DE102020105138A1 - Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls, Batteriemodul, Traktionsbatterie sowie elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls für eine Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, mit den Schritten:- Bereitstellen von Batteriezellen (1),- Bereitstellen einer Halteeinrichtung (2) für die Batteriezellen (1), welche Aufnahmekammern (3) für die Batteriezellen (1) aufweist,- zumindest partielles Beschichten einer Außenseite (9) der Batteriezellen (1) und/oder einer Innenseite (6) der Aufnahmekammern (3) mit einem mikroverkapselten Klebstoff (7), und- Einschieben der Batteriezellen (1) in die Aufnahmekammern (3), wobei durch die Einschubbewegung eine Kraft auf den mikroverkapselten Klebstoff (7) ausgeübt wird, durch welche der mikroverkapselte Klebstoff (7) zum Fixieren der Batteriezellen (1) in den Aufnahmekammern (3) aktiviert wird und aushärtet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls für eine Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft außerdem ein Batteriemodul, eine Traktionsbatterie sowie ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug.
  • Vorliegend richtet sich das Interesse auf Traktionsbatterien elektrisch antreibbarer Kraftfahrzeuge, also Hybrid- oder Elektrofahrzeuge. Solche Traktionsbatterien weisen üblicherweise eine Vielzahl von miteinander verschalteten Batteriezellen auf. Insbesondere bei Rundzellen ist es üblich, diese in einer Halteeinrichtung bzw. Halterung anzuordnen und dort zu fixieren. Die Fixierung erfolgt dabei in der Regel durch Einpressen, Verspannen, Verschrauben oder Verkleben. Beim Verkleben können Überstände von Kleberesten durch ungenauen Auftrag oder Dosierung des Klebstoffs die Funktion einschränken oder zu Ausschuss führen. Des Weiteren ist der filigrane Kleberauftrag an vielen Stellen in der Produktion fehleranfällig und zeitaufwändig.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache und kostengünstige Lösung bereitzustellen, mittels welcher Batteriezellen für eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs in einer Halteeinrichtung fixiert werden können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, ein Batteriemodul, eine Traktionsbatterie sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Herstellen eines Batteriemoduls für eine Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs. Bei dem Verfahren werden Batteriezellen sowie eine Halteeinrichtung für die Batteriezellen, welche Aufnahmekammern für die Batteriezellen aufweist, bereitgestellt. Eine Außenseite der Batteriezellen und/oder eine Innenseite der Aufnahmekammern wird zumindest partiell mit einem mikroverkapselten Klebstoff beschichtet. Die Batteriezellen werden in die Aufnahmekammern eingeschoben, wobei durch die Einschubbewegung bzw. das Einschieben eine Kraft auf den mikroverkapselten Klebstoff ausgeübt wird, durch welche der mikroverkapselte Klebstoff zum Fixieren der Batteriezellen in den Aufnahmekammern aktiviert wird und aushärtet.
  • Zur Erfindung gehört außerdem ein Batteriemodul für eine Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, welche mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist. Eine erfindungsgemäße Traktionsbatterie für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug weist zumindest ein erfindungsgemäßes Batteriemodul auf. Die wiederaufladbare Traktionsbatterie bzw. der Traktionsakkumulator kann beispielsweise als ein Hochvoltspeicher ausgebildet sein. Die Batteriezellen können beispielsweise als prismatische Batteriezellen, Rundzellen oder Pouchzellen ausgebildet sein. Besonders bevorzugt werden als die Batteriezellen Rundzellen bereitgestellt.
  • Das Verfahren dient dazu, die Batteriezellen möglichst einfach und mit wenigen Montageschritten an der Halteeinrichtung bzw. dem Trägerbauteil zu befestigen. Die Halteeinrichtung, welche insbesondere aus einem Kunststoff gefertigt wird, kann beispielsweise plattenförmig ausgebildet sein und die Aufnahmekammern in Form von durchgängigen oder sacklochartigen Öffnungen aufweisen. Die Aufnahmekammern können also einseitig oder beidseitig offen ausgebildet sein, je nach dem, ob die Batteriezellen einseitig oder beidseitig kontaktiert werden müssen. Im Falle von Rundzellen wird die Halteeinrichtung vorzugsweise mit zylinderförmigen Aufnahmekammern ausgebildet. Die Innenseiten bzw. Innenwände der Aufnahmekammern und/oder die Außenseiten der Batteriezellen werden mit dem mikroverkapselten Klebstoff beschichtet. Vorzugsweise werden nur die Innenseiten der Aufnahmekammern zumindest bereichsweise mit dem mikroverkapselten Klebstoff beschichtet. Die Beschichtung muss dabei nicht zeitnah vor der Montage des Batteriemoduls erfolgen, sondern kann bereits, beispielsweise durch einen Hersteller bzw. Lieferanten der Halteeinrichtung, erfolgen. Die Halteeinrichtung kann also bereits lieferantenseitig mit dem mikroverkapselten Klebstoff beschichtet ausgeliefert werden.
