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Die Erfindung betrifft eine Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Batterieanordnung einen Träger aufweist, der eine Anordnungsseite umfasst, und eine Batterieeinheit, die mindestens eine Batteriezelle umfasst, und eine erste Seite aufweist, wobei die Batterieeinheit derart in Bezug zu dem Träger angeordnet ist, dass die erste Seite der Batterieeinheit der Anordnungsseite des Trägers zugewandt ist. Weiterhin ist die Batterieeinheit bezüglich einer ersten Richtung oberhalb des Trägers angeordnet. Zudem weist die Batterieanordnung ein thermisches Interface-Material auf, das zwischen der Batterieeinheit und dem Träger angeordnet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterieanordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer Batterieanordnung.
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Um bei Elektrofahrzeugen die bei der Schnellladung und beim Leistungsabruf in den Hochvoltbatterien entstehende Wärme abführen zu können, kann die Hochvoltbatterie gekühlt werden, zum Beispiel über einen Kühlboden. Die Batteriezellen können dabei thermisch an diesem Kühlboden angebunden sein. Zudem können in Hochvoltbatterien die Batteriezellen auch zu Batteriemodulen zusammengefasst sein. Üblicherweise kommt dabei zwischen einem solchen Batteriemodul und dem Kühlboden ein thermisches Interface-Material (Thermal-Interface-Material, TIM) zum Einsatz. Dabei handelt es sich klassischerweise um viskose Gapfiller. Die thermischen Interface-Materialien sollten idealerweise vielfältige Funktionen vereinen: Neben der Hauptanforderung der Wärmeleitfähigkeit zur Abfuhr von Wärmeenergie aus den Batteriemodulen sollten die thermischen Interface-Materialien auch fähig sein, gewisse Spalttoleranzen auszugleichen. Hierfür ist eine definierte Fließfähigkeit der Gapfiller unter möglichst geringen Kräften von Vorteil, da die Batteriemodule beim Setzprozess bei zu hohen Kräften beschädigt werden können. Im Zuge eines solchen Setzprozesses werden die Batteriemodule typischerweise auf den Kühlboden aufgesetzt, auf welchem zuvor der Gapfiller aufgetragen wurde. Durch Anpressen des Batteriemoduls in Richtung des Kühlbodens verteilt sich der Gapfiller im Zwischenraum zwischen einem solchen Batteriemodul und dem Kühlboden. Zudem sollte durch die thermischen Interface-Materialien oft auch die Demontierbarkeit der Batteriemodule im Servicefall ermöglicht werden.
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Zum Einbringen des Gapfillermaterials zwischen Modulunterseite und Wannenboden beziehungsweise Kühlboden des Kühlgehäuses können unterschiedliche Montageprozesse durchgeführt werden. Zum einen besteht die Möglichkeit eines Montageprozesses mit einem definierten Anschlag zwischen Batteriewanne und Modul. Das Modul wird dabei bis auf den definierten geometrischen Endanschlag in die Batteriewanne abgesetzt und dann verschraubt. Der resultierende Spalt wird dann mit Gapfiller gefüllt. Aufgrund der Toleranzkette mit entsprechender Schwankungsbreite führt der definierte Anschlag zur Verschraubung zu relativ großen Spalten im Bereich um zwei Millimeter, die mit Gapfiller gefüllt werden müssen. Dies verursacht eine schlechte thermische Performance beim Schnellladen, ein gesteigertes Fahrzeuggewicht durch das eingebrachte Gapfillermaterial, und erhöhte Produktionskosten durch die eingebrachte Materialmenge. Zum anderen besteht auch die Möglichkeit, einen Montageprozess ohne einen definierten Anschlag zwischen Batteriewanne und Modul vorzusehen. Das Modul wird während des Montageprozesses soweit es geht während des Montageprozesses in das Gapfillermaterial hinein verpresst. Der Verpressprozess stoppt, sobald eine eingestellte Kraftschwelle erreicht ist. Der dabei erreichte Spalt ist nicht klar durch einen fixen Endanschlag definiert, er ist typischerweise sehr gering und liegt im Bereich deutlich unter einem Millimeter. Wenngleich eine derart geringe Spalthöhe zwar vorteilhaft ist, so liegt jedoch der Nachteil dieser geringen Spalte im Bereich der Fremdpartikel-Problematik: Bedingt durch die geringen Spaltbreiten kann nicht ausgeschlossen werden, dass Schmutz oder Fremdpartikel, die sich zwischen Batteriewanne und Modul befinden, auf mechanischen Kontakt gehen. Hierdurch können die Module und eventuell vorgesehene Isolationen beschädigt werden, entweder gleich im Montageprozess oder im weiteren Fahrzeugleben durch das Scheuern der eingeklemmten Partikel.
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Wünschenswert wäre es also, möglichst geringe Spalthöhen erreichen zu können, aber dennoch sicherstellen zu können, dass es nicht zu einer eventuellen Beschädigung durch Fremdpartikel im Spalt kommt.
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Die
DE 10 2019 122 257 A1 beschreibt einen Batteriepack mit einer Wärmetauscherplatte und einer Batterieanordnung, die gegen die Wärmetauscherplatte positioniert ist, wobei die Batterieanordnung einen Anordnungsrahmen und eine innerhalb des Anordnungsrahmens gehaltene Thermorippe beinhaltet. Dabei ist ein Abstandshalter des Anordnungsrahmens vorgesehen, der eine Lücke zwischen der Wärmetauscherplatte und der Thermorippe festlegt. Ein solcher Abstandshalter kann die elektrische Isolierung zwischen Thermorippe und der Wärmetauscherplatte sicherstellen. Gleichzeitig dient der Abstandshalter als Festanschlagsmerkmal zum Begrenzen der Strecke, um die die Wärmetauscherplatte abgelenkt oder anderweitig auf einen Schenkel der Thermorippe zubewegt werden kann.
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Wenngleich durch einen solchen Abstandshalter eine Reduktion des erforderlichen thermischen Interface-Materials erreicht werden soll, so unterliegen diese Abstandshalter dennoch ebenfalls bestimmten Fertigungstoleranzen, die wiederum ausgeglichen werden müssen. Dadurch erhöht sich wiederum die Spalthöhe zwischen den Thermorippen und der Wärmetauscherplatte.
