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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Verbinden von Komponenten einer Batterie.
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Stand der Technik
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Eine Batterie kann aus mehreren Komponenten zusammengesetzt sein. Eine der Komponenten kann ein Rahmen oder Batteriegehäuse der Batterie sein. Eine andere Komponente der Batterie können ein oder mehrere Zellmodule der Batterie sein. Ein Zellmodul kann aus mehreren Zellen zusammengesetzt sein. Beim Laden und Entladen der Zellen entsteht Wärme. Diese Wärme kann über eine Kühleinrichtung als weitere Komponente der Batterie abgeführt werden. Die Kühleinrichtung kann beispielsweise an eine Kühlfläche des Zellmoduls angebunden werden. Zum Anbinden kann zwischen der Kühleinrichtung und dem Zellmodul eine Wärmeleitpaste angeordnet werden.
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Die
WO 2016/167873 A1 offenbart ein Batteriemodul mit einsetzbaren Batteriezellen, die mittels einer Wärmeleitpaste mit einer Wärmesenke verbunden werden. Die Batteriezellen werden dabei in die Wärmeleitpaste eingepresst und die Wärmeleitpaste nimmt teilweise die entstehenden Spannungen auf.
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Des Weiteren offenbart die
DE 10 2018 208 027 A1 eine Batterieanordnung mit Batteriemodulen und einer Temperiervorrichtung, wobei in einem Spalt zwischen zumindest einem Batteriemodul und der Temperiervorrichtung eine Wärmeleitpaste eingebracht und verpresst wird.
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Beschreibung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Verbinden von Komponenten einer Batterie bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben. Insbesondere können die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein.
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Es wird ein Verfahren zum Verbinden von Komponenten einer Batterie vorgestellt, wobei als erste Komponente der Komponenten der Batterie eine Schottplatte eines Rahmens der Batterie auf ein magnetorheologisches Kissen aufgesetzt wird und dabei durch das Kissen plastisch abgeformt wird und dann ein Magnetfeld im Bereich des Kissens erzeugt wird, um das Kissen zu verhärten, wobei als zweite Komponente der Komponenten der Batterie zumindest ein Zellmodul der Batterie in eine zuvor auf eine Oberfläche zumindest einer der Komponenten aufgebrachte Wärmeleitpaste gedrückt wird, während die Schottplatte durch das verhärtete Kissen vollflächig abgestützt wird, wobei die Wärmeleitpaste zwischen dem Zellmodul und der Schottplatte lateral verteilt wird.
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Eine Batterie kann ein chemischer Speicher für elektrische Energie sein. Die Batterie kann beispielsweise eine Traktionsbatterie für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug sein. Die Batterie kann mehrere elektrisch miteinander verschaltete Zellmodule umfassen. Ein Zellmodul kann aus mehreren elektrisch miteinander verschalteten prismatischen Zellen zusammengesetzt sein. Das Zellmodul kann im Wesentlichen quaderförmig sein. Ein Rahmen der Batterie kann Holme aufweisen, die im Wesentlichen rechtwinklig miteinander verbunden sind und zumindest ein Abteil der Batterie ausbilden, das auf einer Seite durch die Schottplatte verschlossen ist. Ein Zellmodul kann in einem Abteil angeordnet werden. Die Schottplatte kann auch als Boden des Abteils bezeichnet werden. Die Schottplatte kann auch als Kühlplatte bezeichnet werden. Am Fahrzeug kann der Rahmen an einer Karosserie des Fahrzeugs befestigt werden. Die Batterie kann an einem Unterboden des Fahrzeugs befestigt werden. Die Schottplatte kann in eingebautem Zustand durch eine Steinschlagschutzplatte geschützt werden.
