂的填充量必须足够大，以保证电池模块内的空腔完全充满导热剂。另一方面，导热剂的填充量也不能太大，因为过度填充电池模块会导致电池模块压力增加过大，最坏的情况下会由于压力过大而损坏电池模块。因此，为了设置导热剂的恰当填充量，预先测量了电池模块中的空腔体积。在导热剂的施加期间，通过体积流动单元测量填充量，以便当已施加恰当量的导热剂时，可以停止导热剂的施加。
然而，这种已知的施加方法有几个缺点。首先，在施加之前总是需要测量电池模块中的空腔的体积，这相对耗时。其次，在施加期间，需要体积单元来测量填充量。
最后，从JP 2003-208888 A中根据其独立权利要求的前序部分已知一种施加装置及施加方法。
发明内容
因此，本发明基于创建相应改进的施加装置和相应的施加方法的任务。
该任务通过根据权利要求1的施加装置和根据权利要求9的相应施加方法来解决。
根据本发明的施加装置优选用于施加高密度固体、例如粘合剂或导热剂。然而，原则上，根据本发明的施加装置也适用于其它施加介质的施加，仅举几个例子、例如绝缘材料或密封剂。
此外，应该提到的是，根据本发明的施加装置优选地被设计成将涂覆剂(例如粘合剂、导热剂)注入到电池的电池模块的空腔中、特别是用于填充在电池模块的间隙中。然而，根据本发明的施加装置原则上也可适于填充其它部件或构件中的空腔。此外，原则上根据本发明的施加装置也可以适于以涂覆剂涂覆构件表面。
根据已知的施加装置，根据本发明的施加装置还具有用于通过喷嘴分配涂覆剂的喷嘴。
此外，根据大多数已知的施加装置，根据本发明的施加装置包括第一压力传感器以测量喷嘴上游的涂覆剂的第一压力读数。
根据本发明的施加装置的特征在于其具有附加的第二压力传感器，以测量在第一压力传感器下游的、优选地在喷嘴中的涂覆剂的第二压力读数。
在本发明的范围内，在至少两个压力测量点处测量涂覆剂的至少两个压力读数，所述压力测量点沿流动方向一个在另一个之后地放置。
下游压力测量点优选位于喷嘴中，从而第二压力传感器在喷嘴中测量涂覆剂的第二压力读数。另一方面，上游压力测量点位于喷嘴的上游并且可以位于例如混合器中、计量装置或上游泵中，此处仅举几个例子。
然而，替代地也可能的是，下游压力测量点位于混合器处，而上游压力测量点位于计量装置处。
然而，关于压力测量点的位置，本发明不限于上述示例。
在本发明的一个优选实施例中，施加装置包括至少第一计量装置，用于以可调节的第一输送流率将涂覆剂输送到喷嘴。在本发明的上下文中使用的计量装置的术语意味着，根据通常的技术术语，相应计量装置的输送流率优选地与计量装置的入口处和出口处的压力条件无关。
此外，根据本发明的施加装置优选地具有控制单元。在输入侧，控制单元优选地连接到两个压力传感器并且因此记录在不同压力测量点处测量的两个压力读数。另一方面，在输出侧，控制单元连接到计量装置并且根据两个压力读数调节至少一个计量装置的流率。此外，可以优选地设置附加的第一泵(例如粘合剂泵)，其将涂覆剂输送到第一计量装置。
然而，在该优选实施例中，涂覆剂包括由混合器混合在一起的两种组分。第一计量装置以可调节的第一流率计量涂覆剂的第一组分，第二计量装置以特定的可调节的第二流率计量涂覆剂的第二组分。在输出端，两个计量装置连接到混合器，混合器将涂覆剂的两种组分混合在一起。优选地，混合器是静态混合器，但原则上其它混合器类型也是可能的。在输出侧，混合器连接到喷嘴，以便能够施加混合的涂覆剂。泵(例如粘合剂泵)可以连接在两个计量装置中的每一个的上游，以便将涂覆剂或涂覆剂的相应组分输送到相关联的计量装置。
