DE102013201351A1 - Device for aligning e.g. lithium ion batteries of module for e.g. laptop, has stamper applying pressure to batteries and extended along first direction, pressing batteries on support along direction vertical to first and second directions - Google Patents

Device for aligning e.g. lithium ion batteries of module for e.g. laptop, has stamper applying pressure to batteries and extended along first direction, pressing batteries on support along direction vertical to first and second directions Download PDF

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Patrick Auracher
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

The device has a support (4) extending in a plane along first direction (x) and second direction for arranging batteries (1) on the support along the first direction. Each pair of force sensors (5) is located along the first direction for measuring pressing force on the batteries. A stamper (2) is provided for applying pressure to the batteries and extended along the first direction and for pressing the batteries on the support along third direction (z) vertical to the first and second directions. An independent claim is also included for a method for aligning batteries of a battery module.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Ausrichtung von Batteriezellen in einem Batteriemodul, bevorzugt von Lithium-Ionen-Batteriezellen, zur Verbesserung einer thermischen Anbindung an eine externe Kühlplatte.The present invention relates to a device and a method for aligning battery cells in a battery module, preferably of lithium-ion battery cells, for improving a thermal connection to an external cooling plate.

Stand der TechnikState of the art

Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen wie z. B. bei Windkraftanlagen, in Hybrid- und Elektrofahrzeugen als auch bei Laptops und Mobiltelefonen vermehrt neue Batteriesysteme zum Einsatz kommen werden, an die sehr hohe Anforderungen bezüglich Zuverlässigkeit, Leistungsfähigkeit und Lebensdauer gestellt werden. Ein wichtiger Parameter für die Leistungsfähigkeit ist die spezifische Energie. Sie wird in Wattstunden pro Kilogramm (Wh/kg) gemessen und gibt an, wie viel Energie in einem Kilogramm Batterie gespeichert werden kann. Es ist daher das Bestreben der Hersteller, das Gewicht der Batterie zu reduzieren, um diesen Wert zu steigern. Dabei kommen insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen in Betracht. It is becoming apparent that in the future, both in stationary applications such. B. in wind turbines, hybrid and electric vehicles as well as laptops and mobile phones increasingly new battery systems will be used, are placed on the very high demands in terms of reliability, performance and service life. An important parameter for performance is the specific energy. It is measured in watt-hours per kilogram (Wh / kg) and indicates how much energy can be stored in one kilogram of battery. It is therefore the desire of manufacturers to reduce the weight of the battery to increase this value. In particular, lithium-ion battery cells come into consideration.

Lithium-Ionen-Batteriezellen sind jedoch empfindlich gegenüber äußeren Einflüssen wie z. B. Luft oder Feuchtigkeit und müssen daher so gut wie möglich davor geschützt werden. Diesen Schutz gewährleistet beispielsweise ein sogenanntes Hardcase-Gehäuse. Es besteht aus zwei Teilen, dem Gehäuse und der Deckelplatte, die im Fertigungsprozess miteinander verschweißt werden. Eine andere Form von Gehäuse stellt die sogenannte Coffee-Bag-Zelle, ein Gehäuse aus Aluminium-Verbundfolie dar.However, lithium-ion battery cells are sensitive to external influences such. As air or moisture and must therefore be protected as much as possible. This protection is ensured, for example, by a so-called hardcase housing. It consists of two parts, the housing and the cover plate, which are welded together in the manufacturing process. Another form of housing is the so-called coffee bag cell, a housing made of aluminum composite film.

Es ist bekannt, dass durch Druckkräfte infolge einer Temperaturerhöhung in einer Batteriezelle diese sich beim Lade- und Entladevorgang ausdehnen und zusammenziehen kann. Dies geschieht über die großen seitlichen Oberflächen von Batteriezellen in Stapelrichtung der Batteriezellen zu einem Batteriemodul und wirkt sich nachteilig auf die Lebensdauer von Batteriezellen aus. In der DE 10 2009 035 482 A1 wird daher vorgeschlagen, den Batteriezellenstapel in Stapelrichtung mit einer Druckkraft zu beaufschlagen und so ein Ausdehnen und Zusammenziehen der Batteriezellen zu vermeiden. Dabei kann auch ein Drucksensor zur optimalen Einstellung der Druckkraft zum Einsatz kommen.It is known that pressure forces due to an increase in temperature in a battery cell can expand and contract during the charging and discharging process. This is done via the large side surfaces of battery cells in the stacking direction of the battery cells to a battery module and adversely affects the life of battery cells. In the DE 10 2009 035 482 A1 Therefore, it is proposed to apply a compressive force to the battery cell stack in the stacking direction and thus to avoid expansion and contraction of the battery cells. In this case, a pressure sensor for optimum adjustment of the pressure force can be used.