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Das Zellmodul kann auf der Schottplatte angeordnet werden. Über die Schottplatte kann beim Laden und Entladen der Zellen aufgrund der ablaufenden chemischen Prozesse und elektrischer Widerstände in den Zellen entstehende Wärme abgeführt werden. Ebenso kann den Zellen über die Schottplatte Wärme zugeführt werden, falls die Zellen zu kalt für die chemischen Prozesse sind. Die Schottplatte kann im Wesentlichen geformt sein, wie eine Oberfläche des Zellmoduls. Zum Verringern eines Wärmeübergangswiderstands wird zwischen dem Zellmodul und der Schottplatte Wärmeleitpaste angeordnet. Die Wärmeleitpaste kann als Lückenfüllerpaste bezeichnet werden. Die Wärmeleitpaste kann vor dem Einsetzen des Zellmoduls in das Abteil auf die Oberfläche der Schottplatte aufgebracht werden. Ebenso kann die Wärmeleitpaste vor dem Einsetzen auf die Oberfläche des Zellmoduls aufgebracht werden. Alternativ kann die Wärmeleitpaste auf die Schottplatte und das Zellmodul aufgebracht werden. Die Wärmeleitpaste kann nach dem Auftragen beziehungsweise nach dem Drücken chemisch abbinden und dauerelastisch sein. Die Wärmeleitpaste kann ein Zweikomponentenwerkstoff sein. Ebenso kann die Wärmeleitpaste ein einkomponentiger Werkstoff sein, nicht abbinden und dauerplastisch sein, also nach dem Auftragen beziehungsweise Drücken im Wesentlichen unverändert pastös bleiben.
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Ein magnetorheologisches Kissen kann ohne Einfluss eines starken insbesondere künstlichen Magnetfelds plastisch verformbar sein. Eine Verformbarkeit des Kissens kann einer Verformbarkeit eines mit einer viskosen beziehungsweise hochviskosen Flüssigkeit gefüllten Kissens entsprechen. Wenn das starke künstliche Magnetfeld aktiviert wird, erhärtet eine Füllung des Kissens und wird im Wesentlichen fest. Die Füllung verfestigt beziehungsweise teilverfestigt sich beim Anlegen des Magnetfelds. Das Kissen kann dabei eine Restelastizität aufweisen. Das Magnetfeld kann durch einen schaltbaren Magnet bereitgestellt werden. Der Magnet kann beispielsweise ein Elektromagnet sein. Der Magnet kann auch aus mehreren relativ zueinander verlagerbaren Permanentmagneten bestehen. In einer Passivposition der Permanentmagnete können sich die Magnetfelder der Permanentmagnete im Wesentlichen gegenseitig auslöschen. In einer Aktivposition der Permanentmagnete können sich die Magnetfelder der Permanentmagnete addieren. Der Magnet kann in unmittelbarerer Umgebung des Kissens angeordnet sein, damit das Magnetfeld des Magneten das Kissen mit einer hohen magnetischen Flussdichte durchflutet. Ein Einfluss des Erdmagnetfelds auf die Füllung ist vernachlässigbar.
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Beim Drücken des Zellmoduls in die Wärmeleitpaste hinein kann das Zellmodul mit einem Anpressdruck gedrückt werden. Der Anpressdruck kann groß genug sein, um die hochviskose beziehungsweise pastöse Wärmeleitpaste durch einen inneren hydraulischen Druck zum seitlichen Fließen anzuregen. Durch das seitliche Fließen verteilt sich die Wärmeleitpaste in einem Spalt zwischen dem Zellmodul und der Schottplatte und füllt den Spalt im Wesentlichen vollständig aus. Das Zellmodul kann kraftgesteuert in die Wärmeleitpaste gedrückt werden, also bis der Anpressdruck einen vorbestimmten Wert erreicht. Das Zellmodul kann in die Wärmeleitpaste gedrückt werden, bis es an der Schottplatte anliegt. Das Zellmodul kann auch weggesteuert in die Wärmeleitpaste gedrückt werden, also bis eine vorbestimmte Schichtdicke der Wärmeleitpaste zwischen dem Zellmodul und der Schottplatte erreicht ist. Durch die vollflächige Abstützung mit dem verhärteten Kissen wird die Schottplatte durch den in der Wärmeleitpaste lokal entstehenden hohen hydraulischen Druck im Wesentlichen nicht verformt.
