CN112310518A - 用于在电池中分布填隙料的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种分布设备(10)，该分布设备用于在空腔(30)中分布填隙料(12)，该空腔位于电池(40)的至少一个电池模块(26)的至少一个外侧与至少部分地包围相应的电池模块(26)的电池壳体(24)的、面对电池(40)的相应的电池模块(26)的所述至少一个外侧的内侧之间。分布设备(10)具有至少一个注射喷嘴(14)和负压产生装置(16)，其中，所述至少一个注射喷嘴(14)被设计为用于，将填隙料(12)注射到空腔(30)中，其中，负压产生装置(16)被设计为用于，在封闭的电池壳体(24)的包括空腔(30)的内部空间中建立负压并且借助于负压将注射的填隙料(12)吸入空腔(30)中并使之在空腔中分布。
Description
技术领域
本发明涉及一种分布设备，其用于在电池的至少一个电池模块的至少一个外侧与电池的至少部分地包围相应的电池模块的电池壳体的、面对相应的电池模块的至少一个外侧的内侧之间的空腔中分布填隙料。本发明还涉及一种用于在这种空腔中分布填隙料的方法。
背景技术
在安装电池时，如果至少一个电池模块被装入到至少部分地包围该电池模块的电池壳体中，那么例如由于安装的原因在至少一个电池模块的至少一个外侧与面对该电池模块的至少一个外侧的电池壳体内侧之间会形成空腔。因为这种空腔的存在可能在电池的运行中产生不利影响，所以存在不同的措施来填充或填满空腔。在此，大多时候使用导热材料或导热膏作为填隙料，以便在填充不期望的空腔的同时在至少一个电池模块与通常布置在电池壳体上或电池壳体中的调温装置之间建立热接触。
导热膏通常首先被引入到电池壳体中。然后将待安装的电池模块插入到电池壳体中并且压到导热膏上。为了挤出多余的导热膏，在此大多时候产生高的压紧力，所述压紧力可能不利地作用于参与的部件。
文献DE 10 2014 226 249 A1例如描述了一种具有电池单体和调温板的电池系统。在电池单体与调温板之间布置有导热介质，该导热介质填满调温板与电池单体之间的空腔。
此外，由文献DE 10 2018 005 234 A1已知一种用于将导热膏施加到电池的电池单体上的方法。在一种耗费高的方法中，为此确定相应的电池单体具有哪个高度，以便使导热膏的所计量的量适配于相应的电池单体的高度。
由现有技术还已知了下述的填充或导热元件，其不以团块或膏或乳脂的形式存在。在文献DE 10 2015 002 828 A1的情况下，所述冷却元件是布置在各个电池单体之间和之下的、以塑料覆层的冷却元件。文献DE 10 2017 213 887 A1描述了一种构造为由多个包含至少一种金属的纤维构成的织物的导热元件。由此产生的缺点是，冷却元件或导热元件在其可变形性或与相应的空腔的可适配性方面不具有灵活性或只具有非常有限的灵活性。
发明内容
本发明的目的是，提供用于将填隙料有效且节约材料地引入到开头所述的布置结构的空腔中并且用于在空腔中分布填隙料的设备和方法。
该目的通过独立权利要求的主题来实现。本发明的有利的改进方案通过从属权利要求、下面的说明以及附图来描述。
通过本发明提供了一种分布设备，该分布设备用于在开头所述的空腔中分布填隙料，该空腔位于电池的至少一个电池模块的至少一个外侧与电池的至少部分地包围相应的电池模块的电池壳体的、面对电池的相应的电池模块的所述至少一个外侧的内侧之间。
根据本发明的分布设备具有至少一个注射喷嘴。至少一个注射喷嘴设计为用于，将填隙料注射到空腔中。为此，至少一个注射喷嘴例如可以在预先确定的注射部位处连接到电池壳体上，例如在注入口形式的注射部位处。所述连接可以借助于螺纹连接或插接连接或负压连接实现。适宜的是，将用于在不同注射部位处注射填隙料的多个注射喷嘴连接到电池壳体上。