Zudem ist bekannt, Batteriezellen zur Kühlung mit ihrer Bodenfläche auf Kühlplatten anzuordnen.In addition, it is known to arrange battery cells for cooling with their bottom surface on cooling plates.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Ausrichten von Batteriezellen eines Batteriemoduls vorgeschlagen umfassend eine Auflage, die sich in einer Ebene entlang einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung erstreckt, zum Anordnen einer Mehrzahl von Batteriezellen auf der Auflage entlang der ersten Richtung, eine Mehrzahl von Paaren von Kraftsensoren, wobei jedes Paar von Kraftsensoren entlang der ersten Richtung angeordnet ist und zur Messung einer Anpresskraft auf genau eine der Mehrzahl von Batteriezellen ausgebildet ist, und ein Mittel zur Druckbeaufschlagung der Batteriezellen, welches sich entlang der ersten Richtung erstreckt und zum Anpressen der Mehrzahl von Batteriezellen auf die Auflage entlang einer dritten Richtung, senkrecht zur ersten und zur zweiten Richtung ausgebildet ist.According to the invention, a device for aligning battery cells of a battery module is proposed comprising a support, which extends in a plane along a first direction and a second direction, for arranging a plurality of battery cells on the support along the first direction, a plurality of pairs of force sensors wherein each pair of force sensors disposed along the first direction and configured to measure a pressing force on exactly one of the plurality of battery cells, and a means for pressurizing the battery cells, which extends along the first direction and for pressing the plurality of battery cells the support is formed along a third direction perpendicular to the first and second directions.

Vorteilhafterweise können durch die Erfindung die Bodenflächen der Batteriezellen in einem Batteriemodul gleichmäßig zueinander ausgerichtet werden, um eine möglichst gleichmäßige Bodenfläche des Batteriemoduls zu bilden. Dies ermöglicht eine gute Anbindung an eine externe Kühlplatte, die unterhalb des Batteriemoduls, also im Kontakt mit den Bodenflächen der Batteriezellen, angebracht werden kann. Erfindungsgemäß sind jeder Batteriezelle in der Vorrichtung zwei Kraftsensoren, bevorzugt Druckmessdosen, zugeordnet. Diese ermöglichen es, an zwei verschiedenen Orten einer Batteriezelle den Druck auf die Batteriezelle zu messen. Advantageously, the invention allows the bottom surfaces of the battery cells in a battery module to be aligned uniformly with one another in order to form the most uniform possible bottom surface of the battery module. This allows a good connection to an external cooling plate, which can be mounted below the battery module, ie in contact with the bottom surfaces of the battery cells. According to the invention, each battery cell in the device is assigned two force sensors, preferably pressure cells. These make it possible to measure the pressure on the battery cell at two different locations of a battery cell.

Bevorzugt umfasst das Mittel zur Druckbeaufschlagung eine Mehrzahl von Paaren von Stempeln, wobei jedes Paar von Stempeln entlang der ersten Richtung angeordnet ist und zum Anpressen genau einer der Mehrzahl von Batteriezellen auf die Auflage entlang der dritten Richtung vorgesehen ist. Jede Batteriezelle kann somit über zwei Stempel mit einem individuellen Anpressdruck auf die Auflage gepresst werden. Preferably, the means for pressurizing comprises a plurality of pairs of punches, each pair of punches being arranged along the first direction and being provided for pressing precisely one of the plurality of battery cells onto the support along the third direction. Each battery cell can thus be pressed on the support via two punches with an individual contact pressure.

Bevorzugt weist die Vorrichtung ein Mittel zur Regelung des Anpressdrucks einer Batteriezelle auf. Somit kann der Anpressdruck jeder Batteriezelle individuell geregelt werden. Das Mittel zur Regelung des Anpressdrucks ist dabei mit den Kraftsensoren verbunden und regelt den Anpressdruck in Abhängigkeit des Messwertes der Kraftsensoren. Es kann somit sichergestellt werden, dass alle Batteriezellen gleichmäßig auf die Auflage nach unten gepresst werden. Dies resultiert vorteilhafterweise in einer verbesserten Ebenheit des Batteriemoduls und somit wird eine bessere Anbindung an eine Kühlplatte ermöglicht. The device preferably has a means for regulating the contact pressure of a battery cell. Thus, the contact pressure of each battery cell can be controlled individually. The means for controlling the contact pressure is connected to the force sensors and regulates the contact pressure as a function of the measured value of the force sensors. It can thus be ensured that all battery cells are pressed uniformly on the support down. This advantageously results in an improved flatness of the battery module and thus a better connection to a cooling plate is made possible.

