DE102021114635B3 - Battery module and method for manufacturing a battery module for a traction battery - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls (10), umfassend als Schritte ein Anordnen mehrerer Speicherzellen (12) zu einem Zellstapel, wobei an den Enden des Zellstapels eine erste Druckplatte (14) und eine zweite Druckplatte (16), die eine taschenartige Vertiefung (18) aufweist, angeordnet werden; ein Anordnen wenigstens eines den Zellstapel umspannenden Spannbandes (20), derart, dass sich die beiden Bandenden (22) dieses Spannbandes (20) an der taschenartigen Vertiefung (18) befinden; ein Verspannen des Zellstapels, wobei die Bandenden (22) des Spannbandes in die taschenartige Vertiefung (18) eingeführt und anschließend unter Zug gesetzt werden und die taschenartige Vertiefung (18) zur dauerhaften Fixierung der Bandenden (22) mit einer Spritzgussmasse ausgespritzt wird; wobei vor dem Ausspritzen mit der Spritzgussmasse zwischen der zweiten Druckplatte (16) und dem Zellstapel ein Temperaturisolationselement (24) bereitgestellt wird, wobei das Temperaturisolationselement (24) auf Höhe der taschenartigen Vertiefung (18) eine Erhebung (26) zur Bereitstellung einer Strömungsleitung der Spritzgussmasse aufweist.The invention relates to a method for producing a battery module (10), comprising the steps of arranging a plurality of storage cells (12) to form a cell stack, with a first pressure plate (14) and a second pressure plate (16) at the ends of the cell stack, which has a pocket-like recess (18), are arranged; arranging at least one tightening strap (20) enclosing the cell stack in such a way that the two strap ends (22) of this tightening strap (20) are located on the pocket-like depression (18); tensioning of the cell stack, with the strap ends (22) of the tensioning strap being inserted into the pocket-like depression (18) and then being subjected to tension, and the pocket-like depression (18) being injected with an injection molding compound to permanently fix the belt ends (22); a temperature insulation element (24) being provided between the second pressure plate (16) and the cell stack before the injection molding compound is sprayed out, the temperature insulation element (24) having an elevation (26) at the level of the pocket-like depression (18) to provide a flow line for the injection molding compound having.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls für eine Traktionsbatterie gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes Batteriemodul.The invention relates to a method for producing a battery module for a traction battery according to the preamble of the independent patent claim and to a battery module produced using this method.

Eine Traktionsbatterie für den Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeugs ist für gewöhnlich aus einer Vielzahl von Batteriemodulen (auch als Zellblöcke bezeichnet) mit jeweils mehreren Einzelzellen aufgebaut. Ein Batteriemodul ist ein Verbund von Einzelzellen (nachfolgend als Speicherzellen bezeichnet), die eine Baueinheit bilden und elektrisch parallel und/oder seriell zusammengeschaltet sind. Eine besondere Bedeutung hat der mechanische Modulaufbau, da ein Batteriemodul einerseits leicht und stabil sein soll und andererseits einfach und mit geringen Kosten herstellbar sein soll.A traction battery for driving a motor vehicle is usually made up of a large number of battery modules (also referred to as cell blocks), each with a number of individual cells. A battery module is a group of individual cells (referred to below as storage cells) that form a structural unit and are connected electrically in parallel and/or in series. The mechanical module structure is of particular importance, since a battery module should be light and stable on the one hand and should be simple and inexpensive to produce on the other.

Aus der DE 10 2018 217 253 A1 ist das gattungsgemäße Herstellungsverfahren gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs bekannt. Das Herstellungsverfahren umfasst als Schritte ein Anordnen mehrerer Speicherzellen zu einem Zellstapel, wobei an den Enden des Zellstapels eine erste Druckplatte und eine zweite Druckplatte, die eine taschenartige Vertiefung aufweist, angeordnet werden; ein Anordnen wenigstens eines den Zellstapel umspannenden Spannbandes, derart, dass sich die beiden Bandenden dieses Spannbandes an der taschenartigen Vertiefung der zweiten Druckplatte befinden; und ein Verpressen des Zellstapels in einer Schließeinrichtung, wobei die Bandenden des Spannbandes in die taschenartige Vertiefung gedrückt werden und die taschenartige Vertiefung zur dauerhaften Fixierung der Bandenden mit einer Spritzgussmasse ausgespritzt wird.From the DE 10 2018 217 253 A1 the generic manufacturing method according to the preamble of the independent patent claim is known. The production method comprises the steps of arranging a plurality of storage cells to form a cell stack, with a first pressure plate and a second pressure plate, which has a pocket-like depression, being arranged at the ends of the cell stack; arranging at least one tightening strap enclosing the cell stack in such a way that the two strap ends of this tightening strap are located on the pocket-like depression of the second pressure plate; and pressing the cell stack in a closing device, with the strap ends of the tightening strap being pressed into the pocket-like indentation and the pocket-like indentation being sprayed with an injection molding compound to permanently fix the strap ends.

Das oben gezeigte Herstellungsverfahren, hat sich als vorteilhaft erwiesen, ein Batteriemodul ohne Verschweißungen und Verschraubungen bereitzustellen, wobei durch das Verfahren eine Gewichtsreduzierung sowie eine Zeit- und Kosteneinsparung erreicht werden kann.The manufacturing method shown above has proven to be advantageous in providing a battery module without welding and screwing, with the method being able to achieve a weight reduction as well as time and cost savings.