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Des Weiteren beschreibt die
DE 10 2018 101 543 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Batteriepacks, gemäß welchem ein Batteriemodul unter Eingliederung eines Wärmeleitmediums relativ zum Wärmetauscher positioniert und montiert wird. Das Wärmeleitmedium wird mit einer hochfrequenten mechanischen Schwingung beaufschlagt. Die Viskosität des Wärmeleitmediums wird hierdurch verringert und das Wärmeleitmedium verteilt sich vollflächig in einer gleichmäßig dünnen Schicht über die wärmeleitende Schnittstelle zwischen Batteriemodul und Wärmetauscher. Zur Einstellung einer konstanten Schichtdicke des Wärmeleitmediums können zwischen Wärmetauscher und Batteriemodul Abstandshalter integriert werden. Diese können in Form von Glaskugeln dem Wärmeleitmedium beigemengt werden und haben vorzugsweise einen Durchmesser zwischen 0,1 Millimeter bis 1,5 Millimeter.
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Aufgrund des geringen Durchmessers solcher Glaskugeln muss, um über die gesamte Fläche ein bestimmtes Spaltmaß einstellen zu können, eine große Menge solcher Glaskugeln dem Wärmeleitmedium beigemengt werden. Dies beeinflusst die thermischen Eigenschaften dieses Wärmeleitmediums maßgeblich. Auch andere Eigenschaften des Wärmeleitmediums, zum Beispiel dessen Gewicht oder mechanische Eigenschaften, werden dadurch maßgeblich beeinflusst.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Batterieanordnung, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren bereitzustellen, um eine möglichst gute thermische Anbindung einer Batterieeinheit an einen Träger auf möglichst einfache und effiziente Weise zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Batterieanordnung, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
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Eine erfindungsgemäße Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug weist einen Träger auf, der eine Anordnungsseite umfasst, und eine Batterieeinheit, die mindestens eine Batteriezelle umfasst. Weiterhin weist die Batterieeinheit eine erste Seite auf, wobei die Batterieeinheit derart in Bezug zu dem Träger angeordnet ist, dass die erste Seite der Batterieeinheit der Anordnungsseite des Trägers zugewandt ist, wobei die Batterieeinheit bezüglich einer ersten Richtung oberhalb des Trägers angeordnet ist. Weiterhin umfasst die Batterieanordnung ein thermisches Interface-Material, das zwischen der Batterieeinheit und dem Träger angeordnet ist. Weiterhin weist die Batterieanordnung mindestens ein flächiges Distanzelement auf, das zwischen dem Träger und der Batterieeinheit angeordnet ist, und welches zum Teil zumindest in der ersten Richtung komprimierbar ist und derart ausgebildet ist, dass es bezüglich der ersten Richtung eine bestimmte Mindesthöhe aufweist, die bei Einwirkung eines Drucks unterhalb eines Druckschwellwerts auf das Distanzelement in der ersten Richtung nicht unterschritten wird.
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Die Ausbildung des Distanzelements als flächiges Distanzelement, sodass also eine Höhe des Distanzelements in der ersten Richtung deutlich kleiner ist als eine Abmessung senkrecht zur ersten Richtung, hat den großen Vorteil, dass dieses nicht als Schüttgut oder Ähnliches dem thermischen Interface-Material beigemengt werden muss, sondern als separat gefertigtes Bauteil in den Zwischenraum zwischen der Batterieeinheit und dem Träger angeordnet werden kann. Das flächige Distanzelement kann also zum Beispiel ähnlich einem Klebepad beziehungsweise ähnlich einer Wärmeleitmatte ausgebildet sein, insbesondere mit beliebiger Flächengeometrie, und einfach in dem gewünschten Bereich oder Bereichen angeordnet werden. Aufgrund seiner zum Teil komprimierbaren Ausbildung in der ersten Richtung gibt dieses Distanzelement bei Druckeinwirkung in der ersten Richtung beziehungsweise entgegen der ersten Richtung zumindest etwas nach. Gerade diese Eigenschaft ist in vielerlei Hinsicht extrem vorteilhaft: Zum einen wird hierdurch gewährleistet, dass weder die Batterieeinheit noch der Träger durch das Distanzelement beschädigt werden kann, zum Beispiel während des Setzprozesses, wenn die Batterieeinheit in Richtung des Trägers gepresst wird, während sich dazwischen ein solches Distanzelement befindet. Zum anderen können wiederum sehr gut kleine Höhentoleranzen in der ersten Richtung ausgeglichen werden. Dadurch kann das benötigte Interface-Material hinsichtlich seiner Menge auf ein Minimum reduziert werden. Gleichzeitig ist durch das Distanzelement auch immer eine bestimmte Mindesthöhe bezüglich der ersten Richtung gewährleistet. Das heißt, selbst bei Druckeinwirkung auf das Distanzelement in oder entgegen der ersten Richtung unterschreitet dessen Höhe die Mindesthöhe trotz komprimierbarer Ausbildung des Distanzelements nicht. Diese Mindesthöhe kann durch geeignete Ausbildung des Distanzelements dann entsprechend ausreichend groß gewählt werden, um zu gewährleisten, dass eventuelle Partikel im Zwischenraum zwischen der Batterieeinheit und dem Träger nicht zu einer Beschädigung einer Isolierung oder der Batterieeinheit oder des Trägers selbst führen können. Zudem bringt ein solches flächiges Distanzelement ein besonders hohes Maß an Flexibilität mit sich. Insbesondere können zum Beispiel im Zwischenraum zwischen der Batterieeinheit und dem Träger auch mehrere solcher flächiger Distanzelemente verteilt vorgesehen sein. Diese können hinsichtlich ihrer Fläche relativ klein ausgestaltet sein, da es ausreichend ist, die Spalthöhe an wenigen einzelnen Punkten im Zwischenraum zwischen der Batterieeinheit und dem Träger durch ein solches Distanzelement zu definieren. Damit ist die vom flächigen Distanzelement bedeckte Fläche, zum Beispiel der benetzten ersten Seite der Batterieeinheit, deutlich geringer, insbesondere auch in Summe bei der Verwendung mehrerer Distanzelemente, als beispielsweise die durch das thermische Interface-Material benetzte Fläche. Die Eigenschaften des Zwischenraums zwischen der Batterieeinheit und dem Träger werden damit auch weiterhin durch die Eigenschaften des thermischen Interface-Materials dominiert, was sehr vorteilhaft ist, da gerade solche thermischen Interface-Materialien mit sehr guten thermischen Eigenschaften bereitgestellt werden können und es bereits vielzählige thermische Interface-Materialien gibt, die gerade für diese Einsatzzweck optimiert sind. Durch die Fließfähigkeit der