DE102021108516A1 - PROCESS FOR FILLING A BATTERY CASE WITH A FLUID AND MANUFACTURING PLANT FOR MANUFACTURING A BATTERY - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen eines Batteriegehäuses (106) einer Batterie (102) mit einem Fluid (116). Das Verfahren umfasst: Bestimmen eines Volumens (VG) des Batteriegehäuses (106) in einem Druckmessverfahren; Bestimmen einer Fluidmenge, mit der das Batteriegehäuse (106) befüllt werden soll, aus dem Volumen (VG) des Batteriegehäuses (106); und Erzeugen eines Steuersignals (112) zum Ansteuern einer Befülleinrichtung (114) zum Befüllen des Batteriegehäuses (106) mit dem Fluid (116) basierend auf der Fluidmenge.The invention relates to a method for filling a battery housing (106) of a battery (102) with a fluid (116). The method includes: determining a volume (VG) of the battery case (106) in a pressure measurement method; determining an amount of fluid with which the battery case (106) is to be filled from the volume (VG) of the battery case (106); and generating a control signal (112) for controlling a filling device (114) for filling the battery housing (106) with the fluid (116) based on the amount of fluid.
Description
Technisches Gebiettechnical field
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen eines Batteriegehäuses einer Batterie mit einem Fluid. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Fertigungsanlage, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt zum Ausführen des genannten Verfahrens.The present invention relates to a method for filling a battery housing of a battery with a fluid. Furthermore, the invention relates to a production plant, a computer program and a computer program product for carrying out the method mentioned.
Stand der TechnikState of the art
Bei der Produktion einer Antriebsbatterie ist es häufig erforderlich, ein Batteriegehäuse der Antriebsbatterie mit einem Fluid zu befüllen, beispielsweise zu Reinigungszwecken, zur Inertisierung, zur elektrischen und/oder thermischen Isolierung und/oder zur Kühlung.In the production of a drive battery, it is often necessary to fill a battery housing of the drive battery with a fluid, for example for cleaning purposes, for inerting, for electrical and/or thermal insulation and/or for cooling.
Dabei erfolgt der Befüllvorgang in der Regel erst, wenn das Batteriegehäuse bereits verschlossen ist. Zudem kann das fertig aufgebaute Batteriegehäuse eine mehr oder weniger stark zerklüftete Geometrie aufweisen, die fertigungsbedingt von Batteriegehäuse zu Batteriegehäuse innerhalb von Toleranzen variieren kann. Diese Umstände können in Verbindung mit einer Befüllung nach vorgegebenem Füllstand zu einer ungenauen Dosierung führen. Weiterhin kann die Ermittlung des korrekten Füllstands insbesondere bei großflächigen Batteriegehäusen aufgrund von Gehäuse- und Lagetoleranzen relativ aufwendig und fehleranfällig sein.The filling process usually only takes place when the battery housing is already closed. In addition, the finished battery housing can have a more or less fissured geometry, which can vary from battery housing to battery housing within tolerances due to production. These circumstances can lead to inaccurate dosing in connection with a filling according to the specified filling level. Furthermore, the determination of the correct fill level can be relatively complex and error-prone, particularly in the case of large-area battery housings, due to housing and positional tolerances.
Zum Beispiel ist es bei Fahrzeuggetrieben üblich, das Getriebegehäuse vor der Befüllung mit Öl zu evakuieren, um Lufteinschlüsse zu vermeiden, die zu einer fehlerhaften Füllstandsmessung führen könnten. Oft erfolgt die Befüllung auch einfach unter Zuhilfenahme eines Peilstabs oder eines Sichtfensters.For example, in vehicle transmissions, it is common to evacuate the transmission case prior to filling with oil to avoid air pockets that could result in an erroneous level measurement. Filling is often done simply with the help of a dipstick or a viewing window.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Fertigung einer Batterie zu verbessern. Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung, die Befüllung eines Batteriegehäuses einer Batterie mit einem Fluid zu verbessern.It is an object of the invention to improve the manufacture of a battery. In particular, the object of the invention is to improve the filling of a battery housing of a battery with a fluid.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben. Insbesondere können die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein.This object is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims, the description and the accompanying figures. In particular, the independent claims of a claim category can also be developed analogously to the dependent claims of another claim category.
Der im Folgenden beschriebene Ansatz beruht im Wesentlichen darauf, dass ein tatsächliches Volumen eines Batteriegehäuses in einem Druckmessverfahren gemessen werden kann und das Batteriegehäuse abhängig von diesem gemessenen Volumen mit einem Fluid befüllt werden kann. Im Vergleich zur weiter oben erwähnten Befüllung mittels Füllstandsmessung ist eine solche volumetrische Dosierung einfacher, schneller und genauer. Insbesondere kann das Fluid somit für jedes Batteriegehäuse individuell dosiert werden.The approach described below is essentially based on the fact that an actual volume of a battery housing can be measured in a pressure measurement method and the battery housing can be filled with a fluid depending on this measured volume. In comparison to the filling by level measurement mentioned above, such a volumetric dosing is simpler, faster and more accurate. In particular, the fluid can thus be dosed individually for each battery case.