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Während der Rahmen auf dem magnetorheologischen Kissen liegt können weitere Komponenten der Batterie montiert werden beziehungsweise weitere Arbeitsschritte zum Herstellen der Batterie ausgeführt werden.
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Das Kissen kann eine elastische Hülle und eine Füllung aus einer Flüssigkeit und Partikeln aus einem ferromagnetischen Werkstoff aufweisen. Die Füllung kann beispielsweise aus einer Suspension aus Öl und Eisenspänen bestehen. Die Hülle kann beispielsweise aus einer oder mehreren Lagen elastische Folie bestehen. Als Material für die flexible Hülle kommen hier PVC- oder PE-Folien in Betracht, die mit einer temperaturbeständigen Beschichtung, zum Beispiel PTFE, versehen sein können. Wenn das Magnetfeld deaktiviert ist, können die Partikel aufgrund der Schmierung durch die Flüssigkeit einfach aneinander abgleiten, um eine Kontur der Schottplatte abzuformen. Wenn das Magnetfeld die Füllung durchdringt, haften die Partikel magnetisch aneinander und können nur durch eine große Krafteinwirkung relativ zueinander bewegt werden. Insbesondere liegt bei aktiviertem Magnetfeld ein einzelnes Partikel gleichzeitig an mehreren anderen Partikeln an, wodurch eine sehr stabile Lage erreicht werden kann. Durch den direkten Kontakt der ferromagnetischen kann das Magnetfeld die Füllung mit einer hohen magnetischen Flussdichte durchfluten. Das Kissen kann mehrere getrennte Kammern aufweisen. Die Kammern können von unterschiedlich starken Magnetfeldern durchflutet werden, um unterschiedlich fest zu werden.
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Nach dem Drücken kann das Magnetfeld deaktiviert werden, um das Kissen zu enthärten. Der Rahmen kann mit dem Zellmodul von dem enthärteten Kissen abgehoben werden. Durch das Deaktivieren des Magnetfelds kann die Füllung des Kissens wieder einfach verformt werden. Nach dem Abheben der miteinander verbundenen Komponenten kann ein nächster Rahmen auf das Kissen aufgesetzt werden und damit das Verfahren erneut ablaufen. Das Verfahren kann getaktet ausgeführt werden. Als Taktzeit können beispielsweise zwei Minuten angestrebt werden.
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Die Wärmeleitpaste kann in Form von Raupen aufgetragen werden. Ein Abstand zwischen den Raupen kann im Wesentlichen konstant sein. Die Raupen können beim Drücken platt gedrückt werden. Die Raupen können geradlinig aufgetragen werden. Die Raupen können im Wesentlichen parallel aufgetragen werden. Der Abstand zwischen den Raupen kann beim Drücken durch die Wärmeleitpaste ausgefüllt werden. Durch eine quer zu den Raupen gerichtete Fließbewegung der Wärmeleitpaste beim Drücken kann eine näherungsweise vollflächige Benetzung beider Komponenten mit der Wärmeleitpaste erreicht werden. Die Raupen können längs oder quer zu den Zellen des Zellmoduls aufgetragen werden. Insbesondere können die Raupen quer zu den Zellen aufgetragen werden. Zwischen den Raupen eingeschlossene Luft kann zwischen den Zellen entweichen.