thermischen Interface-Materialien beim Zusammenbau der Batterieanordnung ermöglichen diese zudem auf besonders flexible Art und Weise die Ausfüllung und Anpassung an beliebige Spalthöhen und Höhentoleranzen. Dies ermöglicht ein lückenloses Schließen des Zwischenraums zwischen der Batterieeinheit und dem Träger. Zudem bietet sich auch für das Distanzelement eine Reihe verschiedener Materialien an, die eine situationsangepasste Optimierung dieses Distanzelements, zum Beispiel hinsichtlich seiner thermischen Eigenschaften, erlauben. Insgesamt lässt sich durch ein solches thermisches Distanzelement, gerade in Kombination mit einem zumindest zum Zeitpunkt der Batteriemontage viskosen thermischen Interface-Material, eine besonders geringe Spalthöhe zwischen der Batterieeinheit und dem Träger erreichen und gleichzeitig das Unterschreiten einer bestimmten Mindesthöhe gewährleisten, selbst bei der Fertigung und unter Einwirkung großer Drücke. Eine Beschädigung durch eingeschlossene Partikel kann somit vermieden werden, ebenso wie eine Beschädigung durch das Distanzelement selbst, aufgrund seiner komprimierbaren, und damit relativ weichen Ausbildung. Entsprechend ermöglicht die erfindungsgemäße Batterieanordnung eine besonders effiziente thermische Anbindung einer Batterieeinheit an den Träger auf besonders einfache, kostengünstige und effiziente Weise.
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Beim Träger kann es sich zum Beispiel um eine von einem Kühlmittel durchströmbare Kühlplatte handeln. Der Träger kann aber auch selbst einfach nur als Platte ausgebildet sein, welche an eine Kühleinrichtung angebunden ist, die zum Beispiel wiederum von einem Kühlmittel durchströmbar ausgebildet sein kann. Der Träger kann zum Beispiel Teil eines Batteriegehäuses sein, zum Beispiel einen Deckel eines solchen Batteriegehäuses oder einen Boden eines solchen Batteriegehäuses bereitstellen, oder auch eine beliebige andere Wandung eines solchen Batteriegehäuses. Beispielsweise kann der Träger auch Teil einer eingangs erwähnten Batteriewanne sein. Die Batterieeinheit umfasst mindestens eine Batteriezelle. Die Batterieeinheit kann zum Beispiel eine solche Batteriezelle selbst darstellen. Alternativ kann es sich bei der Batterieeinheit auch um ein Batteriemodul handeln, welches mehrere Batteriezellen umfasst. Diese können zum Beispiel in einem optionalen Modulgehäuse angeordnet sein. Zudem kann die Batterieanordnung auch mehrere solcher Batterieeinheiten aufweisen, die auf dem Träger in entsprechender Weise nebeneinander angeordnet werden. Der Träger kann entsprechend verschiedene Anordnungsbereiche beziehungsweise Aufnahmebereiche bereitstellen. Ist der Träger beispielsweise als Kühlboden eines Batteriegehäuses bereitgestellt, so kann dieses Batteriegehäuse in mehrere einzelne Aufnahmebereiche zur Aufnahme eines jeweiligen Batteriemoduls segmentiert sein. Diese Aufnahmebereiche können räumlich durch Trennwände des Batteriegehäuses separiert sein. Bei der mindestens einen Batteriezelle kann es sich zum Beispiel um eine Lithium-Ionen-Zelle handeln. Diese kann auch hinsichtlich ihrer Geometrie beliebig ausgebildet sein, zum Beispiel als Rundzelle, Pouchzelle oder prismatische Batteriezelle. Durch die Batterieanordnung ist vorzugsweise eine Hochvoltbatterie für das Kraftfahrzeug bereitgestellt. Zudem fungiert die Batterieanordnung bevorzugt als Traktionsbatterie für das Kraftfahrzeug. Die Batterieanordnung kann aber auch in anderen Bereichen Anwendung finden und zum Beispiel auch als stationärer Energiespeicher ausgebildet sein. Weiterhin ist es bevorzugt, dass sowohl die erste Seite der Batterieeinheit als auch die Anordnungsseite des Trägers zumindest in dem Bereich, in welchem die Batterieeinheit angeordnet ist, möglichst eben ausgebildet sind. Dies erleichtert die thermische Anbindung und ermöglicht es zudem, dass das mindestens eine Distanzelement grundsätzlich an jeder beliebigen Stelle zwischen der Batterieeinheit und dem Träger angeordnet werden kann. Das Distanzelement kann, wie bereits erwähnt, als eine Art Wärmeleitmatte beziehungsweise Gap Pad ausgebildet sein. Die durch das Distanzelement bereitgestellte Mindesthöhe beträgt vorzugsweise mindestens 0,5 Millimeter oder mindestens 0,8 Millimeter. Die Mindesthöhe kann auch einen Millimeter oder mehr betragen. Damit lässt es sich vorteilhafterweise gewährleisten, dass im Zwischenraum vorhandene Schmutzpartikel nicht zwischen der ersten Seite der Batterieeinheit, beispielsweise einem Modulboden eines Batteriemoduls, und dem Träger, wie beispielsweise einem Kühlboden, eingeklemmt werden können. Wie bereits beschrieben, soll unter einem flächigen Distanzelement ein Element verstanden werden, dessen Höhe in der ersten Richtung deutlich kleiner ist, insbesondere um Größenordnungen, als in Richtungen senkrecht zur ersten Richtung. Senkrecht zur ersten Richtung können die Abmessungen des Distanzelements mehrere Millimeter und sogar einen oder mehrere Zentimeter betragen. Grundsätzlich sind dabei auch den geometrischen Ausgestaltungen des Distanzelements keine Grenzen gesetzt. Dieses kann zum Beispiel bezogen auf eine Draufsicht in der ersten Richtung mit einer runden Geometrie oder eckigen Geometrie, zum Beispiel dreieckig oder viereckig oder beliebig vieleckig, ausgebildet sein, insbesondere quadratisch oder auch rechteckig und langgestreckt, und so weiter. Bei der Herstellung der Batterieanordnung kann das mindestens eine flächige Distanzelement beispielsweise einfach auf die Anordnungsseite des Trägers aufgelegt oder aufgeklebt werden und/oder auf die erste Seite des Batteriemoduls beziehungsweise im Allgemeinen der Batterieeinheit. Bei der Verwendung mehrerer Distanzelemente können auch manche auf die Anordnungsseite des Trägers aufgebracht sein und manche auf der ersten Seite der Batterieeinheit. Die restlichen Zwischenräume senkrecht zur ersten Richtung werden im Zuge des Setzprozesses mit dem thermischen Interface-Material ausgefüllt. Im Gegensatz zum thermischen Interface-Material ist das flächige Distanzelement jedoch während des Herstellungs- und Setzprozesses fest, das heißt es handelt sich dabei um ein Festkörperelement. Das Distanzelement härtet also nicht aus, sondern ist von vornherein als Festkörper bereitgestellt. Hierdurch lässt sich auf einfache Weise eine gewisse Mindesthöhe in der ersten Richtung gewährleisten. Um ein solches Distanzelement herzustellen, eignen sich vielzählige miteinander kombinierbare Materialien.
