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Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einem Batteriemodul und mit einem Rahmenelement gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Batterien mit Batteriemodulen bekannt, welche mit einem Wärmeleitkleber auf eine Bodenplatte beziehungsweise auf eine Kühleinrichtung geklebt sind.
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Die
DE 10 2019 201 007 A1 betrifft ein Batteriemontageverfahren zum Bereitstellen einer Batterieanordnung mit mindestens einem Batteriemodul, einer Kühleinrichtung und einem Rahmen. Dabei wird zum Befestigen des Batteriemoduls an einer ersten Seite der Kühleinrichtung das Batteriemodul in einen Modulauflagebereich der ersten Seite aufgeklebt, ohne dass der Rahmen an der Kühleinrichtung befestigt ist, wobei die Kühleinrichtung ein die erste Seite bereitstellendes Trennelement aufweist, welches einen Randbereich und einen Übergangsbereich aufweist, welcher den Randbereich mit dem Modulauflagebereich verbindet, wobei das Trennelement zumindest im Übergangsbereich elastisch flexibel ausgebildet ist und wobei nach dem Aufkleben des Batteriemoduls der Rahmen derart aufgesetzt wird, dass zumindest ein Teil des Rahmens auf dem Randbereich des Trennelements aufliegt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, gegenüber dem ermittelten Stand der Technik eine verbesserte Batterie bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Batterie gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Batterie mit einem Batteriemodul und mit einem Rahmenelement, wobei das Batteriemodul mittels eines Klebers mit einer als Bodenplatte ausgebildeten Kühleinrichtung der Batterie kontaktiert ist.
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Es ist dabei vorgesehen, dass das Rahmenelement und/oder ein Deckelelement der Batterie und/oder die Bodenplatte mittels eines Strukturklebers als der Kleber mit dem Batteriemodul verklebt ist.
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Insbesondere durch den Strukturkleber kann bei einem sogenannten Cell2Pack-Konzept der nicht hochfeste Kleber, wie zum Beispiel der Montagekleber, beispielsweise oben oder seitlich zwischen den Zellen und dem Deckblech beziehungsweise den Verbindungsleisten, oder der Wärmeleitkleber unten zwischen den Zellen und Boden im Kühlerbereich unterstützt werden. Dadurch wird an der Seite des Kühlers, insbesondere im Bodenbereich, der nicht hochfeste Wärmeleitkleber ohne erhebliche Verluste der Kühlleistung durch die Strukturklebestreifen unterstützt. Durch die Strukturklebestreifen zwischen dem weniger viskosen, schnell aushärtenden Klebstoff, wie zum Beispiel dem Montagekleber im oberen Bereich oder seitlich, kann die Produktionszeit ohne große Verluste der Festigkeit beziehungsweise Steifigkeit verbessert werden. Da die Strukturklebestreifen den wesentlichen Beitrag zur mechanischen Festigkeit des gesamten integrierten Zellblocks beitragen, können die anderen verwendeten Materialien, insbesondere der Wärmeleitklebstoff und der Montagekleber, auf die jeweiligen Hauptfunktionen hin entwickelt werden, ohne dass die Eigenschaft der mechanischen Festigkeit stark berücksichtigt werden muss.
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Insbesondere wird somit bei der Verklebung der Batteriezellen, dem sogenannten Cell2Pack-Konzept der Wärmeleitkleber zur Kühleinrichtung hin oder der Montagekleber zur Deckschicht beziehungsweise seitlich hin durch die hochfesten Strukturklebestreifen unterstützt.
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Durch die hochfesten Strukturklebestreifen wird der nicht hochfeste Kleber, wie zum Beispiel der Montagekleber oder der Wärmeleitkleber, unterstützt. Durch die Strukturklebestreifen wird die Verbindung der Zellen mit dem Boden und dem Deckel verstärkt. Dadurch wird an der Seite des Kühlers der nicht hochfeste Wärmeleitkleber mit im Wesentlichen unerheblichen Verlusten der Kühlleistung durch die Strukturklebestreifen unterstützt. Durch die Strukturklebestreifen zwischen dem weniger viskosen, schnell aushärtenden Klebstoff im oberen Bereich kann die Produktionszeit ohne große Verluste der Festigkeit beziehungsweise Steifigkeit verbessert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist das Deckelelement zusätzlich mittels eines Montageklebers mit dem Batteriemodul verklebt.