Vorteilhaft ist zudem, dass zur Ausführung des hier und im Folgenden beschriebenen Verfahrens Mittel verwendet werden können, die in der Regel ohnehin vorhanden sind, etwa um eine Dichtheitsprüfung des Batteriegehäuses durchzuführen. Damit können die Fertigungskosten für die Batterie gesenkt werden.It is also advantageous that means which are generally available anyway can be used to carry out the method described here and below, for example to check the battery housing for leaks. The production costs for the battery can thus be reduced.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen eines Batteriegehäuses einer Batterie mit einem Fluid. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte: Bestimmen eines Volumens des Batteriegehäuses in einem Druckmessverfahren; Bestimmen einer Fluidmenge, mit der das Batteriegehäuse befüllt werden soll, aus dem Volumen des Batteriegehäuses; und Erzeugen eines Steuersignals zum Ansteuern einer Befülleinrichtung zum Befüllen des Batteriegehäuses mit dem Fluid basierend auf der Fluidmenge.A first aspect of the invention relates to a method for filling a battery housing of a battery with a fluid. The method comprises at least the following steps: determining a volume of the battery housing in a pressure measurement method; determining an amount of fluid with which to fill the battery case from the volume of the battery case; and generating a control signal for controlling a filling device for filling the battery housing with the fluid based on the amount of fluid.
Das Verfahren kann beispielsweise automatisch durch eine Fertigungsanlage zum Fertigen der Batterie ausgeführt werden.For example, the method can be performed automatically by a manufacturing facility for manufacturing the battery.
Bei der Batterie kann es sich beispielsweise um eine Hochvoltbatterie mit einer Nennspannung von mindestens 120V, insbesondere von mindestens 300 V, handeln.The battery can be, for example, a high-voltage battery with a nominal voltage of at least 120V, in particular at least 300V.
Beispielsweise kann die Batterie eine Antriebsbatterie für ein Elektrofahrzeug wie etwa ein Elektroauto, Elektrolastwagen, Elektrobus oder Elektrozweirad sein. Unter einem Elektrofahrzeug kann auch ein Fahrzeug mit Hybridantrieb, beispielsweise in Form eines reinen Hybrids oder eines Plug-in-Hybrids, verstanden werden. Möglich sind aber auch andere Anwendungen der Batterie.For example, the battery may be a traction battery for an electric vehicle such as an electric car, electric truck, electric bus, or electric two-wheeler. An electric vehicle can also be understood to mean a vehicle with a hybrid drive, for example in the form of a pure hybrid or a plug-in hybrid. However, other applications of the battery are also possible.
Insbesondere kann die Batterie als Lithium-Ionen-Akkumulator, Lithium-Polymer-Akkumulator oder Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator ausgeführt sein. Denkbar ist aber auch eine andere Zellchemie der Batterie.In particular, the battery can be designed as a lithium-ion accumulator, lithium-polymer accumulator or lithium-iron phosphate accumulator. A different cell chemistry of the battery is also conceivable.
In dem Batteriegehäuse kann eine Mehrzahl von Batteriezellen angeordnet sein. Zusätzlich kann mindestens eine weitere Komponente der Batterie in dem Batteriegehäuse angeordnet sein, beispielsweise eine Sensorik zum Messen einer Spannung, eines Stroms und/oder einer Temperatur der Batteriezellen und/oder eine Steuerelektronik zum Beeinflussen einer Spannung, eines Stroms und/oder einer Temperatur der Batteriezellen.A plurality of battery cells can be arranged in the battery housing. In addition, at least one other component of the battery can be arranged in the battery housing, for example have a sensor system for measuring a voltage, a current and/or a temperature of the battery cells and/or control electronics for influencing a voltage, a current and/or a temperature of the battery cells.
Unter einer Batteriezelle kann im Allgemeinen eine galvanische Zelle zur Umwandlung zwischen chemischer und elektrischer Energie verstanden werden. Die Batteriezellen können beispielsweise als zylindrische Zellen, prismatische Zellen und/oder als sogenannte Pouch-Zellen mit beutel- oder taschenartiger Außenhülle ausgeführt sein. Die Batteriezellen können miteinander in Reihe und/oder parallelgeschaltet sein.A battery cell can generally be understood as a galvanic cell for converting chemical and electrical energy. The battery cells can be designed, for example, as cylindrical cells, prismatic cells and/or as so-called pouch cells with a bag-like or pocket-like outer shell. The battery cells can be connected to one another in series and/or in parallel.
Es ist möglich, dass die Batterie aus einer Mehrzahl von Zellmodulen zusammengesetzt ist. Dabei kann jedes Zellmodul eine Mehrzahl von Batteriezellen und zusätzlich ein Zellmodulgehäuse zum Aufnehmen der Batteriezellen umfassen. In diesem Fall kann unter einem Batteriegehäuse beispielsweise auch ein solches Zellmodulgehäuse verstanden werden. Alternativ kann unter einem Batteriegehäuse auch ein größeres Gehäuse zum Aufnehmen mehrerer Zellmodulgehäuse verstanden werden. Die Zellmodule können miteinander in Reihe und/oder parallelgeschaltet sein.It is possible for the battery to be composed of a plurality of cell modules. In this case, each cell module can comprise a plurality of battery cells and, in addition, a cell module housing for accommodating the battery cells. In this case, a battery housing can also be understood to mean, for example, such a cell module housing. Alternatively, a battery housing can also be understood to mean a larger housing for accommodating a plurality of cell module housings. The cell modules can be connected to one another in series and/or in parallel.
