DE102021004695A1 - Verfahren zur Herstellung einer Kühlplatte für eine Batterie - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Kühlplatte für eine Batterie, eine mit dem Verfahren hergestellte Kühlplatte und eine Batterie, die eine mit dem Verfahren hergestellte Kühlplatte aufweist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Kühlplatte für eine Batterie umfasst die Schritte:
- Bereitstellen eines ersten Kühlplattenteils und eines zweiten Kühlplattenteils, wobei das erste Kühlplattenteil und/oder zweite Kühlplattenteil eine Kanalstruktur für das Durchführen eines Kühlmittels aufweist;
- Auftragen eines Klebemittels auf zumindest eine dafür vorgesehene Teilfläche des ersten und/oder zweiten Kühlplattenteils;
- Vakuumdichtes Verbinden des ersten Kühlplattenteils mit dem zweiten Kühl-plattenteil in einem Außenbereich der Kühlplattenteile mittels eines Fügeverfahrens; (vorzugsweise Laser; vakuumdicht für Kanalstruktur)
- Anlegen eines Vakuums an zumindest eine Öffnung der Kanalstruktur bei miteinander verbundenen Kühlplattenteile zum Zusammenpressen und Verkleben der Kühlplattenteile in Bereichen, in denen Klebemittel aufgetragen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Kühlplatte für eine Batterie, eine mit dem Verfahren hergestellte Kühlplatte und eine Batterie, die eine mit dem Verfahren hergestellte Kühlplatte aufweist.
  • Batterien können mit einer Kühlplatte gekühlt werden, um beim Betrieb der Batterie entwickelte Wärme ausreichend abzuführen. Es ist bekannt, Kühlplatten durch das Zusammenfügen zweier Bleche mittels eines Lötprozess, wobei eines der Bleche eine Kanalstruktur für das Durchführen eines Kühlmittels ausbildet, herzustellen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Kühlplatte für eine Batterie umfasst die Schritte:
    • - Bereitstellen eines ersten Kühlplattenteils und eines zweiten Kühlplattenteils, wobei das erste Kühlplattenteil und/oder zweite Kühlplattenteil eine Kanalstruktur für das Durchführen eines Kühlmittels aufweist;
    • - Auftragen eines Klebemittels auf zumindest eine dafür vorgesehene Teilfläche des ersten und/oder zweiten Kühlplattenteils;
    • - Vakuumdichtes Verbinden des ersten Kühlplattenteils mit dem zweiten Kühl-plattenteil in einem Außenbereich der Kühlplattenteile mittels eines Fügeverfahrens; (vorzugsweise Laser; vakuumdicht für Kanalstruktur)
    • - Anlegen eines Vakuums an zumindest eine Öffnung der Kanalstruktur bei miteinander verbundenen Kühlplattenteile zum Zusammenpressen und Verkleben der Kühlplattenteile in Bereichen, in denen Klebemittel aufgetragen ist.
  • Unter „Vakuum“ ist ein Unterdruck zu verstehen. Vorzugsweise hat das Vakuum einen Druck von unter 0,2 bar Restdruck, insbesondere von unter 0,1 bar Restdruck.
  • Dadurch, dass die Kühlplatte durch einen Klebeprozess von zwei Kühlplattenteilen mittels eines Vakuumprozesses hergestellt wird, ermöglicht die Erfindung eine hohe Qualität der Kühlplatte. Dies betrifft insbesondere die Qualität der Dichtung an den Klebestellen. Diese kann dadurch gewährleistet werden, dass durch den Vakuumprozess ein in der Kanalstruktur im Wesentlichen einheitlicher Unterdruck erzeugt wird, der zu einem gleichmäßigen Zusammenpressen der beiden Kühlplattenteile in den Klebemittel-Bereichen führt.
  • Des Weiteren ermöglicht das Verfahren die Verwendung von Blechen als Kühlplatten, die großflächig und vergleichsweise dünn sind. So werden bevorzugt Bleche mit einer Stärke von weniger als 3,5 mm, vorzugsweise von weniger als 1,0 mm verwendet. Bevorzugt haben die Bleche eine Fläche von mindestens 1 m^2, vorzugsweise von mindestens 2 m^2.
  • In eine bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Kühlplattenteil ein Teil eines Batteriegehäuses. Der Wegfall der zweiten Kühlplattenteils als gesondertes Bauteil ermöglicht es, den Wärmetransport zwischen der Kühlplatte und der Batterie zu verbessern.
  • Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt Kühlplatte kann beispielsweise für Batterieanwendungen oder Brennstoffzellenanwendungen vorgesehen werden, insbesondere für eine Antriebsbatterie eines Kraftfahrzeugs.
  • Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt
    • 1 eine erste Schnittansicht einer mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Kühlplatte,
    • 2 eine zweite Schnittansicht der Kühlplatte.
  • 1 zeigt eine erste Schnittansicht (Grundriss) einer mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Kühlplatte 1 für eine Batterie, hier einer Antriebsbatterie für ein Kraftfahrzeug, 2 eine zweite Schnittansicht der Kühlplatte 1 (Längsschnitt).
