CN112787016B - 动力电池及用于安装该动力电池的方法 - Google Patents

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Abstract

用于电动车辆的动力电池，该动力电池具有至少一个电池模块(1)，该电池模块能够在模块放置工序中被放入动力电池的电池壳体(3)中，并且在电池模块(1)与壳体底部(5)之间形成底部气隙(15)，在壳体底部(5)与电池模块(1)之间的底部气隙(15)被填充导热膏(16)，该导热膏能够在注入工序中通过电池模块注入系统(19)注入到该底部气隙(15)中。根据本发明，电池模块注入系统(19)配设有至少一个导流元件(31)，通过该至少一个导流元件能够在注入过程中控制导热膏(16)的材料流动。导流元件(31)是空心型材构件，该空心型材构件能够在注入工序中在导流元件(31)的横截面扩大以及建立导流功能的情况下被填充导热膏(16)。

Description

动力电池及用于安装该动力电池的方法
技术领域
本发明涉及一种用于电动车辆的动力电池，该动力电池具有至少一个电池模块，该电池模块能够在模块放置工序中被放入到动力电池的电池壳体中，并且在电池模块与壳体底部之间形成底部气隙，其中，在壳体底部与电池模块之间的底部气隙被填充导热膏，该导热膏能够在注入工序中通过电池模块注入系统注入到该底部气隙中。本发明还涉及用于安装动力电池的方法。
背景技术
电动车辆的动力电池具有单电池，这些单电池作为电池组被组合为方形的电池模块。在一个电池壳体中布置有多个这种电池模块。电池壳体可以安装在车辆的底侧上，并且可以沿车辆纵向方向在前桥与后桥之间且沿车辆横向方向在两侧门槛之间大面积地延伸。
在电池的这种类型的自动化安装中，首先提供尚且空着的电池壳体，该电池壳体沿壳体高度方向向上敞开。电池壳体具有大面积的壳体底部，壳体侧壁在边缘侧从壳体底部向上伸出。在电池壳体内部分布着分隔壁，这些分隔壁将电池内部空间划分为子空间，电池模块能够被插入到这些子空间中。
在安装工序中，将仍空着的电池壳体以其壳体底部放置到支架上并在模块放置工序中为电池壳体装配电池模块。在模块放置工序中，将各电池模块沿放置方向从上方放入到电池壳体中并螺纹连接在电池壳体中。由于公差原因，在电池模块与壳体底部之间留有底部气隙。该气隙在动力电池的组装状态下被导热膏填充，以确保增加在电池模块与壳体底部之间的导热性能。
在模块放置工序之后相接的注入/注射工序中，将导热膏注入到在电池模块底部与壳体底部之间的底部气隙中。在注入工序中存在以下问题：散布在底部气隙中的导热膏还会额外地沿着电池模块侧壁向着模块顶部方向挤入到侧向气隙中。挤入到侧向气隙中的导热膏会导致导热膏材料耗费增加，并且导致动力电池的构件重量增加。
从EP 3 410 513 A1中已知一种电池模块布置结构。由DE 10 2017 204412A1已知一种用于机动车的电池。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种动力电池以及一种用于安装动力电池的方法，其中，与现有技术相比，可以以简单的方式降低用于导热膏的材料消耗以及降低动力电池的构件重量。
该目的通过下述特征实现。
根据本发明，电池模块注入系统配设有至少一个导流元件。借助于该至少一个导流元件可以在注入工序中有针对性地控制导热膏的材料流动。通过这种方式能够防止导热膏的材料在注入工序中从底部的气隙沿着电池模块侧壁向着模块顶部的方向溢流到侧向气隙中。根据本发明，导流元件是具有空腔的空心型材构件，该空腔以流体密封的方式相对于气隙分隔开。在注入工序中，空心型材导流元件的空腔可以被填充导热膏，并且导流元件的横截面扩大以及建立了导流功能。但空心型材导流元件在仍空着的状态下是不起作用的。
在一种优选的实施变型中，所述导流元件可以作为密封元件起作用，通过该密封元件特别可以防止导热膏从底部气隙在侧向沿着电池模块侧壁向上溢流至侧向气隙中。在这种情况下，至少在注入工序期间，导流元件可以将气隙划分成能被导热膏填充的注入空间以及与该注入空间流体密封地分隔开的其余气隙。能被导热膏填充的注入空间优选可以位于电池模块底部与壳体底部之间。
为了使无论是壳体底部还是电池模块底部都能够被导热膏尽可能完全地渐浸，优选的是，导流元件在电池模块底部沿底部边缘延伸。导流元件可以在周向上完全地、亦即无中断部地包围注入空间。替代于此，导流元件可以具有至少一个中断部，空气可以在注入工序中经由该中断部从注入空间向外逸出到其余气隙中。
导流元件可以与至少一个输入通道一起作为电池模块注入系统的组成部分，该至少一个输入通道能够与注入单元连接。输入通道可以以其通道出口通入到在壳体底部与电池模块底部之间的底部气隙中。优选的是，输入通道在分流点处与导流元件的空腔以流体技术连接。通过这种方式，在注入工序中，导热膏的主流经由(横截面大的)通道出口直接被引导至注入空间中。此外，导热膏的支流在分流点处流入(直径较小的)子通道中并被引导到导流元件的空腔中。
考虑到在模块放置工序中便于操作电池模块，优选的是，导流元件特别是以可拆除的方式连接至电池模块。导流元件优选可以借助于粘接连接被连接至电池模块底部或者还有电池模块侧壁。在完成了注入工序之后，空心型材导流元件被填充了导热膏。为了减轻动力电池的构件重量，优选通过所述其余气隙将填充有导热膏的导流元件从电池壳体中取出。