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Dabei stellt es eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn das Distanzelement elektrisch isolierend ausgebildet ist und insbesondere eines der folgenden Materialien umfasst: Kork, Schaumstoff, Kunststoff, insbesondere Silikon, und/oder Filz. All diese Materialien sind deformierbar, insbesondere sogar elastisch deformierbar ausgebildet. Hierdurch können bei der Bereitstellung des Distanzelements auch automatisch scharfe Kanten oder ähnliches vermieden werden. Mit anderen Worten ist das Distanzelement unter Gewährleistung seiner Mindesthöhe relativ weich, wodurch gewährleistet werden kann, dass durch das Distanzelement selbst keine Beschädigung oder Einbeulung des Trägers oder der Batterieeinheit zu befürchten ist.
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Dabei ist es weiterhin bevorzugt, wenn im Zwischenraum zwischen der Batterieeinheit und dem Träger zumindest eine elektrisch isolierende Folie angeordnet ist. Diese kann zum Beispiel direkt auf dem Träger und/oder der ersten Seite der Batterieeinheit angeordnet sein. Dabei kann auch sowohl für die erste Seite der Batterieeinheit als auch für die Anordnungsseite des Trägers jeweils eine solche elektrisch isolierende Folie vorgesehen sein. Durch die weiche, komprimierbare Ausbildung des Distanzelements, was durch die genannten Materialien auf besonders vorteilhafte Weise möglich ist, kann entsprechend auch gewährleistet werden, dass eine solche relativ sensible elektrisch isolierende Folie beim Setzprozess unter Einwirkung hoher Anpressdrücke nicht durch das Distanzelement beschädigt wird. Das Distanzelement ist also nachgiebig ausgebildet und kann sich den Oberflächenstrukturen der ersten Seite sowie der Anordnungsseite anschmiegen. Lokale Drucküberhöhungen werden so effizient vermieden und folglich auch Beschädigungen infolge solcher lokalen Drucküberhöhungen.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das Distanzelement aus einem Material bereitgestellt ist, wie dieses auch für die Ausbildung herkömmlicher Gap Pads, nämlich sogenannter Wärmeleitmatten, verwendet wird. Diese umfassen oftmals ein Silikon. Zur Ausbildung eines solchen Gap Pads können aber auch andere Kunststoffe verwendet werden oder Kombinationen unterschiedlicher Materialien. Solche Gap Pads sind typischerweise sehr gut thermisch leitfähig. Entsprechend eignen sich diese Materialien auch sehr gut zur Bereitstellung des Distanzelements. Im Gegensatz zu herkömmlichen Gap Pads wird aber vorliegend nicht ausschließlich ein solches Distanzelement zur Ausfüllung des Zwischenraums zwischen der Batterieeinheit und dem Träger verwendet, sondern das Distanzelement in Kombination mit dem zumindest beim Einbringen viskosen thermischen Interface-Material. Dadurch lassen sich im Allgemeinen deutlich geringere Spalthöhen erzielen und eine deutlich flexiblere und zuverlässigere Ausfüllung des Zwischenraums zwischen der Batterieeinheit und dem Träger.
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Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Distanzelement zumindest in der ersten Richtung elastisch deformierbar ausgebildet. Mit anderen Worten übt das Distanzelement bei Druckausübung auf das Distanzelement eine gewisse Rückstellkraft aus, die bei Wegfall der Druckausübung auf das Distanzelement eine Rückstellung des Distanzelements in seine ursprüngliche Form bewirkt. Dies macht das Distanzelement besonders anschmiegsam, wodurch sich Lücken zwischen der Batterieeinheit und dem Träger auf besonders effiziente und zuverlässige Weise schließen lassen. Die elastischen Eigenschaften sind aber auch unter einem weiteren Aspekt besonders vorteilhaft. Durch solche elastischen Eigenschaften kann sich das Distanzelement auch einfach der Geometrie eventuell im Zwischenraum befindlicher Schmutzpartikel anpassen. Kommt also zum Beispiel zufällig ein Schmutzpartikel in den Bereich zwischen diesem Distanzelement und der ersten Seite der Batterieeinheit, so wird beim Anpressen der Batterieeinheit in Richtung des Trägers während des Setzprozesses erreicht, dass das Distanzelement aufgrund seiner elastisch deformierbaren Eigenschaften diesen Schmutzpartikel in gewisser Weise umgibt oder umhüllt, sodass durch diesen Schmutzpartikel keine lokalen Drucküberhöhung auf die erste Seite der Batterieeinheit zu befürchten ist. Eine Beschädigung der oben genannten Isolationsfolie kann folglich auch hierbei wiederum ausgeschlossen werden beziehungsweise erfolgreich vermieden werden. Derartige elastisch deformierbare Eigenschaften können wiederum auf einfache Weise durch die oben bereits genannten Materialien bereitgestellt werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Distanzelement Verstärkungsfasern, insbesondere ein Gewebe aus Verstärkungsfasern. Dadurch kann es vorteilhafterweise erreicht werden, dass das Distanzelement durch Fremdpartikel nicht durchstoßen werden kann. Neben einem Gewebe aus solchen Verstärkungsfasern kommt dabei aber auch grundsätzlich jeder beliebige andere Material- oder Fasermix infrage, der eine ausreichende Durchstoßfestigkeit bietet. Dadurch lässt es sich vorteilhafterweise gewährleisten, dass auch im Falle eines Einklemmens von Fremdpartikeln im Bereich des Distanzelements, zum Beispiel zwischen dem Distanzelement und der ersten Seite der Batterieeinheit oder zwischen dem Distanzelement und dem Träger, immer noch die elektrische Isolierung zwischen der Batterieeinheit und dem Träger gewährleistet ist.
