DE102021104914A1

DE102021104914A1 - Batteriemodul, Fahrzeug mit diesem Batteriemodul und Verfahren zur Herstellung des Batteriemoduls

Info

Publication number: DE102021104914A1
Application number: DE102021104914.8A
Authority: DE
Inventors: Philipp Kellner; Christopher Volkmer; Sascha Mostofi; Immanuel Vogel; Adrian Starczewski; Dieter Schiebel
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2021-03-02
Filing date: 2021-03-02
Publication date: 2022-09-08

Abstract

Batteriemodul (100) mit einem Gehäuse (102) und zumindest einer Batteriezelle (104), wobei das Gehäuse (102) zumindest eine Öffnung (114) zum Einfüllen einer Wärmeleitpaste in das Gehäuse (102) aufweist, welche durch eine Kühlplatte (106) bedeckt ist. Fahrzeug mit diesem Batteriemodul und Verfahren zur Herstellung des Batteriemoduls.

Description

Die Erfindung umfasst ein Batteriemodul, ein Fahrzeug mit diesem Batteriemodul und ein Verfahren zur Herstellung des Batteriemoduls.
Die EP 3 410 513 A1 offenbart ein Batteriemodul mit einem Batteriemodulgehäuse und mehreren im Batteriegehäuse angeordneten Batteriezellen, wobei an einer Wandung des Batteriemodulgehäuses eine Kühlplatte angeordnet ist, wobei das Batteriemodulgehäuse an der Wandung eine erste Wärmeleitpaste-Einfüllöffnung aufweist und die Kühlplatte eine die erste Wärmeleitpaste-Einfüllöffnung überlagernde zweite Wärmeleitpaste-Einfüllöffnung aufweist.
Das Batteriemodul mit einem Gehäuse und zumindest einer Batteriezelle gemäß des unabhängigen Anspruchs 1 ist demgegenüber kostengünstiger herstellbar. Das Gehäuse weist zumindest eine Öffnung zum Einfüllen einer Wärmeleitpaste in das Gehäuse auf, welche durch eine Kühlplatte bedeckt ist.
Zum Schutz vor Umwelteinflüssen kann vorgesehen sein, dass die Kühlplatte mit dem Gehäuse fluiddicht verbunden ist.
Die Kühlplatte ist in einer Ausführung insbesondere fluiddicht mit dem Gehäuse verklebt oder verschweißt.
Die Kühlplatte kann an ihrem Rand durch einen ersten Klebstoff mit dem Gehäuse verbunden sein.
Die Kühlplatte kann innerhalb eines vom Rand umschlossenen Bereichs durch einen zweiten Klebstoff mit dem Gehäuse verbunden sein, wobei der erste Klebstoff gegenüber Umwelteinflüssen beständiger ist als der zweite Klebstoff und wobei der zweite Klebstoff gegenüber dem ersten Klebstoff besser wärmeleitend ist.
Die Kühlplatte kann in einer Ausführung mit einer Reibrührschweißnaht oder einer Laserschweißnaht mit dem Gehäuse verbunden sein.
Das Gehäuse kann mehrere Öffnungen zum Einfüllen der Wärmeleitpaste aufweisen, die durch die Kühlplatte bedeckt sind.
In einem Aspekt ist ein insbesondere elektrisch oder teilelektrisch betriebenes Fahrzeug vorgesehen, welches das Batteriemodul umfasst.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls umfasst die Schritte Bereitstellen eines Batteriemoduls mit einem Gehäuse, in dem zumindest eine Batteriezelle angeordnet ist, wobei das Gehäuse zumindest eine Öffnung zum Einfüllen einer Wärmeleitpaste in das Gehäuse aufweist, Einfüllen der Wärmeleitpaste, Bedecken der zumindest einen Öffnung durch eine Kühlplatte. Dies vereinfacht den Prozess zum Einfüllen der Wärmeleitpaste.
Es kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse oder eine Wand des Gehäuses nach dem Einfüllen der Wärmeleitpaste und vor dem Bedecken der zumindest einen Öffnung durch die Kühlplatte gereinigt wird.
Es kann vorgesehen sein, dass die Kühlplatte mit dem Gehäuse insbesondere fluiddicht verklebt oder insbesondere durch Reibrührschweißen oder Laserschweißen verschweißt wird.
Vorzugsweise wird die Kühlplatte an ihrem Rand mit einem ersten Klebstoff und innerhalb eines vom Rand umschlossenen Bereichs durch einen zweiten Klebstoff mit dem Gehäuse verbunden.
Weitere vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

1 eine perspektivische Ansicht eines Batteriemoduls,
2 einen Schnitt durch das Batteriemodul,
3 Schritte in einem Verfahren zur Herstellung des Batteriemoduls,
4 eine perspektivische Ansicht auf ein erstes Zwischenprodukt,
5 eine perspektivische Ansicht auf ein zweites Zwischenprodukt.