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Eine Topografie zumindest eines Teilbereichs zumindest einer der Oberflächen kann dreidimensional vermessen werden. Die Wärmeleitpaste kann im Teilbereich topografiespezifisch aufgetragen werden. Teilbereiche in denen ein besonders geringer Wärmeübergangswiderstand erforderlich ist können vermessen werden. Insbesondere können Teilbereiche vermessen werden, in denen Wärmeleitpaste angeordnet werden soll. Bereiche in denen keine Wärmeleitpaste angeordnet werden soll, können unvermessen bleiben. Die Oberflächen können im Bereich von Herstellungstoleranzen uneben sein. Die Oberflächen können beispielsweise im Zehntelmillimeterbereich uneben sein. Die Oberflächen können beispielsweise optisch vermessen werden. Insbesondere die Schottplatte kann durch vorausgehende Fertigungsschritte bei der Herstellung des Rahmens Vertiefungen und Erhebungen aufweisen. Im Bereich von Vertiefungen kann mehr Wärmeleitpaste aufgetragen werden, als im Bereich von Erhebungen. Die Raupen können im Bereich von Vertiefungen dicker beziehungsweise mit einem größeren Durchmesser aufgetragen werden, als im Bereich der Erhebungen. Beide Oberflächen können vermessen werden und die Topografien beider Oberflächen beim Auftragen der Wärmeleitpaste auf eine der Oberflächen berücksichtigt werden.
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Die Wärmeleitpaste kann auf zumindest einen Teilbereich der Schottplatte aufgetragen werden. Die Schottplatte kann beispielsweise größer als das Zellmodul sein. Um Gewicht zu sparen können Bereiche der Schottplatte zwischen den Holmen und dem Zellmodul beziehungsweise zwischen zwei Zellmodulen frei von Wärmeleitpaste bleiben. Während der Rahmen auf dem Kissen liegt, kann die Oberfläche der Schottplatte nach oben weisen. Das Auftragen der Wärmeleitpaste kann so mit Unterstützung durch die Schwerkraft besonders einfach durchgeführt werden.
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Zwischen der Schottplatte und dem Kissen kann eine Kühleinrichtung angeordnet sein. Die Kühleinrichtung kann durch das Kissen plastisch abgeformt werden. Eine Kühleinrichtung kann Kühlkanäle für ein Kühlmittel aufweisen. Die Kühlkanäle können auf einer dem Kissen zugewandten Seite der Schottplatte angeordnet sein und beim Aufsetzen in das Kissen gepresst werden. Die Kühleinrichtung kann Bestandteil der Schottplatte sein. Die Kühleinrichtung kann auch auf die Schottplatte aufgesetzt und mit der Schottplatte verklebt werden.
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Das Zellmodul kann nach dem Drücken mit dem Rahmen verschraubt werden. Durch eine Verschraubung kann das Zellmodul am Rahmen fixiert werden. Die Verschraubung kann in unter Verwendung eines Toleranzausgleichselements erfolgen, um Form und Lagetoleranzen während des Schraubvorgangs auszugleichen. So kann sich das Zellmodul auf der Wärmeleitpaste innerhalb der Toleranz bewegen also bei Erwärmung ausdehnen und beim Auskühlen zusammenziehen.
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Das Zellmodul kann in ein erstes Abteil des Rahmens gedrückt werden. Zumindest ein weiteres Zellmodul der Batterie kann in zumindest ein weiteres Abteil des Rahmens gedrückt werden. Während der Rahmen auf dem Kissen liegt können mehrere beziehungsweise alle Zellmodule der Batterie verbaut werden. Pro Abteil kann ein Zellmodul verbaut werden. Die Holme können die Zellmodule voneinander trennen und so im Fall einer Beschädigung der Batterie eine Ausbreitung des Schadens erschweren beziehungsweise verhindern.
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Weiterhin wird eine Vorrichtung zum Verbinden von Komponenten einer Batterie vorgestellt, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in entsprechenden Einrichtungen auszuführen, umzusetzen und/oder anzusteuern.