Das Fluid kann ein Gas und/oder eine Flüssigkeit sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Fluid um ein Inertgas oder ein Öl, etwa ein Kühlöl, handeln. Ein solches Kühlöl kann zur Kühlung der einzelnen Batteriezellen in das Batteriegehäuse eingefüllt werden.The fluid can be a gas and/or a liquid. For example, the fluid can be an inert gas or an oil, such as a cooling oil. Such a cooling oil can be filled into the battery housing to cool the individual battery cells.
Unter einer Fluidmenge kann ein Dosiervolumen des Fluids verstanden werden. Beispielsweise kann die Fluidmenge entsprechend einem vorgegebenen Verhältnis aus dem Volumen des Batteriegehäuses bestimmt werden. Es kann auch sein, dass die Fluidmenge zusätzlich oder alternativ basierend auf einem definierten Restluftvolumen bestimmt wird.A quantity of fluid can be understood to mean a dosing volume of the fluid. For example, the amount of fluid can be determined according to a predetermined ratio of the volume of the battery case. It can also be that the amount of fluid is additionally or alternatively determined based on a defined residual air volume.
Kurz zusammengefasst kann mit dem hier und im Folgenden beschriebenen Verfahren eine Volumenbestimmung, beispielsweise online im Produktionsprozess, mittels Gas-DruckPrüfung durchgeführt werden. Dabei kann beispielsweise ein Gas, z. B. Luft, von einem Gasbehälter mit bekanntem Referenzvolumen bei bekanntem Referenzdruck in das Batteriegehäuse eingeleitet werden. Aus einem sich einstellenden Gesamtdruck kann schließlich in Kombination mit den bekannten Größen Referenzvolumen und Referenzdruck das Volumen des Batteriegehäuses bestimmt werden. Somit können Ungenauigkeiten, wie sie bei der Erfassung der Füllmenge per Füllstandsensor aufgrund von Gehäuse- oder Lagetoleranzen vorkommen können, vermieden werden.In short, the method described here and below can be used to determine the volume, for example online in the production process, using a gas pressure test. In this case, for example, a gas, z. B. air, from a gas container with a known reference volume at a known reference pressure in the battery case. Finally, the volume of the battery housing can be determined from the total pressure that occurs in combination with the known values of reference volume and reference pressure. In this way, inaccuracies, such as those that can occur when measuring the filling quantity using a level sensor due to housing or position tolerances, can be avoided.
Das hier und im Folgenden beschriebene Verfahren kann beispielsweise im Anschluss an eine Dichtheitsprüfung des Batteriegehäuses ausgeführt werden. Damit können Ungenauigkeiten bei der Bestimmung des Volumens des Batteriegehäuses vermieden werden, etwa infolge eines Lecks im Batteriegehäuse. Vorteilhaft ist zudem, dass zur Dichtheitsprüfung und zur Bestimmung des Volumens des Batteriegehäuses die gleichen Messmittel verwendet werden können. Damit kann der Fertigungsaufwand reduziert werden.The method described here and below can be carried out, for example, after a leak test of the battery housing. This avoids inaccuracies in determining the volume of the battery housing, for example as a result of a leak in the battery housing. It is also advantageous that the same measuring equipment can be used to check for leaks and to determine the volume of the battery housing. The manufacturing effort can thus be reduced.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Fertigungsanlage zum Fertigen einer Batterie. Die Fertigungsanlage ist konfiguriert, um das Verfahren gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung auszuführen. Hierzu umfasst die Fertigungsanlage eine Messeinrichtung zum Bestimmen des Volumens des Batteriegehäuses in dem Druckmessverfahren sowie eine Steuereinrichtung zum Bestimmen der Fluidmenge aus dem Volumen des Batteriegehäuses und zum Erzeugen des Steuersignals zum Ansteuern der Befülleinrichtung basierend auf der Fluidmenge.A second aspect of the invention relates to a manufacturing system for manufacturing a battery. The manufacturing facility is configured to carry out the method according to an embodiment of the first aspect of the invention. For this purpose, the production system includes a measuring device for determining the volume of the battery housing in the pressure measurement method and a control device for determining the amount of fluid from the volume of the battery housing and for generating the control signal for controlling the filling device based on the amount of fluid.
Die Erzeugung des Steuersignals kann ebenso in einer Recheneinheit erfolgen, in der beispielsweise das Volumen bestimmt wird. Die Recheneinheit kann Teil der Steuereinheit oder separat hiervon sein..The control signal can also be generated in a computing unit in which, for example, the volume is determined. The computing unit can be part of the control unit or separate from it.
Die Fertigungsanlage kann einen Prozessor zum Ausführen eines Computerprogramms, dessen Ausführung die Ausführung des Verfahrens bewirkt, einen Speicher zum Speichern des Computerprogramms und/oder Datenkommunikationsschnittstellen zur Datenkommunikation mit Peripheriegeräten umfassen. Mindestens eine der genannten Komponenten kann eine Hardware- und/oder Softwarekomponente der Messeinrichtung, beispielsweise einer Recheneinheit der Messeinrichtung, und/oder der Steuereinrichtung sein.The production facility can include a processor for executing a computer program, the execution of which causes the execution of the method, a memory for storing the computer program and/or data communication interfaces for data communication with peripheral devices. At least one of the components mentioned can be a hardware and/or software component of the measuring device, for example a computing unit of the measuring device, and/or the control device.
