DE102019130384A1

DE102019130384A1 - Verfahren zur Montage einer Traktionsbatterie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug

Info

Publication number: DE102019130384A1
Application number: DE102019130384.2A
Authority: DE
Inventors: Oliver Schieler; Marc Gormanns; Pedro De Sousa Schmiech
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2019-11-11
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2021-05-12
Also published as: US20210143382A1; CN112787017B; US11611118B2; CN112787017A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage einer Traktionsbatterie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, bei dem zumindest ein Batteriemodul (11) in einem Modul-Setzprozess in ein Batteriegehäuse (1) eingesetzt wird, und zwar unter Bildung eines Luftspalts (53) zwischen dem Batteriemodul (11) und einem Gehäuseboden (3) des Batteriegehäuses (1), der mit einer hochviskosen Wärmeleitpaste (23) gefüllt ist, bei deren Verteilung im Luftspalt (53) sich aufgrund von innerer Reibung eine Viskositätskraft (Fv) aufbaut, die auf den Gehäuseboden (3) solange einwirkt, bis die Wärmeleitpaste (23) durch Materialfluss und damit einhergehendem Abbau der Viskositätskraft (Fv) im Luftspalt (53) verteilt ist, wobei der Gehäuseboden (3) auf seiner Gehäuseboden-Unterseite (52) von einem Gegenhalter (35) gestützt wird, um eine Durchbiegung des Gehäusebodens (3) aufgrund der Viskositätskraft (Fv) der Wärmeleitpaste (23) zu begrenzen. Erfindungsgemäß ist der Gegenhalter (35) zwischen einer Abform-Betriebslage (AB) und einer Stütz-Betriebslage (SB) umschaltbar, wobei in der Abform-Betriebslage (AB) eine Gegenhalter-Stützfläche (51) formflexibel, insbesondere elastisch nachgiebig, verstellbar ist, so dass sich die Gegenhalter-Stützfläche (51) an eine Oberflächenkontur (OK) der Gehäuseboden-Unterseite (52) anpasst, und wobei in der Stütz-Betriebslage (SB) die an die Gehäuseboden-Unterseite (52) konturangepasste Gegenhalter-Stützfläche (51) formsteif ist, so dass die Gegenhalter-Stützfläche (51) den Gehäuseboden (3) entgegen der Viskositätskraft (Fv) der Wärmeleitpaste (23) stützt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage einer Traktionsbatterie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Montagevorrichtung gemäß Anspruch 10 zur Durchführung des Verfahrens.
Die Traktionsbatterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs weist Batteriezellen auf, die jeweils als Zellenverbund in quaderförmigen Batteriemodulen zusammengefasst sind. Eine Anzahl solcher Batteriemodule ist in einem Batteriegehäuse angeordnet. Das Batteriegehäuse kann an der Fahrzeugunterseite verbaut sein und sich großflächig in der Fahrzeuglängsrichtung zwischen der Vorderachse und der Hinterachse sowie in der Fahrzeugquerrichtung zwischen den beiden seitlichen Schwellern erstrecken.
Bei einer gattungsgemäßen automatisierten Batteriemontage wird zunächst ein noch leeres Batteriegehäuse bereitgestellt, das in der Gehäusehochrichtung nach oben offen ist. Das Batteriegehäuse weist einen großflächigen Gehäuseboden auf, von dem randseitig Gehäuseseitenwände hochgezogen sind. Innerhalb des Batteriegehäuses verlaufen Zwischenwände, die den Batterie-Innenraum in Teilräume unterteilen, in denen die Batteriemodule einsetzbar sind.
Im Montageprozess wird das noch leere Batteriegehäuse mit seinem Gehäuseboden auf einen Gegenhalter aufgesetzt und in einem Modul-Setzprozess mit den Batteriemodulen bestückt. Im Modul-Setzprozess werden die Batteriemodule in einer Setzrichtung von oben in das Batteriegehäuse eingesetzt und darin verschraubt. Aus Toleranzgründen verbleibt zwischen den Batteriemodulen und dem Gehäuseboden ein Luftspalt. Dieser ist im Zusammenbauzustand der Traktionsbatterie mit einer hochviskosen Wärmeleitpaste gefüllt, um eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit zwischen den Batteriemodulen und dem Gehäuseboden zu gewährleisten.