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Die Vorrichtung kann hierzu beispielsweise über eine Mechanik mit Aktuatoren oder eine Robotik verfügen, mit der die Komponenten der Batterie verlagert, insbesondere relativ zueinander verlagert, werden können. Ferner können das magnetorheologische Kissen sowie ein Elektromagnet zur Erzeugung eines Magnetfelds im Bereich des Kissens Teil einer solchen Vorrichtung sein. Die Vorrichtung kann außerdem einen Dispenser oder eine ähnliche Einrichtung zum Auftragen der Wärmeleitpaste aufweisen. Schließlich kann die Vorrichtung eine Steuerung aufweisen, mithilfe derer Funktionalitäten der genannten Baueinheiten der Vorrichtung gesteuert werden kann, um Schritte des zuvor beschriebenen Verfahrens ausführen zu können.
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Figurenliste
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Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1 zeigt eine Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 zeigt eine Darstellung eines Aufsetzens eines Rahmens einer Batterie auf ein magnetorheologisches Kissen einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 zeigt eine Darstellung eines Aktivierens eines Magneten einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 4 zeigt eine Darstellung eines Drückens eines Zellmoduls in eine Wärmeleitpaste unter Verwendung einer Drückeinrichtung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Detaillierte Beschreibung
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Zum leichteren Verständnis werden in der folgenden Beschreibung die Bezugszeichen zu den 1-3 als Referenz beibehalten.
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1 zeigt eine Darstellung einer Vorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Verbinden von Komponenten einer Batterie 102. Hier ist als erste Komponente 104 der Batterie 102 ein Rahmen 104 der Batterie 102 dargestellt. Der Rahmen 104 kann auch als Batteriefach der Batterie 102 bezeichnet werden. Auf eine Schottplatte 106 des Rahmens 104 ist in einem Teilbereich 108 eine Wärmeleitpaste 110 aufgetragen. Die Wärmeleitpaste 110 weist hier einen Abstand zu Rändern der Schottplatte 106 auf. Die Wärmeleitpaste 110 kann als Gapfilier bezeichnet werden. Der Rahmen 104 ist aus Holmen 112 aufgebaut, die insbesondere rechteckige Abteile 114 ausbilden. Die Holme 112 sind dabei Seitenwände der Abteile 114. Der hier dargestellte Rahmen 104 weist zur einfacheren Darstellung nur ein Abteil 114 auf. Weitere Abteile 114 können beispielsweise seitlich neben dem Abteil 114 angeordnet sein. Die Schottplatte 106 schließt das Abteil 114 nach unten ab. Die Schottplatte 106 bildet also einen Boden des Abteils 114 aus. Die Schottplatte 106 verbindet die Holme 112 miteinander.
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Unter dem Rahmen 104 ist als eine erste Komponente der Vorrichtung 100 ein magnetorheologisches Kissen 116 angeordnet. Das magnetorheologische Kissen 116 verändert seine Eigenschaften in Abhängigkeit einer das Kissen 116 durchflutenden magnetischen Flussdichte eines Magnetfelds. Wenn die Flussdichte kleiner als ein Schwellenwert ist, ist das Kissen plastisch verformbar. Wenn die Flussdichte größer als der Schwellenwert ist, verhärtet das Kissen.
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Das Kissen 116 weist eine elastische Hülle und eine Füllung mit magnetorheologischen Eigenschaften auf. Beispielsweise besteht die Füllung aus einem flüssigen Trägermedium und ferromagnetischen Partikeln. Dadurch weist die Füllung eine hohe Viskosität auf. Die ferromagnetischen Partikel sind durch das Magnetfeld magnetisierbar. Wenn das entsprechend stark genügende Magnetfeld das Kissen 116 durchdringt, haften die Partikel aneinander und setzen insbesondere einwirkenden Druckkräften einen großen Widerstand entgegen. Ohne das Magnetfeld sind die Partikel von dem Trägermedium umgeben und gleiten aneinander ab. Dadurch kann sich das Kissen an nahezu beliebige Konturen anschmiegen. Wenn das Magnetfeld aktiviert wird, bleibt die abgeformte Kontur erhalten.