In seltenen Fällen kann es vorkommen, dass sich das Spannband in der taschenartigen Vertiefung während der Ausspritzung mit der Spritzgussmasse löst und herausrutscht, da die Spritzgussmasse ungleichmäßig in die taschenartige Vertiefung eingespritzt wird. Auch treten durch die ungleichmäßige Verteilung der Spritzgussmasse in seltenen Fällen Luftblasen auf und es kann zu Spannungsrissen in der ausgehärteten Spritzgussmasse führen, was nachteilig ist. Ein weiteres Problem kann die Wärmeübertragung der heißen Spritzgussmasse auf die Speicherzellen sein, was zu Beschädigungen der Speicherzellen führen kann.In rare cases, it can happen that the tightening strap in the pocket-like indentation becomes detached and slips out during injection with the injection-molding compound, since the injection-molding compound is injected unevenly into the pocket-like indentation. In rare cases, air bubbles also occur due to the uneven distribution of the injection-molding compound, and this can lead to stress cracks in the cured injection-molding compound, which is disadvantageous. Another problem can be the heat transfer from the hot injection molding compound to the storage cells, which can lead to damage to the storage cells.

Daher ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls zu verbessern.Therefore, the object of the present invention is to improve a method for producing a battery module.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen, der folgenden Beschreibung sowie den Figuren offenbart.This object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous developments of the invention are disclosed in the dependent patent claims, the following description and the figures.

Durch die Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls für eine Traktionsbatterie bereitgestellt. Das Verfahren umfasst als Schritte ein Anordnen mehrerer Speicherzellen zu einem Zellstapel, wobei an den Enden des Zellstapels eine erste Druckplatte und eine zweite Druckplatte, die eine taschenartige Vertiefung aufweist, angeordnet werden, ein Anordnen wenigstens eines den Zellstapel umspannenden Spannbandes, derart, dass sich die beiden Bandenden dieses Spannbandes an der taschenartigen Vertiefung der zweiten Druckplatte befinden, und ein Verspannen des Zellstapels, wobei die Bandenden des Spannbandes in die taschenartige Vertiefung eingeführt und anschließend unter Zug gesetzt werden und die taschenartige Vertiefung zur dauerhaften Fixierung der Bandenden mit einer Spritzgussmasse ausgespritzt wird. Des Weiteren wird vor dem Ausspritzen mit der Spritzgussmasse zwischen der zweiten Druckplatte und dem Zellstapel ein Temperaturisolationselement bereitgestellt, wobei das Temperaturisolationselement auf Höhe der taschenartigen Vertiefung eine Erhebung zur Bereitstellung einer Strömungsleitung der Spritzgussmasse aufweist.The invention provides a method for producing a battery module for a traction battery. The method comprises the steps of arranging a plurality of storage cells to form a cell stack, with a first pressure plate and a second pressure plate having a pocket-like depression being arranged at the ends of the cell stack, arranging at least one tensioning strap spanning the cell stack in such a way that the both strap ends of this tightening strap are located on the pocket-like depression of the second pressure plate, and a tightening of the cell stack, with the strap ends of the tightening strap being inserted into the pocket-like depression and then being subjected to tension and the pocket-like depression being sprayed with an injection molding compound to permanently fix the strap ends. Furthermore, before the injection molding compound is sprayed out, a temperature insulation element is provided between the second pressure plate and the cell stack, the temperature insulation element having an elevation at the level of the pocket-like depression to provide a flow line for the injection molding compound.

Mit anderen Worten wird vor dem Ausspritzen der taschenartigen Vertiefung mit der Spritzgussmasse ein Temperaturisolationselement in der taschenartigen Vertiefung bereitgestellt, wobei das Temperaturisolationselement dazu ausgebildet sein kann, eine Wärmeisolation zwischen der Spritzgussmasse und den Speicherzellen beziehungsweise dem Zellstapel, die sich hinter der zweiten Druckplatte befinden, bereitzustellen. Beim Einspritzen der Spritzgussmasse, kann diese zur Verflüssigung eine hohe Temperatur aufweisen, insbesondere eine Temperatur von 250 Grad Celsius oder mehr, wobei eine Übertragung dieser Wärme auf die Batteriezellen nachteilig sein kann. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass sich die Batteriezellen bei dem Herstellungsprozess um maximal 60 Grad Celsius oder weniger erwärmen. Des Weiteren ist vorzugsweise eine Erhebung auf dem Temperaturisolationselement bereitgestellt, das eine gleichmäßige Verteilung der Spritzgussmasse in der taschenartigen Vertiefung ermöglicht. So kann durch die Erhebung eine Strömung der Spritzgussmasse geleitet werden, um eine gleichmäßige Fixierung der Bandenden zu erreichen.In other words, before the injection molding compound is injected into the pocket-like depression, a temperature insulation element is provided in the pocket-like depression, wherein the temperature insulation element can be designed to provide thermal insulation between the injection molding compound and the storage cells or the cell stack, which are located behind the second pressure plate . When the injection molding compound is injected, it can be at a high temperature for liquefaction, in particular a temperature of 250 degrees Celsius or more, with transfer of this heat to the battery cells being disadvantageous. For example, it can be provided that the battery cells heat up by a maximum of 60 degrees Celsius or less during the manufacturing process. Furthermore, an elevation is preferably provided on the temperature insulation element, which enables the injection molding compound to be evenly distributed in the pocket-like depression. A flow of the injection molding compound can thus be directed through the elevation in order to achieve uniform fixing of the belt ends.