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Weiterhin ist es auch bevorzugt, dass das Material des Distanzelements so gewählt ist, dass dieses nicht mit dem Gapfillermaterial, das heißt dem thermischen Interface-Material, reagiert und somit mit diesem verträglich ist.
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Aufgrund der flexiblen Ausbildungsmöglichkeiten eines solchen flächigen Distanzelements kann dieses eine gute thermische Anbindung der Batterieeinheit an dem Träger gewährleisten, selbst wenn das Distanzelement selbst eine wenige gute thermische Leitfähigkeit aufweist. Ist dies beispielsweise der Fall, so kann beispielsweise einfach die Fläche für die verwendeten thermischen Distanzelemente auf ein bestimmtes Minimum reduziert werden, welches einen definierten Spalt gewährleistet. So ist der resultierende Wärmefluss im Spalt zwischen Batteriemodul und Kühlboden nicht signifikant beeinflusst. Ebenso gibt es aber auch Materialien, die eine sehr hohe thermische Leitfähigkeit aufweisen, und die zur Ausbildung des Distanzelements infrage kommen, zum Beispiel ähnlich einem Gap Pad. In diesem Fall können auch beliebig größere Flächen vom Distanzelement oder von mehreren Distanzelementen in Summe bedeckt werden. Das Material der Spalteinsteller, d.h. der Distanzelemente kann darüber hinaus auch eine gezielt hohe oder gezielt geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
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Entsprechend stellt es auch eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn die Batterieanordnung mehrere des mindestens einen Distanzelements aufweist, wobei die mehreren Distanzelemente beabstandet zueinander angeordnet sind. Die Verwendung mehrerer Distanzelemente, die dann entsprechend räumlich verteilt angeordnet werden können, erleichtert dabei die Herstellung. Denkbar wäre es aber auch, dass lediglich ein Distanzelement verwendet wird, welches zum Beispiel in einer Draufsicht auf die erste Richtung als eine Art gitterförmige Struktur oder als eine Art umlaufender Rahmen ausgebildet ist. Durch die Verwendung einzelner Distanzelemente können diese flächenmäßig viel kleiner ausgeführt sein und lassen sich in der gewünschten Geometrie und Anordnung zueinander einfach positionieren.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Zwischenraum zwischen der ersten Seite der Batterieeinheit und der Anordnungsseite des Trägers vollständig mit dem thermischen Interface-Material und dem mindestens einen Distanzelement ausgefüllt. Das bedeutet für den Fall, dass im Zwischenraum mehrere Distanzelemente angeordnet sind, dass dieser Zwischenraum eben durch die mehreren Distanzelemente und dem thermischen Interface-Material ausgefüllt ist. Mit anderen Worten befinden sich im Zwischenraum vorzugsweise keine Lufteinschlüsse. Damit wird die thermische Leitfähigkeit zwischen der Batterieeinheit und dem Träger maximiert. Durch die Viskosität des thermischen Interface-Materials beim Herstellungsprozess lässt sich dieses einfach in die Zwischenräume zwischen den auf der Anordnungsseite angeordneten Distanzelementen oder die auf der ersten Seite der Batterieeinheit angeordneten Distanzelemente verdrücken, wenn das Batteriemodul im Verpressprozess auf dem Träger angeordnet wird. Die Distanzelemente können also zunächst zum Beispiel in Position gebracht werden, und zum Beispiel auf die gewünschten Bereiche auf der Anordnungsseite des Trägers aufgeklebt werden, in die Zwischenbereiche kann das viskose thermische Interface-Material aufgebracht werden und anschließend kann die Batterieeinheit daraufgesetzt werden und in Richtung des Trägers gedrückt werden, wodurch sich das thermische Interface-Material verteilt und damit alle verbleibenden Zwischenräume im Zwischenraum zwischen der ersten Seite und der Anordnungsseite schließt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Zwischenraum, insbesondere der oben genannte Zwischenraum, zwischen der ersten Seite der Batterieeinheit und der Anordnungsseite des Trägers bezüglich der ersten Richtung durch eine erste Benetzungsfläche, die der ersten Seite der Batterieeinheit zugeordnet ist, und eine zweite Benetzungsfläche, die der Anordnungsseite des Trägers zugeordnet ist, begrenzt, wobei das mindestens eine Distanzelement sich senkrecht zur ersten Richtung über maximal zehn Prozent, vorzugsweise maximal fünf Prozent, zum Beispiel drei Prozent, der ersten Benetzungsfläche beziehungsweise der zweiten Benetzungsfläche erstreckt. Da die erste Seite und die Anordnungsseite wie beschrieben vorzugsweise eben ausgebildet sind, sind die erste und zweite Benetzungsfläche auch im Rahmen der Fertigungstoleranzen gleich groß. Bezogen auf eine solche Benetzungsfläche bedeckt das mindestens eine Distanzelement, und falls mehrere Distanzelemente vorgesehen sind, die Summe aller Distanzelemente im Zwischenraum, vorzugsweise maximal zehn, besonders bevorzugt maximal fünf Prozent. Mit anderen Worten werden mindestens 90 Prozent, vorzugsweise mindestens 95 Prozent der besagten Benetzungsflächen vom thermischen Interface-Material bedeckt. Der flächenmäßige Anteil des Distanzelements ist damit sehr gering, sodass auch weiterhin die thermischen Eigenschaften des Zwischenraums durch die thermischen Eigenschaften des thermischen Interface-Materials dominiert werden. Dies ist sehr vorteilhafte, da solche thermischen Interface-Materialien bereits hinsichtlich ihrer thermischen Leitfähigkeit und anderer Eigenschaften für diesen Einsatzzweck optimiert wurden.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung oder einer ihrer Ausgestaltungen. Die für die erfindungsgemäße Batterieanordnung und ihre Ausgestaltungen beschriebenen Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