Merkmale des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung können auch Merkmale der Fertigungsanlage sein und umgekehrt.Features of the method according to an embodiment of the first aspect of the invention can also be features of the production plant and vice versa.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogramm mit Befehlen, die bewirken, dass die Fertigungsanlage gemäß einer Ausführungsform des zweiten Aspekts der Erfindung das Verfahren gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung ausführt. Die Fertigungsanlage kann mindestens einen Prozessor umfassen, wobei die Befehle den Prozessor bei Ausführung des Computerprogramms durch den Prozessor veranlassen, das Verfahren gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung auszuführen.A third aspect of the invention relates to a computer program with instructions that cause the manufacturing system according to an embodiment of the second aspect of the invention to carry out the method according to an embodiment of the first aspect of the invention. The manufacturing facility may include at least one processor, the instructions ver cause to carry out the method according to an embodiment of the first aspect of the invention.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm gemäß einer Ausführungsform des dritten Aspekts der Erfindung gespeichert ist. Das computerlesbare Medium kann ein flüchtiger oder nicht flüchtiger Datenspeicher sein. Beispielsweise kann das computerlesbare Medium eine Festplatte, ein USB-Speichergerät, ein RAM, ROM, EPROM oder Flash-Speicher sein. Das computerlesbare Medium kann auch ein einen Download eines Programmcodes ermöglichendes Datenkommunikationsnetzwerk wie etwa das Internet oder eine Datenwolke (Cloud) sein.A fourth aspect of the invention relates to a computer-readable medium on which the computer program according to an embodiment of the third aspect of the invention is stored. The computer-readable medium can be volatile or non-volatile data storage. For example, the computer-readable medium can be a hard drive, USB storage device, RAM, ROM, EPROM, or flash memory. The computer-readable medium can also be a data communication network such as the Internet or a data cloud (cloud) enabling a download of a program code.
Merkmale des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung können auch Merkmale des Computerprogramms und/oder des computerlesbaren Mediums sein und umgekehrt.Features of the method according to an embodiment of the first aspect of the invention can also be features of the computer program and/or the computer-readable medium and vice versa.
Mögliche Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung können unter anderem und ohne die Erfindung einzuschränken als auf nachfolgend beschriebenen Ideen und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.Possible features and advantages of embodiments of the invention can be considered, among other things, and without limiting the invention, as being based on the ideas and insights described below.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Druckmessverfahren zumindest die folgenden Schritte, die vorzugsweise in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden können: Einleiten eines Gases aus einem Gasbehälter in das Batteriegehäuse, wobei der Gasbehälter ein Referenzvolumen hat und mit einem Referenzdruck befüllt ist; Messen eines resultierenden Enddrucks des Gases in dem Batteriegehäuse und/oder dem Gasbehälter; Bestimmen des Volumens des Batteriegehäuses aus dem Referenzvolumen, dem Referenzdruck und dem resultierenden Enddruck.According to one embodiment, the pressure measurement method comprises at least the following steps, which can preferably be carried out in the order given: introducing a gas from a gas container into the battery housing, the gas container having a reference volume and being filled with a reference pressure; measuring a resulting final pressure of the gas in the battery case and/or the gas container; Determining the volume of the battery case from the reference volume, the reference pressure and the resulting ultimate pressure.
Das Batteriegehäuse und der mit dem Batteriegehäuse fluidisch verbundene Gasbehälter können als ein fluidisches System angesehen werden. Unter dem resultierenden Enddruck kann ein konstanter Gasdruck in dem fluidischen System verstanden werden, der sich beim Einleiten des Gases aus dem Gasbehälter in das Batteriegehäuse nach einer gewissen Zeit einstellt.The battery housing and the gas container fluidically connected to the battery housing can be viewed as a fluidic system. The resulting final pressure can be understood to mean a constant gas pressure in the fluidic system, which is established after a certain time when the gas is introduced from the gas container into the battery housing.
Unter einem Referenzdruck kann ein bekannter Anfangsdruck des in dem Gasbehälter gespeicherten Gases vor dem Einleiten des Gases in das Batteriegehäuse verstanden werden. Unter einem Referenzvolumen kann ein bekanntes Volumen des Gasbehälters und/oder ein bekanntes Volumen des in dem Gasbehälter gespeicherten Gases verstanden werden.A reference pressure can be understood to mean a known initial pressure of the gas stored in the gas container before the gas is introduced into the battery housing. A reference volume can be understood to mean a known volume of the gas container and/or a known volume of the gas stored in the gas container.
Das Volumen des Batteriegehäuses kann beispielsweise mit einer mathematischen Funktion aus dem Referenzvolumen, dem Referenzdruck und dem resultierenden Enddruck berechnet werden, wie es im Folgenden näher beschrieben wird. Alternativ kann die Bestimmung des Volumens des Batteriegehäuses auch durch Auswählen eines entsprechenden Wertes aus einer Lookup-Tabelle erfolgen.The volume of the battery housing can be calculated, for example, using a mathematical function from the reference volume, the reference pressure and the resulting end pressure, as will be described in more detail below. Alternatively, the volume of the battery housing can also be determined by selecting a corresponding value from a lookup table.
