DE102019135381A1 - Verfahren zum Herstellen einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs sowie entsprechende Herstellungseinrichtung - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs sowie entsprechende Herstellungseinrichtung Download PDF

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Tobias Benker
Michael FRAUENHOFER
Oliver Schieler
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Traktionsbatterie (2) eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Batteriegehäuse (4) der Traktionsbatterie (2) ein Aufnahmefach zur Aufnahme eines Zellmoduls aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass an das Aufnahmefach (5) begrenzenden Wänden (7) des Batteriegehäuses (4) Auflageflächen (8) zur von einem Boden (6) des Batteriegehäuses (4) beabstandeten Abstützung des Zellmoduls ausgebildet sind, und dass ein Abstand zwischen den Auflageflächen (8) und dem Boden (6) gemessen, eine aus dem Abstand berechnete Menge an Wärmeleitmittel (9) auf den Boden (6) aufgebracht und nachfolgend das Zellmodul sich an den Auflageflächen (8) abstützend in das Aufnahmefach (5) eingesetzt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Herstellungseinrichtung (1) zum Herstellen einer Traktionsbatterie (2) eines Kraftfahrzeugs.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Batteriegehäuse der Traktionsbatterie ein Aufnahmefach zur Aufnahme eines Zellmoduls aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Herstellungseinrichtung zum Herstellen einer Traktionsbatterie.
  • Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2017 128 529 A1 bekannt. Diese beschreibt eine Kraftfahrzeugbatterie, nämlich eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, mit einem Batteriegehäuse, das einen von einem Gehäuserahmen und einem Gehäuseboden abschnittsweise begrenzten Gehäuseinnenraum aufweist, mit mehreren in dem Gehäuseinnenraum angeordneten Batteriemodulen und mit mindestens einem im Bereich des Gehäusebodens ausgebildeten ersten Kühlkanal zum Kühlen der Batteriemodule von einer ersten Seite. Der Gehäuseinnenraum ist gegenüberliegend zum Gehäuseboden von einer Gehäusedecke oder von einem Gehäusedeckel begrenzt, wobei im Bereich der Gehäusedecke oder des Gehäusedeckels mindestens ein zweiter Kühlkanal zum Kühlen der Batteriemodule von einer zweiten Seite ausgebildet ist.
  • Weiterhin offenbart die Druckschrift DE 103 20 186 A1 eine Wärmeleitpaste zur thermischen Kopplung eines Leistungshalbleiterbauelements mit einem Kühlkörper. Hierbei besteht die Wärmeleitpaste aus einem Basisstoff und mindestens einem Füllstoff. Die einzelnen Bestandteile weisen folgende Eigenschaften auf: eine dynamische Viskosität des Basisstoffs zwischen 25 und 500 mPa·s, mindestens ein Füllstoff besteht aus Metallpartikeln, der oder die Füllstoffe weisen eine Partikelgröße kleiner als 20 µm auf, die Wärmeleitpaste weist einen Füllgrad des oder der Füllstoffe zwischen 20 und 70% auf. Dadurch ergibt sich eine Wärmeleitpaste mit einem spezifischen Widerstand von weniger als 100 Ωm und einem Wärmewiderstand von 3,4 W/(K·m).
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine bei dem Herstellen benötigte Menge an Wärmeleitmittel reduziert.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Herstellen einer Traktionsbatterie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass an das Aufnahmefach begrenzenden Wänden des Basisgehäuses Auflageflächen zur von einem Boden des Batteriegehäuses beabstandeten Abstützung des Zellmoduls ausgebildet sind, und dass ein Abstand zwischen den Auflageflächen und dem Boden gemessen, eine aus dem Abstand berechnete Menge an Wärmeleitmittel auf den Boden aufgebracht und nachfolgend das Zellmodul sich an den Auflageflächen abstützend in das Aufnahmefach eingesetzt wird.
  • Das beschriebene Verfahren dient zum Herstellen der Traktionsbatterie, welche bevorzugt als Bestandteil des Kraftfahrzeugs verbaut wird, jedoch auch separat von ihm vorliegen kann. Die Traktionsbatterie dient dem Zwischenspeichern von elektrischer Energie, die insbesondere zum Betreiben einer Antriebseinrichtung beziehungsweise eines Antriebsaggregats des Kraftfahrzeugs Verwendung findet. Die in der Traktionsbatterie gespeicherte elektrische Energie wird insoweit zum Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments mittels der Antriebseinrichtung beziehungsweise des Antriebsaggregats verwendet.