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Weiterhin ist die Batterieanordnung vorzugsweise derart im Kraftfahrzeug angeordnet, dass die erste Richtung zu einer Fahrzeughochachse parallel ausgerichtet ist. Es sind jedoch auch andere Anordnungen denkbar. Die Batterieanordnung kann zum Beispiel in einem Unterbodenbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sein.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Herstellen einer Batterieanordnung, wobei ein Träger bereitgestellt wird, der eine Anordnungsseite aufweist, eine Batterieeinheit bereitgestellt wird, die mindestens eine Batteriezelle umfasst und die eine erste Seite aufweist, ein thermisches Interface-Material auf die Anordnungsseite des Trägers aufgebracht wird und die Batterieeinheit derart in Bezug zu dem Träger angeordnet wird, dass die erste Seite der Batterieeinheit der Anordnungsseite des Trägers zugewandt ist, und das thermische Interface-Material zwischen der Batterieeinheit und dem Träger angeordnet ist, wobei die Batterieeinheit bezüglich einer ersten Richtung oberhalb des Trägers angeordnet ist. Dabei wird mindestens ein flächiges Distanzelement bereitgestellt, das zumindest in eine bestimmte Richtung komprimierbar ist und derart ausgebildet ist, dass es bezüglich der bestimmten Richtung eine bestimmte Mindesthöhe aufweist, die bei Einwirkung eines Drucks unterhalb eines bestimmten Druckschwellwerts auf das Distanzelement in der ersten Richtung nicht unterschritten wird, wobei das mindestens eine Distanzelement vor dem Anordnen der Batterieeinheit angeordnet wird, sodass es sich nach dem Anordnen der Batterieeinheit zwischen dem Träger und der Batterieeinheit befindet und die bestimmte Richtung der ersten Richtung entspricht.
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Auch hier gelten die für die erfindungsgemäße Batterieanordnung und ihre Ausgestaltungen genannten Vorteile in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren.
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Bevorzugt ist es dabei, dass das eine Distanzelement dabei angeordnet wird, zum Beispiel auf der Anordnungsseite des Trägers und/oder der ersten Seite der Batterieeinheit, bevor das thermische Interface-Material auf der Anordnungsseite des Trägers angeordnet wird. Dieses wird dann vorzugsweise auf Bereiche des Trägers, insbesondere der Anordnungsseite des Trägers, aufgebracht, auf denen das Distanzelement nicht angeordnet wird oder ist, wenn die Batterieeinheit auf den Träger aufgesetzt ist. Damit kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass sich das thermische Interface-Material hauptsächlich in den Zwischenräumen senkrecht zur ersten Richtung zwischen dem mindestens einen Distanzelement und optional anderen Begrenzungen oder anderen Distanzelementen verteilt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wirkt beim Anordnen der Batterieeinheit ein Druck auf das Distanzelement, der kleiner ist als der bestimmte Druckschwellwert. Dabei wird beim Anordnen der Batterieeinheit relativ zum Träger eine Kraft auf die Batterieeinheit in Richtung des Trägers ausgeübt und die Batterieeinheit nach Aufsetzen auf den Träger mit dem dazwischen befindlichen mindestens einen Distanzelement und dem thermischen Interface-Material angepresst. Der auf das Distanzelement wirkende Druck resultiert dabei also nicht ausschließlich aus der Gewichtskraft der Batterieeinheit selbst. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Distanzelement während dieses Setzvorgangs jederzeit seine bestimmte Mindesthöhe gewährleistet und aufweist, da der während dieses Setzvorgangs vorherrschende Druck kleiner ist als der bestimmte Druckschwellwert. Dieser muss aber nicht notwendigerweise sehr klein gewählt sein, sondern kann dabei auch sehr große sein und zum Beispiel mehrere zehn Newton, mehrere 100 Newton oder auch mehrere 1.000 Newton betragen. Dies bedeutet nicht, dass dieser Druck beim Setzvorgang auch erreicht werden muss, sondern lediglich, dass innerhalb dieses Druckbereichs das Distanzelement eine Höhe aufweist, die die bestimmte Mindesthöhe nicht unterschreitet.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Batterieanordnung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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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.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls mit unterseitig aufgebrachten Distanzelementen für eine Batterieanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung des Batteriemoduls aus 1 in einer Seitenansicht mit den unterseitig aufgebrachten Distanzelementen für eine Batterieanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
- 3 eine schematische Darstellung einer Batterieanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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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.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer als Batteriemodul 10 ausgebildeten Batterieeinheit für eine Batterieanordnung 12 (vergleiche 3) gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Batteriemodul 10 ist in diesem Beispiel in einer Draufsicht auf eine erste Seite 10a des Batteriemoduls 10 dargestellt, welche vorliegend exemplarisch auch als Unterseite 10a bezeichnet wird. Nichtsdestoweniger kann es sich bei dieser ersten Seite 10a auch um eine Oberseite oder andere Seite des Batteriemoduls 10 handeln. Exemplarisch ist nun näher an der Unterseite 10a des Batteriemoduls 10 mindestens ein flächiges Distanzelement 14a, 14b, 14c angeordnet. Exemplarisch sind hierbei mehrere Distanzelemente 14a, 14b, 14c in verschiedenen Geometrien zur exemplarischen Veranschaulichung dargestellt. Grundsätzlich können solche Distanzelemente 14a, 14b, 14c mit ihrer beliebigen Geometrie angepasst an die jeweilige Situation ausgebildet sein. Im vorliegenden Beispiel sind elliptische Distanzelemente 14a veranschaulicht, runde Distanzelemente, das heißt kreisförmige Distanzelemente 14b, sowie langgestreckte rechteckige Distanzelemente 14c.
