DE102018125289B3 - Method for introducing a heat transfer medium into a battery module of a vehicle - Google Patents

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Tobias Baron
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen eines Wärmeleitmediums (WM) in ein Batteriemodul (100) eines Fahrzeugs, aufweisend die folgenden Schritte:
- Einbringen eines Batteriezellenpakets (110) mit einer Vielzahl von Batteriezellen (112) in ein Batteriegehäuse (120),
- Zumindest teilweise gleichzeitiges Einbringen von wenigstens einer Einfülllanze (30) in einen Spalt (S) zwischen dem Batteriezellenpaket (110) und einer Seitenwandung (122) des Batteriegehäuses (120),
- Einbringen eines fließfähigen Wärmeleitmediums (WM) durch die wenigstens eine Einfülllanze (30) in den Spalt (S),
- Herausziehen der wenigstens einen Einfülllanze (30) aus dem Spalt (S) zumindest teilweise während des Einbringens des Wärmeleitmediums (WM).

Figure DE102018125289B3_0000
The present invention relates to a method for introducing a heat transfer medium (WM) into a battery module (100) of a vehicle, comprising the following steps:
Inserting a battery cell package (110) with a plurality of battery cells (112) into a battery housing (120),
At least partially simultaneous introduction of at least one filling lance (30) into a gap (S) between the battery cell stack (110) and a side wall (122) of the battery casing (120),
Introducing a flowable heat conducting medium (WM) through the at least one filling lance (30) into the gap (S),
- Pulling the at least one filling lance (30) from the gap (S) at least partially during the introduction of the heat transfer medium (WM).
Figure DE102018125289B3_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen eines Wärmeleitmediums in ein Batteriemodul eines Fahrzeugs sowie eine Füllvorrichtung für ein solches Einbringen.The present invention relates to a method for introducing a Wärmeleitmediums in a battery module of a vehicle and a filling device for such introduction.

Es ist bekannt, dass Elektrofahrzeuge mit Batterievorrichtungen als Energiespeicher ausgebildet werden. Für den Betrieb beim Fahren des Fahrzeugs sowie beim Laden des Fahrzeugs ist es dabei notwendig, die Batteriezellen der Batterievorrichtung zu kühlen und/oder zu heizen. Bekannte Batterievorrichtungen weisen hierfür Flüssigsysteme auf, welche an der Außenseite eines Batteriegehäuses Temperierflüssigkeit vorbeiströmen lassen. Auf diese Weise erfolgt ein Wärmeübergang zwischen der vorbeiströmenden Temperierflüssigkeit und den Batteriezellen der Batterievorrichtung.It is known that electric vehicles with battery devices are designed as energy stores. For the operation when driving the vehicle and when charging the vehicle, it is necessary to cool and / or to heat the battery cells of the battery device. For this purpose, known battery devices have liquid systems which allow temperature control liquid to flow past the outside of a battery housing. In this way, there is a heat transfer between the passing tempering liquid and the battery cells of the battery device.

Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist es, dass zwischen dem Gehäuse und den darinliegenden Batteriezellen üblicherweise montagebedingt ein Spalt bestehen bleibt. Dieser Spalt wirkt als Wärmeleithindernis für den Wärmeübergang in die Temperierflüssigkeit. Bekannte Lösungen versuchen dies dadurch zu vermeiden, dass in den Spalt ein Wärmeleitmittel eingebracht wird. Jedoch ist konstruktiv das Ziel, diesen Spalt so klein wie möglich auszuführen. Je kleiner der Spalt ist, umso niedriger muss die die Viskosität eines solchen Wärmeleitmittels sein, damit es überhaupt in diesen Spalt eingebracht werden kann. Eine große Viskosität würde zu großen Luftblasen und entsprechenden Einschlüssen mit verschlechterter Wärmeleitfähigkeit führen. Jedoch sind Wärmeleitmittel mit sehr niedriger Viskosität entsprechend auch mit sehr niedrigen Wärmeleitkoeffizienten ausgestattet. So führt die Reduktion des Spaltes dazu, dass hinsichtlich des Wärmeübergangs nur sehr schlechte Wärmeleitmittel eingesetzt werden können.A disadvantage of the known solutions is that between the housing and the battery cells therein usually a gap remains due to installation. This gap acts as Wärmeleithindernis for the heat transfer into the bath liquid. Known solutions try to avoid this by introducing a heat-conducting agent into the gap. However, the constructive goal is to make this gap as small as possible. The smaller the gap, the lower the viscosity of such a heat conduction must be, so that it can be introduced into this gap at all. A high viscosity would result in large air bubbles and corresponding inclusions with degraded thermal conductivity. However, very low viscosity heat sinks are also equipped with very low thermal conductivity coefficients. Thus, the reduction of the gap means that with regard to the heat transfer only very poor heat transfer can be used.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise die Wärmeleitung bei einer Batterievorrichtung zu verbessern.It is an object of the present invention to at least partially overcome the disadvantages described above. In particular, it is an object of the present invention to improve the heat conduction in a battery device in a cost effective and simple manner.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Füllvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Füllvorrichtung und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.The above object is achieved by a method having the features of claim 1 and a filling device having the features of claim 7. Further features and details of the invention will become apparent from the dependent claims, the description and the drawings. In this case, features and details that are described in connection with the method according to the invention apply, of course, also in connection with the filling device according to the invention and in each case vice versa, so that with respect to the disclosure of the individual aspects of the invention always reciprocal reference is or may be.