Jedes Paar von Kraftsensoren besteht erfindungsgemäß aus einem ersten Kraftsensor und einem zweiten Kraftsensor, die entlang der zweiten Richtung zueinander beabstandet angeordnet sind.Each pair of force sensors according to the invention consists of a first force sensor and a second force sensor, which are arranged spaced from each other along the second direction.

Jedes Paar von Stempeln besteht erfindungsgemäß aus einem ersten Stempel und einem zweiten Stempel, die entlang der zweiten Richtung zueinander beabstandet angeordnet sind.Each pair of stamps according to the invention consists of a first punch and a second punches, which are arranged spaced apart along the second direction.

Durch die zwei Stempel und zwei Sensoren kann auch der Druck auf eine Batteriezelle örtlich unterschiedlich eingestellt werden. Das heißt, der erste Stempel kann dieselbe Batteriezelle mit einer anderen Kraft als der zweite Stempel beaufschlagen. Due to the two punches and two sensors, the pressure on a battery cell can be set locally different. That is, the first punch may apply a force other than the second punch to the same battery cell.

Die Auflage besteht bevorzugt aus einer Mehrzahl von separaten Auflagen, die entlang der ersten Richtung angeordnet sind und wobei jede separate Auflage genau einer Batteriezelle der Mehrzahl der Batteriezellen zuordenbar ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Kraftmessung, mit der jede Batteriezelle beaufschlagt wird. The support preferably consists of a plurality of separate supports, which are arranged along the first direction and wherein each separate support is formed exactly to a battery cell of the plurality of battery cells assignable. This allows a particularly simple force measurement, which is applied to each battery cell.

Bevorzugt sind jeweils zwei Kraftsensoren unter einer separaten Auflage angeordnet. Jedoch können die Auflagen auch miteinander verbunden und voneinander kraftentkoppelt ausgebildet sein. Die Batteriezellen können aber auch direkt auf den Kraftsensoren angeordnet sein. Dann ist die Auflage durch die Summe der Oberflächen der Kraftsensoren ausgebildet. Preferably, two force sensors are each arranged under a separate support. However, the pads can also be connected to each other and formed decoupled from each other. The battery cells can also be arranged directly on the force sensors. Then the support is formed by the sum of the surfaces of the force sensors.

Die ersten und zweiten Stempel weisen bevorzugt an der Anpressfläche eine Aussparung zur Aufnahme eines Batteriezellterminals auf. Dadurch können Kurzschlüsse und Beschädigungen an den Zellterminals vermieden werden.The first and second punches preferably have a recess for receiving a battery cell terminal on the contact surface. As a result, short circuits and damage to the cell terminals can be avoided.

Die Paare aus Stempeln können separat und verschieden mit einer Anpresskraft beaufschlagbar ausgebildet sein. Bevorzugt ist jeder einzelne Stempel separat mit einer veränderlichen Anpresskraft beaufschlagbar.The pairs of punches can be designed separately and differently acted upon by a contact pressure. Preferably, each individual punch is acted upon separately with a variable contact pressure.

Ferner kann ein Mittel zur longitudinalen Druckbeaufschlagung vorgesehen sein, welches dazu ausgebildet ist, die Mehrzahl der Batteriezellen entlang der ersten Richtung, also der Stapelrichtung, zusammenzupressen. Diese besteht bevorzugt ebenfalls aus einem Paar von Stempeln. Furthermore, a means for longitudinal pressurization may be provided, which is designed to compress the plurality of battery cells along the first direction, ie the stacking direction. This preferably also consists of a pair of punches.

Erfindungsgemäß wird ferner ein Verfahren zum Ausrichten von Batteriezellen in einem Batteriemodul vorgeschlagen, welches die folgenden Schritte umfasst: Anordnen einer Mehrzahl von Batteriezellen auf einer Auflage entlang einer ersten Richtung, Anpressen einer ersten Batteriezelle entlang einer dritten Richtung senkrecht zur ersten Richtung auf die Auflage, Messen der Anpresskraft auf die erste Batteriezelle mittels eines ersten Paares aus einem ersten und einem zweiten Kraftsensor, Anpressen einer zweiten, von der ersten verschiedenen Batteriezelle entlang der dritten Richtung, Messen der Anpresskraft auf die zweite Batteriezelle mittels eines zweiten Paares aus einem ersten und einem zweiten Kraftsensor, und Regeln der Anpresskraft auf die erste und/oder zweite Batteriezelle derart, dass die erste und zweite Batteriezelle mit derselben Kraft beaufschlagt sind. The invention also proposes a method for aligning battery cells in a battery module, comprising the following steps: arranging a plurality of battery cells on a support along a first direction, pressing a first battery cell along a third direction perpendicular to the first direction on the support, measuring the pressing force on the first battery cell by means of a first pair of first and second force sensors, pressing a second, different from the first battery cell along the third direction, measuring the contact pressure on the second battery cell by means of a second pair of first and second force sensor , And controlling the pressing force on the first and / or second battery cell such that the first and second battery cell are subjected to the same force.