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Das Kissen 116 liegt hier auf einer planen Unterlage 118 der Vorrichtung 100. Durch die Schwerkraft wird eine Oberfläche des Kissens 116 bei abgeschaltetem Magnetfeld und ohne aufliegenden Gegenstand näherungsweise glatt, da die Füllung Vertiefungen auffüllt und Erhebungen seitlich abfließen.
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In einem Ausführungsbeispiel ist die Wärmeleitpaste 110 in Form von Raupen auf die Schottplatte 106 aufgetragen worden. Die Raupen verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander. Ein Durchmesser der Raupen ist über ihre Länge variabel. Über den Durchmesser kann eingestellt werden, wie viel Wärmeleitpaste pro Fläche der Schottplatte 106 aufgetragen wird. An Stellen, die mehr Wärmeleitpaste 110 benötigen kann so über einen größeren Durchmesser mehr Wärmeleitpaste 110 aufgetragen werden, als an Stellen, die weniger Wärmeleitpaste 110 benötigen, wo die Raupen dann mit einem geringeren Durchmesser aufgetragen werden. Durch dieses dosierte Auftragen können beispielsweise Unebenheiten der Schottplatte 106 und des aufzusetzenden Zellmoduls ausgeglichen werden.
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Die Unebenheiten können vor dem Auftragen der Wärmeleitpaste 110 erfasst werden, indem die Schottplatte 106 beziehungsweise der Teilbereich 108, in dem die Wärmeleitpaste 110 aufgetragen werden soll, dreidimensional vermessen wird. Wenn Unebenheiten des Zellmoduls ausgeglichen werden sollen, kann auch die in die Wärmeleitpaste einzurückende Oberfläche des Zellmoduls dreidimensional vermessen werden. Basierend auf dieser Vermessung kann dann der Durchmesser der Raupen für jede Position der Raupen bestimmt werden.
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2 zeigt eine Darstellung eines Aufsetzens eines Rahmens 104 einer Batterie 102 auf ein magnetorheologisches Kissen 116 einer Vorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Die Darstellung entspricht dabei im Wesentlichen der Darstellung in 1. Im Gegensatz dazu liegt der Rahmen 104 hier auf dem Kissen 116 auf und eine Unterseite der Schottplatte 106 wird durch das magnetorheologische Kissen abgeformt. Durch die Fließfähigkeit seiner Füllung und die Elastizität seiner Hülle liegt das Kissen 116 vollflächig an der Schottplatte 106 an. Der Rahmen 104 ist dabei ein Stück in das Kissen 116 eingesunken.
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Hier ist das Kissen 116 mit der Unterlage 118 durch eine Anhebeeinrichtung 200 der Vorrichtung 100 gegen die Schottplatte 106 gedrückt worden. Alternativ dazu kann der Rahmen 104 durch eine Absenkeinrichtung auf das Kissen 116 abgesenkt werden.
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In einem Ausführungsbeispiel weist die Schottplatte 106 an der Unterseite eine hier nicht dargestellte Kühleinrichtung auf. Die Kühleinrichtung weist Kühlkanäle auf, die über eine Haupterstreckungsebene der Unterseite überstehen. Die Kühlkanäle werden beim Aufsetzen des Rahmens 104 auf das Kissen 116 ebenso dreidimensional abgeformt.
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3 zeigt eine Darstellung eines Aktivierens eines Magneten 300 einer Vorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Darstellung entspricht dabei im Wesentlichen der Darstellung in 2. Zusätzlich dazu ist hier der Magnet 300 symbolisch dargestellt, der ein das Kissen 116 durchflutendes Magnetfeld 302 bereitstellt. Durch das Magnetfeld 302 verhärtet das Kissen 116 und behält die Kontur des darauf abgesenkten Rahmens 104 bei.