Beispielsweise kann das Batteriegehäuse bis auf eine Öffnung zum Einleiten des Gases fluiddicht verschlossen sein. Die Öffnung zum Einleiten des Gases kann speziell zum Anschließen des Gasbehälters, d. h. zum Messen des Volumens des Batteriegehäuses, am Batteriegehäuse vorgesehen sein. Es ist jedoch auch möglich, dass das Einleiten des Gases und das Befüllen mit dem Fluid über ein und dieselbe Öffnung im Batteriegehäuse erfolgt.For example, the battery housing can be closed in a fluid-tight manner, except for an opening for introducing the gas. The opening for introducing the gas can be specially designed for connecting the gas container, i. H. for measuring the volume of the battery case, may be provided on the battery case. However, it is also possible for the gas to be introduced and the fluid to be filled via one and the same opening in the battery housing.
Durch diese Ausführungsform wird eine genaue Bestimmung eines Totvolumens des Batteriegehäuses mit verhältnismäßig geringem Messaufwand ermöglicht.This embodiment enables a dead volume of the battery housing to be determined precisely with relatively little measuring effort.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Volumen des Batteriegehäuses bestimmt mit:
Dabei steht VG für das Volumen des Batteriegehäuses, VRef für das Referenzvolumen, pRef für den Referenzdruck und pGes für den resultierenden Enddruck des Gesamtsystems. Auf diese Weise kann das Volumen des Batteriegehäuses mit verhältnismäßig geringem Rechenaufwand bestimmt werden. Wie weiter oben erwähnt, kann das Volumen des Batteriegehäuses alternativ zur vorgenannten Berechnung beispielsweise auch einer Lookup-Tabelle entnommen werden. Eine solche Lookup-Tabelle kann beispielsweise in einem Speicher der Messeinrichtung der Fertigungsanlage hinterlegt sein.V G stands for the volume of the battery housing, V Ref for the reference volume, p Ref for the reference pressure and p Ges for the resulting final pressure of the entire system. In this way, the volume of the battery housing can be determined with relatively little computing effort. As mentioned above, the volume of the battery housing can also be taken from a lookup table, for example, as an alternative to the aforementioned calculation. Such a lookup table can be stored, for example, in a memory of the measuring device of the production plant.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner: Bestimmen durch Vergleichen der Fluidmenge mit einer Mindestfluidmenge, ob die Fluidmenge ausreichend ist oder nicht; wenn bestimmt wurde, dass die Fluidmenge ausreichend ist: Erzeugen des Steuersignals basierend auf der Fluidmenge; und/oder, wenn bestimmt wurde, dass die Fluidmenge nicht ausreichend ist, Bestimmen einer korrigierten Fluidmenge durch Korrigieren der Fluidmenge und Erzeugen des Steuersignals basierend auf der korrigierten Fluidmenge. Beispielsweise kann die Fluidmenge um einen festen oder variablen Korrekturwert korrigiert werden, um die korrigierte Fluidmenge zu bestimmen. Der Korrekturwert kann beispielsweise abhängig vom jeweils bestimmten Volumen des Batteriegehäuses und/oder abhängig von einer Abweichung des jeweils bestimmten Volumens des Batteriegehäuses von einem Sollvolumen des Batteriegehäuses vorgegeben sein. Möglich ist beispielsweise, dass das Steuersignal nicht erzeugt wird, wenn die Abweichung vom Sollvolumen des Batteriegehäuses außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt. Durch diese Ausführungsform kann sichergestellt werden, dass das Batteriegehäuse, sofern dessen Volumen im Toleranzbereich liegt, stets mit einer ausreichenden Fluidmenge befüllt wird.According to one embodiment, the method further comprises: determining whether or not the amount of fluid is sufficient by comparing the amount of fluid to a minimum amount of fluid; if it has been determined that the amount of fluid is sufficient: generating the control signal based on the amount of fluid; and/or if it has been determined that the amount of fluid is insufficient, determining a corrected amount of fluid by correcting the amount of fluid and generating the control signal based on the corrected amount of fluid. For example, the amount of fluid can be corrected by a fixed or variable correction value to determine the corrected amount of fluid. The correction value can, for example, depend on the particular Be specified volume of the battery case and / or depending on a deviation of the particular volume of the battery case from a target volume of the battery case. It is possible, for example, that the control signal is not generated if the deviation from the target volume of the battery housing is outside a specified tolerance range. This embodiment can ensure that the battery housing is always filled with a sufficient amount of fluid, provided its volume is within the tolerance range.