Zum Verspannen des Zellstapels können die Bandenden durch die taschenartige Vertiefung hindurch und beispielsweise seitlich an der zweiten Druckplatte herausgeführt sein. Dazu kann eine jeweilige Tasche der Vertiefung dazu ausgebildet sein, das jeweilige Bandende einzufädeln und unter die zweite Druckplatte zu führen. Mit anderen Worten ist die taschenartige Vertiefung ein Spalt in der zweiten Druckplatte, der durch diese hindurchgeht. An den seitlich herausgeführten Bandenden kann eine Zugkraft aufgebracht werden, wobei durch die Zugkraft das Spannband und damit die Druckplatten mit dem Zellstapel verspannt werden. Die Endfixierung erfolgt dann durch das Ausspritzen mit der Spritzgussmasse, wobei diese durch die Erhebung auf dem Temperaturisolationselement gleichmäßig verteilt werden kann.To brace the cell stack, the strap ends can be led out through the pocket-like depression and, for example, laterally on the second pressure plate. For this purpose, a respective pocket of the recess can be designed to thread in the respective end of the strap and to guide it under the second pressure plate. In other words, the pocket-like indentation is a gap in the second pressure plate that passes through it. A tensile force can be applied to the belt ends that are guided out at the side, the tensioning belt and thus the pressure plates being clamped to the cell stack by the tensile force. The final fixing then takes place by spraying out the injection-molding compound, which can be evenly distributed by the elevation on the thermal insulation element.

Somit kann es beim Ausspritzen zu einer formschlüssigen, kraftschlüssigen und gegebenenfalls auch stoffschlüssigen Fixierung der Bandenden innerhalb der taschenartigen Vertiefung kommen, ohne dass die Bandenden direkt miteinander verbunden werden. Als Spritzgussmasse wird bevorzugt ein thermoplastischer Kunststoff, insbesondere mit Faserverstärkung, verwendet, wie zum Beispiel Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP). Für das Ausspritzen kann auch ein Klebstoff, wie beispielsweise ein Schmelzklebstoff (hotmealt) oder ein Zweikomponentenkleber, verwendet werden. Durch die Verwendung des Temperaturisolationselements, das beispielsweise als Schicht oder Platte an der zweiten Druckplatte angeordnet werden kann, kann eine Wärmeübertragung der Spritzgussmasse auf den Zellstapel vermieden werden. Hierzu kann das Temperaturisolationselement vorzugsweise eine vorgegebene Wärmeleitfähigkeit und/oder eine vorgegebene Dicke aufweisen, durch die eine Temperatur auf Seite des Zellstapels auf bis zu 60 Grad Celsius oder weniger reduziert werden kann. Der dafür benötigte Wärmleitkoeffizient und/oder die dafür benötigte Dicke kann beispielsweise in vorangegangenen Messungen vorbestimmt werden, indem beispielsweise mit einem Temperatursensor überprüft werden kann, in welcher Zeit wieviel Wärme durch das Temperaturisolationselement hindurchtritt.Thus, when ejecting, the strap ends can be fixed in a form-fitting, force-fitting and possibly also cohesive manner within the pocket-like depression, without the strap ends being connected directly to one another. A thermoplastic material, in particular with fiber reinforcement, is preferably used as the injection molding compound, such as, for example, polyethylene (PE) or polypropylene (PP). An adhesive such as a hot melt adhesive (hotmealt) or a two-component adhesive can also be used for spraying. By using the thermal insulation element, which can be arranged, for example, as a layer or plate on the second pressure plate, heat transfer from the injection molding compound to the cell stack can be avoided. For this purpose, the thermal insulation element can preferably have a predetermined thermal conductivity and/or a predetermined thickness, through which a temperature on the side of the cell stack can be reduced to 60 degrees Celsius or less. The heat conduction coefficient required for this and/or the thickness required for this can, for example, be predetermined in previous measurements, for example by using a temperature sensor to check how much heat passes through the thermal insulation element in which time.

Nach dem Aushärten des Kunst- oder Klebstoffs können anschließend noch weitere Arbeiten vorgenommen werden, wie beispielsweise das elektrische Zusammenschalten der Speicherzellen. Die Speicher- beziehungsweise Einzelzellen werden durch das wenigstens eine Spannband dauerhaft zusammengehalten, wobei das Spannband einen vorgesehenen Spanndruck ausübt.After the plastic or adhesive has hardened, further work can then be carried out, such as the electrical interconnection of the storage cells. The storage cells or individual cells are permanently held together by the at least one strap, with the strap exerting a specified clamping pressure.

Das Spannband kann aus einem faserverstärkten Kunststoff, zum Beispiel CFK oder GFK, gebildet sein. Bevorzugt handelt es sich um ein UD-Band beziehungsweise UD-Tape mit Endlosfasern, das mit einer thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoffmatrix impregniert sein kann.The tightening strap can be made of a fiber-reinforced plastic, for example CFRP or GFRP. It is preferably a UD band or UD tape with endless fibers, which can be impregnated with a thermoplastic or duroplastic matrix.

Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass das Herstellungsverfahren des Batteriemoduls weiter verbessert werden kann, da eine bessere Verteilung der Spritzgussmasse erreicht werden kann und zusätzlich ein Wärmeschutz für den Zellstapel bereitgestellt wird.The advantage resulting from the invention is that the manufacturing method of the battery module can be further improved since better distribution of the injection molding compound can be achieved and heat protection for the cell stack is additionally provided.