此外，根据本发明的分布设备具有负压产生装置，其例如可以通过泵来实现。根据本发明，负压产生装置设计为用于，在封闭的电池壳体的包括或包含空腔的内部空间中产生负压。为此，负压产生装置适宜地设计为用于，连接到封闭的电池壳体上。该连接例如可以在电池壳体的为此设计的连接开口上实现。在本发明的意义上，负压是小于周围的大气压的空气压力或气体压力。特别地，负压小于0.9bar。为了能够通过负压产生装置在封闭的电池壳体中建立负压，电池壳体优选在封闭的状态中气密地封闭。此外，负压产生装置设计为用于，借助于负压将注射的填隙料吸入空腔中并使之在空腔中分布。因此，所产生的负压有利地能够将填隙料有效地吸入空腔中并且在空腔中分布填隙料。
借助于根据本发明的分布设备可以执行以下方法。
根据本发明的方法规定，分布设备的至少一个注射喷嘴将填隙料注射到空腔中。为此例如可以规定，将至少一个注射喷嘴布置在封闭的电池壳体的预先确定的注射部位处。如上所述，可以通过单个注射喷嘴或也可以通过多个注射喷嘴在不同的注射部位处进行注射。
根据本发明的方法还规定，负压产生装置——特别是泵——在封闭的电池壳体的包括空腔的内部空间中建立或产生负压。如上所述，负压产生装置为此可以与封闭的电池壳体连接。该连接例如可以作为软管连接或硬管连接实现。为此例如可以规定，电池壳体具有相应的连接部位或接头。
根据本发明的方法还规定，借助于这样产生的负压将注射的填隙料吸入空腔中并在空腔中分布填隙料。
通过本发明得出以下优点：通过建立负压而减小了在封闭的电池壳体的内部空间中反作用于填隙料的注射的反压力。这种减小的反压力允许有效地注射填隙料。为此所需的过程时间可以有利地缩短。还可以减小电池壳体和/或电池壳体的内部空间中的至少一个电池模块的机械应力，这是因为可以由于减小的反压力而减小在注射填隙料时的注射压力。
本发明还包括产生附加优点的实施方式。
因此，一个实施方式规定，负压产生装置具有用于封闭电池壳体的盖或钟形封罩。换句话说，负压产生装置具有吸入钟形罩或负压钟形罩，该吸入钟形罩或负压钟形罩可以被安放到电池壳体上并且气密地封闭所述电池壳体。由此提供了以下优点，即，在完成填隙料的注射之后，可以再次取下钟形封罩，以便例如控制填隙料在空腔中的分布。但是作为盖也可以使用电池本身的盖。
另一个实施方式规定，负压产生装置设计为用于，借助于负压将至少一个注射喷嘴在至少一个预先确定的注射部位处吸到电池壳体上。由此得出以下优点：不必提供附加的固定方式、特别是以螺纹或插接连接的形式的固定方式，以便将注射喷嘴保持在电池壳体处。这在此处所述的实施方式中通过负压实现。
根据另一个有利的实施方式，注射喷嘴具有稳压装置，该稳压装置设计为用于，建立和保持反作用于填隙料的膨胀压力的反压力。这种稳压装置例如可以通过稳压阀来实现。由此得出以下优点：通过稳压阀防止被注射的填隙料中的至少一部分从空腔中回流。
根据另一个实施方式，在注射喷嘴上提供振动产生装置，用于在注射喷嘴和/或填隙料中产生振动。这种振动产生装置例如可以设计为可机械驱动和/或液压驱动的活塞或柱塞，该活塞或柱塞以预先确定的频率将压力脉冲传递到填隙料和/或注射喷嘴上。由此，有利地使填隙料更好地在空腔中分布。
另一个有利的实施方式规定，机械的振动器设计为用于，在注射时将沿至少一个空间方向起作用的振动运动传递到电池壳体上。换句话说可以规定，电池壳体在注射时布置在机械的振动台上并且通过振动台的振动运动而振动。通过沿至少一个空间方向起作用的振动运动，以有利的方式在注射时附加地分布填隙料。
根据一个有利的改进方案，填隙料形成为触变性流体。触变性是指流体在剪切力的作用下失去黏度的特性。换句话说，触变性流体在剪切力的作用下相对于初始黏度状态变得更呈液态。如果作用力消失，那么流体就返回到初始黏度状态中。与本发明相结合地，通过使用触变性流体作为填隙料而得出如下优点：通过上述的振动和/或振动运动使填隙料液化并且进而还能够更有效地注射。市场上常见的填隙料例如可以通过添加硅胶来产生触变性。因为触变性流体在机械负荷或变形消失时、也就是说特别在上述的振动和/或振动运动消失时凝固，所以紧接在注射填隙料之后可以直接进行下一个工作步骤。
