DE102020116566A1 - Verfahren zur Montage einer Hochvoltbatterie sowie Fertigungsanlage zur Montage einer Hochvoltbatterie - Google Patents

Verfahren zur Montage einer Hochvoltbatterie sowie Fertigungsanlage zur Montage einer Hochvoltbatterie Download PDF

Info

Publication number
DE102020116566A1
DE102020116566A1 DE102020116566.8A DE102020116566A DE102020116566A1 DE 102020116566 A1 DE102020116566 A1 DE 102020116566A1 DE 102020116566 A DE102020116566 A DE 102020116566A DE 102020116566 A1 DE102020116566 A1 DE 102020116566A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery module
battery
housing
module
oscillation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102020116566.8A
Other languages
English (en)
Inventor
Richard Pickl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Priority to DE102020116566.8A priority Critical patent/DE102020116566A1/de
Publication of DE102020116566A1 publication Critical patent/DE102020116566A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00Manipulators not otherwise provided for
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0481Compression means other than compression means for stacks of electrodes and separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage einer Hochvoltbatterie (1), mit einem Modulsetzprozess, bei dem zumindest ein Batteriemodul (11) in einer Setzrichtung (S) mit einer Einfahrbewegung in ein Batteriegehäuse (3) eingefahren wird, und zwar bis zum Erreichen einer Montageposition, in der das Batteriemodul (11) lagerichtig auf einer gehäuseseitigen Anlagekontur (17) aufliegt, wobei zur Vermeidung eines wärmeisolierenden Luftspalts zwischen dem Batteriemodul (11) und einem Gehäuseboden (13) des Batteriegehäuses (3) dem Modulsetzprozess ein Applikations-Prozessschritt vorgeschaltet ist, bei dem eine hochviskose Wärmeleitpaste (23) auf den Gehäuseboden (13) aufgebracht wird, so dass beim Modulsetzprozess das Batteriemodul (11) mit einer Anpresskraft (FA) gegen die Wärmeleitpaste (23) gedrückt wird, wodurch diese sich unter Verpressung gleichmäßig verteilt, wobei sich während der Verteilung aufgrund innerer Reibung in der Wärmeleitpaste (23) eine Viskositätskraft (Fv) aufbaut, die der Anpresskraft (FA) solange entgegenwirkt, bis die Wärmeleitpaste (23) zwischen dem Batteriemodul (11) und dem Gehäuseboden (13) verteilt ist. Erfindungsgemäß wird, insbesondere zur Reduzierung der Viskositätskraft (Fv), die Einfahrbewegung des Batteriemoduls (11) mit einer hochfrequenten Oszillation (35) überlagert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage einer Hochvoltbatterie nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Fertigungsanlage zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Anspruch 7.
  • Die Hochvoltbatterie 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.
  • Eine gattungsgemäße Batteriemontage erfolgt in einer Fertigungsanlage, in der mit Hilfe eines Industrieroboters in einer vollautomatisierten Prozesskette zunächst ein noch leeres Batteriegehäuse bereitgestellt wird, das in der Gehäusehochrichtung nach oben offen ist. Das Batteriegehäuse weist einen großflächigen Gehäuseboden auf, von dem randseitig Gehäusewände hochgezogen sind.
  • Anschließend wird ein Modulsetzprozess durchgeführt, bei dem die Batteriemodule in einer Setzrichtung mit einer Einfahrbewegung in ein Batteriegehäuse eingefahren werden, und zwar bis zum Erreichen einer Montageposition, in der das jeweilige Batteriemodul lagerichtig auf einer gehäuseseitigen Anlagekontur aufliegt.
