CN112787017A - 用于安装电动车辆的动力电池的方法 - Google Patents

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Abstract

电动车辆的动力电池的安装方法，在模块放置工序中将至少一个电池模块放入电池壳体中且在电池模块和电池壳体的壳体底部之间形成气隙，该气隙被填充高粘性的导热膏，当导热膏在气隙中分散时由于导热膏的内摩擦力产生的粘性力作用在壳体底部上直至导热膏由于材料流动和由此带来的粘性力的减小而分散在气隙中，壳体底部在其壳体底部下侧上被支架支撑以便限制由于导热膏的粘性力而造成壳体底部弯曲。支架在成型运行状态与支撑运行状态之间切换，在成型运行状态中支架支撑面形状灵活地、特别是弹性屈服地调节以便与壳体底部下侧的表面轮廓相匹配，在支撑运行状态中与壳体底部下侧轮廓匹配的支架支撑面形状刚性以便抵抗导热膏的粘性力支撑壳体底部。

Description

用于安装电动车辆的动力电池的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于安装电动车辆的动力电池的方法以及一种根据权利要求10所述的用于执行该方法的安装装置。
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在方形电池模块中。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以及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高粘性的导热膏填充，以确保增加在电池模块与壳体底部之间的导热性能。
在一种工序变型中，可以早在执行模块放置工序之前，就已经将导热膏施加/涂覆到壳体底部。在放置过程中，电池模块被利用压紧力压在导热膏上，由此导热膏在被挤压的情况下均匀地分散在气隙中。在备选的工序变型中，在放置工序之后实施注入/注射工序，在注入工序中将导热膏注入到在电池模块与壳体底部之间形成的气隙中。在挤压时或在注入工序中，导热膏会由于导热膏的内摩擦力(即由于其流动性降低)而形成粘性力。该粘性力一直抵抗壳体底部，直到导热膏由于材料流动而分散在气隙中且粘性力减低。为了在挤压时或在注入工序时限制壳体底部的表面轮廓的变化，电池壳体被支撑在支架上。
在批量生产中，向模块放置工序输送了大量的电池壳体，这些电池壳体的壳体底部具有不同程度的不平整性或变形。这可能会在模块放置工序中起到不利于放置工序的干扰轮廓的作用。这可能导致增加导热膏的材料耗费、增加壳体构件高度以及损害电池性能。
从US 2014/0079974 A1中已知一种电池模块。从US 2013/0101881 A1中已知一种波纹状肋电池模块。由EP 2 530 778 A1已知一种电池模块。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于安装电动车辆的动力电池的方法以及一种用于执行该方法的安装装置，与现有技术相比，借助于该方法和安装装置能够在电池安装期间简化改进模块放置工序。
该目的通过权利要求1或10的特征实现。在从属权利要求中公开了本发明的优选改进方案。
本发明基于这样的事实：在现有技术中，用于放置壳体底部的支架支撑面被构造为在形状上是刚性的。因此，在现有技术中，支架与相应的壳体底部的表面轮廓不匹配。与此不同的是，根据权利要求1的特征部分，支架能够在成型运行状态与支撑运行状态之间切换，其中，在成型运行状态中，支架支撑面能够形状灵活地、特别是弹性屈服地被调节，使得支架支撑面与壳体底部下侧的表面轮廓相匹配，在支撑运行状态中，与壳体底部下侧轮廓匹配的支架支撑面在形状上是刚性的，从而支架支撑面抵抗导热膏的粘性力支撑壳体底部。
在一个优选的实施方式中，在成型运行状态中，形状灵活的支架支撑面形成壳体底部下侧的表面轮廓的凹模，从而在壳体底部下侧和与该壳体底部下侧轮廓匹配的支架支撑面之间建立了大面积的无间隙的接触。这样做的优点是，壳体底部被整面地支撑。
支架优选具有多个支架节段，所述多个支架节段以可彼此独立地调节行程的方式安置在支架基体中，并且在成型运行状态中，支架节段以其节段面接触壳体底部下侧，并且尤其是所有支架节段的节段面形成支架支撑面。通过大量的支架节段形成了几乎无缝的支架支撑面，确保了对壳体底部的支撑的进一步改善。
在本发明的一种实施方式中，在支撑运行状态中，支架节段被调节到其成型行程位置，在该成型行程位置中，支架节段以其节段面与壳体底部下侧接触。当选择了合适的随后描述的复位元件时，这种调节几乎不费力，由此有利地确保了，支架节段在几乎没有力或没有间隙的情况下紧贴在壳体底部下侧上。