Es können auch die Anpresskräfte auf die erste und zweite Batteriezelle gleichzeitig geregelt werden. It is also possible to control the contact forces on the first and second battery cell at the same time.

Bevorzugt werden alle Batteriezellen gleichzeitig auf die Auflage gepresst. Preferably, all battery cells are pressed simultaneously on the support.

Ferner können die Batteriezellen zusätzlich entlang der ersten Richtung zusammengepresst werden.Further, the battery cells may be additionally compressed along the first direction.

Bevorzugt sind die auszurichtenden Batteriezellen Lithium-Ionen-Batteriezellen. Jedoch bezieht sich die vorliegende Erfindung nicht nur auf Li-Ionen-Batteriezellen, sondern auch auf andere Chemiesysteme wie z. B. Nickel-Metall-Hydrid-Zellen, Lithium-Metall-Polymer-Zellen, die ein entsprechendes Gehäuse aufweisen.Preferably, the battery cells to be aligned are lithium-ion battery cells. However, the present invention relates not only to Li-ion battery cells, but also to other chemical systems such. As nickel-metal hydride cells, lithium metal polymer cells having a corresponding housing.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung erläutert.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims and explained in the description.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below. Show it:

1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Seitenansicht, 1 a device according to the invention in a side view,

2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer gegenüber der 1 um 90° gedrehten Seitenansicht, und 2 a device according to the invention in a relation to the 1 90 ° rotated side view, and

3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel in einem horizontalen Schnitt. 3 a device according to the invention in a second embodiment in a horizontal section.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In den 1 und 2 ist eine Vorrichtung zum Ausrichten von Batteriezellen 1 in einem Batteriemodul 10 in verschiedenen Seitenansichten gezeigt. Die Batteriezellen 1 sind nebeneinander entlang einer x-Richtung angeordnet. Unterhalb jeder Batteriezelle 1 befindet sich ein Paar von Kraftsensoren 5 bestehend aus einem ersten Kraftsensor 5-1 und einem zweiten Kraftsensor 5-2. Die Kraftsensoren eines Paares von Kraftsensoren 5 sind in einer y-Richtung zueinander beabstandet ausgebildet. Eine Batteriezelle 1 befindet sich mit ihrer Bodenfläche auf einer Auflage 4 angeordnet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die Auflage 4 der Batteriezelle 1 aus einer Mehrzahl von Auflagen 4, wobei je eine Auflage 4 einer Batteriezelle 1 zuordenbar ausgebildet ist. Jedoch können die Batteriezellen 1 bzw. ihre Bodenflächen auch direkt auf den oberen Flächen der Kraftsensoren 5 ausgebildet sein. Dann wird die Auflage 4 aus der Summe der Oberflächen der Kraftsensoren 5 gebildet. Beispielhaft umfasst ein Kraftsensor 5, wie in 2 gezeigt, ein Federelement zur Messung der auf ihn ausgeübten Kraft. Es kann aber auch jede andere Art von Kraftsensor 5 eingesetzt werden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 und 2 befindet sich der Kraftsensor 5 auf einer ebenen Fläche 7 unterhalb der Auflage 4. Die Bodenfläche einer Batteriezelle 1 ist auf der Auflage 4 angeordnet. In the 1 and 2 is a device for aligning battery cells 1 in a battery module 10 shown in different side views. The battery cells 1 are arranged side by side along an x-direction. Below each battery cell 1 There is a pair of force sensors 5 consisting of a first force sensor 5-1 and a second force sensor 5-2 , The force sensors of a pair of force sensors 5 are formed spaced apart in a y-direction. A battery cell 1 is located with its bottom surface on a support 4 arranged. In the embodiment shown, there is the edition 4 the battery cell 1 from a plurality of editions 4 . with one edition each 4 a battery cell 1 is formed assignable. However, the battery cells can 1 or their bottom surfaces also directly on the upper surfaces of the force sensors 5 be educated. Then the edition 4 from the sum of the surfaces of the force sensors 5 educated. By way of example, a force sensor comprises 5 , as in 2 shown, a spring element for measuring the force exerted on it. But it can also be any other type of force sensor 5 be used. In the embodiment shown the 1 and 2 is the force sensor 5 on a flat surface 7 below the pad 4 , The bottom surface of a battery cell 1 is on the pad 4 arranged.