  • Vor dem Start des Modulsetzprozesses erfolgt ein Applikations-Prozessschritt, bei dem eine hochviskose Wärmeleitpaste auf den Gehäuseboden aufgebracht wird, um im Zusammenbauzustand einen wärmeisolierenden Luftspalt zwischen dem Batteriemodul und einem Gehäuseboden zu vermeiden. Nach erfolgter Wärmeleitpasten-Applikation wird im Modulsetzprozess das Batteriemodul mit einer Anpresskraft gegen die Wärmeleitpaste gedrückt, wodurch diese sich unter Verpressung gleichmäßig verteilt. Während der Verteilung zwischen dem Batteriemodul und dem Gehäuseboden baut sich in der Wärmeleitpaste aufgrund von innerer Reibung eine Viskositätskraft auf. Diese wirkt der Anpresskraft solange entgegen, bis die Wärmeleitpaste zwischen dem Batteriemodul und dem Gehäuseboden verteilt ist.
  • Um im Modulsetzprozess die Viskositätskraft der Wärmeleitpaste zu überwinden, muss die Anpresskraft, mit der das Batteriemodul beaufschlagt wird, ausreichend groß bemessen sein. Von daher wird im Stand der Technik die Fertigungsanlage mit einer entsprechend großen Leistungskapazität ausgelegt sein, was mit hohem Fertigungsaufwand sowie hohen Fertigungskosten verbunden ist.
  • Aus der DE 10 2016 100 966 A1 sind eine Schabvorrichtung und ein Schabverfahren unter Verwendung eines Roboters bekannt. Die WO 2017/160202 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verankerung eines Einsatzes in einer Struktur durch Verwendung einer Vibrationsvorrichtung. DE 81 02 738 U1 offenbart einen Greifer mit Vibrator. Aus der DE 10 2018 210 819 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeug-Traktionsbatterie bekannt. Die DE 10 2018 208 070 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Batteriemodulvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, eine Batteriemodulvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Batteriemodulvorrichtung.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Fertigungsanlage zur Montage einer Hochvoltbatterie bereitzustellen, bei der der Fertigungsaufwand im Vergleich zum Stand der Technik reduziert werden kann.
  • Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 oder 7 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
  • In Abkehr vom Stand der Technik kann im erfindungsgemäßen Modulsetzprozess auf die Bereitstellung einer übermäßig großen Anpresskraft verzichtet werden. Anstelle dessen nutzt die Erfindung die Erkenntnis, dass das Fließverhalten einer konventionellen hochviskosen Wärmeleitpaste dem einer nicht-newtonschen Flüssigkeit entspricht. Das heißt, dass sich bei einer Scherbelastung der Wärmeleitpaste eine Scherverdünnung einstellt, bei der die Viskosität der scherbelasteten Wärmeleitpasten-Schicht reduziert ist, und zwar im Vergleich zu einer nicht scherbelasteten Wärmeleitpasten-Schicht.
  • Dieser Effekt wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 im Modulsetzprozess wie folgt genutzt: Die Einfahrbewegung des Batteriemoduls wird mit einer hochfrequenten Oszillation überlagert. Durch die hochfrequente Oszillation wird die Wärmeleitpaste mit einer Scherbelastung beaufschlagt. Dadurch bildet sich eine an das oszillierende Batteriemodul angrenzende, niederviskose Wärmeleitpasten-Randschicht (Scherverdünnung).
  • Im Vergleich zum Stand der Technik kann daher der Modulsetzprozess mit reduzierter Anpresskraft durchgeführt werden. Von daher kann der Industrieroboter in der Fertigungsanlage im Vergleich zum Stand der Technik mit geringerer Leistungskapazität ausgelegt werden. Dies führt zu einem geringeren Aufwand in der Robotertechnik und damit zu einem reduzierten Fertigungsaufwand bei der Montage der Hochvoltbatterie.
  • Speziell bei Verwendung einer nicht-newtonschen hochviskosen Wärmeleitpaste bewirkt daher die Batteriemodul-Oszillation in Doppelfunktion sowohl eine Scherverdünnung in der Wärmeleitpaste als auch eine Unterstützung bei der Quer-Verteilung der Wärmeleitpaste zwischen dem Batteriemodul und dem Gehäuseboden. Mit der Erfindung erfolgt daher eine im Vergleich zum Stand der Technik beschleunigte sowie gleichmäßigere Verteilung der Wärmeleitpaste, wodurch der Materialaufwand bei der Wärmeleitpaste reduziert werden kann.
