DE102022004502A1 - Battery cell arrangement for an electrical energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle, method for producing a battery cell arrangement and method for dismantling a battery cell arrangement - Google Patents
Battery cell arrangement for an electrical energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle, method for producing a battery cell arrangement and method for dismantling a battery cell arrangement Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Batteriezellenanordnung (10) für einen elektrischen Energiespeicher eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, wobei die Batteriezellenanordnung (10) zumindest eine Batteriezelle (12) mit einem Batteriezellengehäuse (14) und zumindest ein Modulgehäuse (16) aufweist, wobei das Batteriezellengehäuse (14) mittels eines ersten Klebers (20) in einem Spalt (18) an dem Modulgehäuse (16) fixiert ist, wobei zwischen dem Modulgehäuse (16) und dem Batteriezellengehäuse (14) in dem Spalt (18) zusätzlich ein Hohlkanal (22) angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Herstellen einer Batteriezellenanordnung (10) sowie ein Verfahren zur Demontage einer Batteriezellenanordnung (10).The invention relates to a battery cell arrangement (10) for an electrical energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle, wherein the battery cell arrangement (10) has at least one battery cell (12) with a battery cell housing (14) and at least one module housing (16), wherein the battery cell housing (14) is fixed to the module housing (16) in a gap (18) by means of a first adhesive (20), wherein a hollow channel (22) is additionally arranged in the gap (18) between the module housing (16) and the battery cell housing (14). Furthermore, the invention also relates to a method for producing a battery cell arrangement (10) and a method for dismantling a battery cell arrangement (10).
Description
Die Erfindung betrifft eine Batteriezellenanordnung für einen elektrischen Energiespeicher eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Batteriezellenanordnung sowie ein Verfahren zum Demontieren einer solchen Batteriezellenanordnung.The invention relates to a battery cell arrangement for an electrical energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a battery cell arrangement and a method for dismantling such a battery cell arrangement.
Aus dem Stand der Technik ist bereits bekannt, dass Batteriezellen mit einem entsprechenden Batteriegehäuse zu einem Batteriemodul, welches insbesondere eine Vielzahl von Batteriezellen aufweisen kann, zusammengeführt werden können. Insbesondere werden dazu die einzelnen Batteriezellen an einem Modulgehäuse fixiert. Hierzu kann beispielsweise ein entsprechender Kleber verwendet werden, welcher eine Fixierung der Batteriezellen an der Modulwand beziehungsweise dem Modulgehäuse ermöglicht. Sollte es beispielsweise zu einer Demontage beziehungsweise zu einer Nacharbeit am Modul kommen, so ist eine Entfernung der Batteriezelle notwendig. Hierbei muss ein entsprechender Kleber zwischen der Batteriezelle und dem Modulgehäuse entsprechend entfernt werden. Insbesondere wenn die Batteriezelle beispielsweise aktiv ist, können wärmeintensive Demontagearbeiten, beispielsweise spanabhebende Montagearbeiten, nicht genutzt werden.It is already known from the prior art that battery cells can be combined with a corresponding battery housing to form a battery module, which can in particular have a large number of battery cells. In particular, the individual battery cells are fixed to a module housing. For this purpose, an appropriate adhesive can be used, for example, which enables the battery cells to be fixed to the module wall or the module housing. If, for example, the module needs to be dismantled or reworked, the battery cell must be removed. In this case, an appropriate adhesive between the battery cell and the module housing must be removed accordingly. In particular, if the battery cell is active, for example, heat-intensive dismantling work, such as machining assembly work, cannot be used.
Die
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Batterieanordnung, ein Verfahren zum Herstellen einer Batterieanordnung sowie ein Verfahren zur Demontage einer Batterieanordnung zu schaffen, mittels welcher verbessert eine Demontage einer Batterieanordnung durchgeführt werden kann.The object of the present invention is to provide a battery arrangement, a method for producing a battery arrangement and a method for disassembling a battery arrangement, by means of which disassembly of a battery arrangement can be carried out in an improved manner.
Diese Aufgabe wird durch eine Batterieanordnung, ein Verfahren zum Herstellen einer Batterieanordnung sowie ein Verfahren zur Demontage einer Batterieanordnung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a battery arrangement, a method for producing a battery arrangement and a method for disassembling a battery arrangement according to the independent patent claims. Advantageous embodiments are specified in the subclaims.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Batteriezellenanordnung für einen elektrischen Energiespeicher eines zumindest teilweise elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, wobei die Batteriezellenanordnung zumindest eine Batteriezelle mit einem Batteriezellengehäuse und zumindest ein Modulgehäuse aufweist, wobei das Batteriezellengehäuse mittels eines ersten Klebers an dem Modulgehäuse in einem Spalt fixiert ist. Es ist dabei vorgesehen, dass zwischen dem Modulgehäuse und dem Batteriezellengehäuse in dem Spalt zusätzlich ein Hohlkanal angeordnet ist.One aspect of the invention relates to a battery cell arrangement for an electrical energy storage device of an at least partially electrically operated motor vehicle, wherein the battery cell arrangement has at least one battery cell with a battery cell housing and at least one module housing, wherein the battery cell housing is fixed to the module housing in a gap by means of a first adhesive. It is provided that a hollow channel is additionally arranged in the gap between the module housing and the battery cell housing.