Die Wärmeleitpaste kann in einer Prozessvariante bereits vor Durchführung des Modul-Setzprozesses auf dem Gehäuseboden appliziert werden. Beim Setzvorgang wird das jeweilige Batteriemodul mit einer Anpresskraft gegen die Wärmeleitpaste gedrückt, wodurch diese sich unter Verpressung gleichmäßig im Luftspalt verteilt. In einer alternativen Prozessvariante folgt nach dem Setzvorgang ein Injektionsprozess, bei dem die Wärmeleitpaste in den zwischen den Batteriemodulen und dem Gehäuseboden gebildeten Luftspalt injiziert wird. Bei der Verpressung bzw. im Injektionsprozess baut sich in der Wärmeleitpaste aufgrund ihrer inneren Reibung (das heißt aufgrund ihrer reduzierten Fließfähigkeit) eine Viskositätskraft auf. Diese wirkt solange gegen den Gehäuseboden, bis sich die Wärmeleitpaste durch Materialfluss im Luftspalt verteilt, was mit einem Abbau der Viskositätskraft einhergeht. Um während der Verpressung bzw. des Injektionsprozesses eine Veränderung der Oberflächenkontur des Gehäusebodens zu begrenzen, ist das Batteriegehäuse auf dem Gegenhalter abgestützt.
In einer Serienfertigung werden dem Modul-Setzprozess eine Vielzahl von Batteriegehäusen zugeführt, deren Gehäuseböden unterschiedlich stark ausgeprägte Unebenheiten bzw. Verformungen aufweisen. Diese wirken gegebenenfalls im Modul-Setzprozess als Störkonturen, die den Setzvorgang beeinträchtigen können. Dies kann zu einem erhöhten Materialaufwand bei der Wärmeleitpaste, zu einer Steigerung der Gehäuse-Bauteilhöhe sowie zu einer Beeinträchtigung der Batterie-Leistung führen.
Aus der US 2014/0079974 A1 ist ein Batteriemodul bekannt. Aus der US 2013/0101881 A1 ist ein Wellenrippenbatteriemodul bekannt. Aus der EP 2 530 778 A1 ist ein Zellenmodul bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Montage einer Traktionsbatterie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug sowie eine Montagevorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens bereitzustellen, mit deren Hilfe der Modul-Setzprozess bei der Batteriemontage im Vergleich zum Stand der Technik in einfacher Weise verbessert werden kann.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 oder 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Die Erfindung beruht auf dem Sachverhalt, dass im Stand der Technik die Gegenhalter-Stützfläche, auf der der Gehäuseboden aufliegt, formsteif ausgeführt ist. Von daher erfolgt im Stand der Technik keine Anpassung des Gegenhalters an die Oberflächenkontur des jeweiligen Gehäusebodens. In Abkehr davon ist gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 der Gegenhalter zwischen einer Abform-Betriebslage und einer Stütz-Betriebslage umschaltbar, wobei in der Abform-Betriebslage eine Gegenhalter-Stützfläche formflexibel, insbesondere elastisch nachgiebig, verstellbar ist, so dass sich die Gegenhalter-Stützfläche an eine Oberflächenkontur der Gehäuseboden-Unterseite anpasst, und wobei in der Stütz-Betriebslage die an die Gehäuseboden-Unterseite konturangepasste Gegenhalter-Stützfläche formsteif ist, so dass die Gegenhalter-Stützfläche den Gehäuseboden entgegen der Viskositätskraft der Wärmeleitpaste stützt.
In einer bevorzugten Ausführungsform bildet die formflexible Gegenhalter-Stützfläche in der Abform-Betriebslage eine Negativform der Oberflächenkontur der Gehäuseboden-Unterseite, so dass ein großflächiger, spaltfreier Kontakt zwischen der Gehäuseboden-Unterseite und der daran konturangepassten Gegenhalter-Stützfläche hergestellt ist. Dies hat den Vorteil, dass der Gehäuseboden vollflächig abgestützt ist.