  • Die Erfindung ist jedoch nicht auf den Einsatz mit einer solchen nicht-newtonschen Wärmeleitpaste beschränkt. Vielmehr hat sich gezeigt, dass die der Einfahrbewegung aufgeprägte hochfrequente Batteriemodul-Oszillation auch ohne Scherverdünnung zu einer im Vergleich zum Stand der Technik beschleunigten Quer-Verteilung der Wärmeleitpaste zwischen dem Batteriemodul und dem Gehäuseboden führt.
  • Im Hinblick auf eine wirkungsvolle Scherverdünnung in der, dem Batteriemodul zugewandten Wärmeleitpasten-Randschicht kann die hochfrequente Batteriemodul-Oszillation im Vergleich zur langsamen Batteriemodul-Einfahrbewegung in Setzrichtung mit wesentlich größerer Geschwindigkeit erfolgen. Unabhängig von einer solchen Scherverdünnung in der Wärmeleitpasten-Randschicht unterstützt die hochfrequente Batteriemodul-Oszillation eine beschleunigte Verteilung der Wärmeleitpaste zwischen dem Batteriemodul und dem Gehäuseboden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Batteriemodul-Oszillation quer zur Setzrichtung erfolgen, und/oder kann die Batteriemodul-Oszillation eine oszillierende Linearbewegung, eine oszillierende Taumelbewegung oder eine oszillierende Kreisbewegung sein. Die räumliche Ausrichtung der Batteriemodul-Oszillation kann in Abhängigkeit von dem Fließverhalten der Wärmeleitpaste gewählt werden. Bei einer nicht-newtonschen Wärmeleitpaste hat sich herausgestellt, dass die Scherverdünnung besonders vorteilhaft durch eine Oszillation erreicht wird, die ausschließlich eine Quer-Bewegungskomponente in Gehäusequerrichtung und damit rechtwinklig zur Richtung der Einfahrbewegung aufweist. Hingegen ist eine Batteriemodul-Oszillation, die auch eine (in Setzrichtung ausgerichtete) Vertikal-Bewegungskomponente aufweist, für den Einsatz bei einer nicht-newtonschen Wärmeleitpaste weniger geeignet.
  • Bevorzugt kann die hochfrequente Batteriemodul-Oszillation eine Taumel- oder Kreisbewegung sein, die in einer Horizontaleben, das heißt rechtwinklig zur Setzrichtung erfolgt.
  • Im Hinblick auf einen einwandfreien, störkonturfreien Modulsetzprozess ist es bevorzugt, wenn das Batteriemodul mit ausreichend großem Montagefreigang (bzw. Montagespiel) in das Batteriegehäuse eingefahren wird. Der Montagefreigang kann sich in der Gehäusequerrichtung zwischen dem Batteriemodul und der Gehäuseseitenwand befinden und das Batteriemodul vollständig umziehen. In diesem Fall kann hochfrequente Batteriemodul-Oszillation eine Amplitude aufweisen, die kleiner bemessen ist als der Montagefreigang. Während des Modulsetzprozesses ist daher zuverlässig verhindert, dass das Batteriemodul mit dem Batteriegehäuse kollidiert. Dies hat den Vorteil, dass beim Modulsetzprozess keine durch die Oszillation verursachten Beschädigungen am Batteriemodul oder dem Batteriegehäuse auftreten können.