  • Die Traktionsbatterie verfügt über das Batteriegehäuse und das wenigstens eine Zellmodul. In dem Batteriegehäuse ist das Aufnahmefach ausgebildet, welches zur Aufnahme des Zellmoduls vorgesehen und ausgebildet ist. Das Aufnahmefach ist von dem Boden und den Wänden des Batteriegehäuses begrenzt. An den Wänden sind die Auflageflächen ausgebildet, welche beispielsweise parallel zu dem Boden verlaufen. Die Auflageflächen dienen einem Abstützen des Zellmoduls nach seiner Anordnung in dem Aufnahmefach. Die Auflageflächen sind dabei derart angeordnet, dass das Zellmodul nach seiner Anordnung in dem Aufnahmefach von dem Boden des Batteriegehäuses beabstandet ist, während es sich auf den Auflageflächen abstützt. Auf diese Art und Weise können Toleranzen in den Abmessungen des Zellmoduls und des Batteriegehäuses zuverlässig ausgeglichen werden.
  • Das Zellmodul dient der Zwischenspeicherung der elektrischen Energie; das Zellmodul verfügt hierzu über wenigstens eine Batteriezelle, vorzugsweise über mehrere elektrisch miteinander verschaltete Batteriezellen. Bevorzugt ist nicht lediglich ein einziges Zellmodul in dem Batteriegehäuse angeordnet, sondern es liegen mehrere Zellmodule in dem Batteriegehäuse vor. Bei einer solchen Ausgestaltung verfügt das Batteriegehäuse über ebenso viele Aufnahmefächer wie Zellmodule, wobei jedes der Aufnahmefächer jeweils von dem Boden des Batteriegehäuses begrenzt ist. Zudem sind die Aufnahmefächer von den Wänden des Batteriegehäuses voneinander separiert. Das bedeutet, dass zwischen jeweils zwei der Aufnahmefächer eine der Wände des Batteriegehäuses vorliegt. Bei dem Herstellen der Traktionsbatterie erfolgt vorzugsweise nicht nur eine Anordnung der Zellmodule in den Aufnahmefächern, sondern es wird auch eine elektrische Verschaltung der Zellmodule vorgenommen.
  • Die Auflageflächen liegen beispielsweise an Befestigungselementen vor, welche von wenigstens einer Wand oder von Wänden des Batteriegehäuses ausgehen. Die Befestigungselemente sind vorzugsweise stoffschlüssig mit der Wand beziehungsweise den Wänden verbunden, beispielsweise mit ihnen verklebt oder verschweißt. Das Zellmodul weist Gegenauflageflächen auf, welche nach der Anordnung des Zellmoduls in dem Aufnahmefach an den Auflageflächen anliegen, insbesondere plan beziehungsweise flächig anliegen, sodass das Zellmodul beabstandet von dem Boden in dem Aufnahmefach abgestützt ist. Der Zellmodul berührt insoweit den Boden nicht und ist allenfalls mittelbar mit ihm verbunden, nämlich über das Wärmeleitmittel.
  • Während eines Betriebs der Traktionsbatterie, insbesondere bei einem Laden oder Entladen der Traktionsbatterie, fällt an beziehungsweise in dem Zellmodul Wärme an, welche zumindest zeitweise abgeführt werden muss, um eine zu hohe Temperatur des Zellmoduls zu verhindern. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, das Zellmodul zeitweise zu beheizen, um ein Schnellladen oder das Bereitstellen einer hohen Leistung zu ermöglichen. Hierzu ist das Batteriegehäuse vorzugsweise passiv oder aktiv temperiert, insbesondere gekühlt oder geheizt. Im Rahmen der passiven Kühlung ist an dem Batteriegehäuse wenigstens ein Kühlkörper angeordnet oder das Batteriegehäuse selbst ist bereichsweise als Kühlkörper ausgestaltet. Im Rahmen der aktiven Kühlung kann es vorgesehen sein, dass das Batteriegehäuse wenigstens einen Kühlmittelkanal aufweist, der während eines Betriebs der Traktionsbatterie zumindest zeitweise von Kühlmittel durchströmt ist. Für das Beheizen des Batteriegehäuses können zusätzlich oder alternativ Heizmittel vorliegen.