支架优选可以具有包围支架节段的安置框架，和/或电池壳体可以在模块放置工序中在边缘侧定位在安置框架上，和/或在将电池壳体放置在安置框架上时，支架可以位于其成型运行状态中，在该成型运行状态中支架节段与壳体底部下侧的表面轮廓相匹配。这样做的优点是，支架节段处于最佳的起始位置，以便与壳体底部下侧的表面轮廓相匹配。
可选地，支架可以具有锁定单元、特别是夹紧单元，在支撑运行状态中通过该锁定单元将可调节行程的支架节段固定在其成型行程位置中。夹紧单元能够以液压、电动或气动的方式来操纵。这样做的优点是，支架节段可以对壳体底部施加支撑作用。
支架节段可以优选地借助于复位弹簧被弹簧支撑，和/或支架节段可以在形成弹性复位力的情况下被调节到其成型行程位置中。这样做的优点是，在取出动力电池后，支架节段自动地再次从成型行程位置弹回其起始位置。作为复位弹簧的替代方案，也可以使用液压、气动或机械的致动器。
特别优选地，可以精确地选择复位弹簧的复位力，使得支架节段在向其成型行程位置中调节行程时仅向壳体底部下侧施加小的力、尤其是不施加力，以及支架节段在支架节段的行程调节中与壳体底部下侧处于几乎不施力的、尤其是处于不施力的接触中。这有利地防止了，当放置到支架上时，壳体底部下侧在复位力的作用下变形。
另外，可以在模块放置工序之前将导热膏施加/涂覆到电池壳体的壳体底部，从而在放置工序中，利用压紧力将电池模块压在导热膏上，由此该导热膏在挤压的同时均匀地分散在气隙中。
作为施加的替代方案，可以在模块放置工序之后在注入工序中将导热膏注入到电池模块和壳体底部之间的气隙中。
根据本发明还涉及一种用于执行根据本发明的前述方面的方法的安装装置。
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组装好的动力电池的一部分；
图2以俯视图示出了安装装置的支架；
图3以侧视剖视图示出了沿图2的剖面A-A的支架；
图4至图9分别示出了与图1相对应的视图，通过该视图说明了电池安装，以及
图10和11分别示出了根据第二实施例的对应于图2和9的视图。
具体实施方式
在图1中以局部剖视图示出了安装好的动力电池。仅在理解本发明所必需的范围内示出了动力电池。动力电池具有电池壳体1，该电池壳体在壳体竖直方向z上向下由大面积的壳体底部3封闭。在壳体竖直方向z上，电池壳体1向上被壳体盖5封闭。在壳体底部3和壳体盖5之间，分隔壁7和壳体侧壁(未示出)沿壳体竖直方向z延伸，它们与壳体底部3和壳体盖5一起形成电池内部空间的子空间9。方形电池模块11插入该子空间9中。
在电池模块11中，多个单电池13被组合为电池组。单电池13具有沿壳体竖直方向z向上突出的电池极15，通过电池极可以与单电池13电接触。电池极15借助于例如在壳体盖5中延伸的汇流排17电连接至电动车辆的(未示出的)电驱动器。
在电池模块下侧19和壳体底部上侧21之间引入导热膏23，导热膏与电池模块下侧19和壳体底部上侧21都整面地接触。在动力电池的运行中产生热量，该热量通过导热膏23释放到壳体底部3中。热量可以从那里通过(未示出的)冷却结构排出，该冷却结构可以布置在壳体底部3中或沿壳体竖直方向z布置在壳体底部3下方。
在子空间9中，电池模块11通过螺纹连接点25螺纹连接至电池壳体1上。电池模块11的固定法兰29在这些螺纹连接点25处借助于螺栓27被拧紧到相应的固定托架31上。固定法兰29被夹紧在螺栓27的螺栓头33和固定托架31之间。
图1所示的动力电池在参照图4至图9示出的安装工序中进行组装。在该安装工序中，动力电池位于图2和图3所示的支架35上。
在图2的俯视图中示出的支架35例如具有九个条形的支架节段37，它们彼此平行地延伸。如图3所示，支架35具有支架基体43，该支架基体由支架底部44和从支架底部向上伸出的支架侧壁46构成。支架侧壁46一起形成支架基体43的环绕的安置框架39。
支架节段37经由复位弹簧45沿壳体竖直方向z以可彼此独立地调节行程的方式安置在支架基体43中。支架节段37在其上侧均具有弹性屈服的节段顶部49。
本发明的核心在于，当将电池壳体1放置在安置框架39(图4)上时，在与壳体底部下侧52的表面轮廓OK匹配的情况下能将支架节段37形状灵活地调节到成型行程位置AH。
在安置框架39中设置有夹紧单元41，借助于该夹紧单元可以将支架节段37固定在成型行程位置AH上，从而使得支架节段37不能再沿壳体竖直方向z移动。仅作为示例，夹紧单元41示出为具有液压活塞40和液压缸42的液压致动的夹紧单元41。