Erfindungsgemäß dient ein Verfahren zum Einbringen eines Wärmeleitmediums in ein Batteriemodul eines Fahrzeugs. Hierfür weist das Verfahren die folgenden Schritte auf:

  • - Einbringen eines Batteriezellenpaketes mit einer Vielzahl von Batteriezellen in ein Batteriegehäuse,
  • - zumindest teilweise gleichzeitiges Einbringen von wenigstens einer Einfülllanze in einen Spalt zwischen dem Batteriezellenpaket und einer Seitenwandung des Batteriegehäuses,
  • - Einbringen eines fließfähigen Wärmeleitmediums durch die wenigstens eine Einfülllanze in den Spalt,
  • - Herausziehen der wenigstens einen Einfülllanze aus dem Spalt, zumindest teilweise während des Einbringens des Wärmeleitmediums.
According to the invention, a method is used for introducing a heat-conducting medium into a battery module of a vehicle. For this purpose, the method comprises the following steps:
  • Inserting a battery cell package with a plurality of battery cells into a battery case,
  • at least partially simultaneous introduction of at least one filling lance into a gap between the battery cell packet and a side wall of the battery housing,
  • Introducing a flowable heat conducting medium through the at least one filling lance into the gap,
  • - Pulling the at least one filling lance out of the gap, at least partially during the introduction of the heat conducting medium.

Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren wird nun mit einem zusätzlichen technischen Aufwand in Form der Einfülllanze das Einbringen des Wärmeleitmediums durchgeführt. Um die Einfülllanze in die gewünschte Einfüllposition zu bringen, muss die Einfülllanze in den Spalt des Batteriezellenpakets und der Seitenwandung eingebracht werden, welche anschließend mit dem Wärmeleitmedium ausgefüllt werden soll. Dies geschieht zumindest teilweise gleichzeitig mit dem Einbringen des Batteriezellenpaketes. Wie später noch erläutert wird, kann dazu die Einfülllanze zum Beispiel separat an einem Einführmittel oder aber gemeinsam an dem Batteriezellenpaket befestigt sein, um ein gleichzeitiges oder zumindest im Wesentlichen gleichzeitiges Einbringen zu gewährleisten. Sobald also sich das Batteriezellenpaket in der Endposition im Batteriegehäuse befindet, sind auch die ein oder mehr Einfülllanzen in dem gewünschten Spalt zwischen dem Batteriezellenpaket und der Seitenwandung angeordnet. In einem zweiten Einbringschritt kann nun durch die eingebrachte Einfülllanze das Wärmeleitmedium eingefüllt werden. Dabei wird zum Beispiel mit einer Pumpe als Fördervorrichtung das fließfähige Wärmeleitmedium durch die wenigstens eine Einfülllanze in den Spalt hineingepumpt, sodass der Flüssigkeitsstand des Wärmeleitmediums in dem Spalt ansteigt. Bevorzugt ist dabei die Batterievorrichtung so ausgerichtet, dass das Batteriemodul für eine senkrechte bzw. vertikale Ausrichtung ausgelegt ist. Damit kann sich ein im Wesentlichen horizontaler Flüssigkeitsspiegel innerhalb des Spaltes für das Wärmeleitmedium einstellen.By an inventive method, the introduction of the Wärmeleitmediums is now carried out with an additional technical effort in the form of the filling lance. In order to bring the filling lance into the desired filling position, the filling lance must be introduced into the gap of the battery cell stack and the side wall, which is then to be filled with the heat transfer medium. This happens at least partially simultaneously with the introduction of the battery cell package. As will be explained later, for example, the filling lance may be fastened separately to an introduction means or together to the battery cell stack in order to ensure simultaneous or at least substantially simultaneous insertion. Thus, as soon as the battery cell pack is in the end position in the battery housing, the one or more filling lances are arranged in the desired gap between the battery cell pack and the side wall. In a second introduction step, the heat-conducting medium can now be filled through the introduced filling lance. In this case, for example, with a pump as conveying device, the flowable heat-conducting medium is pumped through the at least one filling lance into the gap, so that the liquid level of the heat-conducting medium in the gap increases. Preferably, the battery device is aligned so that the battery module is designed for a vertical or vertical orientation. This can set a substantially horizontal liquid level within the gap for the heat transfer medium.