Insbesondere beschäftigt sich somit die Erfindung damit, dass beispielsweise bei einer Demontage eines Zellblocks im Nacharbeitsfall dieser Zellblock von dem Kleber abgelöst werden muss. Der erste Kleber muss dabei aktiv getrennt werden, da er rein kohäsiv versagen muss. Durch den aktiven Zellblock in unmittelbarer Nähe bietet sich hierfür eine Schneidschnur an. Spanabhebende Verfahren, wie zum Beispiel Fräsen oder Sägen, sind aufgrund Bauteilverschmutzungen durch Späne und die Gefahr, in einem scharfen Zellblock zu schneiden, nachteilig. Des Weiteren kann bei diesem Verfahren aufgrund nicht möglicher Kühlung eine Temperaturentwicklung erfolgen. Der Kleber bildet dabei Blausäure, sowie eine Temperatureinwirkung ist ebenfalls nicht erlaubt. Schneiden geht ebenfalls nicht, da sich beim Schneiden die Klinge mit Material zusetzen kann und es zu einer Erwärmung kommen kann.In particular, the invention is therefore concerned with the fact that, for example, when a cell block is dismantled for rework, this cell block must be detached from the adhesive. The first adhesive must be actively separated because it must fail purely cohesively. With the active cell block in the immediate vicinity, a cutting cord is ideal for this. Machining processes such as milling or sawing are disadvantageous due to component contamination from chips and the risk of cutting into a sharp cell block. Furthermore, this process can lead to temperature build-up due to the impossibility of cooling. The adhesive forms hydrogen cyanide in the process, and exposure to temperature is also not permitted. Cutting is also not possible because the blade can become clogged with material during cutting and heat can develop.
Hierzu ist nun insbesondere vorgesehen, dass ein Röhrchen in Form des Hohlkanals zwischen die beiden Gehäuse eingelegt wird. Im Demontagefall wird eine Schneidschnur in den Kanal eingefädelt, an einem Ende fixiert und das andere Ende auf beispielsweise eine Winde aufgewickelt. Mit definierter Kraft und Geschwindigkeit wird die Schneidschnur mit der Winde aufgewickelt und schneidet dabei durch den Fixierkleber und trennt somit die Batteriezelle vom Modulgehäuse. Es muss zudem die Eigenschaft haben, ein Nachfädeln einer zweiten Schneidschnur zu erlauben, sollte die Schneidschnur bei der Demontage reißen.For this purpose, it is now particularly intended that a tube in the form of a hollow channel is inserted between the two housings. In the event of dismantling, a cutting cord is threaded into the channel, fixed at one end and the other end wound onto a winch, for example. The cutting cord is wound onto the winch with a defined force and speed and cuts through the fixing adhesive and thus separates the battery cell from the module housing. It must also have the property of allowing a second cutting cord to be threaded in if the cutting cord breaks during disassembly.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist vorgesehen, dass der Hohlkanal von dem ersten Kleber nur bereichsweise umgeben ist. Insbesondere ist der Hohlkanal nur einseitig vom Kleber umgeben, sodass beim Einbringen der Schneidschnur in den Hohlkanal der gesamte Kleber durchtrennt werden kann.According to an advantageous embodiment, the hollow channel is only partially surrounded by the first adhesive. In particular, the hollow channel is only surrounded by the adhesive on one side, so that when the cutting cord is introduced into the hollow channel, the entire adhesive can be severed.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Hohlkanal an einer Seitenwand des Modulgehäuses und einer Seitenwand des Batteriezellengehäuses ausgebildet ist. Insbesondere kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein weiterer Kleber an einem Batteriezellenboden sowie am Modulgehäuseboden ausgebildet ist. Dieser ist beispielsweise als Wärmeleitkleber ausgebildet. Es ist jedoch nur notwendig, dass entsprechend seitlich die Durchtrennung des ersten Klebers zu realisieren ist.Furthermore, it has proven to be advantageous if the hollow channel is formed on a side wall of the module housing and a side wall of the battery cell housing. In particular, it can be provided, for example, that a further adhesive is formed on a battery cell base and on the module housing base. This is designed, for example, as a thermally conductive adhesive. However, it is only necessary that the first adhesive is cut through laterally accordingly.