Das heißt, gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren: Bestimmen ob die Fluidmenge ausreichend ist oder nicht, durch Vergleichen der Fluidmenge mit einer Mindestfluidmenge. Erzeugen des Steuersignals basierend auf der bestimmten Fluidmenge, wenn bestimmt wurde, dass die Fluidmenge ausreichend ist. Bestimmen einer korrigierten Fluidmenge durch Errechnen einer Differenz der bestimmten Fluidmenge mit der Mindestfluidmenge, wenn bestimmt wurde, dass die Fluidmenge nicht ausreichend ist. Das Steuersignal kann dann basierend auf der korrigierten Fluidmenge erzeugt werden.That is, according to one embodiment, the method includes: determining whether the amount of fluid is sufficient or not by comparing the amount of fluid to a minimum amount of fluid. generating the control signal based on the determined amount of fluid if the amount of fluid is determined to be sufficient. determining a corrected amount of fluid by calculating a difference between the determined amount of fluid and the minimum amount of fluid when the amount of fluid is determined to be insufficient. The control signal can then be generated based on the corrected amount of fluid.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Batteriegehäuse Teil einer Hochvoltbatterie zum Versorgen eines elektrischen Antriebsmotors eines Fahrzeugs mit elektrischer Energie, beispielsweise eines Elektro-, Hybrid- oder Plug-in-Hybrid-Fahrzeugs. Eine solche Hochvoltbatterie (siehe auch weiter oben) kann relativ großflächig ausgeführt sein. Durch diese Ausführungsform kann ein entsprechend großflächiges Batteriegehäuse der Hochvoltbatterie einfach und genau befüllt werden.According to one embodiment, the battery housing is part of a high-voltage battery for supplying electrical energy to an electric drive motor of a vehicle, for example an electric, hybrid or plug-in hybrid vehicle. Such a high-voltage battery (see also above) can have a relatively large area. With this embodiment, a correspondingly large battery housing of the high-voltage battery can be filled easily and precisely.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Steuersignal erzeugt, um das Batteriegehäuse mit einem Öl als dem Fluid zu befüllen. Bei dem Öl kann es sich beispielsweise um ein Kühlöl handeln. Denkbar sind aber auch andere Wärmeträgermedien zur Befüllung des Batteriegehäuses. Damit kann eine thermische und/oder elektrische Entkopplung zwischen im Batteriegehäuse angeordneten Komponenten der Batterie erreicht werden.According to one embodiment, the control signal is generated to fill the battery case with an oil as the fluid. The oil can be a cooling oil, for example. However, other heat transfer media for filling the battery housing are also conceivable. In this way, thermal and/or electrical decoupling can be achieved between battery components arranged in the battery housing.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Steuersignal erzeugt, um das Batteriegehäuse mit einem Inertgas als dem Fluid zu befüllen. Dadurch können reaktionsfähige und unter Umständen explosionsfähige Gase aus dem Inneren des Batteriegehäuses verdrängt oder ausreichend verdünnt werden.According to one embodiment, the control signal is generated to fill the battery case with an inert gas as the fluid. As a result, reactive and potentially explosive gases can be displaced or sufficiently diluted from inside the battery housing.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Messeinrichtung einen Gasbehälter zum Einleiten eines Gases in das Batteriegehäuse, wobei der Gasbehälter ein Referenzvolumen hat und mit einem Referenzdruck befüllt ist; eine Drucksensorik zum Messen eines resultierenden Enddrucks des Gases in dem Batteriegehäuse und/oder dem Gasbehälter; eine Recheneinheit zum Bestimmen des Volumens des Batteriegehäuses aus dem Referenzvolumen, dem Referenzdruck und dem resultierenden Enddruck. Das Druckmessverfahren kann beispielsweise automatisch durch die Recheneinheit ausgeführt werden. Die Recheneinheit kann Hardware- und/oder Softwarekomponenten umfassen. Die Drucksensorik kann einen oder mehrere Drucksensoren umfassen, der bzw. die in dem Gasbehälter, dem Batteriegehäuse und/oder einer den Gasbehälter mit dem Batteriegehäuse fluidisch verbindenden Gasleitung angeordnet sein kann bzw. können. Es ist möglich, dass die Messeinrichtung konfiguriert ist, um zusätzlich zur Bestimmung des Volumens des Batteriegehäuses eine Dichtheitsprüfung des Batteriegehäuses durchzuführen, etwa in einem Differenzdruckmessverfahren.According to one embodiment, the measuring device comprises a gas container for introducing a gas into the battery housing, the gas container having a reference volume and being filled with a reference pressure; a pressure sensor system for measuring a resulting final pressure of the gas in the battery housing and/or the gas container; a computing unit for determining the volume of the battery housing from the reference volume, the reference pressure and the resulting end pressure. The pressure measurement method can be carried out automatically by the computing unit, for example. The computing unit can include hardware and/or software components. The pressure sensor system can include one or more pressure sensors, which can be arranged in the gas container, the battery housing and/or a gas line fluidically connecting the gas container to the battery housing. It is possible for the measuring device to be configured to carry out a leak test of the battery housing in addition to determining the volume of the battery housing, for example using a differential pressure measurement method.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Fertigungsanlage ferner eine Befülleinrichtung zum Befüllen des Batteriegehäuses mit dem Fluid durch Verarbeiten des Steuersignals. Die Befülleinrichtung kann beispielsweise einen Fluidbehälter, eine an den Fluidbehälter angeschlossene Fluidleitung, etwa in Form eines Schlauchs oder Rüssels, und ein Dosiergerät zum kontrollierten Fördern des Fluids vom Fluidbehälter über die Fluidleitung in das Batteriegehäuse umfassen. Das Dosiergerät kann konfiguriert sein, um das Steuersignal zu verarbeiten, sodass die durch die Steuereinrichtung bestimmte Fluidmenge in das Batteriegehäuse gefördert wird. Dies ermöglicht eine genaue volumetrische Dosierung des Fluids.According to one specific embodiment, the production facility also includes a filling device for filling the battery housing with the fluid by processing the control signal. The filling device can include, for example, a fluid container, a fluid line connected to the fluid container, for example in the form of a hose or snout, and a dosing device for controlled delivery of the fluid from the fluid container via the fluid line into the battery housing. The metering device may be configured to process the control signal such that the amount of fluid determined by the controller is delivered into the battery housing. This enables accurate volumetric dosing of the fluid.