  • Erfindungsgemäß ist auch eine Fertigungsanlage zur Durchführung eines Verfahrens zur Montage einer Hochvoltbatterie vorgeschlagen. Die Fertigungsanlage weist einen Industrieroboter, insbesondere einen am Boden ortsfest positionierten Sieben-Achs-Roboter, auf, der einen Roboterarm mit mehreren über Gelenke verbundenen Gliedern und eine programmierbare Robotersteuerung aufweist, mittels der elektrische Antriebe der Roboterarm-Glieder ansteuerbar sind. Der Roboterarm weist an seinem distalen Ende einen Batteriemodul-Greifer auf, mit dem das Batteriemodul in das Batteriegehäuse einfahrbar ist. Der Einsatz des Industrieroboters hat den Vorteil, dass die Batteriemodule einer Hochvoltbatterie wiederholgenau und unter bestmöglicher Nutzung der auftretenden Scherverdünnung in das Batteriegehäuse einsetzbar sind.
  • In einer ersten bevorzugten Ausführungsform kann die Robotersteuerung durch eine entsprechende Ansteuerung von zumindest einem der Roboterarm-Glieder die hochfrequente Oszillation des Batteriemoduls erzeugen.
  • Dies hat den Vorteil, dass bereits vorhandene Industrieroboter, ohne weitere Umbauten, in erfindungsgemäßer Weise einsetzbar sind.
  • In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform kann dem am distalen Ende des Roboterarms angeordneten Batteriemodul-Greifer eine Oszilliereinheit zugeordnet sein, die von der Robotersteuerung ansteuerbar ist, um das Batteriemodul mit der hochfrequenten Oszillation zu beaufschlagen. Durch den Einsatz der Oszilliereinheit kann auf eine aufwändige Ansteuerung des Industrieroboters verzichtet werden, da der Industrieroboter auf bereits bekannte Weise ansteuerbar ist und die Oszillation ausschließlich von der Oszilliereinheit erzeugt werden kann.
  • Es zeigen:
    • 1 in einer schematischen Teilschnittansicht eine Hochvoltbatterie;
    • 2 in einer Schnittansicht ein noch unbestücktes Batterie-Gehäuseunterteil mit auf dem Gehäuseboden applizierter Wärmeleitpaste;
    • 3 in einer Skizze eine Fertigungsanlage bei der Durchführung des Modulsetzprozesses; und
    • 4 eine Detailansicht aus der 3.
  • In der 1 ist eine Teilschnittansicht einer Hochvoltbatterie 1 dargestellt. Das Batteriegehäuse der Hochvoltbatterie 1 weist ein ein Gehäuseunterteil und eine Gehäuse-Deckplatte 7 auf, die zusammen Batteriemodul-Aufnahmeräume begrenzen, von denen in den Figuren nur ein Batteriemodul-Aufnahmeraum 9 dargestellt ist. In den Batteriemodul-Aufnahmeraum 9 ist ein Batteriemodul 11 eingesetzt. Die Bestückung des Batteriegehäuses erfolgt in einem später beschriebenen Modulsetzprozess. Das Gehäuseunterteil ist aus einem Gehäuseboden 13 und davon hochgezogene Gehäusewänden 15 aufgebaut. In den Eckbereichen zwischen dem Gehäuseboden 13 und den Gehäusewänden 15 sind eine Anlagekontur bildende Schraubsockel 17 vorgesehen. An Schraubstellen 19 ist das Batteriemodul 11 über Batteriemodul-Montageabschnitte 21 an den Schraubsockeln 17 festgeschraubt. Wie aus der 1 weiter hervorgeht, ist der Gehäuseboden 13 zweilagig aufgebaut, und zwar aus einer batterieinneren Wärmeabführplatte 12 und einem Unterboden 14. Die batterieinnere Wärmeabführplatte 12 ist Bestandteil eines Batterie-Kühlsystems und ist mit einer Anzahl von kühlmitteldurchströmten Kanälen ausgebildet.
  • Nachfolgend wird anhand der 3 bis 4 der Modulsetzprozess beschrieben. Damit im Batterie-Zusammenbauzustand (1) wärmeisolierende Luftspalte zwischen dem Batteriemodul 11 und dem Gehäuseboden 13 vermieden werden, ist dem in den 3 und 4 angedeuteten Modulsetzprozess ein Applikations-Prozessschritt vorgelagert, der in der 2 veranschaulicht ist.