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2 zeigt das Batteriemodul 10 aus 1 in einer Seitenansicht. Eine Höhe h eines jeweiligen Distanzelements 14a, 14b, 14c ist dabei in der hier dargestellten z-Richtung definiert.
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Ein solches Distanzelement 14a, 14b, 14c ist dabei so ausgestaltet, dass dieses in z-Richtung zumindest zum Teil komprimierbar ist, und insbesondere elastisch deformierbar ausgebildet ist. Gleichzeitig ist ein solches Distanzelement 14a, 14b, 14c aber auch so ausgebildet, dass seine Höhe h immer eine bestimmte Mindesthöhe h0 nicht unterschreitet, zumindest bei Druckeinwirkungen in oder entgegen z-Richtung, die unterhalb eines bestimmten Druckschwellwerts liegen. Die Höhe h, insbesondere diese Mindesthöhe h0, kann zum Beispiel 0,5 Millimeter oder 0,8 Millimeter oder auch mehr betragen. Besonders bevorzugt ist es, dass die Mindesthöhe h0 mindestens 0,5 Millimeter beträgt. Dies hat nun zahlreiche Vorteile, die nun näher im Zusammenhang mit 3 erläutert werden.
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3 zeigt dabei eine schematische Darstellung einer Batterieanordnung 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Batterieanordnung 12 umfasst dabei das zu 1 und 2 bereits beschriebene Batteriemodul 10, auf dessen Unterseite 10a mindestens ein Distanzelement 14a, 14b, 14c, im vorliegenden Beispiel mehrere Distanzelemente 14a, 14b, 14c, exemplarisch angeordnet sind. Diese können in beliebiger Geometrie ausgebildet sein und auch wie gewünscht verteilt auf der Unterseite 10a des Batteriemoduls 10 angeordnet sein. Weiterhin umfasst die Batterieanordnung 12 einen Träger 16, der im vorliegenden Beispiel als ein Kühlboden ausgebildet ist. Dieser kann beispielsweise mit einem Kühlmittel durchströmbare Kühlkanäle umfassen, die vorliegend jedoch nicht dargestellt sind. Weiterhin kann dieser Träger 16 gleichzeitig auch Teil eines Batteriegehäuses sein, welches vorliegend ebenfalls nicht näher dargestellt ist.
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Das Batteriemodul 10 ist dabei derart in Bezug auf den Träger 16 angeordnet, dass die erste Seite 10a des Batteriemoduls dem Träger 16 zugewandt ist, insbesondere einer vom Träger 16 bereitgestellten Anordnungsseite 16a. Weiterhin ist ein Zwischenraum 18 zwischen dem Batteriemodul 10 und dem Träger 16 bereitgestellt, dessen Höhe in z-Richtung sich durch die Höhe h der Distanzelemente 14a, 14b, 14c ergibt, die in diesem Zwischenraum 18 angeordnet sind. Die Distanzelemente 14a, 14b, 14c können daher auch als Spalteinsteller 14a, 14b, 14c bezeichnet werden. Zudem wird der Zwischenraum 18 im Folgenden auch zum Teil als Spalt 18 bezeichnet. Die verbleibenden Zwischenräume, d.h. die Räume zwischen den Distanzelementen, sind mit einem thermischen Interface-Material 20 gefüllt. Zur Herstellung einer solchen Batterieanordnung 12 wird ein solches thermisches Interface-Material 20, welches auch als Gapfiller bezeichnet wird, im viskosen beziehungsweise pastösen Zustand in den Zwischenraum 18 eingebracht, genauer gesagt auf die Anordnungsseite 16a oder alternativ auch auf die erste Seite 10a des Batteriemoduls 10 aufgebracht und dann die betreffenden Komponenten, das heißt das Batteriemodul 10 und der Träger 16, zueinander angeordnet. Bevorzugt ist es dabei, dass zunächst der Träger bereitgestellt wird, sowie auch das Batteriemodul 10. Anschließend kommen entweder auf die Anordnungsseite 16a oder die erste Seite 10a des Batteriemoduls 10 die Distanzelemente 14a, 14b, 14c. Beispielsweise werden diese ebenfalls auf der Anordnungsseite 16a des Trägers 16 aufgeklebt. Anschließend kommt in die verbleibenden Zwischenräume das thermische Interface-Material 20 im viskosen beziehungsweise pastösen Zustand. Weiterhin wird dann das Batteriemodul 10 auf diese Anordnung aufgesetzt, sodass sich das thermische Interface-Material 20 und die Distanzelemente 14a, 14b, 14c im Zwischenraum 18 zwischen dem Batteriemodul 10 und dem Träger 16 befinden und insbesondere einerseits sowohl die erste Seite 10a als auch die Anordnungsseite 16a kontaktieren. Beim Anordnen wird zudem das Batteriemodul mit einer Kraft F, die in 3 schematisch durch einen Pfeil veranschaulicht ist, in Richtung der Trägerplatte 16 gedrückt, solange, bis ein vorgegebener Kraftschwellwert oder Druckschwellwert erreicht ist. Dies führt dazu, dass das thermische Interface-Material 20 in den Zwischenräumen durch Verpressen verteilt wird, sodass letztendlich der komplette Zwischenraum 18 mit dem thermischen Interface-Material 20 und den Distanzelementen ausgefüllt ist und keine Lufteinschlüsse verbleiben. Aus der auf das Batteriemodul 10 wirkenden Kraft F resultieren entsprechende Drücke P1, P2, P3 auf die jeweiligen Distanzelemente 14a, 14b, 14c. Diese sind dabei so bemessen, dass sie einen vorliegend mit G bezeichneten Druckschwellwert nicht überschreiten. Die Distanzelemente 14a, 14b, 14c sind wiederum so ausgestaltet, dass sie eine gewisse Mindesthöhe h0 in z-Richtung nicht unterschreiten, sofern die auf sie wirkenden Drücke diesen Grenzwert G nicht überschreiten. Somit kann vorteilhafterweise während dieses Verpressvorgangs immer gewährleistet werden, dass der Spalt 18 zwischen den Batteriemodulen 10 und dem Träger 16 immer eine gewisse Mindestspalthöhe aufweist, die zur Mindesthöhe h0 der Distanzelemente 14a, 14b, 14c korrespondiert. Anschließend härtet die Wärmeleitmasse, das heißt das thermische Interface-Material 20, aus. Auf diese Weise können nicht nur ein solches Batteriemodul 10 auf dem Träger 16 angeordnet werden, sondern auch mehrere Batteriemodule, insbesondere gleichzeitig oder zeitlich überschneidend oder zeitlich nacheinander.