  • Zur effektiven Temperierung des Zellmoduls ist es notwendig, eine thermische Verbindung zwischen dem Zellmodul und dem Batteriegehäuse herzustellen. Hierzu wird während der Herstellung der Traktionsbatterie das Wärmeleitmittel in das Aufnahmefach eingebracht, nämlich auf den Boden aufgebracht. Nachfolgend wird das Zellmodul in das Aufnahmefach eingesetzt, sodass es sich zum einen an den Auflageflächen abstützt und zum anderen an dem Wärmeleitmittel anliegt. Das Wärmeleitmittel liegt insoweit einerseits an dem Zellmodul und andererseits an dem Batteriegehäuse an und verbindet diese thermisch miteinander. Dieses beidseitige Anliegen kann im Rahmen eines Anpressens beziehungsweise Verpressens des Zellmoduls mit dem Wärmeleitmittel hergestellt werden.
  • Als Wärmeleitmittel wird zum Beispiel ein mehrkomponentiges Wärmeleitmittel verwendet, welches insoweit aus wenigstens einer ersten Komponente und einer zweiten Komponente besteht. Die erste Komponente ist hierbei beispielsweise ein Trägermaterial und die zweite Komponente ein Füllstoff, wobei die Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleitmittels in erster Linie mittels des Füllstoffs erzielt wird. Hierzu verfügt bevorzugt der Füllstoff eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das Trägermaterial. Das Wärmeleitmittel liegt insgesamt in Form einer Flüssigkeit oder einer Paste vor. Unter letzterem ist ein Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch zu verstehen, wobei beispielsweise die erste Komponente als Flüssigkeit und die zweite Komponente als Feststoff vorliegt. Beispielsweise enthält die zweite Komponente Metallpartikel oder besteht aus diesen. Besonders bevorzugt beträgt der Anteil der zweiten Komponente an dem Wärmeleitmittel mindestens 50 %, mindestens 60 %, mindestens 70 % oder mindestens 80 %. Die beiden Komponenten können insoweit in einem Mengenverhältnis von 1:1 in dem Wärmeleitmittel vorliegen. Hierdurch wird eine besonders gute Wärmeleitung mithilfe des Wärmeleitmittels erzielt. Über die Wahl der Komponenten kann im Übrigen eine Vernetzungsreaktion gesteuert werden, aufgrund welcher ein Abbinden des Wärmeleitmittels erfolgt, nachdem es zwischen dem Zellmodul und dem Boden angeordnet wurde.
  • Die Menge des auf den Boden aufzubringenden Wärmeleitmittels kann anhand des Abstands zwischen dem Boden und dem Zellmodul sowie der Fläche des Bodens bestimmt werden. Der Abstand wird üblicherweise entsprechend eines Maximalspalts zwischen dem Zellmodul und dem Boden ermittelt, welcher mittels einer Toleranzkettenanalyse bestimmt wurde. Ein Ziel ist hierbei die ausreichende und prozesssichere Benetzung von thermisch aktiven Oberflächen beziehungsweise eine zuverlässige Spaltfüllung nach Abschluss des Einsetzens und Befestigens des Zellmoduls in dem Aufnahmefach. Der tatsächlich zwischen dem Boden und dem Zellmodul vorliegende Abstand ist jedoch unbekannt. Falls die Menge des Wärmeleitmittels anhand des Maximalspalts berechnet wird, wird üblicherweise eine unnötig große Menge an Wärmeleitmittel in das Aufnahmefach eingebracht.
  • Aus diesem Grund ist es nun vorgesehen, den Abstand zwischen der Auflagefläche und dem Boden vor dem Einsetzen des Zellmodules in das Aufnahmefach zu messen und die in das Aufnahmefach einzubringende Wärmeleitmittel aus diesem Abstand zu berechnen. Das bedeutet, dass die Abmessungen des Batteriegehäuses in Form des Abstands zwischen den Auflageflächen und dem Boden des Batteriegehäuses genau ermittelt werden, sodass der tatsächlich nach dem Einsetzen des Zellmoduls in das Aufnahmefach vorliegende Abstand zwischen dem Boden und dem Zellmodul lediglich von einer Messtoleranz bei dem Messen des Abstands und einer Maßtoleranz des Zellmoduls abhängt.