  • Im Applikations-Prozessschritt (2) wird die hochviskose Wärmeleitpaste 23 auf den Gehäuseboden 13 des noch unbestückten Gehäuseunterteils appliziert. In der 2 ist der Gehäuseboden 13 mit der bereits applizierten und noch unverteilten Wärmeleitpaste 23 nach Abschluss des Applikations-Prozessschrittes gezeigt. Für die Stabilisierung des Gehäusebodens 13 im nachfolgenden Modulsetzprozess ist das Gehäuseunterteil 5 auf einem nicht gezeigten Gegenhalter aufgesetzt, der ein Durchbiegen des Gehäusebodens 13 während des Modulsetzprozesses verhindert.
  • Der Modulsetzprozess erfolgt vollautomatisiert in einer in der 3 angedeuteten Fertigungsanlage. Die Fertigungsanlage weist einen ortsfest positionierten Sieben-Achs-Roboter mit einem Roboterarm auf. An dessen distalem Ende ist ein Batteriemodul-Greifer 33 angeordnet, der das Batteriemodul 11 trägt. Der Roboterarm ist von mehreren, über Roboterarm-Gelenke verbundenen Roboterarm-Gliedern 38 gebildet, die jeweils mittels einer Robotersteuerung 51 elektromotorisch ansteuerbar sind. Die Robotersteuerung 51 ist in Signalverbindung mit nicht gezeigten Stellmotoren der Roboterarm-Glieder 38.
  • Dem Batteriemodul-Greifer 33 ist eine Oszilliereinheit 53 zugeordnet, die ebenfalls von der Robotersteuerung 51 ansteuerbar ist. Mit Hilfe der Oszilliereinheit 53 wird die Einfahrbewegung des Batteriemoduls 11 mit einer hochfrequenten Oszillation 35 (3 oder 4) überlagert.
  • In der 3 oder 4 wird das Batteriemodul 11 in einer Setzrichtung S von oben in das Gehäuseunterteil eingefahren. Die Setzrichtung S erstreckt sich in der Gehäusehochrichtung z. Um eine störkonturfreie Einfahrbewegung des Batteriemoduls 11 in das Gehäuseunterteil zu ermöglichen, ist in der Gehäusequerrichtung y zwischen dem Batteriemodul 11 und der Gehäuseseitenwand 15 ein Montagefreigang 31 vorgesehen, der das Batteriemodul 11 umzieht.
  • Bei der Einfahrbewegung drückt der Roboterarm das Batteriemodul 11 mit einer Anpresskraft FA gegen die Wärmeleitpaste 23, wodurch diese sich unter Verpressung zwischen dem Batteriemodul 11 und dem Gehäuseboden 13 flächig verteilt wird. Während der Verteilung baut sich aufgrund von innerer Reibung in der Wärmeleitpaste 23 eine Viskositätskraft Fv (4) auf. Diese wirkt der Anpresskraft FA solange entgegen, bis die Wärmeleitpaste 23 vollständig zwischen dem Batteriemodul 11 und dem Gehäuseboden 13 verteilt ist.
  • Die Wärmeleitpaste 23 ist eine nicht-newtonsche Flüssigkeit, deren Viskosität sich bei steigender Scherbelastung reduziert, und zwar im Vergleich zu einem nicht scherbelasteten Zustand. Mittels der hochfrequenten Batteriemodul-Oszillation 35 (4) wird eine lokale Scherbelastung auf die Wärmeleitpaste 23 ausgeübt. Dadurch bildet sich in der Wärmeleitpaste 23 eine niedrigviskose Wärmeleitpasten-Randschicht 37 (4) aus, die an das Batteriemodul 11 grenzt und die zu einer Reduzierung der Viskositätskraft Fv in der Wärmeleitpaste 23 beiträgt.