Sobald das fließfähige Wärmeleitmedium in den Spalt eingebracht worden ist, kann die Einfülllanze aus dem Spalt herausgezogen werden. Um die Geschwindigkeit bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens weiter zu erhöhen, erfolgt das Herausziehen zumindest teilweise während des Einbringens des Wärmeleitmediums. Das bedeutet, dass noch während des Einbringens des Wärmeleitmediums eine Bewegung der wenigstens einen Einfülllanze aus dem Spalt heraus erfolgt. Dies kann über den gesamten Einfüllvorgang oder über einen Teil des Einfüllvorgangs zur Verfügung gestellt sein. Je größer die zeitliche Überlappung zwischen dem Einfüllvorgang und dem Herausziehen der Einfülllanze ist, umso größer ist auch der dadurch erzielbare Zeitgewinn.Once the flowable Wärmeleitmedium has been introduced into the gap, the filling lance can be pulled out of the gap. Around To further increase the speed when carrying out a method according to the invention, the extraction takes place at least partially during the introduction of the heat transfer medium. This means that during the introduction of the heat conducting medium, a movement of the at least one filling lance out of the gap. This may be provided throughout the filling process or over part of the filling process. The greater the temporal overlap between the filling process and the extraction of the filling lance, the greater the time gain that can be achieved.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist insbesondere Teil eines Montageverfahrens für das Batteriemodul. So ist üblicherweise bereits vor dem Einsetzen des Batteriezellenpaketes die Montage dieses Batteriezellenpaketes erfolgt. Dies ist zum einen die mechanische Kombination der einzelnen Batteriezellen und die Befestigung aneinander. Gleiches gilt jedoch auch für die elektrische Verschaltung der einzelnen Batteriezellen zueinander in paralleler und/oder serieller Weise. Auch ist es denkbar, das Batteriezellenpaket bereits mit einer entsprechenden Steuerungs- oder Regelungselektronik auszustatten. Das Einbringen in das Batteriegehäuse ist somit der letzte oder einer der letzten Schritte in dem Fertigungsprozess des Batteriemoduls. Nach dem erfindungsgemäßen Ablauf des Verfahrens mit dem Herausziehen der wenigstens einen Einfülllanze kann das Batteriegehäuse geschlossen werden, sodass das Batteriemodul final hergestellt worden ist. Wie aus der voranstehenden Erläuterung ersichtlich wird, kann dabei das Wärmeleitmittel auch nach dem Einfüllen in den Spalt flüssig bleiben. Da, wie später noch erläutert wird, durch entsprechende Dichtmittel, der gewünschte Spalt eindeutig in flüssigkeitsdichter Weise definiert wird, ist ein Aushärten bzw. Ausschäumen des Spaltes nicht notwendig. Dies reduziert den Zeitaufwand in der Fertigung weiter, da keine Wartezeit für ein Aushärten des Wärmeleitmediums mehr notwendig ist.A method according to the invention is in particular part of a mounting method for the battery module. Thus, the assembly of this battery cell package is usually already done before the onset of the battery cell package. On the one hand, this is the mechanical combination of the individual battery cells and the attachment to each other. However, the same applies to the electrical interconnection of the individual battery cells to each other in parallel and / or serial manner. It is also conceivable to equip the battery cell package already with a corresponding control or regulating electronics. The introduction into the battery housing is thus the last or one of the last steps in the manufacturing process of the battery module. After the process according to the invention with the withdrawal of the at least one filling lance, the battery housing can be closed, so that the battery module has been finally produced. As can be seen from the above explanation, the heat conducting agent can remain liquid even after filling into the gap. Since, as will be explained later, by appropriate sealing means, the desired gap is clearly defined in a liquid-tight manner, a curing or foaming of the gap is not necessary. This further reduces the time required in the production, since no waiting time for curing the heat transfer medium is more necessary.

Es kann Vorteile mit sich bringen, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wenigstens zwei Einfülllanzen in einen Spalt eingebracht werden, wobei die wenigstens zwei Einfülllanzen zumindest teilweise gleichzeitig während des Einbringens des Wärmeleitmediums aus dem Spalt herausgezogen werden. Darunter kann verstanden werden, dass wenigstens zwei Einfülllanzen in einen gemeinsamen gleichen Spalt eingebracht werden. Jedoch ist es auch möglich, dass wenigstens zwei Einfülllanzen in zwei unterschiedliche Spalte im Batteriegehäuse eingebracht werden. Bevorzugt werden in alle gewünschten Spalte zwei oder mehr Einfülllanzen eingebracht. Durch die Erhöhung der Anzahl der Einfülllanzen wird eine Erhöhung des freien Strömungsquerschnittes gegeben, sodass das Einfüllen einer entsprechend durch das Volumen des Spaltes definierten Menge an Wärmeleitmedium in höherer Geschwindigkeit und damit in einem geringeren Zeitabschnitt erfolgen kann. Durch das gleichzeitige oder im Wesentlichen gleichzeitige Einbringen bzw. Herausziehen wird ein weiterer Zeitvorteil erzielt, wie er mit Bezug auf den Hauptanspruch bereits erläutert worden ist. Jedoch ist es auch denkbar, dass die einzelnen Einfülllanzen zueinander mit einem gewissen Zeitversatz gleichzeitig herausgezogen werden. Mit anderen Worten kann eine Welle entstehen, welche eine seitliche Bewegung des Wärmeleitmediums zur Verfügung stellt. Diese seitliche Welle erlaubt es, mit höherer Sicherheit den Einschluss von Luft oder anderen Gasen beim Einfüllen des Wärmeleitmediums zu vermeiden.It can bring advantages if at least two filling lances are introduced into a gap in a method according to the invention, wherein the at least two filling lances are at least partially pulled out simultaneously during the introduction of the heat conducting medium from the gap. By this it can be understood that at least two filling lances are introduced into a common, equal gap. However, it is also possible for at least two filling lances to be introduced into two different gaps in the battery housing. Preferably, two or more filling lances are introduced into all desired gaps. By increasing the number of filling lances an increase in the free flow cross-section is given, so that the filling of a defined by the volume of the gap amount of heat transfer medium can be done at a higher speed and thus in a shorter period of time. By the simultaneous or substantially simultaneous insertion or removal, a further time advantage is achieved, as has already been explained with reference to the main claim. However, it is also conceivable that the individual filling lances are pulled out at the same time with a certain time offset. In other words, a wave may arise which provides lateral movement of the heat transfer medium. This lateral wave makes it possible to avoid the entrapment of air or other gases when filling the heat transfer medium with greater safety.

Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die wenigstens eine Einfülllanze für das Einbringen in den Spalt an dem Batteriezellenpaket reversibel befestigt ist oder befestigt wird. Somit kann die Befestigung am Batteriezellenpaket Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens sein oder bereits vorher erfolgen. Entscheidend ist dabei die reversible Ausgestaltung dieser Befestigung, sodass sie nach dem Einbringen des Batteriezellenpakets in das Batteriegehäuse wieder gelöst werden kann. Wie später noch mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Füllvorrichtung erläutert wird, korreliert dabei vorzugsweise die Löserichtung dieser Befestigung mit der Richtung des Herausziehens der Einfülllanzen. Eine Einsatzmöglichkeit einer solchen reversiblen Befestigung ist zum Beispiel die Ausgestaltung als Klemmung und/oder als lösbarer Formschluss.It is also advantageous if, in a method according to the invention, the at least one filling lance for the introduction into the gap is reversibly fastened or fastened to the battery cell packet. Thus, the attachment to the battery cell package can be part of the method according to the invention or already done before. The decisive factor is the reversible design of this attachment, so that they can be solved after the introduction of the battery cell pack in the battery case again. As will be explained later with reference to a filling device according to the invention, the release direction of this attachment preferably correlates with the direction of extraction of the filling lances. One possible use of such a reversible attachment is, for example, the embodiment as a clamping and / or as a releasable positive connection.

Weitere Vorteile bringt es mit sich, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren das Herausziehen der wenigstens einen Einfülllanze nach einer definierten Wartezeit nach dem Beginn des Einbringens des Wärmeleitmediums beginnt. Mit anderen Worten startet das Einbringen des Wärmeleitmediums noch, bevor das Herausziehen der Einfülllanzen durchgeführt wird bzw. startet. Damit steigt der Flüssigkeitsspiegel des Wärmeleitmediums an, und insbesondere übersteigt dieser Flüssigkeitsspiegel die entsprechende Auslassöffnung der Einfülllanze. Für das weitere Herausziehen ist dabei insbesondere die Herausziehgeschwindigkeit kleiner oder gleich der Anstiegsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsspiegels des Wärmeleitmediums. Bei dieser Variante kann erzielt werden, dass die Auslassöffnung der Einfülllanze im Wesentlichen immer unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des Wärmeleitmediums verbleibt. Dies erlaubt es, noch mit höherer Sicherheit Luft oder Gaseinschlüsse beim Einbringen des Wärmeleitmediums zu vermeiden. Diese Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann zum Beispiel dadurch kontrolliert werden, dass eine Messung des Gegendrucks beim Einbringen des isobaren Wärmeleitmediums erfolgt, um sicherzustellen, dass über den entsprechenden Gegendruck an den Einfülllanzen deren Öffnung immer unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des Wärmeleitmediums im Spalt steht.Further advantages are brought about when, in a method according to the invention, the extraction of the at least one filling lance begins after a defined waiting time after the beginning of the introduction of the heat-conducting medium. In other words, the introduction of the Wärmeleitmediums still starts before the extraction of the filling lances is performed or starts. Thus, the liquid level of the heat transfer medium increases, and in particular this liquid level exceeds the corresponding outlet opening of the filling lance. In particular, the withdrawal speed is less than or equal to the rate of increase of the liquid level of the heat transfer medium for the further extraction. In this variant, it can be achieved that the outlet opening of the filling lance always remains substantially below the liquid level of the heat conducting medium. This makes it possible to avoid air or gas inclusions when introducing the Wärmeleitmediums still with higher security. This embodiment of a method according to the invention can be controlled, for example, by measuring the backpressure during introduction of the isobaric Wärmeleitmediums takes place to ensure that over the corresponding back pressure at the filling lances whose opening is always below the liquid level of the heat transfer medium in the gap.