Oberhalb einer Batteriezelle 1 befindet sich ein Mittel 2 zur Druckbeaufschlagung der Batteriezellen in Richtung der Auflage 4 in z-Richtung. Die Druckrichtung wird in den 1 und 2 mit den Pfeilen 9 angezeigt. Dieses Mittel kann aus einem Stempel 2 zur Druckbeaufschlagung genau einer Batteriezelle 1 bestehen. Bevorzugt umfasst es jedoch zwei Stempel 2-1 und 2-2 zum Anpressen der Batteriezellen 1 auf die Auflage 4. Die Stempel 2 üben eine vertikale Kraft in z-Richtung auf die Batteriezellen 1 von oben aus. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird ein erster Stempel 2-1 über ein erstes Terminal 8-1 einer Batteriezelle 1 gestülpt. Entsprechend wird ein zweiter Stempel 2-2 über ein zweites Terminal 8-2 gestülpt. Die Stempel 2 weisen zu diesem Zwecke bevorzugt Aussparungen auf, die so dimensioniert sind, dass sie die Terminals 8 aufnehmen können, ohne diese zu beschädigen und somit Kurzschlüsse zu vermeiden. Die Stempel 2 können aber auch neben den Terminals 8 auf einen Batteriezellendeckel aufgesetzt werden und ohne Aussparungen ausgebildet sein. Above a battery cell 1 there is a means 2 for pressurizing the battery cells in the direction of the support 4 in the z direction. The printing direction is in the 1 and 2 with the arrows 9 displayed. This remedy may be from a stamp 2 for pressurizing exactly one battery cell 1 consist. Preferably, however, it comprises two punches 2-1 and 2-2 for pressing the battery cells 1 on the edition 4 , The stamps 2 exert a vertical force in the z-direction on the battery cells 1 from the top. In the embodiment shown, a first stamp 2-1 via a first terminal 8-1 a battery cell 1 slipped. Accordingly, a second stamp 2-2 via a second terminal 8-2 slipped. The stamps 2 For this purpose, preferably have recesses, which are dimensioned so that they are the terminals 8th can absorb without damaging them and thus avoid short circuits. The stamps 2 but also next to the terminals 8th be placed on a battery cell cover and formed without recesses.

Es sind bevorzugt mindestens je zwei Stempel 2 und je zwei Kraftsensoren 5 für je genau eine Batteriezelle 1 in der Vorrichtung vorgesehen. Die Kraftsensoren 5 messen den Anpressdruck auf die Batteriezelle 1 somit an mindestens zwei Stellen der Batteriezelle. Die Stempel 2 eines Paares von Stempeln können mit der gleichen Kraft beaufschlagt werden, sie können aber auch individuell ansteuerbar sein. There are preferably at least two stamps 2 and two force sensors each 5 for each exactly one battery cell 1 provided in the device. The force sensors 5 measure the contact pressure on the battery cell 1 thus at least two places of the battery cell. The stamps 2 a pair of stamps can be applied with the same force, but they can also be individually controlled.

Vorteilhafterweise werden zwei Stempel 2 eingesetzt, um sicher zu stellen, dass jede einzelne Batteriezelle 1 senkrecht zur Auflage 4 nach unten gedrückt wird und somit alle Batteriezellen 1 zusammen parallel auf die Auflage 4 gedrückt werden. Wenn eine Batteriezelle 1 nur mit einem Stempel nach unten gedrückt würde, kann es zum Verrutschen der Batteriezelle 1 und somit zu einem schrägen Andruck der Batteriezelle 1 auf die Auflage 1 kommen. Ähnlich verhält es sich mit der Verwendung von zwei Kraftsensoren 5. Dies ermöglicht es zu überwachen, dass die Batteriezellen 1 an beiden Seiten gleichmäßig und parallel nach unten gedrückt werden. Die Kraftsensoren 5 sind bevorzugt nicht mittig unter einer Batteriezelle 1 angeordnet, sondern beabstandet von der Mitte im äußeren Bereich der Bodenfläche einer Batteriezelle 1, noch bevorzugter spiegelsymmetrisch zur Mittelachse der Bodenfläche einer Batteriezelle 1. Advantageously, two punches 2 used to ensure that every single battery cell 1 perpendicular to the support 4 is pressed down and thus all battery cells 1 together on the support 4 be pressed. If a battery cell 1 Pressing it down with just one punch may cause the battery cell to slip 1 and thus to an oblique pressure of the battery cell 1 on the edition 1 come. The situation is similar with the use of two force sensors 5 , This allows it to monitor that the battery cells 1 be pressed evenly and parallel downwards on both sides. The force sensors 5 are preferably not centered under a battery cell 1 but spaced from the center in the outer region of the bottom surface of a battery cell 1 , More preferably, mirror-symmetrical to the central axis of the bottom surface of a battery cell 1 ,