  • Aufgrund der reduzierten Viskositätskraft Fv lässt sich die Wärmeleitpaste 23 im Modulsetzprozess mit im Vergleich zum Stand der Technik reduzierter Anpresskraft FA verteilen. Entsprechend kann der in der 3 gezeigte Industrieroboter im Vergleich zum Stand der Technik mit geringerer Leistungskapazität ausgelegt werden. Dies führt zu einem geringeren Aufwand in der Robotertechnik und damit zu einem reduzierten Fertigungsaufwand bei der Batterie-Montage. Zudem ergibt sich mit der hochfrequenten Oszillation 35 des Batteriemoduls 11 eine im Vergleich zum Stand der Technik beschleunigte sowie gleichmäßigere Verteilung der Wärmeleitpaste 23, so dass der Materialaufwand bei der Wärmeleitpaste 23 reduzierbar ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Hochvoltbatterie
    7
    Gehäuse-Deckplatte
    9
    Batteriemodul-Aufnahmeraum
    11
    Batteriemodul
    12
    Wärmeabführplatte
    13
    Gehäuseboden
    14
    Unterboden
    15
    Gehäuseseitenwand
    17
    Schraubsockel
    19
    Schraubstelle
    21
    Batteriemodul-Montageabschnitt
    23
    Wärmeleitpaste
    31
    Roboterarm
    33
    Batteriemodul-Greifer
    35
    Batteriemodul-Oszillation
    37
    Wärmeleitpasten-Randschicht
    51
    Robotersteuerung
    53
    Oszilliereinheit
    31
    Montagefreigang
    FA
    Anpresskraft
    Fv
    Viskositätskraft
    S
    Setzrichtung
    y
    Gehäusequerrichtung
    z
    Gehäusehochrichtung
    a
    Amplitude
  • 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
    • DE 102016100966 A1 [0007]
    • WO 2017/160202 A1 [0007]
    • DE 8102738 U1 [0007]
    • DE 102018210819 A1 [0007]
    • DE 102018208070 A1 [0007]

Claims (9)

  1. Verfahren zur Montage einer Hochvoltbatterie (1), mit einem Modulsetzprozess, bei dem zumindest ein Batteriemodul (11) in einer Setzrichtung (S) mit einer Einfahrbewegung in ein Batteriegehäuse (3) eingefahren wird, und zwar bis zum Erreichen einer Montageposition, in der das Batteriemodul (11) lagerichtig auf einer gehäuseseitigen Anlagekontur (17) aufliegt, wobei zur Vermeidung eines wärmeisolierenden Luftspalts zwischen dem Batteriemodul (11) und einem Gehäuseboden (13) des Batteriegehäuses (3) dem Modulsetzprozess ein Applikations-Prozessschritt vorgeschaltet ist, bei dem eine hochviskose Wärmeleitpaste (23) auf den Gehäuseboden (13) aufgebracht wird, so dass beim Modulsetzprozess das Batteriemodul (11) mit einer Anpresskraft (FA) gegen die Wärmeleitpaste (23) gedrückt wird, wodurch diese sich unter Verpressung gleichmäßig verteilt, wobei sich während der Verteilung aufgrund von innerer Reibung in der Wärmeleitpaste (23) eine Viskositätskraft (Fv) aufbaut, die der Anpresskraft (FA) solange entgegenwirkt, bis die Wärmeleitpaste (23) zwischen dem Batteriemodul (11) und dem Gehäuseboden (13) verteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere zur Reduzierung der Viskositätskraft (Fv), die Einfahrbewegung des Batteriemoduls (11) mit einer hochfrequenten Oszillation (35) überlagert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Ruhezustand hochviskose Wärmeleitpaste (23) eine nicht-newtonsche Flüssigkeit ist, deren Viskosität sich bei steigender Scherbelastung reduziert.