Die Erfindung umfasst auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes embodiments that result in additional advantages.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Erhebung auf dem Temperaturisolationselement keilförmig ausgebildet ist. Mit anderen Worten kann die Erhebung die Form eines Dreiecks beziehungsweise einer Pyramide aufweisen, wodurch die Spritzgussmasse an der Spitze der keilförmigen Erhebung an die Seiten gedrückt werden kann und damit an die Bandenden des Spannbandes. Das heißt, dass durch die Keilform die Strömung umgeleitet wird und eine höhere Kraft beziehungsweise ein höherer Druck auf die Bandenden ausgeübt werden kann, der gleichmäßig verteilt wird. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass eine verbesserte Strömungsleitung der Spritzgussmasse erreicht werden kann.One embodiment provides that the elevation on the thermal insulation element is wedge-shaped. In other words, the elevation can have the shape of a triangle or a pyramid, as a result of which the injection molding compound at the tip of the wedge-shaped elevation can be pressed to the sides and thus to the strap ends of the tensioning strap. This means that the flow is diverted by the wedge shape and a higher force or higher pressure can be exerted on the belt ends, which is evenly distributed. This embodiment results in the advantage that improved flow guidance of the injection molding compound can be achieved.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die keilförmige Erhebung symmetrisch ausgebildet ist. Durch die symmetrische Ausbildung kann eine gleichmäßige Druckverteilung der Spritzgussmasse auf die jeweiligen Bandenden erreicht werden.Provision is preferably made for the wedge-shaped elevation to be symmetrical. Due to the symmetrical design, a uniform pressure distribution of the injection molding compound can be achieved on the respective belt ends.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die keilförmige Erhebung mittig in der taschenartigen Vertiefung angeordnet wird. So kann die Spritzgussmasse, die mittig in die taschenartige Vertiefung eingespritzt wird, durch die keilförmige Erhebung gleichmäßiger verteilt werden.Provision is particularly preferably made for the wedge-shaped elevation to be arranged in the center of the pocket-like depression. The injection molding compound, which is injected centrally into the pocket-like depression, can thus be distributed more evenly by the wedge-shaped elevation.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass als Temperaturisolationselement eine Schicht, insbesondere eine Platte, mit vorgegebener Wärmeleitfähigkeit bereitgestellt wird. Mit anderen Worten kann das Temperaturisolationselement einen Großteil der Fläche zwischen der zweiten Druckplatte und dem Zellstapel bedecken, wodurch ein verbesserter Temperaturschutz bereitgestellt werden kann. Das Temperaturisolationselement muss jedoch nicht über die gesamte Fläche des Zellstapels beziehungsweise der zweiten Druckplatte angeordnet sein, sondern kann auch nur in einem vorgegebenen Bereich um die taschenartige Vertiefung bereitgestellt sein. Insbesondere kann sich die Spritzgussmasse bei der Ausbreitung zum Rand hin abkühlen, wodurch nur an der Einspritzstelle das Temperaturisolationselement benötigt wird.A further embodiment provides that a layer, in particular a plate, with a predetermined thermal conductivity is provided as the thermal insulation element. In other words, the thermal insulation element can cover a large part of the area between the second pressure plate and the cell stack, as a result of which improved thermal protection can be provided. However, the temperature insulation element does not have to be arranged over the entire surface of the cell stack or the second pressure plate, but can also be provided only in a predetermined area around the pocket-like depression. In particular, the injection molding compound can cool down as it spreads towards the edge, as a result of which the temperature insulation element is only required at the injection point.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass als Schicht eine Kunststoffschicht mit vorgegebener Dicke bereitgestellt wird. Eine Kunststoffschicht beispielsweise aus Polypropylen oder Polyethylen kann eine Wärmeisolation bereitstellen, insbesondere wenn diese mit einer vorgegebenen Dicke ausgebildet ist. Auch kann durch die Kunststoffschicht ein Anschmelzen der Grenzzone zwischen der Kunststoffschicht und der Spritzgussmasse erreicht werden, wodurch eine zusammenhängende und somit besonders stabile Verbindung erreicht werden kann.It is preferably provided that a plastic layer with a predetermined thickness is provided as the layer. A plastic layer made of polypropylene or polyethylene, for example, can provide thermal insulation, particularly if it is formed with a predetermined thickness. The plastic layer can also be used to melt the border zone between the plastic layer and the injection molding compound, as a result of which a cohesive and therefore particularly stable connection can be achieved.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Temperaturisolationselement mittels eines Verbindungselements mit der zweiten Druckplatte gekoppelt wird. So kann das Temperaturisolationselement beispielsweise vor oder nach dem Verpressen des Zellstapels, jedoch vor dem Ausspritzen mit der Spritzgussmasse mit der zweiten Druckplatte verbunden werden, indem das Temperaturisolationselement und/oder die zweite Druckplatte ein Verbindungselement aufweist, die das Temperaturisolationselement in einer vorgegebenen Position halten kann. Als Verbindungselement kann beispielsweise eine Klammer oder Schiene bereitgestellt sein. So kann beispielsweise das Temperaturisolationselement mittels des Verbindungselements in die zweite Druckplatte eingeklipst werden. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass eine Anordnung des Temperaturisolationselements an der zweiten Druckplatte erleichtert werden kann.A further embodiment provides that the temperature insulation element is coupled to the second pressure plate by means of a connecting element. For example, the temperature insulation element can be connected to the second pressure plate before or after the cell stack is pressed, but before it is sprayed out with the injection molding compound, in that the temperature insulation element and/or the second pressure plate has a connection element that can hold the temperature insulation element in a predetermined position. A clamp or rail, for example, can be provided as a connecting element. For example, the temperature insulation element can be clipped into the second pressure plate by means of the connecting element. This embodiment results in the advantage that an arrangement of the temperature insulation element on the second pressure plate can be simplified.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die zweite Druckplatte durch ein Spritzgussverfahren hergestellt wird, wobei in dem Spritzgussverfahren das Temperaturisolationselement mit der Erhebung als Bestandteil der zweiten Druckplatte erzeugt wird. Mit anderen Worten kann die zweite Druckplatte durch ein Spritzgussverfahren hergestellt werden, wobei in dem Spritzgussverfahren beispielsweise eine zusätzliche Kunststoffschicht an der zweiten Druckplatte erzeugt werden kann und auch die Erhebung in dem Spritzgussverfahren hergestellt wird, sodass die zweite Druckplatte mit dem Temperaturisolationselement als ein zusammenhängendes Element erzeugt wird. Hierdurch können Kosten gespart werden, da weniger Arbeitsschritte beim Herstellungsverfahren benötigt werden, und die einzelnen Bauteile nicht separat gefertigt werden müssen.A further embodiment provides that the second pressure plate is produced by an injection molding process, the temperature insulation element with the elevation being produced as part of the second pressure plate in the injection molding process. In other words, the second pressure plate can be produced by an injection molding process, in which case, for example, an additional plastic layer can be produced on the second pressure plate in the injection molding process, and the elevation can also be produced in the injection molding process, so that the second pressure plate with the thermal insulation element is produced as a coherent element will. As a result, costs can be saved since fewer work steps are required in the manufacturing process and the individual components do not have to be manufactured separately.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Erhebung als Steg ausgebildet ist, auf dem ein Verteilerkanal angeordnet wird, der seitliche Löcher aufweist, wobei die Spritzgussmasse durch den Verteilerkanal über die seitlichen Löcher in die taschenartige Vertiefung eingespritzt wird. Mit anderen Worten kann die Erhebung ein Steg sein, insbesondere mit einer Ausbuchtung, in der ein Verteilerkanal angeordnet werden kann. Der Verteilerkanal kann beispielsweise ein Rohr sein, durch das die Spritzgussmasse geleitet werden kann. Seitlich zum Verteilerkanal können Löcher bereitgestellt sein, durch den die Spritzgussmasse, die durch den Verteilerkanal geleitet wird, seitlich in die taschenartige Vertiefung ausgeleitet werden kann. Durch den Steg kann eine mittige Barriere in der taschenartigen Vertiefung bereitgestellt werden, die ein Überlaufen der Spritzgussmasse innerhalb der taschenartigen Vertiefung verhindern kann, wodurch sichergestellt werden kann, dass der Druck der Spritzgussmasse auf beiden Seiten gleich ist. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass eine gleichmäßige Verteilung der Spritzgussmasse erreicht werden kann. A further embodiment provides that the elevation is designed as a web on which a distribution channel is arranged, which has lateral holes, the injection molding compound being injected through the distribution channel via the lateral holes into the pocket-like depression. In other words, the elevation can be a web, in particular with a bulge in which a distribution channel can be arranged. The distribution channel can be a tube, for example, through which the injection molding compound can be conducted. Holes can be provided to the side of the distribution channel, through which the injection molding compound, which is conducted through the distribution channel, can be discharged laterally into the pocket-like depression. A central barrier can be provided in the pocket-like depression by the web, which can prevent overflow of the injection molding compound within the pocket-like depression, whereby it can be ensured that the pressure of the injection molding compound is the same on both sides. This embodiment has the advantage that a uniform distribution of the injection molding compound can be achieved.