In 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Batteriemoduls 100 mit einem Gehäuse 102 und mehreren, in dem Gehäuse 102 angeordneten Batteriezellen 104 schematisch dargestellt.
Im Betrieb erwärmen sich die Batteriezellen 104. Die Wärme wird über an einer Außenseite des Gehäuses 102 angeordnete Kühlplatte 106 abgeführt. Eine Wärmeübertragung zwischen den Batteriezellen 104 und dem Gehäuse 102 erfolgt durch eine Wärmeleitpaste.
In 2 ist ein Schnitt durch das Batteriemodule 100 schematisch dargestellt. Die Wärmeleitpaste ist in einem Hohlraum 108 zwischen den Batteriezellen 104 und einer der Kühlplatte 106 zugewandten Wandung 110 des Gehäuses 102 angeordnet. Die Kühlplatte 106 ist im Beispiel auf eine Wand des Gehäuses 102 gefügt. Eine Anbindung der Kühlplatte 106 an das Gehäuse 102 erfolgt z.B. durch eine Klebeschicht 112. Das Gehäuse 102 weist eine Öffnung 114 zum Einfüllen der Wärmeleitpaste in den Hohlraum 102 auf. Die Öffnung 114 zum Einfüllen der Wärmeleitpaste in das Gehäuse 102 ist durch die Kühlplatte 106 bedeckt. Die Kühlplatte 106 ist im Beispiel mit dem Gehäuse 102 zumindest in einem die Öffnung 114 einfassenden Bereich fluiddicht verbunden. Das Gehäuse 102 kann auch mehrere Öffnungen 114 zum Einfüllen der Wärmeleitpaste aufweisen, die durch die Kühlplatte 106 bedeckt sind.
Die Kühlplatte 106 ist in dem in 2 dargestellten Beispiel insbesondere fluiddicht mit dem Gehäuse 102 verklebt. Die Kühlplatte 106 kann an ihrem Rand durch einen ersten Klebstoff mit dem Gehäuse 102 verbunden sein. Die Kühlplatte 106 kann innerhalb eines vom Rand umschlossenen Bereichs durch einen zweiten Klebstoff mit dem Gehäuse 102 verbunden sein.
Es kann vorgesehen sein, dass der erste Klebstoff gegenüber Umwelteinflüssen beständiger ist als der zweite Klebstoff. Es kann vorgesehen sein, dass der zweite Klebstoff gegenüber dem ersten Klebstoff besser wärmeleitend ist.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Kühlplatte 106 mit dem Gehäuse 102 verschweißt ist. Beispielsweise ist die Kühlplatte 106 mit einer Reibrührschweißnaht oder einer Laserschweißnaht mit dem Gehäuse 102 verbunden.
Das Gehäuse 102 kann als Extrusionsprofil ausgeführt sein.
Die Kühlplatte 106 kann als Rollbond oder gelötete Kühlplatte ausgeführt sein.
Die Wärmeleitpaste wird beispielsweise eingespritzt, bevor die Kühlplatte 106 angeordnet wird.
Das Batteriemodul 100 ist in einem Beispiel Teil eines elektrisch oder teilelektrisch betriebenen Fahrzeugs. Das Fahrzeug umfasst zumindest ein Batteriesystem. Das Batteriesystem umfasst beispielsweise zumindest zwei Batteriemodule, die wie für das Batteriemodul 100 beschrieben ausgebildet sind. In einem Aspekt sind in dem Batteriemodul 100 zumindest zwei Batteriezellen 104 im Gehäuse 102 vorgesehen. Die Öffnung 114 ist zum Einfüllen der Wärmeleitpaste zwischen die Batteriezellen und die Wandung 110 angeordnet. Die Öffnung 114 ist durch die Kühlplatte 106 zur Umwelt geschlossen und abgedichtet.
In 3 sind Schritte im Verfahren zur Herstellung des Batteriemoduls 100 dargestellt.
In einem Schritt 302 wird ein Batteriemodul 100 mit dem Gehäuse 102 bereitgestellt, in dem zumindest eine Batteriezelle 104 angeordnet ist.
Das Gehäuse 102 weist die zumindest eine Öffnung 114 zum Einfüllen einer Wärmeleitpaste in das Gehäuse 102 auf. Die zumindest eine Öffnung 114 ist in einer Wand 402 des Gehäuses 102 angeordnet. 4 stellt ein beispielhaftes Zwischenprodukt bei der Herstellung mit mehreren Öffnungen dar. Diese sind in 4 als Kreise dargestellt, von denen einer mit dem Bezugszeichen 114 bezeichnet ist.
In einem anschließenden Schritt 304 wird die Wärmeleitpaste eingefüllt. Die Wärmeleitpaste wird im Beispiel durch die Öffnung 114 eingespritzt.
In einem optionalen Schritt 306 wird das Gehäuse 102 oder die Wand 402 nach dem Einfüllen der Wärmeleitpaste gereinigt.
In einem anschließenden Schritt werden die Öffnungen mit der Kühlplatte 106 bedeckt.
Die Kühlplatte 106 wird im Beispiel entweder mit dem Gehäuse 102 verklebt oder verschweißt.
Das Verschweißen kann durch Reibrührschweißen oder Laserschweißen erfolgen.
Beim Verkleben wird beispielsweise die Klebeschicht 112 verwendet. Die Klebeschicht 112 kann flächig auf der Wand 402 aufgetragenen Klebstoff umfassen.
Die Kühlplatte 106 wird beispielsweise an ihrem Rand mit dem ersten Klebstoff und innerhalb eines vom Rand umschlossenen Bereichs durch den zweiten Klebstoff mit dem Gehäuse 102 verbunden. Die Klebeschicht 112 umfasst in diesem Beispiel den ersten Klebstoff und den zweiten Klebstoff.
Die Verbindung ist in diesen Beispielen fluiddicht ausgeführt.
5 stellt ein Zwischenprodukt bei der Herstellung mit zwei Klebebereichen für die Anbindung der Kühlplatte 106 an dem Gehäuse 102 dar. Der erste Klebstoff ist an einem Rand 502 auf einer im Beispiel rechteckigen Wandung an einer Außenseite des Gehäuses 102 angeordnet. Der zweite Klebstoff ist in einem vom Rand 502 umschlossenen Bereich 504 auf der Wandung am Gehäuse 102 angeordnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3410513 A1 [0002]