Zur Ausrichtung der Batteriezellen 1 in der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden in der vorliegenden Erfindung die Batteriezellen 1 zunächst lose auf der Auflage 4 aufgestellt und dann von oben mittels der Stempel 2 gepresst. Da jede Batteriezelle 1 auf zwei eigenen Kraftsensoren 5, bevorzugt Druckmessdosen 5 steht, und die Batteriezelle 1 über zwei Stempel 2 nach unten gepresst wird, kann dann über die Rückmeldung der Kraftsensoren 5 der Anpressdruck geregelt und somit sichergestellt werden, dass alle Batteriezellen 1 gleichmäßig nach unten gepresst werden. Dies resultiert in einer verbesserten Ebenheit des Gesamtmoduls und somit in einer besseren Anbindung mit einer externen Kühlplatte, die hier nicht gezeigt ist. For alignment of the battery cells 1 In the device according to the invention in the present invention, the battery cells 1 initially loose on the pad 4 placed and then from above by means of the stamp 2 pressed. Because every battery cell 1 on two own force sensors 5 , preferably pressure cells 5 stands, and the battery cell 1 over two stamps 2 can be pressed down, then via the feedback of the force sensors 5 The contact pressure is regulated and thus ensured that all battery cells 1 evenly pressed down. This results in an improved flatness of the overall module and thus in a better connection with an external cooling plate, which is not shown here.

Bevorzugt werden die Zellen auch noch durch ein Mittel 6 zur longitudinalen Druckbeaufschlagung, wie in 3 gezeigt, längs der Stapelrichtung verpresst. Dieses Mittel kann ebenfalls aus zwei Stempeln 6 gebildet werden. Das Verpressen in longitudinaler Richtung geschieht in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gleichzeitig mit der Verpressung von oben durch das Mittel zur Druckbeaufschlagung 2. Zum Verpressen in Longitudinalrichtung kann das Batteriemodul 10 an seinen jeweiligen Enden in Stapelrichtung Endplatten 11 aufweisen, an denen die Stempel 6 angreifen. The cells are also preferred by an agent 6 for longitudinal pressurization, as in 3 shown compressed along the stacking direction. This remedy may also consist of two stamps 6 be formed. The compression in the longitudinal direction is done in a preferred embodiment simultaneously with the compression from above by the means for pressurizing 2 , For pressing in the longitudinal direction, the battery module 10 at its respective ends in the stacking direction end plates 11 have, where the stamp 6 attack.

Zum Ausrichten der Bodenflächen von Batteriezellen 1 in einem Batteriemodul 10 wird wie folgt vorgegangen: Es wird zunächst eine Mehrzahl von Batteriezellen 1 auf einer Auflage 4 entlang einer ersten Richtung x angeordnet. For aligning the bottom surfaces of battery cells 1 in a battery module 10 The procedure is as follows: First, a plurality of battery cells 1 on a pad 4 arranged along a first direction x.

Dann wird eine erste Batteriezelle 1 entlang der z-Richtung auf die Auflage 4 gepresst und die Anpresskraft auf die erste Batteriezelle 1 mittels eines ersten Paares aus einem ersten und einem zweiten Kraftsensor (5-1, 5-2) gemessen. Daraufhin wird eine zweite, von der ersten verschiedene Batteriezelle entlang der z-Richtung auf die Auflage 4 gepresst und deren Anpresskraft mittels eines zweiten, vom ersten verschiedenen Paares aus einem ersten und einem zweiten Kraftsensor (5-1, 5-2) gemessen. Schließlich wird die Anpresskraft auf die erste und/oder zweite Batteriezelle derart geändert, dass die erste und zweite Batteriezelle mit derselben Kraft beaufschlagt werden. Es können auch die Anpresskräfte auf die erste und zweite Batteriezelle gleichzeitig geregelt werden. Bevorzugt werden alle Batteriezellen 1 gleichzeitig auf die Auflage 4 gepresst. Ferner können die Batteriezellen 1 zusätzlich entlang der ersten Richtung x zusammengepresst werden. Then a first battery cell 1 along the z-direction on the pad 4 pressed and the contact pressure on the first battery cell 1 by means of a first pair of first and second force sensors ( 5-1 . 5-2 ). Then, a second, different from the first battery cell along the z-direction on the support 4 pressed and their contact force by means of a second, different from the first pair of a first and a second force sensor ( 5-1 . 5-2 ). Finally, the contact pressure on the first and / or second battery cell is changed such that the first and second battery cell are subjected to the same force. It is also possible to control the contact forces on the first and second battery cell at the same time. All battery cells are preferred 1 at the same time on the edition 4 pressed. Furthermore, the battery cells can 1 additionally be compressed along the first direction x.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009035482 A1 [0004] DE 102009035482 A1 [0004]