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Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Strukturkleber in Form von zumindest einem Strukturklebestreifen aufgebracht ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist zwischen dem Strukturkleber eine Wärmeleitpaste auf der Bodenplatte ausgebildet.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. 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, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform einer Batterie;
- 2 eine weitere schematische Draufsicht auf die Batterie gemäß 1;
- 3 eine schematische perspektivische Unteransicht der Batterie gemäß 1;
- 4 eine zweidimensionale schematische Ansicht der Batterie; und
- 5 eine zweidimensionale schematische Ansicht einer Anordnung eines Strukturklebers.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform einer Batterie 10. Die Batterie 10 weist ein Batteriemodul 12 auf, wobei das Batteriemodul 12 eine Vielzahl von einzelnen Batteriezellen aufweist, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielsweise als sogenannte Pouch-Zellen ausgebildet sind. Die Batterie 10 weist ein Rahmenelement 14 auf, wobei das Batteriemodul 12 mittels eines Klebers mit einer als Bodenplatte 16 ausgebildeten Kühleinrichtung der Batterie 10 kontaktiert ist. Vorliegend ist von der Bodenplatte 16 insbesondere eine Oberseite 18 gezeigt.
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Es ist vorgesehen, dass das Rahmenelement 14 und/oder ein Deckelelement 20 der Batterie 18 und/oder die Bodenplatte 16 mittels eines Strukturklebers 22 (2) als Kleber mit dem Batteriemodul 12 verklebt ist.
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Das Rahmenelement 14 weist vorliegend insbesondere zwei Endplatten 24 sowie Querversteifungen beziehungsweise Querstreben 26 auf. Ferner ist das Rahmenelement 14 insbesondere quaderförmig ausgebildet. Im Innenraum des Rahmenelements 14 wiederum haben die Batteriezellen, insbesondere die Pouch-Zellen, Platz.
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2 zeigt eine weitere schematische Perspektivansicht des Batteriemoduls 12, jedoch ohne das Deckelelement 20. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist insbesondere gezeigt, dass das Deckelelement 20 mittels eines Montageklebers 28 mit dem Batteriemodul 12 verklebt ist. Ferner ist insbesondere gezeigt, dass beispielsweise auch der Strukturkleber 22 in Form von zumindest einem Strukturklebestreifen 22a, 22b, vorliegend in Form von vier Strukturklebestreifen, aufgebracht ist. Der Strukturkleber 22 ist, hier in Form der genannten Strukturklebestreifen 22a, zwischen dem Rahmenelement 14 und dem Deckelelement 20 angeordnet. Jeweils ein Strukturklebestreifen 22b des Strukturklebers 22 ist zwischen den Endplatten 24 und dem Deckelelement 20, zwischen den Endplatten 24 und der Bodenplatte 16, zwischen den Querstreben 26 und dem Deckelelement 20 sowie zwischen den Querstreben 26 und der Bodenplatte 16 angeordnet.
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3 zeigt eine schematische Ansicht des Batteriemoduls 12 von einer Unterseite 30 der Bodenplatte 16. In 3 ist insbesondere gezeigt, dass der Strukturkleber 22 auch in einer Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung der Endplatten 24 beziehungsweise senkrecht zu einer Längsrichtung der Querstreben 26 angeordnet ist. Strukturklebestreifen 22b des Strukturklebers 22 sind auch senkrecht zu einer Längsrichtung der Endplatten 24 und senkrecht zu einer Längsrichtung der Batteriezellen 34 angeordnet um die Batteriezellen 34 an der Bodenplatte 16 zusätzlich zu fixieren Hierzu sind die Strukturklebestreifen 22b zwischen der Bodenplatte 16 und den Batteriezellen 34 angeordnet. Ebenso sind Strukturklebestreifen 22b des Strukturklebers 22 zwischen den Batteriezellen 34 und dem Deckelelement 20 angeordnet. Es ist dabei vorteilhaft vorgesehen, dass auf der Bodenplatte 16 in Bereichen zwischen den Strukturklebestreifen 22a,22b des Strukturklebers 22 eine Wärmeleitpaste 32 aufgebracht ist. Insbesondere ist somit gezeigt, dass durch die Strukturklebestreifen 22a,22b der hochfeste Kleber, wie zum Beispiel der Montagekleber 28 oder der Wärmeleitkleber 32, unterstützt wird. Damit wird die Festigkeit beziehungsweise Steifigkeit der gesamten Anbindung der Batteriezellen verbessert und ein besseres Verhalten bei Vibrations- und Schocklasten erreicht.