在图4中提供了最初仍为空的电池壳体1，该电池壳体被这样定位在支架35上方，使得分隔壁7在壳体竖直方向z上与安置框架39齐平。壳体底部3的表面轮廓OK在电池模块11下方的区域中由于公差而具有不平整性Δh。为了更好地看出，图中的不平整性Δh被强烈夸大了。
支架节段37在壳体竖直方向z上处于其最高位置。此外，支架35处于其成型运行状态AB，在该成型运行状态中，支架节段37可在壳体竖直方向z上进行行程调节，从而使支架节段37及其节段面47形成形状灵活的支架支撑面51。
在图4中，电池壳体1被放置在支架35上，直到壳体底部3接触在安置框架39上为止。当放置时，支架节段37在复位弹簧45中形成弹性复位力的情况下沿壳体竖直方向z向下移位到其成型行程位置AH中。为此，精确地选择复位弹簧45的复位力，以使得支架节段37在向其成型行程位置AH的行程调节期间不向壳体底部下侧52施加力，以及在支架节段37的行程调节期间，支架节段37处于与壳体底部下侧52的不施力的接触中。
在图5中，电池壳体1被放置在支架35上。电池壳体1被这样放置在安置框架39上，使得分隔壁7在壳体竖直方向z上与安置框架39齐平。由于复位力和弹性屈服的节段顶部49，支架节段37精确地紧贴在壳体底部下侧52的表面轮廓OK上并形成表面轮廓OK的凹模，使得壳体底部下侧52与轮廓匹配的支架支撑面51处于大面积的且无间隙的接触中。
在图6中，支架35过渡至其支撑运行状态SB中。为此，夹紧单元41与壳体竖直方向z垂直地向支架节段37的方向被调节，从而支架节段37相对彼此被挤压以及备选地或附加地被压向安置框架39。这一方面在支架节段37且另一方面在安置框架39之间产生增大的摩擦力，使得支架节段37在由夹紧单元41产生的夹紧力FS的作用下不再能够被行程调节，而是固定在壳体竖直方向z上。在支架35的支撑运行状态SB中，支架节段37抵抗在施加导热膏23时暂时出现的粘性力FV(图8)来支撑壳体底部3。
在图7中示出了在模块放置工序之后的电池模块11。电池模块11在固定托架31上螺纹连接至电池壳体1，并且在电池模块11与壳体底部上侧21之间形成有隔热气隙53。为了增加在电池模块11和壳体底部3之间的热传递，将导热膏23注入气隙53中。
在图8中，示出了通过输入通道55将导热膏23注入气隙53中。导热膏23在注入压力IP下经由输入通道55注入到气隙53中。导热膏23具有高粘性，且在注入时由于导热膏23的高的内摩擦力而沿流动方向FR仅缓慢地分散在气隙53中。当开始注入导热膏23时，由于内摩擦力形成了粘性力FV，该粘性力支撑在电池模块11上并且在壳体竖直方向z上向下作用在壳体底部3上。壳体底部3由支架35抵抗粘性力FV而被支撑。随着导热膏23的不断分散，粘性力FV朝着零减小。在图9中，导热膏23已经完全分散在气隙53中，并且粘性力FV已经完全消失。
接着，夹紧单元41在支架35中移回到其起始位置，由此，支架35从支撑运行状态SB转移到成型运行状态AB。在成型运行状态AB中，支架节段37又可以在壳体竖直方向z上进行行程调节，并且由于复位弹簧45施加的复位力而沿壳体竖直方向z向上再次返回至其起始位置。
作为注入导热膏23的替代方案，也可以在模块放置工序之前将导热膏23施加到壳体底部3上。在这种情况下，在模块放置工序中将电池模块11压在导热膏23上，由此导热膏23由于其高粘度同样也仅缓慢地分散在电池模块11和壳体底部3之间。因此，也会出现粘性力FV，并由支架35支撑。与注入导热膏23的方法的区别仅在于，导热膏23在模块放置工序之前被施加到壳体底部3，而不是在模块放置工序之后被注入到气隙53中。
在图10中示出了使用备选支架35的根据图9的方法步骤。备选的支架35与图2至图8的支架35的不同之处仅在于，取代多个条形支架节段37，使用销形的支架节段37以形成支架支撑面51。与条形支架节段37不同，销形的支架节段37在其与壳体底部下侧52接触的节段面47处构造为半圆形，从而销形的支架节段37在其成型运行状态AB中分别与壳体底部下侧52点状接触。
在图11中，以俯视图示出了备选的支架35。备选的支架35例如具有91个销形的支架节段37。
附图标记列表：
1 电池壳体
3 壳体底部
5 壳体盖
7 分隔壁
9 子空间
11 电池模块
13 单电池
15 电池极
17 汇流排
19 电池模块下侧
21 壳体底部上侧
23 导热膏
25 螺纹连接点
27 螺栓
29 固定法兰
31 固定拖架
33 螺栓头
35 支架
37 支架节段
39 安置框架
40 液压活塞
41 夹紧单元
42 液压缸
43 支架基体
44 支架底部
45 复位弹簧
46 支架侧壁
47 节段面
49 弹性屈服的节段顶部
51 支架支撑面
52 壳体底部下侧
53 气隙
55 输入通道
AB 成型运行状态