在上游压力测量点测量的上述第二压力读数可以例如在混合器中、在混合器的第一入口中、在混合器的第二入口中或紧临地位于混合器的下游测量，此处仅举几个例子。
因此，在本发明的范围内，可以在喷嘴中测量下游压力读数，在上游混合器中测量上游压力读数。
相反，在本发明的一个优选实施例中，上游压力读数可在计量装置处测量。例如，压力读数可在相应的计量装置中、紧临地位于相应的计量装置的上游或紧临地位于相应的计量装置的下游测量。然后，控制单元可以根据三个压力读数来调节两个计量装置的流率。
在本发明的该优选实施例中，控制单元确定在沿流动方向一个在另一个之后放置的不同压力测量点处获得的各个压力读数之间的压力差。然后，控制单元根据该压力差调节至少一个计量装置的流率。
因此，上游和下游压力读数之间的压力差随着空腔填充的增加而增大。因此，当压力差增大时，控制单元特别是在一些步骤中减小至少一个计量装置的流率是有用的。
此外，在本发明的范围内，应当防止空腔的过度填充，因为这种过度填充在极端情况下会导致对电池模块的损坏。因此，控制单元优选地连续地将压力差与反映电池模块的压力负载能力的预定最大值进行比较。当压力差超过最大值时，控制单元将停止向空腔填充涂覆剂，从而防止电池模块的过度填充和压力过载。例如，控制单元可以简单地关闭计量装置或打开旁通管线。
在本发明的一个实施例中，在施加装置中、即在两个计量装置、混合器的两个入口和喷嘴中测量总共至少五个压力读数。然后，控制单元根据五个压力读数调节两个计量装置的流率。在此，优选地在上游压力读数与下游压力读数之间形成压力差，控制单元根据该压力差设定计量装置的输送流率。
通过沿流动方向一个在另一个之后地放置多个压力传感器，还可以检测施加装置中的故障并将在施加装置内定位故障。例如，如果压力在缺陷位置后立即下降，则可以检测并定位管道的爆裂。因此，控制单元还可以检测和定位施加装置中的缺陷。
此外，还应注意，在本发明的上下文中使用的术语“压力传感器”应被理解为一般意义，并且还包括测量除压力之外的至少一个物理量的传感器或测量布置结构，然后从测得的物理量推导出压力。
此外，应该提到的是，本发明不仅要求保护如上所述的根据本发明的施加装置。相反，本发明还要求保护相应的施加方法，其中根据本发明的施加方法的各个单独处理步骤从根据本发明的施加装置的以上描述已经是显而易见的并且因此不需要单独描述。
附图说明
本发明的其它有利的实施例在从属权利要求中示出或在下面参照附图连同本发明的优选实施例的描述一起更详细地解释。其中：
图1A是根据本发明的用于以导热剂填充电池模块的施加装置的第一实施例；
图1B是说明图1A所示的根据本发明的施加装置的施加方法的流程图；
图2A是对图1A的修改；
图2B是说明根据图2A的施加装置的施加方法的修改流程图；
图3是说明电池模块填充期间流率逐渐降低的示意图；
图4是填充期间的电池模块示意图；
图5是对图1A和图2A的修改；以及
图6是说明施加装置中故障的检测和定位的流程图。
具体实施方式
下面描述本发明的第一实施例，如图1A所示，根据图1B的流程图解释了相应的施加方法。
根据本发明的施加装置用于以导热剂填充电池模块1中的空腔，导热剂通过喷嘴2被注入电池模块1中。
待施加的导热剂包含两种组分A、B，所述两种组分A、B通过静态混合器3(例如网格混合器)混合。
导热剂的组分A通过泵4(仅示意性示出)输送至计量装置5，计量装置5以可调节的输送流率QA将组分A输送至混合器3。
另一方面，导热剂的另一组分B由泵6输送至另一计量装置7，计量装置7以可调节的输送流率QB将组分B输送至混合器3。