如上所述，本发明还涉及一种用于分布填隙料的方法。
根据本发明的方法的改进方案也属于本发明，这些改进方案具有如已经结合根据本发明的分布设备的改进方案所描述的特征。出于这个原因，在此不再描述根据本发明的方法的相应的改进方案。
根据上述的根据本发明的方法的一个有利的改进方案，在注射填隙料时，至少一个电池模块和电池壳体相对彼此运动。这例如同样可以通过使用振动台来实现。由此得出以下优点：附加地在电池壳体的内部分布填隙料。
根据本发明的方法的另一个有利的改进方案规定，在注射填隙料时，为了产生抽吸效果时，增大所述至少一个电池模块与电池壳体之间的间距，并且通过抽吸效果将填隙料吸入空腔中并使之在空腔中分布。通过增大所述间距，形成了增大的流动截面，填隙料可以在该流动截面内流动或分布。然后可以将间距再次减小到其初始值。
本发明还包括所描述的实施方式的特征的组合。
附图说明
下面描述本发明的实施例。为此示出：
图1示出用于分布填隙料的分布设备的示意图；
图2示出注射喷嘴的示意性细节侧视图；和
图3示出根据本发明的用于分布填隙料的方法的一个实施方式的示意图。
下面说明的实施例是本发明的优选实施方式。在这些实施例中，实施方式的所描述的各部分分别是本发明的各个可彼此独立地考虑的特征，这些特征也分别彼此独立地改进本发明。因此，公开内容应该也包括实施方式的特征的不同于所示组合的其它组合。此外，所述实施方式也可以通过本发明的其它已经描述的特征来补充。
在附图中，相同的附图标记分别表示功能相同的元件。
具体实施方式
图1示出用于分布填隙料12的分布设备10。在这里所示的实施方式中，分布设备10具有注射喷嘴14和负压产生装置16。此外，在此示出的负压产生装置16具有盖18和布置在盖上的泵20。
在图1所示的实施例中，注射喷嘴14在预先确定的注射部位22处连接到电池壳体24上。在电池壳体24的内部布置有包括多个电池单体28的电池模块26。在图1中，在电池壳体24与电池模块26之间示出空腔30。借助于箭头31在图1中说明，填隙料12如何通过由负压产生装置16产生的负压被吸入电池壳体24与电池模块26之间的空腔30中并在空腔中分布。在图1所示的实施例中，可以通过例如可以设计为稳压阀的稳压装置32来防止填隙料12的回流。
参考结合图1所描述的部件，图2示出注射喷嘴14的示意性的纵向剖面的侧视图。在这里所示的实施方式中，喷射喷嘴14具有振动产生装置34。振动产生装置34可以通过在箭头36的方向上可动地支承的活塞实现。通过活塞在箭头36的方向上的往复运动，在喷射喷嘴14和/或填隙料12中产生例如压力波或压力脉冲形式的振动38。对于填隙料12形成为触变性流体的情况来说，填隙料12的黏度由于振动38而降低。由此，填隙料12能够有利地被更有效地注射到空腔30中并使之在空腔中分布。
图3现在示意性地示出根据本发明的方法的一个实施方式的方法步骤。根据在这里所描述的实施方式，在方法步骤S1中提供了具有至少一个电池模块26和包围电池模块26的电池壳体24的电池40。在方法步骤S2中，将注射喷嘴14连接到电池壳体24的预先确定的注射部位22上。在一个另外的方法步骤S3中，将负压产生装置16、特别是泵连接到封闭的电池壳体24上。然后，负压产生装置16在电池壳体24中产生负压。在一个另外的步骤S5中，通过注射喷嘴14将填隙料12注射到被施加负压的电池壳体24中。在注射时、也就是说在方法步骤S5期间，通过负压将填隙料12吸入电池壳体24与电池模块26之间的空腔30中并使之在空腔中分布。
在一个特别优选的实施方式中，提供分布设备10，该分布设备具有特殊的托架(也就是说具有负压产生装置16，该负压产生装置配备有盖18或钟形封罩)和注射喷嘴14。注射喷嘴14可以借助于如所描述的那样所产生的负压被吸到电池壳体24上或者电池40的调温装置上或者电池40的冷却装置上或者电池40的冷却底部上，并且将特别可以实现为导热介质或者导热膏的填隙料12注射到空腔30中。