  • In jedem Fall kann in Kenntnis des Abstands zwischen der Auflagefläche und dem Boden der Abstand zwischen dem Boden und dem Zellmodul mit wesentlich höherer Genauigkeit abgeschätzt werden als ohne die Messung und lediglich in Kenntnis der Fertigungstoleranzen des Batteriegehäuses. Entsprechend kann die in das Aufnahmefach einzubringende Menge an Wärmeleitmittel mit besserer Genauigkeit abgeschätzt werden. Nach dem Einbringen der berechneten Menge an Wärmeleitmittel wird das Zellmodul derart in das Aufnahmefach eingesetzt, dass es sich an den Auflageflächen abstützt. Mit der beschriebenen Vorgehensweise kann eine deutliche Reduktion der benötigten Menge an Wärmeleitmittel erzielt werden.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Abstand mittels einer optischen Messeinrichtung gemessen wird. Der Abstand wird also auf optischem Wege ermittelt. Beispielsweise wendet die Messeinrichtung eine elektrooptische Entfernungsmessung beziehungsweise eine Laserentfernungsmessung an. Bevorzugt kommt ein 3D-Scanner als Messeinrichtung zum Einsatz. Dieser kann insbesondere die Streifenlichtprojektion beziehungsweise Streifenlichttopometrie einsetzen. Die optische Messeinrichtung erlaubt die Ermittlung des Abstands zum einen sehr rasch und zum anderen mit hoher Genauigkeit.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Messeinrichtung eine Kamera verwendet wird. Die Kamera ist hierbei dazu ausgebildet, eine Tiefeninformation des aufgenommenen Bilds zu erfassen. Vorzugsweise wird insoweit eine 3D-Kamera verwendet. Die Kamera misst beispielsweise den Abstand zwischen der Ablagefläche und dem Boden unter Verwendung eines Laufzeitverfahrens. Die Verwendung der Kamera ermöglicht wiederum eine äußerst rasche und genaue Messung des Abstands zwischen der Auflagefläche und dem Boden.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Abstand aus einem ersten Abstand zwischen der Messeinrichtung und dem Boden und einem zweiten Abstand zwischen der Messeinrichtung und der Auflagefläche berechnet wird. Entsprechend werden zunächst mithilfe der Messeinrichtung unterschiedliche Abstände gemessen, nämlich der erste Abstand und der zweite Abstand. Der erste Abstand liegt hierbei zwischen der Messeinrichtung und dem Boden und der zweite Abstand zwischen der Messeinrichtung und der Auflagefläche vor. Anschließend wird der Abstand durch Differenzbildung zwischen dem ersten Abstand und dem zweiten Abstand ermittelt, insbesondere ergibt sich der Abstand durch Subtrahieren des zweiten Abstands von dem ersten Abstand. Diese Vorgehensweise ermöglicht wiederum eine besonders rasche und genaue Ermittlung des Abstands.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Menge aus dem Abstand und einer Fläche des Bodens berechnet wird. Die Menge des in das Aufnahmefach einzubringenden Wärmeleitmittel ergibt sich in Abhängigkeit von dem Abstand und der Fläche des Bodens, insbesondere der Fläche des Bodens, welche mit dem Wärmeleitmittel benetzt werden soll. Als Ergebnis liegt die benötigte Menge des Wärmeleitmittels mit deutlich höherer Genauigkeit als bei anderen Verfahren vor.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Aufbringen des Wärmeleitmittels mittels einer mit einer bestimmten Geschwindigkeit über den Boden bewegten Aufbringeinrichtung erfolgt, wobei ein Wärmeleitmitteldurchsatz der Aufbringeinrichtung derart eingestellt wird, dass die berechnete Menge an Wärmeleitmittel, insbesondere mit einer konstanten Schichtdicke, auf den Boden aufgebracht wird. Die Aufbringeinrichtung kann beispielsweise eine Düse sein oder eine Düse aufweisen. Die Aufbringeinrichtung ist insbesondere zum Aufbringen des Wärmeleitmittels in Form einer Wärmeleitmittelraupe vorgesehen und ausgebildet. Die Dicke der auf den Boden aufgebrachten Wärmeleitmittelschicht wird zum einen von der Geschwindigkeit bestimmt, mit welcher die Aufbringeinrichtung über den Boden bewegt wird. Zum anderen hängt sie von dem Wärmeleitmitteldurchsatz ab, mit welchem das Wärmeleitmittel aus der Aufbringeinrichtung ausgebracht und auf den Boden aufgebracht wird.