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Batteriemodul-Oszillation (35) eine lokale Scherbelastung auf die Wärmeleitpaste (23) ausgeübt wird, und zwar unter Bildung einer an das Batteriemodul (11) grenzenden, niederviskosen Wärmeleitpasten-Randschicht (37), die zu einer Reduzierung der Viskositätskraft (Fv) führt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die hochfrequente Batteriemodul-Oszillation (35) im Vergleich zur langsamen Batteriemodul-Einfahrbewegung in der Setzrichtung (S) mit hoher Geschwindigkeit erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hochfrequente Batteriemodul-Oszillation (35) quer zur Setzrichtung (S) insbesondere in einer Horizontalebene erfolgt, und/oder dass die Batteriemodul-Oszillation (35) eine oszillierende Linearbewegung, eine oszillierende Taumelbewegung oder eine oszillierende Kreisbewegung ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gehäusequerrichtung (y) zwischen dem Batteriemodul (11) und einer Gehäuseseitenwand (15) ein Montagefreigang (31) vorgesehen ist, der eine störkonturfreie Einfahrbewegung des Batteriemoduls (11) in das Batteriegehäuse (3) gewährleistet, und dass die hochfrequente Batteriemodul-Oszillation (35) eine Amplitude (a) aufweist, die kleiner bemessen ist als der Montagefreigang (31).
  7. Fertigungsanlage zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Industrieroboter, etwa einem am Boden ortsfest positionierten Sieben-Achs-Roboter, der einen Roboterarm mit mehreren über Gelenke verbundenen Gliedern (38) und eine programmierbare Robotersteuerung (51) aufweist, mittels der die Roboterarm-Glieder (38) ansteuerbar sind, wobei der Roboterarm an seinem distalen Ende einen Batteriemodul-Greifer (33) aufweist, mit dem das Batteriemodul (11) in das Batteriegehäuse (3) einfahrbar ist.
  8. Fertigungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Robotersteuerung (51) durch elektromotorische Ansteuerung von zumindest einem der Roboterarm-Glieder (38) die hochfrequente Batteriemodul-Oszillation (35) erzeugt.
  9. Fertigungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem am distalen Ende des Roboterarms angeordneten Batteriemodul-Greifer (33) eine Oszilliereinheit (53) zugeordnet ist, die von der Robotersteuerung (51) ansteuerbar ist, um das Batteriemodul (11) mit der hochfrequenten Oszillation (35) zu beaufschlagen.
DE102020116566.8A 2020-06-24 2020-06-24 Verfahren zur Montage einer Hochvoltbatterie sowie Fertigungsanlage zur Montage einer Hochvoltbatterie Ceased DE102020116566A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020116566.8A DE102020116566A1 (de) 2020-06-24 2020-06-24 Verfahren zur Montage einer Hochvoltbatterie sowie Fertigungsanlage zur Montage einer Hochvoltbatterie

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020116566.8A DE102020116566A1 (de) 2020-06-24 2020-06-24 Verfahren zur Montage einer Hochvoltbatterie sowie Fertigungsanlage zur Montage einer Hochvoltbatterie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020116566A1 true DE102020116566A1 (de) 2021-12-30

Family

ID=78826989

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020116566.8A Ceased DE102020116566A1 (de) 2020-06-24 2020-06-24 Verfahren zur Montage einer Hochvoltbatterie sowie Fertigungsanlage zur Montage einer Hochvoltbatterie

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020116566A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8102738U1 (de) 1981-02-03 1981-07-09 Liebherr-Hydraulikbagger Gmbh, 7951 Kirchdorf Greifer mit vibrator
DE102016100966A1 (de) 2015-01-28 2016-07-28 Fanuc Corporation Schabvorrichtung und Schabverfahren unter Verwendung eines Roboters
WO2017160202A1 (en) 2016-03-15 2017-09-21 Ikea Supply Ag Method and device for anchoring an insert in a structure by using a vibration device
DE102018208070A1 (de) 2018-05-23 2019-11-28 Audi Ag Verfahren zum Herstellen einer Batteriemodulvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, Batteriemodulvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug mit einer Batteriemodulvorrichtung
DE102018210819A1 (de) 2018-07-02 2020-01-02 Audi Ag Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeug-Traktionsbatterie