AH 成型行程位置
IP 注入压力
SB 支撑运行状态
FS 夹紧力
FV 粘性力
FR 流动方向
Δh 不平整性
OK 表面轮廓
z 壳体竖直方向

Claims (10)

1.一种用于安装电动车辆的动力电池的方法，其中在模块放置工序中将至少一个电池模块(11)放入到电池壳体(1)中，且在电池模块(11)与电池壳体(1)的壳体底部(3)之间形成气隙(53)，该气隙被填充了高粘性的导热膏(23)，当导热膏在气隙(53)中分散时，由于导热膏的内摩擦力而产生了粘性力(FV)，该粘性力一直作用在壳体底部(3)上，直至导热膏(23)由于材料流动和由此带来的粘性力(FV)的减小而分散在气隙(53)中，其中，壳体底部(3)在其壳体底部下侧(52)上被支架(35)支撑，以便限制由于导热膏(23)的粘性力(FV)而造成壳体底部(3)弯曲，其特征在于，支架(35)能够在成型运行状态(AB)与支撑运行状态(SB)之间切换，在成型运行状态(AB)中，支架支撑面(51)能够形状灵活地、特别是弹性屈服地被调节，使得支架支撑面(51)与壳体底部下侧(52)的表面轮廓(OK)相匹配；在支撑运行状态(SB)中，与壳体底部下侧(52)轮廓匹配的支架支撑面(51)在形状上是刚性的，从而支架支撑面(51)抵抗导热膏(23)的粘性力(FV)支撑壳体底部(3)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在成型运行状态(AB)中，形状灵活的支架支撑面(51)形成壳体底部下侧(52)的表面轮廓(OK)的凹模，从而在壳体底部下侧(52)和与该壳体底部下侧轮廓匹配的支架支撑面(51)之间建立了大面积的无间隙的接触。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，支架(35)具有多个支架节段(37)，这些支架节段(37)以可彼此独立地调节行程的方式安置在支架基体(43)中；在成型运行状态(AB)中，支架节段(37)以其节段面(47)接触壳体底部下侧(52)；尤其是所有支架节段(37)的节段面(47)形成所述支架支撑面(51)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在支撑运行状态(SB)中，支架节段(37)被调节到其成型行程位置(AH)中，在该成型行程位置中，支架节段(37)以其节段面(47)与壳体底部下侧(52)接触。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，支架(35)具有包围支架节段(37)的安置框架(39)；电池壳体(1)在模块放置工序中在边缘侧定位在安置框架(39)上；和/或在将电池壳体(1)放置到安置框架(39)上时，支架(35)处于其成型运行状态(AB)中，在该成型运行状态中支架节段(37)与壳体底部下侧(52)的表面轮廓(OK)相匹配。
6.根据权利要求3、4或5所述的方法，其特征在于，支架(35)具有锁定单元、特别是夹紧单元(41)，在支撑运行状态(SB)中，通过该锁定单元将可调节行程的支架节段(37)固定在其成型行程位置(AH)中。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的方法，其特征在于，支架节段(37)借助于复位弹簧(45)被弹簧支撑；和/或支架节段(37)在形成弹性复位力的情况下被调节到其成型行程位置(AH)中。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，精确地选择复位弹簧(45)的复位力，使得支架节段(37)在向其成型行程位置(AH)中调节行程时不向壳体底部下侧(52)施加力，以及支架节段(37)在支架节段(37)的行程调节中与壳体底部下侧(52)处于几乎不施力的、尤其是处于不施力的接触中。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在实施模块放置工序之前，将导热膏(23)施加到电池壳体(1)的壳体底部(3)，从而在放置工序中，各个电池模块(11)被利用压紧力压在导热膏(23)上，由此导热膏在被挤压的情况下均匀地分散在气隙(53)中；或者在模块放置工序之后，在注入工序中将导热膏(23)注入到在电池模块(11)与壳体底部(3)之间的气隙中。
10.一种用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的安置装置。
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