  • Vorzugsweise ist es nun vorgesehen, dass die Geschwindigkeit der Aufbringeinrichtung vorgegeben und konstant ist oder zumindest einem fest vorgegebenen Geschwindigkeitsprofil folgt. Entsprechend wird die Menge des Wärmeleitmittels über den Wärmeleitmitteldurchsatz eingestellt. Hierzu wird aus der berechneten Menge an Wärmeleitmittel und der Geschwindigkeit derjenige Wärmeleitmitteldurchsatz berechnet, welcher für das Aufbringen der berechneten Menge an Wärmeleitmittel auf den Boden sorgt. Nachfolgend wird der berechnete Wärmeleitmitteldurchsatz an der Aufbringeinrichtung eingestellt. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass das Wärmeleitmittel mit einer konstanten Schichtdicke oder als Wärmeleitmittelraupe auf den Boden aufgebracht wird. Im Falle des Aufbringens als Wärmeleitmittelraupe wird das Wärmeleitmittel bei dem Einsetzen des Zellmoduls in das Aufnahmefach verpresst und es bildet sich eine Wärmeleitmittelschicht zwischen dem Zellmodul und dem Boden aus. Die beschriebene Vorgehensweise stellt das Bereitstellen des Wärmeleitmittels zwischen dem Boden und dem Zellmodul mit hoher Prozesssicherheit sicher.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Wärmeleitmitteldurchsatz zu Beginn und am Ende des Aufbringens höher eingestellt wird als zwischen diesen Zeitpunkten. Innerhalb einer bestimmten Zeitspanne nach dem Beginn und einer bestimmten Zeitspanne vor dem Ende des Aufbringens wird insoweit eine andere Wärmeleitmitteldurchsatz gewählt als zwischen diesen Zeitspannen. Zusätzlich oder alternativ kann zu Beginn und am Ende des Aufbringens die Geschwindigkeit niedriger eingestellt werden als zwischen diesen Zeitpunkten. Beides führt zu dem Aufbringen einer größeren Menge an Wärmeleitmittel zu Beginn und am Ende des Aufbringens, sodass dort beispielsweise die Schichtdicke größer ist als dazwischen. Zusätzlich oder alternativ wird zu Beginn und am Ende des Aufbringens ein größerer Bereich des Bodens benetzt als dazwischen. Hieraus ergibt sich beispielsweise eine Art Knochenform des aufgebrachten Wärmeleitmittels. Dies stellt eine besonders gute thermische Anbindung des Zellmoduls an das Batteriegehäuse sicher.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Aufnahmefach Teil mehrerer Aufnahmefächer des Batteriegehäuses ist, wobei für jedes der Aufnahmefächer separat der Abstand zwischen den jeweiligen Auflageflächen und dem Boden gemessen und die Menge an Wärmeleitmittel berechnet wird. Das Batteriegehäuse weist insoweit nicht lediglich ein einziges Aufnahmefach auf, sondern vielmehr mehrere Aufnahmefächer. Die auf das Aufnahmefach gerichteten Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung sind vorzugsweise auf jedes dieser mehreren Aufnahmefächer übertragbar. Es ist weiter bevorzugt vorgesehen, in jedem dieser Aufnahmefächer eines von mehreren Zellmodulen anzuordnen. Da der Abstand zwischen den Auflageflächen und dem Boden für die mehreren Aufnahmefächer voneinander verschieden sein kann, soll der Abstand für diese jeweils separat gemessen werden.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Geschwindigkeit für die mehreren Aufnahmefächer gleich eingestellt und der Wärmeleitmitteldurchsatz für jedes der Aufnahmefächer separat aus der jeweils benötigten Menge an Wärmeleitmittel berechnet und eingestellt wird. Auch falls sich für die mehreren Aufnahmefächer unterschiedliche Mengen an Wärmeleitmittel ergeben, wird die Geschwindigkeit mit welcher die Aufbringeinrichtung über den Boden bewegt wird, für die mehreren Aufnahmefächer gleich eingestellt oder folgt demselben Geschwindigkeitsprofil. Die Anpassung der auf den Boden aufgebrachten Menge an Wärmeleitmittel wird also allein durch entsprechende Wahl des Wärmeleitmitteldurchsatzes angepasst. Hierdurch ist auf besonders Art und Weise eine bestehende Herstellungseinrichtung für die im Rahmen dieser Beschreibung erläuterte Vorgehensweise ausrüstbar.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Herstellungseinrichtung zum Herstellen einer Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Durchführung des Verfahren gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei ein Batteriegehäuse der Traktionsbatterie ein Aufnahmefach zur Aufnahme eines Zellmoduls aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass an das Aufnahmefach begrenzenden Wänden des Batteriegehäuses Auflageflächen zur von einem Boden des Batteriegehäuses beabstandeten Abstützung des Zellmoduls ausgebildet sind, und dass die Herstellungseinrichtung dazu vorgesehen und ausgebildet ist, einen Abstand zwischen den Auflageflächen und dem Boden zu messen, eine aus dem Abstand berechnete Menge an Wärmeleitmittel auf den Boden aufzubringen und nachfolgend das Zellmodul sich an den Auflageflächen abstützend in das Aufnahmefach einzusetzen.
  • Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Herstellungseinrichtung beziehungsweise einer solchen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Herstellungseinrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Herstellungseinrichtung zum Herstellen einer Traktionsbatterie sowie einen Teil der Traktionsbatterie, sowie
    • 2 eine schematische Darstellung der Traktionsbatterie, wobei in ein Aufnahmefach eines Batteriegehäuses der Traktionsbatterie ein Wärmeleitmittel eingebracht ist.
  • Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Herstellungseinrichtung 1 zum Herstellen einer Traktionsbatterie 2 sowie einen Teil dieser Traktionsbatterie 2. Genauer gesagt sind von der Herstellungseinrichtung lediglich eine Messeinrichtung 3 und von der Traktionsbatterie 2 lediglich ein Batteriegehäuse 4 dargestellt. Das Batteriegehäuse 4 weist wenigstens ein Aufnahmefach 5 zur Aufnahme eines hier nicht dargestellten Zellmoduls auf. Das Aufnahmefach 5 ist nach unten von einem Boden 6 und in seitlicher Richtung von Wänden 7 begrenzt. An den Wänden 7 sind Auflageflächen 8 ausgebildet, an welchen sich das Zellmodul nach seiner Anordnung in dem Aufnahmefach 5 abstützt. Die Auflageflächen 8 sind hierbei derart weit von dem Boden 6 beabstandet, dass das Zellmodul von dem Boden 6 beabstandet ist, wenn es sich an den Auflageflächen 8 abstützt.
  • Während des Herstellens der Traktionsbatterie 2 ist es nun vorgesehen, einen ersten Abstand z1 und einen zweiten Abstand z2 mittels der Messeinrichtung 3 zu messen. Der erste Abstand z1 beschreibt hierbei einen Abstand zwischen der Messeinrichtung 3 und dem Boden 6, wohingegen der zweite Abstand z2 einen Abstand zwischen der Messeinrichtung 3 und den Auflageflächen 8 beschreibt. Aus dem Abstand z1 und dem zweiten Abstand z2 wird nachfolgend ein Abstand zwischen dem Boden 6 und den Auflageflächen 8 berechnet. Zum Messen des ersten Abstands z1 und des zweiten Abstands z2 weist die Messeinrichtung 3 vorzugsweise eine Kamera, insbesondere eine 3D-Kamera, auf.
  • Die 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Bereichs der Traktionsbatterie 2 nach einem Aufbringen von Wärmeleitmittel 9 auf den Boden 6 des Batteriegehäuses 4. Eine Schichtdicke des Wärmeleitmittels 9 und somit eine aufzubringende Menge des Wärmeleitmittels 9 wurde zuvor aus dem Abstand zwischen dem Boden 6 und den Auflageflächen 8 berechnet. Anschließend wird das nicht gezeigte Zellmodul in das Aufnahmefach 5 eingesetzt, sodass es an dem Wärmeleitmittel 9 anliegt oder in dieses eingreift.