Bevorzugt weist der Gegenhalter eine Mehrzahl von Gegenhalter-Segmenten auf, die in einem Gegenhalter-Grundkörper unabhängig voneinander hubverstellbar gelagert sind, und dass in der Abform-Betriebslage die Gegenhalter-Segmente mit ihren Segmentflächen in Anlage mit der Gehäuseboden-Unterseite gebracht sind, und dass insbesondere die Segmentflächen sämtlicher Gegenhalter-Segmente die Gegenhalter-Stützfläche bilden. Durch die Vielzahl der Gegenhalter-Segmente ergibt sich eine nahezu nahtlose Gegenhalter-Stützfläche, die eine weitere verbesserte Abstützung des Gehäusebodens gewährleistet.
In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Gegenhalter-Segmente in der Stütz-Betriebslage in ihre Abform-Hubposition verstellt, in der die Gegenhalter-Segmente mit ihren Segmentflächen in Anlage mit der Gehäuseboden-Unterseite sind. Diese Verstellung erfolgt bei geeigneter Auswahl der später beschriebenen Rückstellelemente nahezu kraftfrei, wodurch in vorteilhafter Weise sichergestellt ist, dass sich die Gegenhalter-Segmente nahezu kraft- und spaltfrei an die Gehäuseboden-Unterseite anschmiegen.
Bevorzugt kann der Gegenhalter einen Aufsetzrahmen aufweisen, der die Gegenhalter-Segmente umzieht, und/oder kann das Batteriegehäuse im Modul-Setzprozess randseitig auf dem Aufsetzrahmen positioniert sein, und/oder es kann sich der Gegenhalter beim Aufsetzen des Batteriegehäuses auf den Aufsetzrahmen in seiner Abform-Betriebslage befinden, in der sich die Gegenhalter-Segmente an die Oberflächenkontur der Gehäuseboden-Unterseite anpassen. Dies hat den Vorteil, dass sich die Gegenhalter-Segmente in einer optimalen Ausgangsposition befinden, um sich an die Oberflächenkontur der Gehäuseboden-Unterseite anzupassen.
Optional kann der Gegenhalter eine Verriegelungseinheit, insbesondere Spanneinheit, aufweisen, mittels der die hubverstellbaren Gegenhalter-Segmente in der Stütz-Betriebslage in ihrer Abform-Hubposition festgelegt werden. Die Spanneinheit kann hydraulisch, elektrisch oder pneumatisch betätigbar sein. Dies hat den Vorteil, dass die Gegenhalter-Segmente eine Stützwirkung auf den Gehäuseboden ausüben können.
Bevorzugt können die Gegenhalter-Segmente mittels Rückstellfedern federgelagert sein, und/oder die Gegenhalter-Segmente können unter Aufbau einer elastischen Rückstellkraft in ihre Abform-Hubposition verstellt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Gegenhalter-Segmente nach dem Entfernen der Traktionsbatterie wieder selbsttätig von der Abform-Hubposition ihre Ausgangslage zurückfedern. Alternativ zu den Rückstellfedern können auch hydraulische, pneumatische oder mechanische Aktoren eingesetzt sein.
Besonders bevorzugt kann die Rückstellkraft der Rückstellfedern exakt so gewählt sein, dass die Gegenhalter-Segmente bei der Hubverstellung in ihre Abform-Hubposition nur eine geringe, insbesondere keine Kraft auf die Gehäuseboden-Unterseite ausüben und die Gegenhalter-Segmente bei der Hubverstellung der Gegenhalter-Segmente in nahezu kraftlosem, insbesondere in kraftlosem Kontakt mit der Gehäuseboden-Unterseite stehen. Dadurch wird in vorteilhafter Weise verhindert, dass die Gehäuseboden-Unterseite beim Aufsetzen auf den Gegenhalter unter der Einwirkung der Rückstellkraft verformt wird.
Zusätzlich kann die Wärmeleitpaste dem Modul-Setzprozess auf dem Gehäuseboden des Batteriegehäuses appliziert erden, so dass beim Setzvorgang das jeweilige Batteriemodul mit einer Anpresskraft gegen die Wärmeleitpaste gedrückt wird, wodurch diese sich unter Verpressung gleichmäßig im Luftspalt verteilt.
Alternativ zum Applizieren kann die Wärmeleitpaste nach dem Modul-Setzprozess in einem Injektionsprozess in den Luftspalt zwischen dem Batteriemodul und dem Gehäuseboden injiziert werden.