  • Mikroverkapselte Klebstoffe werden durch Krafteinwirkung, beispielsweise Druckbelastung oder Scherbeanspruchung, aktiviert und härten aus. Die Druckbelastung bzw. die Scherbeanspruchung wird dabei durch das Einschieben der Batteriezellen in die Aufnahmekammern ausgeübt. Durch das Einschieben einer Batteriezelle in die jeweilige Aufnahmekammer kommt es an Kontaktflächen zwischen der Außenseite der Batteriezelle und der Innenseite der Aufnahmekammer zu der Scherbeanspruchung bzw. Druckbelastung, wodurch der mikroverkapselte Klebstoff aktiviert wird und anschließend aushärtet. Ein solches Verfahren ist besonders vorteilhaft, da keine aufwändige Aushärtung des Klebstoffes, beispielsweise mittels Wärmeeintrag, erfolgen muss.
  • Die Erfindung betrifft außerdem ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Traktionsbatterie. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als ein Personenkraftwagen ausgebildet.
  • Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Batteriemodul, für die erfindungsgemäße Traktionsbatterie sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines ersten Verfahrensschrittes zur Fertigung eines Batteriemoduls; und
    • 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Verfahrensschrittes zur Fertigung des Batteriemoduls.
  • In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 und 2 zeigen Verfahrensschritte zur Herstellung eines Batteriemoduls. Das Batteriemodul kann beispielsweise in einer Traktionsbatterie für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug verwendet werden. Dazu werden Batteriezellen 1 und eine Halteeinrichtung 2 bzw. ein Trägerbauteil bereitgestellt. Hier sind lediglich eine Batteriezelle 1 und eine Aufnahmekammer 3 der Halteeinrichtung 2 gezeigt, in welche die Batteriezelle 1 entlang einer Einschubrichtung E einschiebbar ist. Die Batteriezelle 1 ist insbesondere als eine Rundzelle ausgebildet. Die Aufnahmekammer 3 weist insbesondere einen runden Querschnitt auf, ist also als ein zylinderförmiger Hohlraum ausgebildet.
  • Die Aufnahmekammer 3 weist hier an ihrem Boden 4 eine Öffnung 5 auf, über welche die Batteriezelle 1 im eingeschobenen Zustand (siehe 2) kontaktierbar ist. Um die Batteriezelle 1 an der Halteeinrichtung 2 halten zu können, wird die Batteriezelle 1 in der Aufnahmekammer 3 fixiert. Dazu wird hier vor dem Einschieben der Batteriezelle 1 in die Aufnahmekammer 3 eine Innenseite 6 der Aufnahmekammer 3 zumindest bereichsweise mit einem mikroverkapselten Klebstoff 7 beschichtet. Beispielsweise werden die Innenseite 6 von Seitenwänden 8 sowie die Innenseite 6 des Bodens 4 mit dem mikroverkapselten Klebstoff beschichtet. Mögliche Dickentoleranzen können durch spezielle Ausführung einer Oberfläche der Halteeinrichtung 2, beispielsweise eine minimale Verrippung und Verpressen der Rippen, oder durch die Materialwahl kompensiert werden.
  • Beim Einschieben der Batteriezelle 1 in die Aufnahmekammer 3 übt nun eine Außenseite 9 der Batteriezelle 1 eine Scherbeanspruchung auf die Innenseite 6 der Seitenwände 8 sowie eine Druckbeanspruchung auf die Innenseite 6 des Bodens 4 aus. Dadurch wird der mikroverkapselte Klebstoff 7 aktiviert und härtet aus, wodurch die Batteriezelle 1 in der Aufnahmekammer 3 fixiert wird. Der Klebstoff 7 wird also nur durch eine Krafteinrichtung in Form von einer Druckbeanspruchung und/oder Scherbeanspruchung aktiviert.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls für eine Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, mit den Schritten: - Bereitstellen von Batteriezellen (1), - Bereitstellen einer Halteeinrichtung (2) für die Batteriezellen (1), welche Aufnahmekammern (3) für die Batteriezellen (1) aufweist, - zumindest partielles Beschichten einer Außenseite (9) der Batteriezellen (1) und/oder einer Innenseite (6) der Aufnahmekammern (3) mit einem mikroverkapselten Klebstoff (7), und - Einschieben der Batteriezellen (1) in die Aufnahmekammern (3), wobei durch die Einschubbewegung eine Kraft auf den mikroverkapselten Klebstoff (7) ausgeübt wird, durch welche der mikroverkapselte Klebstoff (7) zum Fixieren der Batteriezellen (1) in den Aufnahmekammern (3) aktiviert wird und aushärtet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als die Batteriezellen (1) Rundzellen bereitgestellt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (2) mit zylinderförmigen Aufnahmekammern (3) ausgebildet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (2) aus einem Kunststoff gefertigt wird.
  5. Batteriemodul für eine Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, welche mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.
  6. Traktionsbatterie für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug mit zumindest einem Batteriemodul nach Anspruch 5.
  7. Kraftfahrzeug aufweisend eine Traktionsbatterie nach Anspruch 6.
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