施加装置具有两个压力传感器8、9，压力传感器8测量计量装置5中的压力读数pA，压力传感器9测量另一个计量装置7中的压力读数pB。
此外，施加装置具有测量喷嘴2中的压力读数pD的压力传感器10。
压力传感器8、9、10连接到控制单元11，控制单元11接收压力读数pA、pB和pD并根据压力读数pA、pB和pD设置两个计量装置5、7的输送流率QA、QB。在此，控制单元11确保维持两种组分A、B的特定混合比。
下面通过根据图1B的流程图来描述根据图1A的施加装置的操作方法。
在第一步骤S1中，计量装置5以一定的流率QA计量导热剂的组分A。
在同时运行的步骤S2中，另一个计量装置7以可调节的流率QB计量导热剂的组分B。
在同时运行的步骤S3中，混合器3将两种组分A和B混合以形成导热剂。
在同时运行的步骤S4中，导热剂通过喷嘴2被注入电池模块1中。
在步骤S5中，连续测量压力读数pA、pB和pD。
在同时运行的步骤S6中，根据以下公式连续测量压力差Δp：
Δp＝f(pA,pB)-pD
压力差Δp则代表下游压力测量点与上游压力测量点之间的压力差。
这里应该提到的是，由于产生的背压，压力差Δp随着电池模块填充水平的增加而增大。因此，在步骤S7中，持续检查压力差Δp是否超过最大允许压力值pmax，其中，最大值pmax表示电池模块1的最大压力负载能力。
如果检测到这种过高的压力增加，则在步骤S10中停止填充过程。
然而，否则，在步骤S8中，检查确定的压力差Δp是否超过预定的极限值pLimit1、pLimit2、pLimit3，如图3所示。如果超过这些极限值，则在步骤S9中逐步降低流率QA、QB，也如图3所示。
根据图2A和2B的实施例与图1A和1B中所描述和示出的实施例大体一致，为了避免重复可参考以上描述，相同的附图标记用于相应的细节。
该实施例的一个特殊特征是用于测量喷嘴2中的压力的压力传感器10已被用于测量混合器3中的压力的压力传感器12代替。
然而，在此也测量了上游压力读数pM与从上游压力读数pA和pB导出的另一个压力读数之间的压力差Δp。
图4以示意图的形式示出了具有喷嘴2和压力传感器10的电池模块1，压力传感器10测量喷嘴2中的压力读数pD。另外，示出了另一个压力传感器13，其测量压力传感器10上游的压力读数并且因此也测量喷嘴2的上游的压力读数。例如，压力传感器13可以测量混合器3中、计量装置5中、计量装置7中或施加装置内的其它位置的压力读数。
图5示出了图1A和2A的修改，以避免重复可参考以上描述，相同的附图标记用于相应的单独项目。
与根据图1A的实施例相比的一个特殊特征是提供了两个附加的压力传感器14、15。压力传感器14测量混合器3的第一入口中的压力读数pMA，压力传感器15测量混合器3的第二入口中的压力读数pMB。这样，五个压力读数pA、pB、pMA、pMB、pD由控制单元11测量和评估。
以这种方式，也可以检测和定位施加设备中的故障，如下面参照图6中的流程图所述。
因此，在步骤S1-S5中，测量压力读数pA、pB、pMA、pMB和pD。
在步骤S6中，在这些压力读数之间执行合理性检查，这些压力读数必须彼此具有一定的关系以用于正确操作。
如果在步骤S7中的检查表明压力读数相对于彼此是合理的，则继续正常操作。
否则，另一方面，在步骤S8中，将误差定位在施加装置内，即与各个单独的压力测量点相关。
在步骤S9中，则可以产生相应的错误信号。
本发明不限于上述优选实施例。相反，大量的变型和修改也是可能的，它们也使用本发明的思想并因此落入本发明保护范围内。特别地，本发明还要求保护独立于所引用的权利要求且特别是没有独立权利要求的特征的从属权利要求的主题和特征。因此，本发明包括本发明的各个方面，这些方面彼此独立地享有保护。