Erfindungsgemäß ist auch eine Montagevorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach den vorgenannten Erfindungsaspekten.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Es zeigen:

1 in einer Teilschnittansicht einen Ausschnitt einer zusammengebauten Traktionsbatterie;
2 in einer Ansicht von oben einen Gegenhalter einer Montagevorrichtung;
3 in einer Seitenschnittansicht den Gegenhalter entlang der Schnittebene A-A aus der 2;
4 bis 9 jeweils Ansichten entsprechend der 1, anhand derer eine Batteriemontage veranschaulicht ist; und
10 und 11 jeweils Ansichten entsprechend den 2 und 9 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

In der 1 ist in einer Teilschnittansicht eine fertig montierte Traktionsbatterie dargestellt. Die Traktionsbatterie ist nur insoweit dargestellt, als es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Die Traktionsbatterie weist ein Batteriegehäuse 1 auf, das in der Gehäusehochrichtung z nach unten durch einen großflächigen Gehäuseboden 3 geschlossen ist. In der Gehäusehochrichtung z nach oben ist das Batteriegehäuse 1 durch einen Gehäusedeckel 5 geschlossen. Zwischen dem Gehäuseboden 3 und dem Gehäusedeckel 5 erstrecken sich in der Gehäusehochrichtung z Zwischenwände 7 sowie Gehäuseseitenwände (nicht dargestellt), die zusammen mit dem Gehäuseboden 3 und dem Gehäusedeckel 5 einen Teilraum 9 des Batterie-Innenraumes bilden. In dem Teilraum 9 ist ein quaderförmiges Batteriemodul 11 eingesetzt.
In dem Batteriemodul 11 sind mehrere Batteriezellen 13 zu einem Zellenverbund zusammengefasst. Die Batteriezellen 13 weisen in der Gehäusehochrichtung z nach oben abragende Batteriepole 15 auf, über die die Batteriezellen 13 elektrisch kontaktierbar sind. Die Batteriepole 15 sind mittels einer, zum Beispiel im Gehäusedeckel 5 verlaufenden Stromsammelschiene 17, elektrisch mit einem Elektroantrieb (nicht dargestellt) eines elektrisch betriebenen Fahrzeuges verbunden.
Zwischen einer Batteriemodul-Unterseite 19 und einer Gehäuseboden-Oberseite 21 ist eine Wärmeleitpaste 23 eingebracht, die in vollflächigem Kontakt sowohl mit der Batteriemodul-Unterseite 19 als auch mit der Gehäuseboden-Oberseite 21 ist. Beim Betrieb der Traktionsbatterie entsteht Wärme, die über die Wärmeleitpaste 23 in den Gehäuseboden 3 abgegeben wird. Von dort aus kann die Wärme über Kühlstrukturen (nicht dargestellt), die im Gehäuseboden 3 oder in der Gehäusehochrichtung z unterhalb des Gehäusebodens 3 angeordnet sein können, abgeführt werden.
Im Teilraum 9 ist das Batteriemodul 11 über Schraubstellen 25 am Batteriegehäuse 1 verschraubt. An diesen Schraubstellen 25 ist ein Befestigungsflansch 29 des Batteriemoduls 11 über eine Schraube 27 an einer korrespondierenden Befestigungskonsole 31 festgeschraubt. Der Befestigungsflansch 29 ist zwischen einem Schraubenkopf 33 der Schraube 27 und der Befestigungskonsole 31 verspannt.
Die in der 1 gezeigte Traktionsbatterie wird in einem anhand der 4 bis 9 angedeuteten Montageprozess zusammengebaut. Während des Montageprozesses ist die Traktionsbatterie auf einem in den 2 und 3 gezeigten Gegenhalter 35 positioniert.
Der in der 2 in einer Ansicht von oben gezeigte Gegenhalter 35 weist exemplarisch neun, leistenförmige Gegenhalter-Segmente 37 auf, die parallel zueinander verlaufen. Wie in der 3 gezeigt ist, weist der Gegenhalter 35 einen Gegenhalter-Grundkörper 43 auf, der aus einem Gegenhalter-Boden 44 und davon hochgezogenen Gegenhalter-Seitenwänden 46 aufgebaut ist. Die Gegenhalter-Seitenwände 46 bilden zusammen einen umlaufenden Aufsetzrahmen 39 des Gegenhalter-Grundkörpers 43.