  • Aufgrund des Aufbringens der aus dem Abstand berechneten Menge an Wärmeleitmittel auf den Boden 6 des Batteriegehäuses 4 wird eine deutliche Einsparung an Wärmeleitmittel 9 gegenüber einer Vorgehensweise erzielt, bei welcher stets eine generische Menge des Wärmeleitmittels 9 aufgebracht wird. Für diese generische Menge müssen nämlich stets sowohl die Herstellungstoleranzen des Batteriegehäuses 4 als auch die Herstellungstoleranzen des Zellmoduls berücksichtigt werden. Ersteres entfällt aufgrund der Verwendung des gemessenen Abstands zwischen den Auflageflächen 8 und dem Boden 6. Um Messtoleranzen auszugleichen, kann es jedoch auch hier vorgesehen sein, den gemessenen Abstand mit einem Zuschlagswert zu beaufschlagen, beispielsweise mit einem Zuschlagswert zwischen 0,05 mm und 0,15 mm, bevorzugt in etwa oder genau 0,1 mm. Auf diese Art und Weise ist ein prozesssicheres Aufbringen des Wärmeleitmittels 9 auf dem Boden 6 des Batteriegehäuses 4 sichergestellt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Herstellungseinrichtung
    2
    Traktionsbatterie
    3
    Messeinrichtung
    4
    Batteriegehäuse
    5
    Aufnahmefach
    6
    Boden
    7
    Wand
    8
    Auflagefläche
    9
    Wärmeleitmittel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102017128529 A1 [0002]
    • DE 10320186 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Traktionsbatterie (2) eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Batteriegehäuse (4) der Traktionsbatterie (2) ein Aufnahmefach zur Aufnahme eines Zellmoduls aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an das Aufnahmefach (5) begrenzenden Wänden (7) des Batteriegehäuses (4) Auflageflächen (8) zur von einem Boden (6) des Batteriegehäuses (4) beabstandeten Abstützung des Zellmoduls ausgebildet sind, und dass ein Abstand zwischen den Auflageflächen (8) und dem Boden (6) gemessen, eine aus dem Abstand berechnete Menge an Wärmeleitmittel (9) auf den Boden (6) aufgebracht und nachfolgend das Zellmodul sich an den Auflageflächen (8) abstützend in das Aufnahmefach (5) eingesetzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand mittels einer optischen Messeinrichtung (3) gemessen wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Messeinrichtung (3) eine Kamera verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand aus einem ersten Abstand (z1) zwischen der Messeinrichtung (3) und dem Boden (6) und einem zweiten Abstand (z2) zwischen der Messeinrichtung (3) und den Auflageflächen (8) berechnet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge aus dem Abstand und einer Fläche des Bodens (6) berechnet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen des Wärmeleitmittels (9) mittels einer mit einer bestimmten Geschwindigkeit über den Boden (6) bewegten Aufbringeinrichtung erfolgt, wobei ein Wärmeleitmitteldurchsatz der Aufbringeinrichtung derart eingestellt wird, dass die berechnete Menge an Wärmeleitmittel (9) auf den Boden (6) aufgebracht wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeleitmitteldurchsatz zu Beginn und am Ende des Aufbringens höher eingestellt wird als zwischen diesen Zeitpunkten.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmefach (5) Teil mehrerer Aufnahmefächer (5) des Batteriegehäuses (4) ist, wobei für jedes der Aufnahmefächer (5) separat der Abstand zwischen den jeweiligen Auflageflächen (8) und dem Boden (6) gemessen und die Menge an Wärmeleitmittel berechnet wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit für die mehreren Aufnahmefächer (5) gleich eingestellt und der Wärmeleitmitteldurchsatz für jedes der Aufnahmefächer (5) separat aus der jeweils benötigten Menge an Wärmeleitmittel (9) berechnet und eingestellt wird.
  10. Herstellungseinrichtung (1) zum Herstellen einer Traktionsbatterie (2) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, wobei ein Batteriegehäuse (4) der Traktionsbatterie (2) ein Aufnahmefach (5) zur Aufnahme eines Zellmoduls aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an das Aufnahmefach (5) begrenzenden Wänden (7) des Batteriegehäuses (4) Auflageflächen (8) zur von einem Boden (6) des Batteriegehäuses (4) beabstandeten Abstützung des Zellmoduls ausgebildet sind, und dass die Herstellungseinrichtung (1) dazu vorgesehen und ausgebildet ist, einen Abstand zwischen den Auflageflächen (8) und dem Boden (6) zu messen, eine aus dem Abstand berechnete Menge an Wärmeleitmittel (9) auf dem Boden (6) aufzubringen und nachfolgend das Zellmodul sich an den Auflageflächen (8) abstützend in das Aufnahmefach (5) einzusetzen.
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