Weitere Vorteile sind erzielbar, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren beim Einbringen des Batteriezellenpakets zumindest ein Positioniermittel in den Spalt eingebracht wird für eine relative Positionierung der Batteriezellen zueinander und/oder zum Batteriegehäuse. Ein solches Positioniermittel kann auch das Einbringen selbst unterstützen, und auch als Führungsmittel dienen. So sind beispielsweise Kunststoffkufen denkbar, die seitlich an der Kante der einzelnen Batteriezellen bzw. des Batteriezellenpaketes angesetzt sind. Beim Einbringen in das Batteriegehäuse führen diese Positioniermittel dazu, dass in definierter Weise die gewünschte Positionierung innerhalb des Batteriegehäuses eingenommen und damit eine vordefinierte Ausbildung des Spaltes gewährleistet werden kann. Damit wird nicht nur das Einschieben durch ein Vermeiden eines Verklemmens verbessert bzw. erleichtert, sondern darüber hinaus auch noch das Ausbilden des Spaltes in geometrisch definierter und vorhersehbarer Weise gewährleistet.Further advantages can be achieved if, in a method according to the invention, at least one positioning means is introduced into the gap during the introduction of the battery cell package for relative positioning of the battery cells relative to one another and / or to the battery housing. Such a positioning means can also support the introduction itself, and also serve as a guide. For example, plastic runners are conceivable, which are attached laterally to the edge of the individual battery cells or the battery cell package. When introduced into the battery housing, these positioning means cause the desired positioning within the battery housing to be taken in a defined manner and thus a predefined design of the gap can be ensured. Thus, not only the insertion is improved or relieved by avoiding jamming, but also guarantees the formation of the gap in a geometrically defined and predictable manner.

Ebenfalls von Vorteil kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Verfahren beim Einbringen des Batteriezellenpakets zumindest ein Dichtmittel in den Spalt eingebracht wird für eine Abdichtung gegen ein Einbringen des Wärmeleitmediums in Abdichtbereiche. Darunter sind zum Beispiel Hochvoltbereiche zu verstehen, welche frei von Wärmeleitmitteln gehalten werden sollen. Auch andere Bereiche, welche bewusst nicht mit Wärmeleitmedium versehen werden sollen, da zum Beispiel auf deren Außenseite kein Temperierfluid entlangströmt, können auf diese Weise gegen das eingebrachte Wärmeleitmedium abgedichtet werden.It may also be advantageous if, in a method according to the invention, at least one sealing means is introduced into the gap when introducing the battery cell package for sealing against introduction of the heat-conducting medium into sealing regions. These are, for example, high-voltage areas to understand, which should be kept free of heat conduction. Other areas which are deliberately not to be provided with heat transfer medium, since, for example, on the outside no tempering fluid flows along, can be sealed in this way against the introduced heat transfer medium.

Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Füllvorrichtung für das Einbringen eines Wärmeleitmediums in ein Batteriemodul eines Fahrzeugs mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Eine solche Füllvorrichtung weist einen Vorratsbehälter mit einem fließfähigen Wärmeleitmedium, wenigstens eine Einfülllanze zum Einbringen des Wärmeleitmediums in den Spalt zwischen dem Batteriezellenpaket und einer Seitenwandung des Batteriegehäuses auf. Weiter ist die Füllvorrichtung mit einer Fördervorrichtung zum Fördern des Wärmeleitmediums aus dem Vorratsbehälter in die wenigstens eine Einfülllanze ausgestattet. Eine erfindungsgemäße Füllvorrichtung bringt damit die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Verfahren erläutert worden sind.Likewise provided by the present invention is a filling device for introducing a heat conducting medium into a battery module of a vehicle by means of a method according to the invention. Such a filling device has a storage container with a flowable heat-conducting medium, at least one filling lance for introducing the heat-conducting medium into the gap between the battery cell packet and a side wall of the battery housing. Furthermore, the filling device is equipped with a conveying device for conveying the heat-conducting medium from the storage container into the at least one filling lance. A filling device according to the invention thus brings with it the same advantages as have been explained in detail with reference to a method according to the invention.

Eine erfindungsgemäße Füllvorrichtung lässt sich dahingehend weiterbilden, dass wenigstens eine Einfülllanze einen Strömungsquerschnitt aufweist, welcher eine größere Breite aufweist als Höhe. Dies ergibt sozusagen eine flache und breite Düse der Einfülllanze, sodass auch bei einem sehr schmalen Spalt das Einbringen der Einfülllanze mit einem entsprechend durch die größere Breite großen Strömungsquerschnitt möglich ist. Dies führt für insbesondere alle Einfülllanzen in gleicher Weise zu einer erhöhten Einfüllgeschwindigkeit des Wärmeleitmediums bei einem erfindungsgemäßen Verfahren.A filling device according to the invention can be developed to the effect that at least one filling lance has a flow cross-section which has a greater width than height. This results, so to speak, a flat and wide nozzle of the filling lance, so that even with a very narrow gap the introduction of the filling lance with a correspondingly larger by the larger width flow cross-section is possible. This leads in particular to all filling lances in the same way to an increased filling speed of the heat conducting medium in a method according to the invention.

Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Füllvorrichtung die wenigstens eine Einfülllanze eine Befestigungsvorrichtung für ein reversibles Befestigen an dem Batteriezellenpaket für ein gemeinsames Einbringen in das Batteriegehäuse aufweist. Wie bereits erläutert worden ist, können durch das gemeinsame Einbringen eine definierte Relativpositionierung und eine Zeitersparnis erbracht werden. Die Befestigungsvorrichtung kann den ersten Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens damit erleichtern, da nur das Gesamtpaket aus Batteriezellenpaket und Einfülllanzen gemeinsam in das Batteriegehäuse eingebracht wird.It is also advantageous if, in the case of a filling device according to the invention, the at least one filling lance has a fastening device for a reversible fastening to the battery cell packet for common introduction into the battery housing. As has already been explained, a defined relative positioning and a time saving can be provided by the joint introduction. The fastening device can thus facilitate the first step of a method according to the invention since only the entire package of battery cell package and filling lances is jointly introduced into the battery housing.

Weitere Vorteile bringt es mit sich, wenn bei einer erfindungsgemäßen Füllvorrichtung die Befestigungsvorrichtung eine Löserichtung aufweist, welche entlang der Richtung des Herausziehens der wenigstens einen Einfülllanze ausgerichtet ist. Dies führt zu einem quasi automatischen Lösen der Befestigungsvorrichtung beim Beginn des Herausziehens. Bevorzugt ist die Befestigungsvorrichtung dabei seitlich an der jeweiligen Einfülllanze für eine Reduktion der Spaltgröße und eine Maximierung des freien Strömungsquerschnittes der Einfülllanze angeordnet.Further advantages are brought about when, in the case of a filling device according to the invention, the fastening device has a release direction, which is aligned along the direction of withdrawal of the at least one filling lance. This leads to a quasi-automatic release of the fastening device at the beginning of the extraction. Preferably, the fastening device is arranged laterally at the respective filling lance for a reduction of the gap size and maximizing the free flow cross section of the filling lance.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten des Verfahrens und der Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen schematisch:

  • 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Füllvorrichtung während des Füllvorgangs,
  • 2 die Ausführungsform der 1 in einem Querschnitt,
  • 3 eine Ausführungsform einer Einfülllanze,
  • 4 ein erster Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 5 ein weiterer Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 6 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Füllvorrichtung,
  • 7 eine Einfülllanze mit einer Befestigungsvorrichtung und
  • 8 die Ausführungsform der 7 während des Herausziehens der Einfülllanze.
Further advantages, features and details of the method and the device will become apparent from the following description in which embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. They show schematically:
  • 1 an embodiment of a filling device according to the invention during the filling process,
  • 2 the embodiment of the 1 in a cross section,
  • 3 an embodiment of a filling lance,
  • 4 a first step of a method according to the invention,
  • 5 a further step of a method according to the invention,
  • 6 an embodiment of a filling device according to the invention,
  • 7 a filling lance with a fastening device and
  • 8th the embodiment of the 7 while pulling out the filling lance.

1 zeigt schematisch, wie bei einem Batteriemodul 100 mit zwei separaten Stapeln als Batteriezellenpaket 110 der Füllvorgang mit Wärmeleitmedium WM durchgeführt wird. Beim Einbringen der Batteriezellen 112 in Form des Batteriezellenpaketes 110 wurde zusätzlich noch ein Einbringen von mehreren Einfülllanzen 30 in den benachbarten Spalt S zum Batteriegehäuse 120 bzw. zur Seitenwandung 122 durchgeführt. Sobald das Einfüllen beendet worden ist und insbesondere das Batteriegehäuse 120 geschlossen oder im Wesentlichen geschlossen wurde, kann die Befüllung des Spaltes S mit Wärmeleitmedium WM erfolgen. Dies erfolgt durch das Einbringen von fließfähigem Wärmeleitmedium durch alle Einfülllanzen 30 in den Spalt S. Während dieses Einfüllens des Wärmeleitmediums WM werden die einzelnen Einfülllanzen 30 aus dem Spalt langsam herausgezogen, sodass die 1 eine Zwischensituation darstellt, bei welcher bereits eine Teilbefüllung des Spaltes S mit Wärmeleitmedium WM erfolgt ist. 1 schematically shows how a battery module 100 with two separate stacks as a battery cell package 110 the filling process is performed with Wärmeleitmedium WM. When inserting the battery cells 112 in the form of the battery cell package 110 In addition, an additional introduction of several filling lances 30 in the adjacent gap S to the battery case 120 or to the side wall 122 carried out. Once the filling has been completed and in particular the battery case 120 closed or substantially closed, the filling of the gap S with heat transfer medium WM respectively. This is done by introducing flowable heat transfer medium through all filling lances 30 in the gap S , During this filling of the heat transfer medium WM become the individual filling lances 30 slowly pulled out of the gap, so that the 1 represents an intermediate situation, in which already a partial filling of the gap S with heat transfer medium WM is done.