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsform sieht vor, dass sich der Hohlkanal entlang einer gesamten Länge der Batteriezelle erstreckt. Insbesondere erstreckt sich zumindest der Hohlkanal entlang der Länge, an welcher der Kleber zwischen dem Modulgehäuse und dem Batteriezellengehäuse eingebracht ist, sodass ein zufälliges Trennen des Klebers ermöglicht ist.A further advantageous embodiment provides that the hollow channel extends along an entire length of the battery cell. In particular, at least the hollow channel extends along the length along which the adhesive is introduced between the module housing and the battery cell housing, so that accidental separation of the adhesive is possible.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wie bereits erwähnt, dass zwischen einer Unterseite des Modulgehäuses und einer Unterseite des Batteriezellengehäuses ein zweiter Kleber als Wärmeleitkleber ausgebildet ist. Insbesondere ist dieser im Wesentlichen derart ausgeprägt, dass dieser adhäsiv versagen kann. Der Wärmeleitkleber kann insbesondere Wärme von der Batteriezelle über den Wärmeleitkleber an das Modulgehäuse abgeben.Furthermore, as already mentioned, it has proven advantageous that a second adhesive is formed as a thermally conductive adhesive between an underside of the module housing and an underside of the battery cell housing. In particular, this is essentially so pronounced that it can fail adhesively. The thermally conductive adhesive can in particular transfer heat from the battery cell to the module housing via the thermally conductive adhesive.
Weiterhin vorteilhaft, wenn die Batteriezellenanordnung zwischen dem ersten Kleber und dem zweiten Kleber eine Fließsperre aufweist. Somit kann verhindert werden, dass der erste Kleber unterhalb der Fließsperre gelangt, wodurch ein verbessertes Auftrennen dieses Klebers im Nachhinein ermöglicht ist.It is also advantageous if the battery cell arrangement has a flow barrier between the first adhesive and the second adhesive. This prevents the first adhesive from getting underneath the flow barrier, which enables this adhesive to be separated more easily afterwards.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Fließsperre durch den Hohlkanal selbst gebildet ist. Insbesondere kann beim Einbringen des Hohlkanals dieser „gequetscht“ werden, sodass der Hohlkanal die Fließsperre bildet und somit ein Fließen des Klebers zum Wärmeleitkleber hin verhindert. Somit ist der Hohlkanal hoch funktional einsetzbar.In particular, it can be provided that the flow barrier is formed by the hollow channel itself. In particular, when the hollow channel is introduced, it can be "squeezed" so that the hollow channel forms the flow barrier and thus prevents the adhesive from flowing towards the thermally conductive adhesive. The hollow channel can therefore be used in a highly functional manner.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass zwischen dem Batteriezellengehäuse und dem Modulgehäuse ein Mindestabstand von 3 mm ausgebildet ist. Insbesondere weist somit auch der Hohlkanal beispielsweise einen Durchmesser von im Wesentlichen 3 mm auf. Dadurch ist es ermöglicht, dass beispielsweise eine Schneidschnur von 1 mm in den Hohlkanal eingebracht werden kann, wobei mittels einer Schneidschnur von mindestens 1 mm zuverlässig der Kleber durchtrennt werden kann.A further advantageous embodiment provides that a minimum distance of 3 mm is formed between the battery cell housing and the module housing. In particular, the hollow channel also has a diameter of essentially 3 mm, for example. This makes it possible, for example, for a 1 mm cutting cord to be introduced into the hollow channel, whereby the adhesive can be reliably severed using a cutting cord of at least 1 mm.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Batteriezellenanordnung nach dem vorhergehenden Aspekt. Es erfolgt das Bereitstellen einer Batteriezelle mit einem Batteriezellengehäuse und eines Modulgehäuses. Es erfolgt das Anordnen der Batteriezelle an dem Modulgehäuse. Der Hohlkanal wird in einen Spalt zwischen dem Modulgehäuse und dem Batteriezellengehäuse eingebracht, und es erfolgt das Fixieren des Batteriezellengehäuses an dem Modulgehäuse durch Einbringen eines Klebers in den Spalt insbesondere derart, dass der Hohlkanal zumindest bereichsweise umschlossen ist. Die vorgestellten Schritte werden insbesondere in einer zeitlichen Reihenfolge durchgeführt.A further aspect of the invention relates to a method for producing a battery cell arrangement according to the previous aspect. A battery cell with a battery cell housing and a module housing is provided. The battery cell is arranged on the module housing. The hollow channel is introduced into a gap between the module housing and the battery cell housing, and the battery cell housing is fixed to the module housing by introducing an adhesive into the gap, in particular in such a way that the hollow channel is at least partially enclosed. The steps presented are carried out in particular in a chronological order.