例如，导流元件可以由柔性的、能弹性变形或能塑性变形的薄膜材料制成。导流元件优选可以被设计成软管状。
导流元件在空着的状态下具有减小的横截面；在注入工序，填充有导热膏的导流元件具有扩大的横截面，在该扩大的横截面时，导流元件不仅支撑在电池模块底部上、还支撑在壳体底部上。
附图说明
下面参考附图描述本发明的实施例。附图示出：
图1以局部剖视图示出了动力电池；
图2以透视图示出了电池模块自身，以及
图3至图6分别示出了用于说明用于组装在图1中所示的动力电池的工艺步骤的视图。
具体实施方式
在图1中以局部剖视图示出了用于电动车辆的动力电池。该动力电池装配有布置在电池壳体3中的多个方形的电池模块1。电池壳体3具有大面积的壳体底部5，(未示出的)壳体侧壁在边缘侧从该壳体底部向上伸出。分隔壁7在电池壳体3内延伸，这些分隔壁将电池内部空间划分为子空间9，在各子空间中分别插入一个电池模块1。在组装状态下，电池顶侧被在附图中未示出的电池盖遮盖。
每个电池模块1都在该电池模块的两个相对置的短边侧上分别设计有从该侧伸出的安装区段11，在所示的螺栓点12处借助于未示出的螺栓可以将该安装区段紧固在电池壳体3的螺栓座13上。螺栓座13分别位于子空间9的四个内角处。在图1所示的组装状态下，电池模块1经由电池模块的两个安装区段11被支撑在螺栓座13上。在电池模块底部与壳体底部5之间留有底部气隙15(图1或图5)，该气隙在图1中被导热膏16填充，以便提高在电池模块1与壳体底部5之间的导热性能。具有冷却剂通道的(未示出的)冷却系统也可以布置在壳体底部5上，通过该冷却系统可以排出所传递的热量。在电池模块侧面与电池壳体分隔壁7之间留有侧向气隙17，该侧向气隙不含有导热膏16。
根据本发明的电池模块1被设计具有电池模块注入系统19，利用该注入系统在随后阐述的注入工序中将导热膏16加入到底部气隙15中。电池模块注入系统19在图2、3和4中用实线突出显示，而电池模块轮廓仅由虚线表示。因此，电池模块注入系统19具有竖直的输入通道21以及在底部布置在电池模块1上的密封元件31，在后面将对该密封元件的作用方式加以阐述。
下面描述用于组装在图1中示出的动力电池的工艺步骤：根据该工艺步骤，将仍空着的电池壳体3以其壳体底部5放置在未示出的支架上，并在模块放置工序中(图3)为电池壳体装配电池模块1。在模块放置工序中，将电池模块1沿放置方向S从上方放入到电池壳体3的子空间9中并与螺栓座13螺纹连接。
随后进行注入工序(图4)，在该注入工序中，借助于电池模块注入系统19将导热膏16注入到在电池模块底部与壳体底部5之间形成的底部气隙15中。为此，在图4中设置在电池模块短边侧上的、竖直取向的输入通道21在入口侧联接至导热膏注入单元23(在图4中仅通过箭头表示)。两个输入通道21中的每一个均具有在底部的通道出口25(图5或6)，该通道出口25通入底部气隙15中。此外，在每个输入通道21的分流点27处在两侧分别伸出接管29。在这两个接管29中的每个接管处分别以流体密封的方式连接着被设计为空心型材构件的密封元件31。每个密封元件31都被设计为管状的并且沿着电池模块底部边缘38(图2)延伸。密封元件31通过粘接层33(图5或6)以可拆除的方式附接到电池模块底部。
在图2中，每个密封元件31都有一个短边侧支腿35从分流点27处伸出，该短边侧支腿在电池模块角部处过渡为长边侧支腿37。图2所示的总共四个密封元件31通过两个中断部39在这些密封元件的长边侧支腿37处彼此间隔开。
从图5中可以看出，在实施注入工序之前，密封元件31在电池模块底部上被布置得具有减小的密封横截面d1。
当实施注入工序时，通过注入单元23将导热膏16引入到输入通道21中。导热膏16的主流I(图5)经由大直径的通道出口25直接进入底部气隙15中。此外，导热膏支流II经由小直径的接管29被引导至密封元件31的空腔41中。以这种方式，各个密封元件31的空腔41被填充了导热膏16，并且密封元件31的横截面扩大、直至达到扩大后的密封元件横截面d2(图6)。由此开始发挥密封作用，在该密封作用中，与输入通道21以流体技术连接的内部注入空间43(图4)被与其余气隙45(这尤其包括侧向气隙17)流体密封地分隔开。
以这种方式在图4所示的注入工序中确保了：导热膏16的流动前沿F仅在被密封元件31限界的注入空间43中运动且不会有导热膏溢流到其余气隙45(即尤其是侧向气隙17)中。图4中所示的流动前沿F在注入工序中相向运动，这时存在于注入空间43中的空气L经由两个中断部39被向外挤出。
在注入工序完成之后，填充有导热膏16的密封元件31可以保留在电池壳体3中。替代于此，也可以通过合适的工具从其余气隙45中将密封元件31拉出，以减轻动力电池的构件重量。
附图标记列表：
1 电池模块
3 电池壳体
5 壳体底部
7 分隔壁
9 子空间
11 安装区段
12 螺栓连接点
13 螺栓座
15 底部气隙
16 导热膏
17 侧向气隙
19 电池模块注入系统
21 注入通道
23 注入单元
25 通道出口
27 分流点
29 接管
31 密封元件
33 粘接层
35 短边侧支腿
37 长边侧支腿
38 底部边缘
39 中断部
41密封元件空腔
43 注入空间
45 其余气隙
S 放置方向
d1 减小的横截面
d2 扩大的横截面
F 流动前沿
I 主流
II 支流
L空气
S 放置方向。