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Damit ist es also vorteilhafterweise möglich, im Montageprozess einen definierten Spalt einzustellen, ohne dabei einen festen Anschlag für das Batteriemodul vorzusehen. Die beschriebenen Distanzelemente 14a, 14b, 14c fungieren dabei als thermische Spalteinsteller 14a, 14b, 14c und können vorteilhafterweise in unterschiedlichsten geometrischen Formen und Größen geartet sein. Hierdurch können Spalte 18 beliebig definiert und im Montageprozess eingestellt werden. Die thermischen Spalteinsteller 14a, 14b, 14c, die durch die vorliegenden Distanzelemente 14a, 14b, 14c bereitgestellt sind, können sich am Modulboden 10a oder auf der Oberseite 16a, das heißt der Anordnungsseite, des Kühlbodens 16 befinden und sind sehr begrenzt lokal angebracht. Beispielsweise beanspruchen diese insgesamt drei Prozent der insgesamt zur Verfügung stehenden Wärmeleitfläche. Diese drei Prozent können sich zum Beispiel auf die Fläche der ersten Seite 10a des Batteriemoduls 10 beziehen oder auch auf die gesamte Anordnungsfläche 16a des Trägers 16.
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Weiterhin sind die thermischen Spalteinsteller 14a, 14b, 14c so ausgebildet, dass sie chemisch mit dem umgebenden Gapfillermaterial 20 verträglich sind. Dabei können die thermischen Spalteinsteller 14a, 14b, 14c auch aus einem Material oder Fasermix bereitgestellt sein, der durch Fremdpartikel nicht durchstoßen werden kann. Ebenso ist eine breite Materialvielfalt vorstellbar. Die thermischen Spalteinsteller 14a, 14b, 14c, das heißt die Distanzelemente 14a, 14b, 14c, sind thermisch aktiv, da diese aufgrund ihrer eigenen Wärmeleitfähigkeit den Wärmetransport im dann definiert eingestellten Spalt 18 nicht mindern, zum Beispiel ähnlich einem Gap Pad. Weiterhin kann für den Fall, dass die thermischen Spalteinsteller 14a, 14b, 14c, das heißt die Distanzelemente 14a, 14b, 14c, eine geringere Wärmeleitfähigkeit haben als das umgebende Gapfillermaterial 20, die Fläche für die Spalteinsteller 14a, 14b, 14c auf ein nötiges Minimum reduziert werden. So ist der resultierende Wärmefluss im Spalt 18 zwischen Batteriemodul 10 und Kühlboden 16 nicht signifikant beeinflusst.
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Die thermischen Spalteinsteller 14a, 14b, 14c können zum Beispiel aus einem Material ähnlich einem Gap Pad hergestellt sein. Zusätzlich kann das Material durch ein Gewebe verstärkt sein, um ein Durchstoßen von zufällig eingeklemmten Fremdpartikeln zu verhindern. Die thermischen Spalteinsteller 14a, 14b, 14c können rund, eckig, streifenförmig ausgebildet sein oder beliebige andere Geometrien aufweisen. Auch eine Kombination beliebiger Geometrien ist denkbar, wie in den vorliegenden Fig. veranschaulicht werden sollte. Die thermischen Spalteinsteller 14a, 14b, 14c können wie ein dicker Aufkleber im Dickenbereich um einen Millimeter oder anderen gewünschten Dicken verstanden werden. Dieser Aufkleber wird an mehreren Stellen auf der Wärmeleitfläche zwischen Modul 10 und Kühlboden 16 entweder auf die Modulunterseite 10a oder den Kühlboden, das heißt die Anordnungsseite 16a, oder auch beides, aufgeklebt. Die thermischen Spalteinsteller 14a, 14b, 14c können während des Montageprozesses an die entsprechenden Stellen aufgebracht werden und beispielsweise schon in der Batteriewanne, die auch den Kühlboden 16 bereitstellt, oder auf dem Modulboden 10a vormontiert sein. Die thermischen Spalteinsteller 14a, 14b, 14c stören mit ihrer Geometrie den Materialfluss des Gapfillers 20 beim Verpressen nicht oder zumindest nicht signifikant. Am Montageprozess selbst muss dabei nichts geändert werden. Sobald beim Setzprozess die Spalteinsteller 14a, 14b, 14c auf Block gehen, wird der Verpressprozess beendet. Es hat sich ein durch die Spalteinsteller 14a, 14b, 14c definierter Spalt 18 ausgebildet.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine thermische Spalteinstellung bereitgestellt werden kann. Die thermischen Spalteinsteller ermöglichen einen modernen Montageprozess und garantieren gleichzeitig einen definierten Mindestspalt, der beliebig durch entsprechende Geometrien der thermischen Spalteinsteller vorgegeben werden kann. Sobald die thermischen Spalteinsteller auf Kontakt zwischen Modulboden und Kühlboden gehen, kommt es im Setzprozess des Batteriemoduls zu einem definierten Kraftanstieg: Hierdurch kann der Montageprozess mit einem definierten Endspalt beendet werden, unabhängig von der vorliegenden Toleranzkette zwischen Modul und Batteriewanne.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019122257 A1 [0005]
- DE 102018101543 A1 [0007]