Ferner betrifft die Erfindung betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Demontieren einer Batteriezellenanordnung nach dem vorhergehenden Aspekt, bei welchem in den Hohlkanal eine Schneidschnur eingebracht wird und bei welchem durch Ziehen an der Schneidschnur der Hohlkanal zumindest bereichsweise zerstört wird, wobei der erste Kleber durch die Schneidschnur durchtrennt wird, so dass eine Demontage der Batteriezelle von dem Modulgehäuse ermöglicht ist.Furthermore, the invention also relates to a method for dismantling a battery cell arrangement according to the preceding aspect, in which a cutting cord is introduced into the hollow channel and in which the hollow channel is destroyed at least in regions by pulling on the cutting cord, wherein the first adhesive is severed by the cutting cord, so that dismantling of the battery cell from the module housing is possible.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of preferred embodiments and from the drawings. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the invention.
Dabei zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht gemäß einer Ausführungsform einer Batterieanordnung; -
2 eine weitere schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer Batterieanordnung gemäß1 ; und -
3 eine weitere schematische Schnittansicht gemäß einer Ausführungsform einer Batterieanordnung.
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1 a schematic sectional view according to an embodiment of a battery arrangement; -
2 a further schematic sectional view of an embodiment of a battery arrangement according to1 ; and -
3 a further schematic sectional view according to an embodiment of a battery arrangement.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with identical reference symbols.
Die
Die
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Somit kann insbesondere im Demontagefall die Schneidschnur 36 in den Hohlkanal 22 eingefädelt werden, an einem Ende fixiert werden und das andere Ende auf eine Winde aufgewickelt werden. Mit definierter Kraft und Geschwindigkeit wird die Schneidschnur 36 mit der Winde aufgewickelt und schneidet dabei durch den ersten Kleber 20 und trennt somit Zellblock von Gehäuse. Es wird zudem die Eigenschaft mitoffenbart, dass ein Nachfädeln einer zweiten Schneidschnur ermöglicht ist, sollte die Schneidschnur 36 bei der Demontage reißen. Wie gezeigt ist der Hohlkanal 22 mit dem ersten Kleber 20, welcher insbesondere als Fixierkleber ausgebildet ist, umgossen. Somit ist auch das direkte Trennen des Fixierklebers ermöglicht. Das Design ist dabei unabhängig von der Geometrie des Zellblocks. Es kann auch am Zellblock der Hohlkanal 22 realisiert werden, in der Regel bildet man dann aber eine Umlenkung der Schneidschnur 36. Dies kann begünstigen, dass sie beim Aufwickeln der Winde reißt.Thus, particularly in the event of disassembly, the cutting cord 36 can be threaded into the hollow channel 22, fixed at one end, and the other end wound onto a winch. The cutting cord 36 is wound onto the winch with a defined force and speed, cutting through the first adhesive 20 and thus separating the cell block from the housing. The property is also disclosed that a second cutting cord can be rethreaded should the cutting cord 36 tear during disassembly. As shown, the hollow channel 22 is cast with the first adhesive 20, which is designed in particular as a fixing adhesive. This also enables the fixing adhesive to be separated directly. The design is independent of the geometry of the cell block. The hollow channel 22 can also be realized on the cell block, but this usually creates a deflection of the cutting cord 36. This can make it more likely that it will tear when the winch is wound up.
Der Hohlkanal 22, welcher insbesondere als Röhrchen ausgebildet ist, wird mit dem Fixierkleber vergossen. Der Fixierkleber wird dabei durch die Fließsperre 34 nicht unter die Batteriezelle 12 laufen.The hollow channel 22, which is designed in particular as a tube, is filled with the fixing adhesive. The fixing adhesive will not run under the battery cell 12 due to the flow barrier 34.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- BatteriezellenanordnungBattery cell arrangement
- 1212
- BatteriezelleBattery cell
- 1414
- BatteriezellengehäuseBattery cell housing
- 1616
- ModulgehäuseModule housing
- 1818
- Spaltgap
- 2020
- erster Kleberfirst glue
- 2222
- HohlkanalHollow channel
- 2424
- SeitenwandSide wall
- 2626
- SeitenwandSide wall
- 2828
- Unterseitebottom
- 3030
- Unterseitebottom
- 3232
- WärmeleitkleberThermally conductive adhesive
- 3434
- FließsperreFlow barrier
- 3636
- SchneidschnurCutting cord
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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