Claims (12)

Vorrichtung zum Ausrichten von Batteriezellen (1) eines Batteriemoduls (10) umfassend: eine Auflage (4), die sich in einer Ebene entlang einer ersten Richtung (x) und einer zweiten Richtung (y) erstreckt, zum Anordnen einer Mehrzahl von Batteriezellen (1) auf der Auflage (4) entlang der ersten Richtung (x), dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Paaren von Kraftsensoren (5) vorgesehen ist, wobei jedes Paar von Kraftsensoren (5) entlang der ersten Richtung (x) angeordnet ist und zur Messung einer Anpresskraft auf genau eine der Mehrzahl von Batteriezellen (1) ausgebildet ist, und ein Mittel (2) zur Druckbeaufschlagung der Batteriezellen vorgesehen ist, welches sich entlang der ersten Richtung (x) erstreckt und zum Anpressen der Mehrzahl von Batteriezellen (1) auf die Auflage (4) entlang einer dritten Richtung (z), senkrecht zur ersten und zur zweiten Richtung ausgebildet ist.Device for aligning battery cells ( 1 ) of a battery module ( 10 ) comprising: a circulation ( 4 ) extending in a plane along a first direction (x) and a second direction (y), for arranging a plurality of battery cells ( 1 ) on the edition ( 4 ) along the first direction (x), characterized in that a plurality of pairs of force sensors ( 5 ), each pair of force sensors ( 5 ) is arranged along the first direction (x) and for measuring a contact force on exactly one of the plurality of battery cells ( 1 ), and a means ( 2 ) is provided for pressurizing the battery cells, which extends along the first direction (x) and for pressing the plurality of battery cells ( 1 ) on the edition ( 4 ) is formed along a third direction (z) perpendicular to the first and second directions. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Mittel (2) zur Druckbeaufschlagung der Batteriezellen eine Mehrzahl von Paaren von Stempeln (2) umfasst, wobei jedes Paar von Stempeln (2) entlang der ersten Richtung (x) angeordnet ist und zum Anpressen genau einer der Mehrzahl von Batteriezellen (1) auf die Auflage (4) entlang der dritten Richtung (z) ausgebildet ist.Device according to claim 1, wherein the means ( 2 ) for pressurizing the battery cells a plurality of pairs of stamps ( 2 ), each pair of stamps ( 2 ) is arranged along the first direction (x) and for pressing exactly one of the plurality of battery cells ( 1 ) on the edition ( 4 ) is formed along the third direction (z). Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei jedes Paar von Stempeln (2) einen ersten Stempel (2-1) und einen zweiten Stempel (2-2) umfasst, die entlang der zweiten Richtung (Y) zueinander beabstandet angeordnet sind.Apparatus according to claim 2, wherein each pair of punches ( 2 ) a first stamp ( 2-1 ) and a second stamp ( 2-2 ) spaced along the second direction (Y). Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die ersten und zweiten Stempel (2) jeweils an ihrer Anpressfläche eine Aussparung zur Aufnahme eines Batteriezellterminals aufweisen. Apparatus according to claim 2 or 3, wherein the first and second punches ( 2 ) each have at their contact surface a recess for receiving a battery cell terminal. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, wobei die Paare aus Stempeln (2) separat und verschieden mit einer Anpresskraft beaufschlagbar ausgebildet sind. Device according to one of the preceding claims 2 to 4, wherein the pairs of stamps ( 2 ) are formed separately and differently acted upon by a contact force. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung ferner ein Mittel zur Regelung des Anpressdrucks einer Batteriezelle aufweist. Device according to one of the preceding claims, wherein the device further comprises means for regulating the contact pressure of a battery cell. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Paar von Kraftsensoren (5) aus einem ersten Kraftsensor (5-1) und einem zweiten Kraftsensor (5-2) besteht, die entlang der zweiten Richtung (y) zueinander beabstandet angeordnet sind.Device according to one of the preceding claims, wherein each pair of force sensors ( 5 ) from a first force sensor ( 5-1 ) and a second force sensor ( 5-2 ) which are spaced apart along the second direction (y). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auflage (4) aus einer Mehrzahl von separaten Auflagen besteht, die entlang der ersten Richtung (x) angeordnet sind und wobei jede separate Auflage genau einer Batteriezelle (1) der Mehrzahl der Batteriezellen (1) zuordenbar angeordnet ist. Device according to one of the preceding claims, wherein the support ( 4 ) consists of a plurality of separate pads, which are arranged along the first direction (x) and wherein each separate support exactly one battery cell ( 1 ) of the plurality of battery cells ( 1 ) is arranged assignable. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ferner ein Mittel (6) zur longitudinalen Druckbeaufschlagung vorgesehen ist, welches dazu ausgebildet ist, die Mehrzahl der Batteriezellen (1) entlang der ersten Richtung (x) zusammenzupressen. Device according to one of the preceding claims, further comprising a means ( 6 ) is provided for longitudinal pressurization, which is adapted to the plurality of battery cells ( 1 ) along the first direction (x). Verfahren zum Ausrichten von Batteriezellen (1) in einem Batteriemodul (10) umfassend die folgenden Schritte: Anordnen einer Mehrzahl von Batteriezellen (1) entlang einer ersten Richtung (x), Anpressen einer ersten Batteriezelle (1) entlang einer dritten Richtung (z) senkrecht zur ersten Richtung (x), Messen der Anpresskraft auf die erste Batteriezelle (1) mittels eines ersten Paares aus einem ersten und einem zweiten Kraftsensor (5), Anpressen einer zweiten, von der ersten verschiedenen Batteriezelle (1) entlang der dritten Richtung (z), Messen der Anpresskraft auf die zweite Batteriezelle (1) mittels eines zweiten Paares aus einem ersten und einem zweiten Kraftsensor (5), Regeln der Anpresskraft auf die erste und/oder zweite Batteriezelle (1) derart, dass die erste und zweite Batteriezelle (1) mit derselben Kraft beaufschlagt sind. Method for aligning battery cells ( 1 ) in a battery module ( 10 ) comprising the following steps: arranging a plurality of battery cells ( 1 ) along a first direction (x), pressing a first battery cell ( 1 ) along a third direction (z) perpendicular to the first direction (x), measuring the contact pressure on the first battery cell ( 1 ) by means of a first pair of first and second force sensors ( 5 ), Pressing a second, from the first different battery cell ( 1 ) along the third direction (z), measuring the contact force on the second battery cell ( 1 ) by means of a second pair of first and second force sensors ( 5 ), Rules of the contact force on the first and / or second battery cell ( 1 ) such that the first and second battery cells ( 1 ) are subjected to the same force. Verfahren nach Anspruch 10, wobei alle Batteriezellen (1) gleichzeitig mit einem Druck beaufschlagt werden. Method according to claim 10, wherein all battery cells ( 1 ) are applied simultaneously with a pressure. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei ferner die Batteriezellen (1) entlang der ersten Richtung (x) zusammengepresst werden. Method according to claim 10 or 11, wherein furthermore the battery cells ( 1 ) are compressed along the first direction (x).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108701783A (en) * 2017-01-11 2018-10-23 株式会社Lg化学 Bag type secondary battery and bag membrane formation device
CN113571753A (en) * 2020-04-28 2021-10-29 奥迪股份公司 Method for producing a power cell for a motor vehicle and corresponding production device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009035482A1 (en) 2009-07-31 2011-02-03 Daimler Ag Battery i.e. lithium ion battery, has multiple battery cells clamped between two end plates to form cell stack, and unit provided for exposing pressure load to cell stack in stacking direction and designed as spring or active actuator

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009035482A1 (en) 2009-07-31 2011-02-03 Daimler Ag Battery i.e. lithium ion battery, has multiple battery cells clamped between two end plates to form cell stack, and unit provided for exposing pressure load to cell stack in stacking direction and designed as spring or active actuator

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108701783A (en) * 2017-01-11 2018-10-23 株式会社Lg化学 Bag type secondary battery and bag membrane formation device
EP3419076A4 (en) * 2017-01-11 2019-05-01 LG Chem, Ltd. Pouch-type secondary battery and pouch film forming apparatus
CN108701783B (en) * 2017-01-11 2020-05-19 株式会社Lg化学 Pouch type secondary battery and pouch film forming apparatus
US10818884B2 (en) 2017-01-11 2020-10-27 Lg Chem, Ltd. Pouch-type secondary battery including pouch case with concave groove having bottom surface with area larger than opening area of concave groove and pouch film forming apparatus
CN113571753A (en) * 2020-04-28 2021-10-29 奥迪股份公司 Method for producing a power cell for a motor vehicle and corresponding production device

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