附图标记列表
1 电池模块
2 喷嘴
3 混合器
4 用于组分A的泵
5 用于组分A的计量装置
6 用于组分B的泵
7 用于组分B的计量装置
8 用于测量用于组分A的计量装置中的压力的压力传感器
9 用于测量用于组分B的计量装置中的压力的压力传感器
10 用于测量喷嘴中的压力的压力传感器
11 控制单元
12 用于测量混合器中的压力的压力传感器
13 喷嘴上游的压力传感器
14 用于测量用于组分A的混合器的入口中的压力的压力传感器
15 用于测量用于组分B的混合器的入口中的压力的压力传感器
PD 喷嘴中压力的压力读数
PA 用于组分A的计量装置中的压力读数
PB 用于组分B的计量装置中的压力读数
QA 用于组分A的计量装置的流率
QB 用于组分B的计量装置的流率
Q 总流率
PM 混合器中压力的压力读数
PMA 混合器前组分A的压力读数
PMB 混合器上游组分B的压力读数

Claims (18)

1.一种用于将涂覆剂、特别是高密度固体、特别是粘合剂或导热剂施加到空腔中、特别是电池的电池模块(1)的空腔中、特别是用于填充电池模块(1)中的间隙的施加装置，具有：
a)喷嘴(2)，通过所述喷嘴(2)分配涂覆剂，以及
b)第一压力传感器(8、9、14、15)，其用于测量所述喷嘴(2)上游的涂覆剂的第一压力读数(pA、pB、pMA、pMB)，
其特征在于：
c)所述施加装置包括第二压力传感器(10、12)，所述第二压力传感器用于测量所述第一压力传感器(8、9、14、15)下游、特别是所述喷嘴(2)中的涂覆剂的第二压力读数(pD、pM)。
2.根据权利要求1所述的施加装置，其特征在于，所述施加装置包括：
a)至少一个第一计量装置(5)，其用于以可调节的第一输送流率(QA)将涂覆剂输送到所述喷嘴(2)，所述第一输送流率(QA)优选地独立于第一计量装置(5)的入口和出口处的压力条件，以及
b)控制单元(11)，其中，所述控制单元(11)在输入侧连接到两个压力传感器(8、9、10、14、15)并接收两个压力读数(pA、pB、pD、pM、pMA、pMB)，所述控制单元(11)在输出侧连接到至少一个第一计量装置(5)并根据两个压力读数(pA、pB、pD、pM、pMA、pMB)设置所述至少一个第一计量装置(5)的输送流率(QA)，
c)优选地，用于将涂覆剂输送到所述第一计量装置(5)的第一泵(4)。
3.根据权利要求2所述的施加装置，其特征在于：
a)涂覆剂包含第一组分和第二组分，
b)所述第一计量装置(5)以可调节的第一输送流率(QA)计量涂覆剂的第一组分，
c)第二计量装置(7)以特定的可调节的第二输送流率(QB)计量涂覆剂的第二组分，所述第二输送流率(QB)优选地独立于所述第二计量装置(7)的入口和出口处的压力条件，
d)混合器(3)、特别是静态混合器(3)将两种组分混合以形成涂覆剂，所述混合器(3)在入口侧连接到两个计量装置(5、7)并在出口侧连接到所述喷嘴(2)，
e)优选地设置用于将涂覆剂输送到所述第二计量装置(7)的第二泵(6)。
4.根据权利要求3所述的施加装置，其特征在于，所述第二压力传感器(12)测量所述混合器(3)处的第二压力读数(pM、pMA、pMB)、特别是
a)在所述混合器(3)中的第二压力读数，
b)在所述混合器(3)的第一入口中的第二压力读数，
c)在所述混合器(3)的第二入口中的第二压力读数，和/或
d)紧邻地位于所述混合器(3)的下游的第二压力读数。
5.根据前述权利要求中任一项所述的施加装置，其特征在于：