Die 2 zeigt einen Querschnitt durch die Ausführungsform der 1. Hier ist neben den Einfülllanzen 30 und dem Wärmeleitmedium WM im Spalt S auch eine weitere Korrelation zu erkennen. So sind die einzelnen Batteriezellen 112 bzw. die Teile des Batteriezellenpaketes 110 mit Positioniermitteln 50 bzw. Dichtmitteln 60 im Bereich der Kanten ausgestattet. In 1 ist auch zu erkennen, dass auf der unteren Anschlussseite nochmals ein Dichtmittel 60 vorgesehen ist. Dies erlaubt es nun zum einen, die geometrische Ausbildung des Spaltes S vorzudefinieren und sicherzustellen. Zum anderen wird insbesondere durch die Kunststoffkufen als Positioniermittel 50 das Einbringen in das Batteriegehäuse 120 erleichtert.The 2 shows a cross section through the embodiment of the 1 , Here is next to the filling lances 30 and the heat transfer medium WM in the gap S also to recognize another correlation. So are the individual battery cells 112 or the parts of the battery cell package 110 with positioning means 50 or sealants 60 equipped in the area of the edges. In 1 can also be seen that on the lower connection side again a sealant 60 is provided. This now makes it possible, on the one hand, to predefine and ensure the geometric configuration of the gap S. On the other hand, in particular by the plastic skids as positioning 50 the introduction into the battery case 120 facilitated.

In der 3 ist schematisch eine mögliche Ausführungsform einer flachen Einfülllanze 30 dargestellt. Die Breite B dieser Einfülllanze 30 ist dabei deutlich größer als deren Höhe H, sodass sich ein flacher länglicher Auslass für das Einfüllen des Wärmeleitmediums WM ergibt. Die 4 und 5 zeigen eine Anwendung der Ausführungsform der 3. Wie hier zu erkennen ist, beginnt das Einfüllen durch die Einfülllanzen 30 ohne ein Herausziehen derselben in den Spalt S. Der Flüssigkeitsstand des Wärmeleitmediums WM steigt an, bis dieser die Auslassöffnung der einzelnen Einfülllanzen 30 übersteigt, wie dies die 4 darstellt. Erst dann beginnt das Herausziehen der Einfülllanzen 30, jedoch langsamer oder mit gleicher Geschwindigkeit, wie der Flüssigkeitsspiegel des Wärmeleitmediums WM ansteigt. Die 5 zeigt eine Zwischensituation, bei welcher gut zu erkennen ist, dass die Auslassöffnungen der Einfülllanzen 30 immer unterhalb des Flüssigkeitsstandes des Wärmeleitmediums WM bleiben.In the 3 schematically is a possible embodiment of a flat filling lance 30 shown. The width B this filling lance 30 is significantly larger than their height H so that a flat elongated outlet for filling the Wärmeleitmediums WM results. The 4 and 5 show an application of the embodiment of the 3 , As can be seen here, the filling through the filling lances begins 30 without pulling them out into the gap S , The liquid level of the heat transfer medium WM rises until this is the outlet opening of the individual filling lances 30 exceeds how the 4 represents. Only then does the extraction of the filling lances begin 30 , but more slowly or at the same speed as the liquid level of the heat transfer medium WM increases. The 5 shows an intermediate situation, in which it is easy to see that the outlet openings of the filling lances 30 always below the liquid level of the heat transfer medium WM stay.

In der 6 ist eine Fördervorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung dargestellt. Aus einem Vorratsbehälter 20 kann die Einfülllanze 30 mithilfe einer Fördervorrichtung 40 nun mit Wärmeleitmedium WM versorgt werden. Das Einfüllen und Herausziehen der Einfülllanze 30 erfolgt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.In the 6 is a conveyor 10 of the present invention. From a storage container 20 can the filling lance 30 using a conveyor 40 now be supplied with Wärmeleitmedium WM. The filling and extraction of the filling lance 30 takes place according to the method according to the invention.

Die 7 und 8 zeigen, wie das Einbringen des Batteriezellenpaketes 110 gemeinsam mit den Einfülllanzen 30 erleichtert werden kann. Dafür ist diese Einfülllanze 30 mit einer Befestigungsvorrichtung 32 in formschlüssiger Weise ausgestaltet. Beim Herausziehen der Einfülllanze 30 gemäß 8 ist die Löserichtung mit dieser Herausziehrichtung für die Befestigungsvorrichtung 32 korreliert, sodass die Befestigung automatisch während des Herausziehens aufgehoben wird.The 7 and 8th show how the introduction of the battery cell package 110 together with the filling lances 30 can be relieved. That's what this filling lance is for 30 with a fastening device 32 designed in a form-fitting manner. When pulling out the filling lance 30 according to 8th is the release direction with this attachment direction for the fastening device 32 correlated so that the fastening is automatically released during extraction.

Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden.The above explanation of the embodiments describes the present invention solely by way of example. Of course, individual features of the embodiments, if technically feasible, can be freely combined.