通过取下和/或取出电池40的冷却装置或者通过增大电池壳体24与至少一个电池模块26之间的间距，一方面可以产生抽吸作用，另一方面可以实现流动截面，由此填隙料12或空隙填充物可以进入或者流入空腔30中并且在空腔中分布。
也就是说，由负压辅助填隙料12的注射。通过负压可以有利地减小反作用于注射的反压力。对于注射所需的过程时间可以通过更加容易地注射填隙料12而有利地缩短。
整体上，这些示例示出如何通过本发明提供用于将填隙料有效地且节省材料地引入到开头所述的空腔中并且用于在空腔中分布填隙料的设备和方法。
Claims (10)
1.一种分布设备(10)，其用于在空腔(30)中分布填隙料(12)，该空腔位于电池(40)的至少一个电池模块(26)的至少一个外侧与至少部分地包围相应的电池模块(26)的电池壳体(24)的、面对电池(40)的相应的电池模块(26)的所述至少一个外侧的内侧之间，
其特征在于，
分布设备(10)具有至少一个注射喷嘴(14)和负压产生装置(16)，其中，所述至少一个注射喷嘴(14)设计为用于，将填隙料(12)注射到空腔(30)中，其中，负压产生装置(16)设计为用于，在封闭的电池壳体(24)的包括空腔(30)的内部空间中建立负压，借助于负压将注射的填隙料(12)吸入空腔(30)中并使之在空腔中分布。
2.根据权利要求1所述的分布设备(10)，其中，负压产生装置(16)具有用于封闭电池壳体(24)的盖(18)或钟形封罩。
3.根据前述权利要求中任一项所述的分布设备(10)，其中，负压产生装置设计为用于，借助于负压将所述至少一个注射喷嘴(14)在至少一个预先确定的注射部位(22)处吸到电池壳体(24)上。
4.根据前述权利要求中任一项所述的分布设备(10)，其中，注射喷嘴(14)具有稳压装置(32)，该稳压装置设计为用于，建立和保持反作用于填隙料(12)的膨胀压力的反压力。
5.根据前述权利要求中任一项所述的分布设备(10)，其中，在注射喷嘴(14)上提供振动产生装置(34)，该振动产生装置用于在注射喷嘴(14)和/或填隙料(12)中产生振动(38)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的分布设备(10)，其中，机械的振动器设计为用于，在注射时将沿至少一个空间方向起作用的颤动运动传递到电池壳体(24)上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的分布设备(10)，其中，填隙料(12)形成为触变性流体。
8.一种用于在空腔(30)中分布填隙料(12)的方法，该空腔位于电池(40)的至少一个电池模块(26)的至少一个外侧与至少部分地包围相应的电池模块(26)的电池壳体(24)的、面对电池(40)的相应的电池模块(26)的所述至少一个外侧的内侧之间，
其特征在于，
至少一个注射喷嘴(14)将填隙料(12)注射到空腔(30)中，负压产生装置(16)在封闭的电池壳体(24)的包括空腔(30)的内部空间中建立负压，借助于负压将注射的填隙料(12)吸入空腔(30)中并使之在空腔中分布。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，在注射填隙料(12)时，所述至少一个电池模块(26)和电池壳体(24)相对彼此运动。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，在注射时为了产生抽吸作用，增大所述至少一个电池模块(26)与电池壳体(24)之间的间距，通过抽吸作用将填隙料(12)吸入空腔(30)中并使之在空腔中分布。
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