Erfindungsgemäß ist auch ein Batteriemodul für eine Traktionsbatterie bereitgestellt, die mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen hergestellt ist. Hierbei ergeben sich gleiche Vorteile und Variationsmöglichkeiten wie bei dem Verfahren. Ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Batteriemodul weist einen Zellstapel aus mehreren Speicherzellen auf, an dessen Enden sich eine erste und eine zweite Druckplatte befinden, wobei die zweite Druckplatte mit einer taschenartigen Vertiefung ausgebildet ist in der die Bandenden eines den Zellstapel umspannenden Spannbandes hineingedrückt ist, wobei an der die Vertiefung aufweisenden zweiten Druckplatte ein Temperaturisolationselement mit einer Erhebung auf Höhe der taschenartigen Vertiefung bereitgestellt ist, wobei der Zwischenraum zwischen den Bandenden und dem Temperaturisolationselement, insbesondere der Erhebung, durch eingespritzten Kunst- oder Klebstoff, gegebenenfalls auch mit einem eingepressten Stopfen, fixiert ist. Das erfindungsgemäße Batteriemodul ist bevorzugt in einem Kraftwagen angeordnet, der insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet sein kann.According to the invention, a battery module for a traction battery is also provided, which is produced using a method according to one of the preceding embodiments. This results in the same advantages and possible variations as in the method. A battery module produced using the method according to the invention has a cell stack made up of a plurality of storage cells, at the ends of which there are a first and a second pressure plate, the second pressure plate being designed with a pocket-like depression into which the ends of a tensioning strap enclosing the cell stack are pressed, with on the second pressure plate having the indentation, a thermal insulation element with an elevation at the level of the pocket-like indentation is provided, with the space between the belt ends and the thermal insulation element, in particular the elevation, being fixed by injected plastic or adhesive, optionally also with a pressed-in stopper . The battery module according to the invention is preferably arranged in a motor vehicle, which can be designed in particular as a passenger car or truck, or as a passenger bus or motorcycle.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Batteriemoduls, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Batteriemoduls hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes developments of the battery module according to the invention, which have features as have already been described in connection with the developments of the method according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the battery module according to the invention are not described again here.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.The invention also includes the combinations of features of the described embodiments. The invention also includes implementations that each have a combination of the features of several of the described embodiments, unless the embodiments were described as mutually exclusive.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