Claims (10)

Verfahren zum Einbringen eines Wärmeleitmediums (WM) in ein Batteriemodul (100) eines Fahrzeugs, aufweisend die folgenden Schritte: - Einbringen eines Batteriezellenpakets (110) mit einer Vielzahl von Batteriezellen (112) in ein Batteriegehäuse (120), - Zumindest teilweise gleichzeitiges Einbringen von wenigstens einer Einfülllanze (30) in einen Spalt (S) zwischen dem Batteriezellenpaket (110) und einer Seitenwandung (122) des Batteriegehäuses (120), - Einbringen eines fließfähigen Wärmeleitmediums (WM) durch die wenigstens eine Einfülllanze (30) in den Spalt (S), - Herausziehen der wenigstens einen Einfülllanze (30) aus dem Spalt (S) zumindest teilweise während des Einbringens des Wärmeleitmediums (WM).Method for introducing a heat transfer medium (WM) into a battery module (100) of a vehicle, comprising the following steps: Inserting a battery cell package (110) with a plurality of battery cells (112) into a battery housing (120), At least partially simultaneous introduction of at least one filling lance (30) into a gap (S) between the battery cell stack (110) and a side wall (122) of the battery casing (120), Introducing a flowable heat conducting medium (WM) through the at least one filling lance (30) into the gap (S), - Pulling the at least one filling lance (30) from the gap (S) at least partially during the introduction of the heat transfer medium (WM). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Einfülllanzen (30) in einen Spalt eingebracht werden, wobei die wenigstens zwei Einfülllanzen (30) zumindest teilweise gleichzeitig während des Einbringens des Wärmeleitmediums (WM) aus dem Spalt (S) herausgezogen werden.Method according to Claim 1 , characterized in that at least two filling lances (30) are introduced into a gap, wherein the at least two filling lances (30) at least partially simultaneously during the introduction of the Wärmeleitmediums (WM) are pulled out of the gap (S). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Einfülllanze (30) für das Einbringen in den Spalt (S) an dem Batteriezellenpaket (110) reversibel befestigt ist und/oder befestigt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one filling lance (30) for introduction into the gap (S) is reversibly attached to the battery cell package (110) and / or fastened. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Herausziehen der wenigstens einen Einfülllanze (30) nach einer definierten Wartezeit nach dem Beginn des Einbringens des Wärmeleitmediums (WM) beginnt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the extraction of the at least one filling lance (30) begins after a defined waiting time after the beginning of the introduction of the heat transfer medium (WM). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einbringen des Batteriezellenpakets (110) zumindest ein Positioniermittel (50) in den Spalt (S) eingebracht wird für eine relative Positionierung der Batteriezellen (112) zueinander und/oder zum Batteriegehäuse (120).Method according to one of the preceding claims, characterized in that upon introduction of the battery cell package (110) at least one positioning means (50) is introduced into the gap (S) for relative positioning of the battery cells (112) to one another and / or to the battery housing (120). , Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einbringen des Batteriezellenpakets (110) zumindest ein Dichtmittel (60) in den Spalt (S) eingebracht wird für eine Abdichtung gegen ein Eindringen des Wärmeleitmediums (WM) in Abdichtbereiche.Method according to one of the preceding claims, characterized in that when introducing the battery cell package (110) at least one sealing means (60) in the gap (S) is introduced for sealing against penetration of the heat transfer medium (WM) in Abdichtbereiche. Füllvorrichtung (10) für das Einbringen eines Wärmeleitmediums (WM) in ein Batteriemodul (100) eines Fahrzeugs mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 6, aufweisend einen Vorratsbehälter (20) mit fließfähigem Wärmeleitmedium (WM), wenigstens eine Einfülllanze (30) zum Einbringen des Wärmeleitmediums (WM) in den Spalt (S) zwischen dem Batteriezellenpaket (110) und einer Seitenwandung (122) des Batteriegehäuses (120) und eine Fördervorrichtung (40) zum Fördern des Wärmeleitmediums (WM) aus dem Vorratsbehälter (20) in die wenigstens eine Einfülllanze (30).Filling device (10) for introducing a heat transfer medium (WM) into a battery module (100) of a vehicle by means of a method having the features of one of Claims 1 to 6 comprising at least one filling lance (30) for introducing the heat transfer medium (WM) into the gap (S) between the battery cell stack (110) and a side wall (122) of the battery casing (120) and a conveying device (40) for conveying the heat-conducting medium (WM) from the storage container (20) into the at least one filling lance (30). Füllvorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einfülllanze (30) einen Strömungsquerschnitt aufweist, welcher eine größere Breite (B) aufweist als Höhe (H).Filling device (10) after Claim 7 , characterized in that at least one filling lance (30) has a flow cross section which has a greater width (B) than height (H). Füllvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Einfülllanze (30) eine Befestigungsvorrichtung (32) für ein reversibles Befestigen an dem Batteriezellenpaket (110) für ein gemeinsames Einbringen in das Batteriegehäuse (120) aufweist.Filling device (10) according to one of Claims 7 or 8th , characterized in that the at least one filling lance (30) has a fastening device (32) for reversibly attaching to the battery cell package (110) for common introduction into the battery housing (120). Füllvorrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsvorrichtung (32) eine Löserichtung aufweist, welche entlang der Richtung des Herausziehens der wenigstens einen Einfülllanze (30) ausgerichtet ist.Filling device (10) after Claim 9 , characterized in that the fastening device (32) has a release direction, which is aligned along the direction of extraction of the at least one filling lance (30).
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