Die Gegenhalter-Segmente 37 sind in dem Gegenhalter-Grundkörper 43 unabhängig voneinander über Rückstellfedern 45 in der Gehäusehochrichtung z hubverstellbar gelagert. An ihren Oberseiten weisen die Gegenhalter-Segmente 37 jeweils einen elastisch nachgiebigen Segmentkopf 49 auf.
Ein Kern der Erfindung besteht darin, dass die Gegenhalter-Segmente 37 beim Aufsetzen des Batteriegehäuses 1 auf den Aufsetzrahmen 39 (4) unter Anpassung an eine Oberflächenkontur OK der Gehäuseboden-Unterseite 52 formflexibel in eine Abform-Hubposition AH verstellbar sind.
Im Aufsetzrahmen 39 ist eine Spanneinheit 41 vorgesehen, mit der die Gegenhalter-Segmente 37 in einer Abform-Hubposition AH festlegbar sind, sodass die Gegenhalter-Segmente 37 nicht mehr in der Gehäusehochrichtung z bewegbar sind. Rein exemplarisch ist die Spanneinheit 41 als hydraulisch betätigte Spanneinheit 41 mit einem Hydraulikkolben 40 und einem Hydraulikzylinder 42 dargestellt.
In der 4 ist ein zunächst noch leeres Batteriegehäuse 1 bereitgestellt, das so über dem Gegenhalter 35 positioniert ist, dass die Zwischenwände 7 in der Gehäusehochrichtung z mit dem Aufsetzrahmen 39 fluchten. Eine Oberflächenkontur OK des Gehäusebodens 3 weist im Bereich unterhalb des Batteriemoduls 11 toleranzbedingt eine Unebenheit Δh auf. Zur besseren Erkennbarkeit ist die Unebenheit Δh in den Figuren in stark überzeichneter Weise dargestellt.
Die Gegenhalter-Segmente 37 befinden sich in der Gehäusehochrichtung z in ihrer obersten Position. Außerdem befindet sich der Gegenhalter 35 in seiner Abform-Betriebslage AB, in der die Gegenhalter-Segmente 37 in Gehäusehochrichtung z hubverstellbar sind, sodass die Gegenhalter-Segmente 37 mit ihren Segmentflächen 47 eine formflexible Gegenhalter-Stützfläche 51 bilden.
Das Batteriegehäuse 1 wird in der 4 auf den Gegenhalter 35 aufgesetzt, bis der Gehäuseboden 3 auf dem Aufsetzrahmen 39 aufliegt. Beim Aufsetzen werden die Gegenhalter-Segmente 37 unter Aufbau einer elastischen Rückstellkraft in den Rückstellfedern 45 in der Gehäusehochrichtung z nach unten in ihre Abform-Hubposition AH verstellt. Die Rückstellkraft der Rückstellfedern 45 ist dazu exakt so gewählt, dass die Gegenhalter-Segmente 37 bei der Hubverstellung in ihre Abform-Hubposition AH keine Kraft auf die Gehäuseboden-Unterseite 52 ausüben und die Gegenhalter-Segmente 37 bei der Hubverstellung der Gegenhalter-Segmente 37 in kraftlosem Kontakt mit der Gehäuseboden-Unterseite 52 stehen.
In der 5 ist das Batteriegehäuse 1 auf den Gegenhalter 35 aufgesetzt. Das Batteriegehäuse 1 liegt derart auf dem Aufsetzrahmen 39 auf, dass die Zwischenwände 7 in der Gehäusehochrichtung z mit dem Aufsetzrahmen 39 fluchten. Die Gegenhalter-Segmente 37 schmiegen sich aufgrund der Rückstellkräfte und den elastisch nachgiebigen Segmentköpfen 49 genau an die Oberflächenkontur OK der Gehäuseboden-Unterseite 52 an und bilden eine Negativform der Oberflächenkontur OK, sodass die Gehäuseboden-Unterseite 52 in großflächigem, spaltfreiem Kontakt mit der konturangepassten Gegenhalter-Stützfläche 51 ist.