  • 1 ein schematisches Batteriemodul mit einem Temperaturisolationselement gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
  • 2 ein schematisches Batteriemodul mit einem Temperaturisolationselement gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform;
  • 3 eine perspektivische Ansicht auf ein eine taschenartige Vertiefung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
Exemplary embodiments of the invention are described below. For this shows:
  • 1 a schematic battery module with a temperature isolation element according to an exemplary embodiment;
  • 2 a schematic battery module with a temperature isolation element according to another exemplary embodiment;
  • 3 a perspective view of a pocket-like recess according to an exemplary embodiment.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and that each also develop the invention independently of one another. Therefore, the disclosure is also intended to encompass combinations of the features of the embodiments other than those illustrated. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention that have already been described.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference symbols designate elements with the same function.

Die 1 zeigt ein schematisches Batteriemodul 10 mit mehreren Speicherzellen 12 die zu einem Zellstapel kombiniert sind. Die Speicherzellen 12 können direkt aufeinander liegend gestapelt sein, wobei auch Zwischenlagen zwischen den Speicherzellen 12 möglich sind. Am unteren Ende des Zellstapels befindet sich eine erste Druckplatte 14 und am oberen Ende des Zellstapels befindet sich eine zweite Druckplatte 16. Die Druckplatten 14, 16 können aus Metall zum Beispiel Aluminium oder aus Kunststoff gebildet sein. Bevorzugt handelt es sich bei den Druckplatten um einstückige Druckguss- beziehungsweise Spritzgussteile.the 1 shows a schematic battery module 10 with a plurality of storage cells 12 which are combined to form a cell stack. The memory cells 12 can be stacked directly one on top of the other, intermediate layers between the memory cells 12 also being possible. A first pressure plate 14 is located at the lower end of the cell stack and a second pressure plate 16 is located at the upper end of the cell stack. The pressure plates 14, 16 can be formed from metal, for example aluminum, or from plastic. The pressure plates are preferably one-piece die-cast or injection-molded parts.

Die zweite Druckplatte 16 kann eine taschenartige Vertiefung 18 aufweisen, die eine Einbuchtung in die zweite Druckplatte 16 darstellt. Um den Zellstapel des Batteriemoduls 10 herum kann ein Spannband 20 angeordnet sein, dass die beiden Druckplatten 14, 16 und den Zellstapel umschließt. Das Spannband 20 kann aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet sein und beispielsweise an der ersten Druckplatte 14 vorfixiert sein. Bandenden 22 des Spannbandes 20 können in die taschenartige Vertiefung 18 der zweiten Druckplatte 16 eingeführt sein, wobei die Bandenden 22 unter Zug gesetzt werden können, um den Zellstapel mit den Druckplatten 14, 16 zu verspannen.The second pressure plate 16 can have a pocket-like depression 18 which represents an indentation in the second pressure plate 16 . A clamping strap 20 can be arranged around the cell stack of the battery module 10 and encloses the two pressure plates 14, 16 and the cell stack. The tightening strap 20 can be formed from a fiber-reinforced plastic and can be pre-fixed to the first pressure plate 14, for example. Strap ends 22 of the clamping strap 20 can be inserted into the pocket-like depression 18 of the second pressure plate 16, with the strap ends 22 being able to be put under tension in order to brace the cell stack with the pressure plates 14, 16.

Um die Bandenden 22 des Spannbandes 20 in der taschenartigen Vertiefung 18 zu fixieren, kann vorgesehen sein, dass die taschenartige Vertiefung 18 mit einer Spritzgussmasse, die beispielsweise einen Kunststoff oder einen Kleber aufweisen kann, ausgespritzt wird. Damit dies gleichmäßig durchgeführt wird und die Speicherzellen 12 nicht durch eine Temperatur der Spritzgussmasse beschädigt werden, kann an der zweiten Druckplatte 16 ein Temperaturisolationselement 24 bereitgestellt sein, das eine Temperaturabschirmung zu den Speicherzellen 12 bereitstellt. Insbesondere kann das Temperaturisolationselement 24 als eine Schicht, insbesondere eine Platte, mit vorgegebener Wärmeleitfähigkeit und/oder Dicke vorgesehen sein, die einen Wärmeübertrag der Spritzgussmasse auf die Speicherzellen 12 verhindert, beziehungsweise reduziert. Beispielsweise kann das Temperaturisolationselement 24 als eine Kunststoffschicht bereitgestellt sein.In order to fix the strap ends 22 of the tightening strap 20 in the pocket-like depression 18, it can be provided that the pocket-like depression 18 is sprayed with an injection molding compound, which can contain a plastic or an adhesive, for example. So that this is carried out evenly and the storage cells 12 are not damaged by a temperature of the injection molding compound, a temperature insulation element 24 can be provided on the second pressure plate 16 which provides thermal shielding from the storage cells 12 . In particular, the thermal insulation element 24 can be provided as a layer, in particular a plate, with a predetermined thermal conductivity and/or thickness, which prevents or reduces heat transfer from the injection molding compound to the storage cells 12 . For example, the temperature insulation element 24 can be provided as a plastic layer.