  • Die Herstellung der Kühlplatte 1 umfasst die folgenden Schritte in der angegebenen Reihenfolge:
    • - Bereitstellen eines ersten Kühlplattenteils 2 und eines zweiten Kühlplattenteils 3, wobei das erste Kühlplattenteil 2 und/oder zweite Kühlplattenteil 3 eine Kanalstruktur 4 für das Durchführen eines Kühlmittels aufweist;
    • - Auftragen eines Klebemittels 5 auf zumindest eine dafür vorgesehene Teilfläche des ersten und/oder zweiten Kühlplattenteils 2,3;
    • - Vakuumdichtes Verbinden des ersten Kühlplattenteils 2 mit dem zweiten Kühlplattenteil 3 in einem Außenbereich 6 der Kühlplattenteile mittels eines Fügeverfahrens;
    • - Anlegen eines Vakuums an zumindest eine Öffnung 7 der Kanalstruktur 4 bei miteinander verbundenen Kühlplattenteilen 2,3 zum Zusammenpressen und Verkleben der Kühlplattenteile 2, 3 in Bereichen, in denen Klebemittel aufgetragen ist.
  • Dabei wird das Klebemittel entlang der Kanalstruktur 4 aufgetragen, so dass im Verklebten Zustand eine Leckage zwischen Kanälen der Kanalstruktur 4 verhindert ist.
  • Das vakuumdichte Verbinden der beiden Kühlplattenteile 2,3 im Außenbereich 6 erfolgt hier mittels Laserschweißens. Dies hat den Vorteil, dass sehr prozesssicher und mit einer hohen Geschwindigkeit und sehr geringer Fügeflansch-Breite vakuumdicht gefügt werden kann. Alternative Verfahren sind das Elektronenstrahl-Schweißen, MIG-Schweißen und das Vakuum-dichte Verbinden durch Kontaktkleben.
  • Die Kanalstruktur 4 hat zwei Öffnungen 7, 8, die für den Eingang und den Ausgang des Kühlmittels vorgesehen sind. In diesem Ausführungsbeispiel wird an beiden Öffnungen 7,8 ein Vakuum angelegt, hier dasselbe Vakuum, um einen möglichst gleichmäßigen Unterdruck (und damit Anpressdruck) in der Kanalstruktur 4 zu erzeugen, um die Kühlplattenteile 2,3 miteinander zu verbinden. Als Vakuum wird (gegen den Atmosphärendruck) ein Unterdruck von mindestens 0,8 bar angelegt.
  • Als Kühlplattenteile 2,3 werden ebene Bleche aus Stahl mit einer Stärke von < 3,5 mm verwendet. Stahl ist bevorzugt, da hier die Materialkosten deutlich niedriger sind, als bei Aluminium. Die Fläche des jeweiligen Kühlplattenteils 2,3 beträgt 1,3 x 2 m. In einer alternativen Ausführungsform wird ein Blech aus Aluminium verwendet.
  • Die Kanalstruktur 4 wird durch Tiefziehen des ersten Kühlplattenteils 2 erzeugt. Das zweite Kühlplattenteil 3 bleibt im Wesentlichen unverformt.
  • In einem alternativen Ausführungsbeispiel weisen beide Kühlplattenteile 2, 3 eine Kanalstruktur auf. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das zweite Kühlplattenteil 3 ein Teil eines Gehäuses der Batterie.
  • Die Kühlplatte ist Bestandteil eine Antriebsbatterie für ein Kraftfahrzeug.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Kühlplatte (1) für eine Batterie, umfassend die Schritte: - Bereitstellen eines ersten Kühlplattenteils (2) und eines zweiten Kühlplattenteils (3), wobei das erste Kühlplattenteil und/oder zweite Kühlplattenteil eine Kanalstruktur (4) für das Durchführen eines Kühlmittels aufweist; - Auftragen eines Klebemittels (5) auf zumindest eine dafür vorgesehene Teilfläche des ersten und/oder zweiten Kühlplattenteils; - Vakuumdichtes Verbinden des ersten Kühlplattenteils mit dem zweiten Kühlplattenteil in einem Außenbereich (6) der Kühlplattenteile mittels eines Fügeverfahrens; - Anlegen eines Vakuums an zumindest eine Öffnung (7) der Kanalstruktur bei miteinander verbundenen Kühlplattenteilen (2,3) zum Zusammenpressen und Verkleben der Kühlplattenteile (2,3) in Bereichen, in denen Klebemittel (5) aufgetragen ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Klebemittel entlang der Kanalstruktur (4) aufgetragen wird, so dass im Verklebten Zustand eine Leckage zwischen Kanälen der Kanalstruktur verhindert ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die für das Auftragen des Klebemittels vorgesehene Fläche des ersten und/oder zweiten Kühlplattenteils eben mit einer Breite von mindestens 3 mm ausgebildet ist zwecks Ausbildens einer flächigen Klebeverbindung der Kühlplattenteile (2,3).
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dass zusätzlich an einer weiteren Öffnung (8) der Kanalstruktur bei miteinander verbundenen Kühlplattenteile zum Zusammenpressen und Verkleben der Kühlplattenteile (2,3) ein Unterdruck angelegt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Schritte, wobei das erste und/oder zweite Kühlplattenteil (2,3) ein Blech mit einer Stärke von 0,5-3,5 mm ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Schritte, wobei das zweite Kühlplattenteil (3) ein Batteriegehäuse ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste und/oder zweite Kühlplattenteil (2,3) eine Fläche von mindestens 1 m^2 aufweist.
  8. Kühlplatte (1), hergestellt in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  9. Batterie, umfassend eine Kühlplatte (1) nach Anspruch 8.
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