Figurenlistecharacter list
Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Fertigungsanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
1 a schematic representation of a production plant according to an embodiment of the invention; -
2 a flowchart of a method according to an embodiment of the invention.
Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The figures are only schematic representations and only serve to explain the invention. Elements that are the same or have the same effect are provided with the same reference symbols throughout.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Bei der Batterie 102 kann es sich um eine Hochvoltbatterie, insbesondere um eine Antriebsbatterie für ein Elektrofahrzeug, handeln. Die Batterie 102 kann beispielsweise als Lithium-Ionen-Akkumulator ausgeführt sein. Dabei können die Batteriezellen 104 als zylindrische, prismatische und/oder Pouch-Zellen ausgeführt sein. Möglich sind aber auch andere Ausführungsformen der Batterie 102 bzw. der Batteriezellen 104.The
Die Fertigungsanlage 100 umfasst eine Messeinrichtung 108, die konfiguriert ist, um ein Volumen Vg des Batteriegehäuses 106 in einem Druckmessverfahren zu bestimmen. Ferner umfasst die Fertigungsanlage 100 eine Steuereinrichtung 110, die konfiguriert ist, um basierend auf dem Volumen Vg ein Steuersignal 112 zum Ansteuern einer Befülleinrichtung 114 der Fertigungsanlage 100 zu erzeugen. Durch Ansteuern der Befülleinrichtung 114 mittels des Steuersignals 112 kann bewirkt werden, dass das Batteriegehäuse 106 mit einer definierten Menge eines Fluids 116 befüllt wird.The
Das Fluid 116 kann ein Gas, beispielsweise ein Inertgas zur Inertisierung der Batterie 102, ein Öl, beispielsweise ein Kühlöl zur Kühlung der Batterie 102, eine Reinigungsflüssigkeit, beispielsweise zur Reinigung eines Innenraums der Batterie 102, oder eine Kombination aus mindestens zwei der genannten Beispiele sein.
In diesem Beispiel ist die Messeinrichtung 108 mit einem Gasbehälter 118, einer Drucksensorik 120 und einer Recheneinheit 122 ausgeführt. Der Gasbehälter 118 fasst ein definiertes Referenzvolumen VRef eines Gases 124 und ist mit einem definierten Referenzdruck pRef gefüllt.In this example, the measuring
Bei dem Gas 124 kann es sich beispielsweise um Luft, Stickstoff, ein Formiergas oder ein sonstiges geeignetes Gas oder eine sonstige geeignete Gasmischung handeln.The
Zum Durchführen des vorgenannten Druckmessverfahrens kann der Gasbehälter 118 in einem Schritt 210 (siehe
In einem Schritt 220 wird der Enddruck pGes mittels der Drucksensorik 120 gemessen.In a
Beispielhaft ist die Drucksensorik 120 in
In einem Schritt 230 wird der gemessene Enddruck pGes zusammen mit dem bekannten Referenzvolumen VRef und dem bekannten Referenzdruck pRef in geeigneter Weise durch die Recheneinheit 122 verarbeitet. Als Ergebnis dieser Verarbeitung gibt die Recheneinheit 122 das Volumen VG des Batteriegehäuses 106 aus, das als Eingangsgröße für die Steuereinrichtung 110 fungiert.In a
Es ist möglich, dass die Schritte 210, 220 und 230 im Anschluss an eine Dichtheitsprüfung des Batteriegehäuses 106 ausgeführt werden. Die Dichtheitsprüfung kann beispielsweise mittels der Messeinrichtung 108 durchgeführt worden sein.It is possible for
Das Volumen VG des Batteriegehäuses 106 kann im Schritt 230 beispielsweise auf folgendem Weg durch die Recheneinheit 122 berechnet werden:
Möglich ist jedoch auch, dass ein entsprechender Wert für das Volumen VG basierend auf dem Enddruck pGes aus einer in der Recheneinheit 122 hinterlegten Lookup-Tabelle ausgelesen wird.However, it is also possible for a corresponding value for the volume V G based on the final pressure p Ges to be read from a lookup table stored in the
Anschließend wird in einem Schritt 240 durch die Steuereinrichtung 110 eine Fluidmenge, mit der das Batteriegehäuse 106 befüllt werden soll, bestimmt. Die Fluidmenge kann hierbei in Abhängigkeit vom gemessenen Volumen VG gemäß einem vorgegebenen Verhältnis bestimmt werden. Beispielsweise kann die Fluidmenge 30, 60 oder 90 Prozent des Volumens VG betragen. Möglich sind aber auch beliebige andere Verhältnisse.Then, in a
In einem optionalen Schritt 250 kann die Fluidmenge durch die Steuereinrichtung 110 ferner mit einer Mindestfluidmenge verglichen werden, um zu bestimmen, ob die Fluidmenge ausreichend ist oder nicht.In an
Das Vergleichen der Fluidmenge mit der Mindestfluidmenge kann beispielsweise unter Berücksichtigung eines bestimmten Toleranzbereichs erfolgen.The fluid quantity can be compared with the minimum fluid quantity, for example, taking into account a specific tolerance range.