a)所述第一压力传感器(8)测量所述第一计量装置(5)处的第一压力读数(pA)、特别是
a1)在所述第一计量装置(5)中的第一压力读数，或
a2)紧邻地位于所述第一计量装置(5)的上游的第一压力读数，或
a3)紧邻地位于所述第一计量装置(5)的下游的第一压力读数，
b)第三压力传感器(9)测量所述第二计量装置(7)处的第三压力读数(pB)，特别是
b1)在所述第二计量装置(7)中的第三压力读数，或
b2)紧邻地位于所述第二计量装置(7)的上游的第三压力读数，或
b3)紧邻地位于所述第二计量装置(7)的下游的第三压力读数，以及
c)所述控制单元(11)根据三个压力读数(pD、pA、pB)调节两个计量装置(5、7)的输送流率(QA、QB)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的施加装置，其特征在于：
a)所述控制单元(11)确定以下压力读数之间的压力差(Δp)：
a1)下游测量的第二压力读数(pD)，以及
a2)上游测量的压力读数(pA、pB、pM、pMA、pMB)、特别是第一压力读数(pA)或第三压力读数(pB)或由此得出的压力读数，以及
b)所述控制单元(11)根据压力差(Δp)调节至少一个计量装置(5、7)的输送流率(QA、QB)。
7.根据权利要求6所述的施加装置，其特征在于：
a)随着压力差(Δp)的增加，所述控制单元(11)特别是以多个步骤(Q1、Q2、Q3、Q4)降低所述至少一个计量装置(5、7)的输送流率(QA、QB)，和/或
b)所述控制单元(11)将压差(Δp)与预定的最大值(pMAX)进行比较，如果压差(Δp)超过最大值(pMAX)，则停止使用涂覆剂填充空腔以防止空腔过满和压力过载。
8.根据前述权利要求中任一项所述的施加装置，其特征在于：
a)所述第一压力传感器(8)测量所述第一计量装置(5)中的第一压力读数(pA)，
b)所述第二压力传感器(10)测量所述喷嘴(2)中的第二压力读数(pD)，
c)所述第三压力传感器(9)测量所述第二计量装置(7)中的第三压力读数(pB)，
d)第四压力传感器(14)测量所述混合器(3)的第一入口中的第四压力读数(pMA)，
e)第五压力传感器(15)测量所述混合器(3)的第二入口中的第五压力读数(pMB)，以及
f)所述控制单元(11)根据压力读数(pA、pB、pD、pMA、pMB)、特别是根据上游测得的压力读数与下游测得的压力读数之间的压力差(Δp)调节两个计量装置(5、7)的输送流率(QA、QB)。
9.一种用于将涂覆剂、特别是高密度固体、特别是粘合剂或导热剂施加到空腔中、特别是电池的电池模块(1)中的空腔中的施加方法，具有以下步骤：
a)通过喷嘴(2)将涂覆剂施加到空腔中，
b)通过第一压力传感器测量所述喷嘴(2)上游的涂覆剂的第一压力读数(pA)，
其特征在于，所述施加方法包括以下步骤：
c)通过第二压力传感器测量所述第一压力传感器下游、特别是所述喷嘴(2)中的涂覆剂的第二压力读数(pD、pM、pMA、pMB)。
10.根据权利要求9所述的施加方法，其特征在于，所述施加方法包括以下步骤：
a)通过第一计量装置(5)以第一输送流率(QA)计量输送至所述喷嘴(2)的涂覆剂，以及
b)根据两个压力读数(pA、pB、pD、pM、pMA、pMB)调节所述第一计量装置(5)的第一输送流率(QA)。
11.根据权利要求10所述的施加方法，其特征在于，所述施加方法包括以下步骤：
a)通过所述第一计量装置(5)以第一输送流率(QA)计量涂覆剂的第一组分，