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8102738U1 (de) 1981-02-03 1981-07-09 Liebherr-Hydraulikbagger Gmbh, 7951 Kirchdorf Greifer mit vibrator
DE102016100966A1 (de) 2015-01-28 2016-07-28 Fanuc Corporation Schabvorrichtung und Schabverfahren unter Verwendung eines Roboters
WO2017160202A1 (en) 2016-03-15 2017-09-21 Ikea Supply Ag Method and device for anchoring an insert in a structure by using a vibration device
DE102018208070A1 (de) 2018-05-23 2019-11-28 Audi Ag Verfahren zum Herstellen einer Batteriemodulvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, Batteriemodulvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug mit einer Batteriemodulvorrichtung
DE102018210819A1 (de) 2018-07-02 2020-01-02 Audi Ag Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeug-Traktionsbatterie

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018208070A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Batteriemodulvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, Batteriemodulvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Kraftfahrzeug mit einer Batteriemodulvorrichtung
DE102017223664B4 (de) Verfahren und Handhabungsvorrichtung zur Anordnung eines Batteriemoduls auf einer Platte
EP2707173B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum mechanischen entschichten beschichteter platinen unter verwendung einer presse und einem schabemesser
DE102017101834A1 (de) Automatisiertes Abtrennen von Stützstrukturen von einem Pulverbett-basiert additiv hergestellten Bauteil
DE102010039649A1 (de) Ultraschallschweißvorrichtung und Ultraschallschweißverfahren
DE102013114184B4 (de) Doppelpunktschweißvorrichtung
DE102017101835A1 (de) Verfahren zur Pulverbett-basierten additiven Fertigung von mindestens einem Bauteil und Pulverbett-additiv gefertigte(s) Bauteil(e) sowie Anlage und Bauplattform zur Durchführung des Verfahrens
DE102018210819A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeug-Traktionsbatterie
DE102019207356A1 (de) Modulgehäuse, Batteriemodul, Hochvoltbatterie, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Einbringen eines Wärmeleitmittels zwischen ein Batteriemodul und einen Kühlboden
DE102019131820A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Batterie, Batterie sowie Kraftfahrzeug mit einer Batterie
DE2118000C3 (de) Trockenelektrolytkondensator und Verfahren zu seiner Herstellung
WO2014044338A1 (de) Tiefziehwerkzeug und verfahren zum tiefziehen eines werkstückes
DE102020116566A1 (de) Verfahren zur Montage einer Hochvoltbatterie sowie Fertigungsanlage zur Montage einer Hochvoltbatterie
DE102019211092A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Batterievorrichtung für ein Kraftfahrzeug, Batterievorrichtung sowie Kraftfahrzeug mit einer Batterievorrichtung
DE102015211170A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
WO2019011532A1 (de) 3d-druck-verfahren und 3d-druck-vorrichtung
DE102018216833A1 (de) Batteriegehäuseunterteil zur Aufnahme zumindest eines Batteriemoduls, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Herstellen eines Batteriegehäuseunterteils
DE102019121964B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls einer Kraftfahrzeugbatterie,Batteriemodul sowie Kraftfahrzeug
EP2119564B1 (de) Feuchtwerksgehäuse
WO2017144216A1 (de) Energiespeichergehäuse, fahrzeug mit einem energiespeichergehäuse und set aus energiespeichergehäusen
EP3774316B1 (de) Pressenantrieb mit energierückgewinnung
DE102012111950A1 (de) Drapiervorrichtung
EP2662161B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Werkzeugs
DE102019202708A1 (de) Gehäuse für Leistungselektronik sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen
DE102018222574A1 (de) Energiespeicheranordnung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final