In der 6 ist der Gegenhalter 35 in seine Stütz-Betriebslage SB überführt. Dazu ist die Spanneinheit 41 rechtwinklig zu der Gehäusehochrichtung z in Richtung der Gegenhalter-Segmente 37 verstellt, sodass die Gegenhalter-Segmente 37 gegeneinander und alternativ oder zusätzlich gegen den Aufsetzrahmen 39 gedrückt werden. Dadurch entsteht eine erhöhte Reibkraft zwischen den Gegenhalter-Segmenten 37 einerseits und dem Aufsetzrahmen 39 andererseits, sodass die Gegenhalter-Segmente 37 unter Einwirkung der von der Spanneinheit 41 erzeugten Spannkraft Fs nicht mehr hubverstellbar, sondern in der Gehäusehochrichtung z festgelegt sind. In der Stütz-Betriebslage SB des Gegenhalters 35 stützen die Gegenhalter-Segmente 37 den Gehäuseboden 3 gegen eine beim Einbringen der Wärmeleitpaste 23 temporär auftretende Viskositätskraft Fv (8) ab.
In der 7 ist das Batteriemodul 11 nach dem Modul-Setzprozess dargestellt. Das Batteriemodul 11 ist an den Befestigungskonsolen 31 mit dem Batteriegehäuse 1 verschraubt und es bildet sich zwischen dem Batteriemodul 11 und der Gehäuseboden-Oberseite 21 ein wärmeisolierender Luftspalt 53 aus. Um einen Wärmeübergang zwischen dem Batteriemodul 11 und dem Gehäuseboden 3 zu steigern, wird die Wärmeleitpaste 23 in den Luftspalt 53 injiziert.
In der 8 ist das Injizieren der Wärmeleitpaste 23 in den Luftspalt 53 über einen Zuführkanal 55 dargestellt. Die Wärmeleitpaste 23 wird unter einem Injektionsdruck I_P über den Zuführkanal 55 in den Luftspalt 53 injiziert. Die Wärmeleitpaste 23 weist eine hohe Viskosität auf und verteilt sich beim Injizieren aufgrund der hohen, inneren Reibung der Wärmeleitpaste 23 in einer Fließrichtung FR nur langsam in dem Luftspalt 53. Durch die innere Reibung baut sich bei Beginn des Injizierens der Wärmeleitpaste 23 eine Viskositätskraft Fv auf, die sich am Batteriemodul 11 abstützt und in der Gehäusehochrichtung z nach unten auf den Gehäuseboden 3 wirkt. Der Gehäuseboden 3 wird vom Gegenhalter 35 gegen die Wirkung der Viskositätskraft Fv abgestützt. Mit zunehmender Verteilung der Wärmeleitpaste 23 baut sich die Viskositätskraft Fv gegen Null ab. In der 9 ist die Wärmeleitpaste 23 bereits vollständig im Luftspalt 53 verteilt und die Viskositätskraft Fv hat sich vollständig abgebaut.
Anschließend wird die Spanneinheit 41 im Gegenhalter 35 in ihre Ausgangslage zurückverfahren, wodurch der Gegenhalter 35 von der Stütz-Betriebslage SB in die Abform-Betriebslage AB überführt wird. In der Abform-Betriebslage AB sind die Gegenhalter-Segmente 37 wieder in Gehäusehochrichtung z hubverstellbar und bewegen sich aufgrund der von den Rückstellfedern 45 aufgebrachten Rückstellkräften wieder in ihre Ausgangslage in der Gehäusehochrichtung z nach oben.
Alternativ zum Injizieren der Wärmeleitpaste 23 ist es auch möglich, die Wärmeleitpaste 23 vor dem Modul-Setzprozess auf den Gehäuseboden 3 zu applizieren. Das Batteriemodul 11 wird in diesem Fall im Modul-Setzprozess auf die Wärmeleitpaste 23 gedrückt, wodurch sich die Wärmeleitpaste 23 aufgrund ihrer hohen Viskosität ebenfalls nur langsam zwischen dem Batteriemodul 11 und dem Gehäuseboden 3 verteilt. Somit tritt die Viskositätskraft Fv ebenfalls auf und wird vom Gegenhalter 35 abgestützt. Der Unterschied zum Verfahren, bei dem die Wärmeleitpaste 23 injiziert wird, besteht lediglich darin, dass die Wärmeleitpaste 23 vor dem Modul-Setzprozess auf den Gehäuseboden 3 appliziert und nicht nach dem Modul-Setzprozess in den Luftspalt 53 injiziert wird.