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4 zeigt eine Darstellung eines Drückens eines Zellmoduls 400 in eine Wärmeleitpaste 110 unter Verwendung einer Drückeinrichtung 402 einer Vorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Zellmodul 400 ist eine zweite Komponente 400 der Batterie 102. Die Darstellung entspricht im Wesentlichen der Darstellung in 3. Zusätzlich ist hier das Zellmodul 400 im Abteil 114 angeordnet und wird von der Drückeinrichtung 402 in die Wärmeleitpaste 110 gedrückt. Das Drücken kann auch als Setzen bezeichnet werden. Der Magnet 300 ist während des Drückens angeschaltet und stellt das Magnetfeld 302 bereit. Während des Drückens wird die Schottplatte 106 also vollflächig durch das verhärtete Kissen 116 abgestützt, sodass ein durch das Drücken resultierender Druck in der Wärmeleitpaste 110 die Schottplatte 106 nicht verformen kann.
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In einem Ausführungsbeispiel wird das Zellmodul 400 nach dem Drücken mit dem Rahmen 104 verschraubt. Durch die Verschraubung wird eine Position des Zellmodus 400 relativ zum Rahmen 104 gesichert. Zum Verschrauben werden dabei Toleranzausgleichselemente verwendet, um beispielsweise Form und Lagetoleranzen während des Schraubvorgangs auszugleichen.
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Nach dem Drücken wird der Magnet 300 abgeschaltet und damit das Magnetfeld 302 deaktiviert. Dadurch wird das Kissen 116 wieder weich und die Batterie 102 kann einfach von dem Kissen abgehoben werden.
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Mit anderen Worten wird in 4 ein adaptives Gegenhalten mit MRF in einer Anwendung beim Modulsetzprozess von Batteriesystemen gezeigt. Bei Batteriesystemen entstehen durch das Verpressen des Gapfillers beim Modulsetzvorgang relativ hohe Kräfte. Durch diese Kräfte kann eine die Rahmenunterseite ausbildende Schottplatte, welche die Zellmodulseite und die Kühlseite abtrennt, durchgebogen werden. Um dies zu verhindern ist ein adaptives Gegenhalten vom Vorteil.
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Hintergrund sind die Ebenheitstoleranzen von der Rahmenunterseite welche „normales Gegenhalten“ mit einer festen Geometrie nicht möglich machen. Wenn die Kontur der Schottplatte beim Modulsetzen nicht in der Ausgangsposition gehalten wird, kann eine errechnete Menge Wärmeleitpaste inkorrekt sein und ein Benetzungsgrad kann sinken. Bei einer Überdrückung, also einer elastischen und/oder plastischen Verformung der Schottplatte kann nach dem Setzprozess ein Luftspalt zwischen der Wärmeleitpaste und der Schottplatte entstehen, wodurch die Wärmeabfuhr eingeschränkt sein kann.
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Das kann durch den hier vorgestellten Ansatz verhindert werden. Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird die Kontur der Schottplatte mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit (MRF) abgeformt, welche sich in einem Kissen befindet. Nach dem Abformprozess richten sich die Metallpartikel durch Aktivierung eines Elektromagneten. Durch diese Aktivierung wird die Form eingefroren und der Setzprozess mit dem Modul kann durchgeführt werden.
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Da es sich bei der vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren um Ausführungsbeispiele handelt, können sie in üblicher Weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind die mechanischen Anordnungen und die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander lediglich beispielhaft gewählt.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Vorrichtung
- 102
- Batterie
- 104
- erste Komponente Rahmen
- 106
- Schottplatte
- 108
- Teilbereich
- 110
- Wärmeleitpaste
- 112
- Holm
- 114
- Abteil
- 116
- magnetorheologisches Kissen
- 118
- Unterlage
- 200
- Anhebeeinrichtung
- 300
- Magnet
- 302
- Magnetfeld
- 400
- zweite Komponente Zellmodul