Claims

Batteriemodul (100) mit einem Gehäuse (102) und zumindest einer Batteriezelle (104), dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (102) zumindest eine Öffnung (114) zum Einfüllen einer Wärmeleitpaste in das Gehäuse (102) aufweist, welche durch eine Kühlplatte (106) bedeckt ist.
Batteriemodul (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (106) mit dem Gehäuse (102) zumindest in einem die Öffnung (114) einfassenden Bereich fluiddicht verbunden ist.
Batteriemodul (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (106) insbesondere fluiddicht mit dem Gehäuse (102) verklebt oder verschweißt ist.
Batteriemodul (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (106) an ihrem Rand (502) durch einen ersten Klebstoff mit dem Gehäuse (102) verbunden ist.
Batteriemodul (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (106) innerhalb eines vom Rand (502) umschlossenen Bereichs (504) durch einen zweiten Klebstoff mit dem Gehäuse (102) verbunden ist, wobei der erste Klebstoff gegenüber Umwelteinflüssen beständiger ist als der zweite Klebstoff und wobei der zweite Klebstoff gegenüber dem ersten Klebstoff besser wärmeleitend ist.
Batteriemodul (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (106) mit einer Reibrührschweißnaht oder einer Laserschweißnaht mit dem Gehäuse (102) verbunden ist.
Batteriemodul (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (102) mehrere Öffnungen (114) zum Einfüllen der Wärmeleitpaste aufweist, die durch die Kühlplatte (106) bedeckt sind.
Fahrzeug insbesondere elektrisch oder teilelektrisch betriebenes Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug das Batteriemodul (100) nach einem der vorherigen Ansprüche umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls (100), gekennzeichnet durch Bereitstellen (302) eines Batteriemoduls mit einem Gehäuse (102), in dem zumindest eine Batteriezelle (104) angeordnet ist, wobei das Gehäuse (102) zumindest eine Öffnung (114) zum Einfüllen einer Wärmeleitpaste in das Gehäuse (102) aufweist, Einfüllen (304) der Wärmeleitpaste, Bedecken (308) der zumindest einen Öffnung (114) durch eine Kühlplatte (106).
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (102) oder eine Wand (402) des Gehäuses (102) nach dem Einfüllen der Wärmeleitpaste und vor dem Bedecken der zumindest einen Öffnung (114) durch die Kühlplatte (106) gereinigt wird (306).
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (106) mit dem Gehäuse (102) insbesondere fluiddicht verklebt oder insbesondere durch Reibrührschweißen oder Laserschweißen verschweißt wird (308).
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (106) an ihrem Rand mit einem ersten Klebstoff und innerhalb eines vom Rand umschlossenen Bereichs durch einen zweiten Klebstoff mit dem Gehäuse (102) verbunden wird (308).