b)通过第二计量装置(7)以第二输送流率(QB)计量涂覆剂的第二组分，以及
c)通过混合器(3)、特别是静态混合器(3)混合两种组分。
12.根据权利要求11所述的施加方法，其特征在于，所述施加方法包括以下步骤：
测量所述混合器(3)处的第二压力读数(pM、pMA、pMB)、特别是
a)在所述混合器(3)中的第二压力读数，
b)在所述混合器(3)的第一入口中的第二压力读数，
c)在所述混合器(3)的第二入口中的第二压力读数，和/或
d)紧邻地位于所述混合器(3)的下游的第二压力读数。
13.根据权利要求11所述的施加方法，其特征在于，所述施加方法包括以下步骤：
a)通过所述第一压力传感器(8)测量所述第一计量装置(5)处的第一压力读数(pA)、特别是
a1)在所述第一计量装置(5)中的第一压力读数，或
a2)紧邻地位于所述第一计量装置(5)的上游的第一压力读数，或
a3)紧邻地位于所述第一计量装置(5)的下游的第一压力读数，
b)通过第三压力传感器(9)测量所述第二计量装置(7)处的第三压力读数(pB)、特别是
b1)在所述第二计量装置(7)中的第三压力读数，或
b2)紧邻地位于所述第二计量装置(7)的上游的第三压力读数，或
b3)紧邻地位于所述第二计量装置(7)的下游的第三压力读数，以及
c)根据三个压力读数(pA、pB、pD)调节计量装置(5、7)的输送流率(QA、QB)。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的施加方法，其特征在于，所述施加方法包括以下步骤：
a)确定以下压力读数之间的压力差(Δp)：
a1)下游测量的第二压力读数(pD)，以及
a2)上游测量的压力读数(pA、pB、pM、pMA、pMB)、特别是第一压力读数(pA)或第三压力读数(pB)或由此得出的压力读数，以及
b)根据压力差(Δp)调节至少一个计量装置(5、7)的输送流率(QA、QB)。
15.根据权利要求14所述的施加方法，其特征在于，所述施加方法包括以下步骤：
a)随着压力差(Δp)的增加，特别地以多个步骤(Q1、Q2、Q3、Q4)降低所述至少一个计量装置(5、7)的输送流率(QA、QB)，和/或
b)将压差(Δp)与预定的最大值(pMAX)进行比较，如果压差(Δp)超过最大值(pMAX)，则停止使用涂覆剂填充空腔以防止空腔过满和压力过载。
16.根据权利要求9至15中任一项所述的施加方法，其特征在于，所述施加方法包括以下步骤：
a)在施加装置内的不同测量点处测量涂覆剂的多个压力读数(pA、pB、pMA、pMB、pD)，所述测量点沿涂覆剂流动方向一个在另一个之后放置、特别是位于
a1)所述喷嘴(2)处，
a2)所述混合器(3)的第一入口中，
a3)所述混合器(3)的第二入口中，
a4)所述第一计量装置(5)处，和/或
a5)所述第二计量装置(7)处。
17.根据权利要求16所述的施加方法，其特征在于，所述施加方法包括以下步骤：
a)通过评估压力读数(pA、pB、pMA、pMB、pD)来确定施加装置的故障，和/或
b)通过评估压力读数(pA、pB、pMA、pMB、pD)来确定故障相对于所述测量点的位置。
18.根据权利要求16或17所述的施加方法，其特征在于，所述施加方法包括以下步骤：
a)将下游压力读数与上游压力读数进行比较，并在压力读数之间进行合理性检查，以及
b)如果合理性检查显示下游压力读数与上游压力读数不匹配，则生成错误信号。
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