Claims (10)

1.一种用于电动车辆的动力电池，该动力电池具有至少一个电池模块(1)，该电池模块能够在模块放置工序中被放入到动力电池的电池壳体(3)中，并且在电池模块(1)与壳体底部(5)之间形成底部气隙(15)，其中，在壳体底部(5)与电池模块(1)之间的底部气隙(15)被填充导热膏(16)，该导热膏能够在注入工序中通过电池模块注入系统(19)注入到该底部气隙(15)中，其特征在于，电池模块注入系统(19)配设有至少一个导流元件，借助于该至少一个导流元件能够在注入工序中控制导热膏(16)的材料流动；导流元件是空心型材构件，该空心型材构件能够在注入工序中被填充导热膏(16)以及建立导流功能，所述导流元件具有空腔(41)，该空腔以流体密封的方式相对于底部气隙(15)分隔开并且能够被填充导热膏(16)；导流元件在空着的状态下具有减小的横截面(d1)，在注入工序，填充有导热膏(16)的导流元件具有扩大的横截面(d2)，在该扩大的横截面时，导流元件不仅支撑在电池模块底部上、还支撑在壳体底部(5)上。
2.根据权利要求1所述的动力电池，其特征在于，所述导流元件作为密封元件(31)起作用，该密封元件至少在注入工序中将底部气隙(15)划分为能被导热膏(16)填充的注入空间(43)和与该注入空间流体密封地分隔开的其余气隙(45)。
3.根据权利要求2所述的动力电池，其特征在于，所述注入空间(43)位于电池模块底部与壳体底部(5)之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的动力电池，其特征在于，所述导流元件由柔性的和/或能弹性变形或能塑性变形的薄膜材料制成，和/或所述导流元件被设计为软管状。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的动力电池，其特征在于，电池模块注入系统(19)具有至少一个输入通道(21)，该至少一个输入通道能够与注入单元(23)连接；输入通道(21)以其通道出口(25)通入到在壳体底部(5)与电池模块底部之间的底部气隙(15)中。
6.根据权利要求5所述的动力电池，其特征在于，输入通道(21)在分流点(27)处与导流元件的空腔(41)以流动技术连接。
7.根据权利要求2或3所述的动力电池，其特征在于，导流元件在电池模块底部沿着电池模块底部的底部边缘(38)延伸，和/或导流元件在周向上完全地、亦即无中断部地包围注入空间(43)，或导流元件具有至少一个中断部(39)，空气(L)在注入工序中经由该中断部从注入空间(43)逸出到其余气隙(45)中。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的动力电池，其特征在于，导流元件能够以可拆松的方式被连接至电池模块底部，并且/或者在注入工序之后，可以通过其余气隙(45)将填充有导热膏(16)的导流元件从电池壳体(3)中取出。
9.根据权利要求8所述的动力电池，其特征在于，导流元件能够借助于粘接连接被连接至电池模块底部。
10.一种用于安装根据权利要求1至9中任一项所述的动力电池的方法。
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