Auf Höhe der taschenartigen Vertiefung 18 kann das Temperaturisolationselement 24 eine Erhebung 26 aufweisen, die vorzugsweise keilförmig ausgebildet ist, insbesondere symmetrisch. Des Weiteren kann die keilförmige Erhebung 26 mittig in der taschenartigen Vertiefung 18 angeordnet sein, sodass eine Spritzgussmasse, die in die taschenartige Vertiefung 18 hineingespritzt wird durch die keilförmige Erhebung 26 zu beiden Seiten in Richtung der Bandenden 22 abgelenkt wird und somit eine bessere Verspannung des Bands beim Einspritzen der Spritzgussmasse bereitgestellt werden kann.At the level of the pocket-like depression 18, the temperature insulation element 24 can have an elevation 26, which is preferably wedge-shaped, in particular symmetrical. Furthermore, the wedge-shaped elevation 26 can be arranged centrally in the pocket-like depression 18, so that an injection molding compound that is injected into the pocket-like depression 18 is deflected by the wedge-shaped elevation 26 on both sides in the direction of the belt ends 22 and thus better tensioning of the belt can be provided when injecting the injection molding compound.

In 2 ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Batteriemoduls 10 dargestellt, wobei in dieser Figur nur der Bereich der zweiten Druckplatte 16 mit der taschenförmigen Vertiefung 18 gezeigt ist. In dieser Ausführungsform kann die Erhebung 26 als ein Steg ausgebildet sein, auf dem ein Verteilerkanal 28 angeordnet werden kann. Der Verteilerkanal 28 kann beispielsweise ein Rohr sein, durch den die Spritzgussmasse hindurchgeleitet werden kann. Vorzugsweise kann der Verteilerkanal seitliche Löcher (nicht gezeigt) aufweisen, durch den die Spritzgussmasse, die durch den Verteilerkanal 28 geleitet wird, seitlich in die taschenartige Vertiefung 18 austritt. Somit kann an beiden Seiten des Stegs 26 die Spritzgussmasse gleichmäßig verteilt werden und die Bandenden 22, die in dieser Figur nicht gezeigt sind, können fixiert werden.In 2 a further exemplary embodiment of the battery module 10 is shown, only the area of the second pressure plate 16 with the pocket-shaped recess 18 being shown in this figure. In this embodiment, the elevation 26 can be designed as a web on which a distribution channel 28 can be arranged. The distribution channel 28 can be a tube, for example, through which the injection molding compound can be passed. The distribution channel can preferably have lateral holes (not shown), through which the injection molding compound, which is conducted through the distribution channel 28, exits laterally into the pocket-like depression 18. The injection molding compound can thus be distributed evenly on both sides of the web 26 and the belt ends 22, which are not shown in this figure, can be fixed.

In 3 ist eine perspektivische Ansicht auf die zweite Druckplatte 16 mit der taschenartigen Vertiefung 18 dargestellt. Zum Verspannen der Druckplatten mit dem Zellstapel (in dieser Figur nicht gezeigt) kann das Spannband 20 mit der Bandseite 30 in die taschenartige Vertiefung 18 eingeführt und beispielsweise seitlich aus der zweiten Druckplatte 16 herausgeführt sein, so dass eine Bandendenseite 32 der Bandseite 30 mit einer Zugkraft beaufschlagbar ist. Ebenso kann die Bandseite 34 des Spannbandes 20 durch die taschenartige Vertiefung 18 zu der Bandendenseite 36 durchgeführt sein.In 3 a perspective view of the second pressure plate 16 with the pocket-like depression 18 is shown. To brace the pressure plates with the cell stack (not shown in this figure), the tensioning strap 20 can be inserted with the strap side 30 into the pocket-like depression 18 and, for example, guided out of the second pressure plate 16 laterally, so that a strap end side 32 of the strap side 30 is subjected to a tensile force charge is cash. Likewise, the strap side 34 of the clamping strap 20 can be carried out through the pocket-like depression 18 to the strap end side 36 .

Wird nun an beiden Bandendenseiten 32, 36 gezogen, können sich die Druckplatten 14, 16 mit dem Zellstapel verspannen und es kann anschließend zur endgültigen Fixierung die Spritzgussmasse in die taschenartige Vertiefung 18 eingespritzt werden. Zur Vorfixierung der Bandenden 22, insbesondere der Bandendenseiten 32, 34, kann das jeweilige Bandende 22 zusätzlich durch eine Klammer, ein Hinterspritzverfahren, einen Heißstempel und/oder durch flächiges Anschweißen vor-fixiert werden, bevor es durch die Spritzgussmasse, die den Kanal 38 füllen kann, dauerhaft fixiert wird.If both belt end sides 32, 36 are now pulled, the pressure plates 14, 16 can brace themselves with the cell stack and the injection molding compound can then be injected into the pocket-like depression 18 for final fixing. To prefix the strap ends 22, in particular the strap end sides 32, 34, the respective strap end 22 can also be pre-fixed by a clamp, an injection molding process, a hot stamp and/or by extensive welding before it is pushed through the injection molding compound that fills the channel 38 can, is permanently fixed.

Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung ein Spritzgussleitelement (keilförmige Erhebung 26) zur Isolation von Temperaturspitzen bereitgestellt werden kann.Overall, the examples show how the invention can be used to provide an injection-molded guide element (wedge-shaped elevation 26) for isolating temperature peaks.

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung eines Batteriemoduls (10) für eine Traktionsbatterie, mit den Schritten: - Anordnen mehrerer Speicherzellen (12) zu einem Zellstapel, wobei an den Enden des Zellstapels eine erste Druckplatte (14) und eine zweite Druckplatte (16), die eine taschenartige Vertiefung (18) aufweist, angeordnet werden; - Anordnen wenigstens eines den Zellstapel umspannenden Spannbandes (20), derart, dass sich die beiden Bandenden (22) dieses Spannbandes (20) an der taschenartigen Vertiefung (18) der zweiten Druckplatte (16) befinden; gekennzeichnet, durch - Verspannen des Zellstapels, wobei die Bandenden (22) des Spannbandes in die taschenartige Vertiefung (18) eingeführt und anschließend unter Zug gesetzt werden und die taschenartige Vertiefung (18) zur dauerhaften Fixierung der Bandenden (22) mit einer Spritzgussmasse ausgespritzt wird; - wobei vor dem Ausspritzen mit der Spritzgussmasse zwischen der zweiten Druckplatte (16) und dem Zellstapel ein Temperaturisolationselement (24) bereitgestellt wird, wobei das Temperaturisolationselement (24) auf Höhe der taschenartigen Vertiefung (18) eine Erhebung (26) zur Bereitstellung einer Strömungsleitung der Spritzgussmasse aufweist.Method for producing a battery module (10) for a traction battery, with the steps: - arranging a plurality of storage cells (12) to form a cell stack, a first pressure plate (14) and a second pressure plate (16) having a pocket-like depression (18) being arranged at the ends of the cell stack; - arranging at least one strap (20) spanning the cell stack in such a way that the two strap ends (22) of this strap (20) are located on the pocket-like depression (18) of the second pressure plate (16); marked by - Clamping of the cell stack, wherein the strap ends (22) of the strap are inserted into the pocket-like depression (18) and then placed under tension and the pocket-like depression (18) for permanent fixing of the belt ends (22) is sprayed with an injection molding compound; - a thermal insulation element (24) being provided between the second pressure plate (16) and the cell stack before the injection molding compound is sprayed out, the thermal insulation element (24) having an elevation (26) at the level of the pocket-like depression (18) to provide a flow line for the Has injection molding compound. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Erhebung (26) auf dem Temperaturisolationselement (24) keilförmig ausgebildet ist.procedure after claim 1 , wherein the elevation (26) on the thermal insulation element (24) is wedge-shaped. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die keilförmige Erhebung (26) symmetrisch ausgebildet ist.procedure after claim 2 , wherein the wedge-shaped elevation (26) is symmetrical. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die keilförmige Erhebung (26) mittig in der taschenartigen Vertiefung (18) angeordnet wird.Procedure according to one of claims 2 or 3 , wherein the wedge-shaped elevation (26) is arranged centrally in the pocket-like depression (18). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Temperaturisolationselement (24) eine Schicht, insbesondere eine Platte, mit vorgegebener Wärmeleitfähigkeit bereitgestellt wird.Method according to one of the preceding claims, in which a layer, in particular a plate, with a predetermined thermal conductivity is provided as the temperature insulation element (24). Verfahren Anspruch 5, wobei als Schicht eine Kunststoffschicht mit vorgegebener Dicke bereitgestellt wird.procedure claim 5 , wherein a plastic layer with a predetermined thickness is provided as the layer. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Temperaturisolationselement (24) mittels eines Verbindungselements mit der zweiten Druckplatte gekoppelt wird.Method according to one of the preceding claims, in which the temperature insulation element (24) is coupled to the second pressure plate by means of a connecting element. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zweite Druckplatte (16) durch ein Spritzgussverfahren hergestellt wird, wobei in dem Spritzgussverfahren das Temperaturisolationselement (24) mit der Erhebung (26) als Bestandteil der zweiten Druckplatte (16) erzeugt wird.Procedure according to one of Claims 1 until 6 , wherein the second pressure plate (16) is produced by an injection molding process, the temperature insulation element (24) with the elevation (26) being produced as part of the second pressure plate (16) in the injection molding process. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 5 bis 8, wobei die Erhebung (26) als Steg ausgebildet ist, auf dem ein Verteilerkanal (28) angeordnet wird, der seitliche Löcher aufweist, wobei die Spritzgussmasse durch den Verteilerkanal (28) über die seitlichen Löcher in die taschenartige Vertiefung (18) eingespritzt wird.Procedure according to one of Claims 1 or 5 until 8th , wherein the elevation (26) is designed as a web on which a distribution channel (28) is arranged, which has lateral holes, the injection molding compound being injected through the distribution channel (28) via the lateral holes into the pocket-like depression (18). Batteriemodul (10) für eine Traktionsbatterie, hergestellt mit einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.Battery module (10) for a traction battery, produced using a method according to one of the preceding claims.
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