In der 10 ist der Prozessschritt gemäß der 9 unter Einsatz eines alternativen Gegenhalters 35 dargestellt. Der alternative Gegenhalter 35 unterscheidet sich von dem Gegenhalter 35 aus den 2 bis 8 nur dadurch, dass anstatt von mehreren, leistenförmigen Gegenhalter-Segmenten 37 stiftförmige Gegenhalte-Segmente 37 eingesetzt sind, um die Gegenhalter-Stützfläche 51 zu bilden. Im Unterschied zu den leistenförmigen Gegenhalter-Segmenten 37 sind die stiftförmigen Gegenhalter-Segmente 37 an ihrer Segmentfläche 47, die in Kontakt mit der Gehäuseboden-Unterseite 52 steht, halbrund ausgeführt, sodass die stiftförmigen Gegenhalter-Segmente 37 in ihrer Abform-Betriebslage AB jeweils in punktförmigen Kontakt mit der Gehäuseboden-Unterseite 52 sind.
In der 11 ist der alternative Gegenhalter 35 in einer Ansicht von oben dargestellt. Der alternative Gegenhalter 35 weist exemplarisch 91 stiftförmige Gegenhalte-Segmente 37 auf.
Bezugszeichenliste

1: Batteriegehäuse
3: Gehäuseboden
5: Gehäusedeckel
7: Zwischenwand
9: Teilraum
11: Batteriemodul
13: Batteriezelle
15: Batteriepol
17: Stromsammelschiene
19: Batteriemodul-Unterseite
21: Gehäuseboden-Oberseite
23: Wärmeleitpaste
25: Schraubstelle
27: Schraube
29: Befestigungsflansch
31: Befestigungskonsole
33: Schraubenkopf
35: Gegenhalter
37: Gegenhalter-Segment
39: Aufsetzrahmen
40: Hydraulikkolben
41: Spanneinheit
42: Hydraulikzylinder
43: Gegenhalter-Grundkörper
44: Gegenhalter-Boden
45: Rückstellfeder
46: Gegenhalter-Seitenwand
47: Segmentfläche
49: elastisch nachgiebiger Segmentkopf
51: Gegenhalter-Stützfläche
52: Gehäuseboden-Unterseite
53: Luftspalt
55: Zuführkanal
AB: Abform-Betriebslage
AH: Abform-Hubposition
IP: Injektionsdruck
SB: Stütz-Betriebslage
Fs: Spannkraft
Fv: Viskositätskraft
FR: Fließrichtung
Δh: Unebenheit
OK: Oberflächenkontur
z: Gehäusehochrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2014/0079974 A1 [0007]
US 2013/0101881 A1 [0007]
EP 2530778 A1 [0007]

Claims

Verfahren zur Montage einer Traktionsbatterie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, bei dem zumindest ein Batteriemodul (11) in einem Modul-Setzprozess in ein Batteriegehäuse (1) eingesetzt wird, und zwar unter Bildung eines Luftspalts (53) zwischen dem Batteriemodul (11) und einem Gehäuseboden (3) des Batteriegehäuses (1), der mit einer hochviskosen Wärmeleitpaste (23) gefüllt ist, bei deren Verteilung im Luftspalt (53) sich aufgrund von innerer Reibung eine Viskositätskraft (Fv) aufbaut, die auf den Gehäuseboden (3) solange einwirkt, bis die Wärmeleitpaste (23) durch Materialfluss und damit einhergehendem Abbau der Viskositätskraft (Fv) im Luftspalt (53) verteilt ist, wobei der Gehäuseboden (3) auf seiner Gehäuseboden-Unterseite (52) von einem Gegenhalter (35) gestützt wird, um eine Durchbiegung des Gehäusebodens (3) aufgrund der Viskositätskraft (Fv) der Wärmeleitpaste (23) zu begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenhalter (35) zwischen einer Abform-Betriebslage (AB) und einer Stütz-Betriebslage (SB) umschaltbar ist, dass in der Abform-Betriebslage (AB) eine Gegenhalter-Stützfläche (51) formflexibel, insbesondere elastisch nachgiebig, verstellbar ist, so dass sich die Gegenhalter-Stützfläche (51) an eine Oberflächenkontur (OK) der Gehäuseboden-Unterseite (52) anpasst, und dass in der Stütz-Betriebslage (SB) die an die Gehäuseboden-Unterseite (52) konturangepasste Gegenhalter-Stützfläche (51) formsteif ist, so dass die Gegenhalter-Stützfläche (51) den Gehäuseboden (3) entgegen der Viskositätskraft (Fv) der Wärmeleitpaste (23) stützt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abform-Betriebslage (AB) die formflexible Gegenhalter-Stützfläche (51) eine Negativform der Oberflächenkontur (OK) der Gehäuseboden-Unterseite (52) bildet, so dass ein großflächiger, spaltfreier Kontakt zwischen der Gehäuseboden-Unterseite (52) und der daran konturangepassten Gegenhalter-Stützfläche (51) hergestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenhalter (35) eine Mehrzahl von Gegenhalter-Segmenten (37) aufweist, die in einem Gegenhalter-Grundkörper (43) unabhängig voneinander hubverstellbar gelagert sind, und dass in der Abform-Betriebslage (AB) die Gegenhalter-Segmente (37) mit ihren Segmentflächen (47) in Anlage mit der Gehäuseboden-Unterseite (52) gebracht sind, und dass insbesondere die Segmentflächen (47) sämtlicher Gegenhalter-Segmente (37) die Gegenhalter-Stützfläche (51) bilden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stütz-Betriebslage (SB) die Gegenhalter-Segmente (37) in ihre Abform-Hubposition (AH) verstellt sind, in der die Gegenhalter-Segmente (37) mit ihren Segmentflächen (47) in Anlage mit der Gehäuseboden-Unterseite (52) sind.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenhalter (35) einen Aufsetzrahmen (39) aufweist, der die Gegenhalter-Segmente (37) umzieht, und dass das Batteriegehäuse (1) im Modul-Setzprozess randseitig auf dem Aufsetzrahmen (39) positioniert ist, und/oder dass beim Aufsetzen des Batteriegehäuses (1) auf den Aufsetzrahmen (39) sich der Gegenhalter (35) in seiner Abform-Betriebslage (AB) befindet, in der sich die Gegenhalter-Segmente (37) an die Oberflächenkontur (OK) Gehäuseboden-Unterseite (52) anpassen.
Verfahren nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenhalter (35) eine Verriegelungseinheit, insbesondere Spanneinheit (41), aufweist, mittels der die hubverstellbaren Gegenhalter-Segmente (37) in der Stütz-Betriebslage (SB) in ihrer Abform-Hubposition (AH) festgelegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenhalter-Segmente (37) mittels Rückstellfedern (45) federgelagert sind, und/oder dass die Gegenhalter-Segmente (37) unter Aufbau einer elastischen Rückstellkraft in ihre Abform-Hubposition (AH) verstellt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellkraft der Rückstellfedern (45) exakt so gewählt ist, dass die Gegenhalter-Segmente (37) bei der Hubverstellung in ihre Abform-Hubposition (AH) keine Kraft auf die Gehäuseboden-Unterseite (52) ausüben und die Gegenhalter-Segmente (37) bei der Hubverstellung der Gegenhalter-Segmente (37) in nahezu kraftlosem, insbesondere in kraftlosem Kontakt mit der Gehäuseboden-Unterseite (52) stehen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitpaste (23) vor Durchführung des Modul-Setzprozesses auf dem Gehäuseboden (3) des Batteriegehäuses (1) appliziert wird, so dass beim Setzvorgang das jeweilige Batteriemodul (11) mit einer Anpresskraft gegen die Wärmeleitpaste (23) gedrückt wird, wodurch diese sich unter Verpressung gleichmäßig im Luftspalt (53) verteilt, oder dass die Wärmeleitpaste (23) nach dem Modul-Setzprozess in einem Injektionsprozess in den Luftspalt (53) zwischen dem Batteriemodul (11) und dem Gehäuseboden (3) injiziert wird.
Montagevorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.