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Durch den Strukturkleber 22 wird die Verbindung der Batteriezellen mit der Bodenplatte 16 und dem Deckelelement 20 verstärkt. Dadurch wird an der Seite des Kühlers, insbesondere dem Bodenbereich, der nicht hochfeste Wärmeleitkleber 32 ohne erhebliche Verluste der Kühlleistung durch die Strukturklebestreifen 22a,22b unterstützt. Durch die Strukturklebestreifen 22a, 22b zwischen dem weniger viskosen, schnell aushärtenden Klebstoff, wie zum Beispiel dem Montagekleber 28 im oberen Bereich, kann die Produktionszeit ohne große Verluste der Festigkeit/Steifigkeit verbessert werden. Da die Strukturklebestreifen 22a, 22b den wesentlichen Beitrag zur mechanischen Festigkeit des gesamten, integrierten Zellblocks beitragen, können die anderen verwendeten Materialien, insbesondere der Wärmeleitklebstoff 32 und der Montagekleber 38, auf die jeweiligen Hauptfunktionen hin entwickelt werden, ohne dass die Eigenschaft der mechanischen Festigkeit stark berücksichtigt werden muss. Das mechanische Verhalten der Batterie 10 gegen Schock- und Vibrationslasten wird dadurch unter anderem durch den Strukturkleber 22 verbessert. Die Gefahr eines Klebeversagens wird dadurch reduziert.
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Die 4 zeigt eine zweidimensionale Ansicht der Batterie 10 mit einer Mehrzahl von Batteriezellen 34, zwei Endplatten 24 und zwei Querstreben 26.
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5 zeigt eine zweidimensionale Ansicht der Anordnung des Strukturklebers 22 für die in 4 gezeigte Anordnung von Batteriezellen 34, Endplatten 24 und Querstreben 26. Strukturklebestreifen 22a sind jeweils zwischen den Endplatten 24 und der Bodenplatte 16, zwischen den Endplatten 24 und dem Deckelelement 20, zwischen den Querstreben 26 und der Bodenplatte 16 und zwischen den Querstreben 26 und dem Deckelelement 20 angeordnet. Weitere Strukturklebestreifen 22b, die vorteilhaft senkrecht zu den Strukturklebestreifen 22a sowie senkrecht zu den länglich ausgeführten Batteriezellen 34 angeordnet sind, dienen zur Fixierung der Batteriezellen 34 an der Bodenplatte 16 sowie an dem Deckelelement 20. Diese weiteren Strukturklebestreifen 22b sind somit zwischen den Batteriezellen 34 und der Bodenplatte 16 sowie zwischen den Batteriezellen 34 und dem Deckelelement 20 angeordnet.
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Bereiche 36 zwischen den Strukturklebestreifen 22a,22b weisen im Bereich der Bodenplatte 16 eine Schicht von Wärmeleitkleber 32 auf. Im Bereich des Deckelelementes 20, wo die Anordnung der Strukturklebestreifen 22a,22b prinzipiell gleich ist, weisen die Bereiche 36 eine Schicht des Montageklebers 28 auf.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Batterie
- 12
- Batteriemodul
- 14
- Rahmenelement
- 16
- Bodenplatte
- 18
- Oberseite
- 20
- Deckelelement
- 22
- Strukturkleber
- 24
- Endplatte
- 26
- Querstrebe
- 28
- Montagekleber
- 30
- Unterseite
- 32
- Wärmeleitkleber
- 34
- Batteriezelle
- 36
- Bereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019201007 A1 [0003]