Entspricht die Fluidmenge mindestens der Mindestfluidmenge, so kann in einem Schritt 260 das Steuersignal 112 erzeugt werden, um das Batteriegehäuse 106 mit der Fluidmenge zu befüllen.If the amount of fluid corresponds at least to the minimum amount of fluid, then in a
Liegt die Fluidmenge hingegen unter der Mindestfluidmenge, so kann in einem optionalen Schritt 270 eine korrigierte Fluidmenge ermittelt werden. Hierzu kann die Fluidmenge beispielsweise um einen bestimmten Korrekturwert vergrößert werden. Dementsprechend kann das Steuersignal 112 im Schritt 260 erzeugt werden, um das Batteriegehäuse 106 mit der korrigierten Fluidmenge zu befüllen.On the other hand, if the fluid quantity is below the minimum fluid quantity, a corrected fluid quantity can be determined in an
Wie in
Beispielsweise kann das Batteriegehäuse 106 im Anschluss an die Befüllung mit dem Fluid 116 noch fluiddicht verschlossen werden.For example, the
Da es sich bei den vorangehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren um Ausführungsbeispiele handelt, können die Vorrichtungen und Verfahren in üblicher Weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind die mechanischen Anordnungen und die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander lediglich beispielhaft.Since the devices and methods described in detail above are exemplary embodiments, the devices and methods can be modified to a large extent in the usual manner by a person skilled in the art without departing from the scope of the invention. In particular, the mechanical arrangements and the size ratios of the individual elements to one another are merely exemplary.
BezugszeichenlisteReference List
- 100100
- Fertigungsanlagemanufacturing plant
- 102102
- Batteriebattery
- 104104
- Batteriezellebattery cell
- 106106
- Batteriegehäusebattery case
- 108108
- Messeinrichtungmeasuring device
- 110110
- Steuereinrichtungcontrol device
- 112112
- Steuersignalcontrol signal
- 114114
- Befülleinrichtungfilling device
- 116116
- FluidFluid
- 118118
- Gasbehältergas tank
- 120120
- Drucksensorikpressure sensors
- 122122
- Recheneinheitunit of account
- 124124
- Gasgas
- 126126
- Gehäuseöffnungcase opening
- 128128
- Fluidbehälterfluid container
- 130130
- Fluidleitungfluid line
- 132132
- Dosiergerätdosing device
- 210210
- Schritt des Einleitens eines Gases in das BatteriegehäuseStep of introducing a gas into the battery case
- 220220
- Schritt des Messen eines resultierenden Enddrucksstep of measuring a resultant ultimate pressure
- 230230
- Schritt des Bestimmens eines Volumens des BatteriegehäusesStep of determining a volume of the battery case
- 240240
- Schritt des Bestimmens einer FluidmengeStep of determining an amount of fluid
- 250250
- Schritt des Bestimmens, ob die Fluidmenge ausreichend ist oder nichtStep of determining whether the amount of fluid is sufficient or not
- 260260
- Schritt des Erzeugens eines Steuersignalsstep of generating a control signal
- 270270
- Schritt des Bestimmens einer korrigierten FluidmengeStep of determining a corrected amount of fluid
- pGesptotal
- resultierender Enddruckresulting final pressure
- pRefpRef
- Referenzdruckreference pressure
- VGVG
- Volumen des BatteriegehäusesBattery case volume
- VRefVRef
- Referenzvolumenreference volume
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021108516.0A DE102021108516A1 (en) | 2021-04-06 | 2021-04-06 | PROCESS FOR FILLING A BATTERY CASE WITH A FLUID AND MANUFACTURING PLANT FOR MANUFACTURING A BATTERY |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021108516.0A DE102021108516A1 (en) | 2021-04-06 | 2021-04-06 | PROCESS FOR FILLING A BATTERY CASE WITH A FLUID AND MANUFACTURING PLANT FOR MANUFACTURING A BATTERY |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021108516A1 true DE102021108516A1 (en) | 2022-10-06 |
Family
ID=83282599
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021108516.0A Pending DE102021108516A1 (en) | 2021-04-06 | 2021-04-06 | PROCESS FOR FILLING A BATTERY CASE WITH A FLUID AND MANUFACTURING PLANT FOR MANUFACTURING A BATTERY |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102021108516A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160344014A1 (en) | 2014-01-23 | 2016-11-24 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Power storage device manufacturing method, manufacturing device, liquid injection device, and liquid injection method |
-
2021
- 2021-04-06 DE DE102021108516.0A patent/DE102021108516A1/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160344014A1 (en) | 2014-01-23 | 2016-11-24 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Power storage device manufacturing method, manufacturing device, liquid injection device, and liquid injection method |
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