ES2938319T3 - Procedimiento y sistema para conectar térmicamente una fuente de calor de un sistema de baterías a un disipador de calor de un sistema de baterías - Google Patents

Procedimiento y sistema para conectar térmicamente una fuente de calor de un sistema de baterías a un disipador de calor de un sistema de baterías Download PDF

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Abstract

La invención se refiere a un método para conectar térmicamente una fuente de calor (12) de un sistema de baterías a un disipador de calor (14) de un sistema de baterías, que comprende los pasos de: llevar a cabo un proceso de fraguado por medio de un aparato de fraguado (18) , en cuyo proceso de establecimiento de una distancia entre una superficie de alojamiento eléctricamente conductora (20) de la fuente de calor (12) y una superficie de transferencia de calor eléctricamente conductora (22), que es parte del disipador de calor (14) o está junto a dicho disipador de calor, se reduce con la compresión de un material termoconductor eléctricamente aislante (24) que está dispuesto entre ellos; llevar a cabo una medición de capacitancia continua entre la superficie de la carcasa (20) y la superficie de transferencia de calor (22) durante el proceso de fraguado por medio de un aparato de medición (26); monitorear un espesor de capa del material termoconductor (24) y controlar el aparato de ajuste (18) por medio de un dispositivo de control (30) sobre la base de la medición de capacitancia hasta que se alcance un espesor de capa predeterminado del material termoconductor (24). alcanzó. La invención se refiere además a un sistema (10) para conectar térmicamente una fuente de calor (12) de un sistema de batería a un disipador de calor (14) de un sistema de batería. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento y sistema para conectar térmicamente una fuente de calor de un sistema de baterías a un disipador de calor de un sistema de baterías
Campo técnico
La presente invención se refiere a un método y un sistema para conectar térmicamente una fuente de calor de un sistema de baterías a un disipador de calor de un sistema de baterías.
Estado de la técnica
En los sistemas de baterías, suele haber una gran cantidad de fuentes de calor, como, a título de ejemplo, celdas de batería, módulos de batería conectados para formar celdas de batería, componentes conductores de corriente, como por ejemplo, fusibles, barras colectoras, relés y similares. En particular, en los sistemas de baterías de alto rendimiento, por lo tanto, es habitual y necesario prever disipadores de calor, por ejemplo, en forma de sistemas de refrigeración a través de los cuales fluye líquido, o similar, para poder disipar el exceso de calor de tales fuentes de calor.
El documento de patente DE 102008059961 publica un método y un sistema para acoplar térmicamente una batería a un disipador de calor.
Es conocido en sí prever interfaces térmicas, por ejemplo, para la conexión térmica de celdas de batería a superficies de refrigeración. Las interfases térmicas de ese tipo están formadas normalmente por materiales termoconductores en forma de los llamados rellenos de huecos, o materiales de interfase térmica, o adhesivos termoconductores. Dichos materiales termoconductores para la conexión térmica de celdas de batería a superficies de refrigeración requieren normalmente un espesor de capa definido.
La resistencia térmica de una capa de este tipo de un material termoconductor, y la capacidad de refrigeración que se puede lograr a través de ella solamente pueden verse influenciadas normalmente, en un sistema de batería para un material y superficies determinadas, por el grosor de la capa del material termoconductor afectado. En particular, cuando se usan varias celdas de batería en un sistema de batería, generalmente es deseable lograr una distribución de temperatura específica, y sobre todo uniforme en el sistema de batería, en particular con respecto a las celdas de batería. Dado que la tasa de envejecimiento de los sistemas de baterías puede verse influenciada positivamente por pequeñas diferencias de temperatura entre las celdas individuales de la batería.
No obstante, dichos materiales térmicamente conductores no deben ser demasiado delgados. Esto se debe a que, por regla general, el material termoconductor también debe realizar y asegurar un efecto de aislamiento eléctrico, particularmente en la conexión térmica de componentes que conducen corriente con celdas de batería.
En la fabricación y el montaje de sistemas de baterías de este tipo, surge inevitablemente el problema de que una amplia variedad de componentes, tales como fuentes de calor y disipadores de calor, están sometidos a una cierta tolerancia. Esto puede hacer que una conexión térmica específica de una fuente de calor de un sistema de baterías a un disipador de calor de un sistema de baterías se dificulte, ya que, por ejemplo, las irregularidades relacionadas con la producción, las ondulaciones, las diferentes posiciones de los puntos de conexión, y similares, pueden dificultar el ajuste exacto y deseado con respecto del grosor de un material conductor de calor.
Por ejemplo, para garantizar un espesor de capa mínimo en el material termoconductor, para un aislamiento eléctrico suficiente, se utilizan espaciadores, también denominados separadores, que se incrustan, por ejemplo, en el material termoconductor. Sin embargo, y en particular si el material termoconductor debe tener también una función adhesiva, esto puede tener un efecto mecánicamente desventajoso en la conexión de una fuente de calor con un disipador de calor, Además, tales espaciadores, o bien separadores, pueden garantizar un espesor mínimo para el material conductor del calor, pero no un espesor de capa uniforme. Un aislamiento eléctrico puede garantizar también, por ejemplo, a través de una película protectora adicional, pero esto genera costos adicionales. Los costes de producción asociados también son correspondientemente altos. Además, tal medida puede crear, en ciertas circunstancias, un punto débil en el caso de una adhesión estructural. Además, las mediciones de aislamiento a menudo se llevan solamente a cabo en el sistema de batería terminado, o en los componentes terminados del sistema de batería, a través de lo que los errores con respecto a un aislamiento eléctrico insuficiente, o un espesor de capa desfavorable, relacionado con el material conductor del calor, solo pueden detectarse posteriormente. Cualquier reparación que pueda ser necesaria es costosa y, en algunos casos, ya no tiene sentido económico.
El documento DE 102008059961 A1 se refiere a una batería que comprende un conjunto de celdas, compuesto por una pluralidad de celdas individuales que están conectadas en paralelo y/o en serie, y que están ejecutadas como celdas planas. Las celdas individuales comprenden respectivamente al menos dos paredes laterales de carcasa, opuestas y correspondientes entre sí, entre las cuales están dispuestos un interior de celda y un marco de carcasa que rodea el interior de la celda. La batería incluye además una placa de refrigeración, la cual está térmicamente conectada al conjunto de celdas. En ello, un marco de carcasa de cada celda individual y la placa de refrigeración están provistos de un puente y una escotadura, que se corresponden entre sí, por lo que cada celda individual puede colocarse de forma definida sobre la placa de refrigeración.
El documento DE 102013220690 A1 se refiere a un método para producir un módulo de batería con una pluralidad de celdas de batería, unidas para formar una pila de celdas de batería.
El documento DE 10 2017 116420 A1 se refiere a un método de instalación de material termoconductor, que comprende mover un material a través de un conducto a una cavidad en una disposición de baterías. El conducto está preparado, al menos parcialmente, a través de una placa intercambiadora de calor del conjunto de la disposición de baterías. El método incluye además la retención del material en la cavidad, a fin de proporcionar un material de interfaz térmica entre la placa del intercambiador de calor y al menos un conjunto de celdas de batería.
Descripción de la invención
El objetivo de la presente invención es proporcionar una solución, por medio de la cual una fuente de calor de un sistema de batería se pueda conectar térmicamente a un disipador de calor del sistema de baterías, de una forma que sea termodinámicamente óptima, y además de forma particularmente simple.
Este objetivo se alcanza a través de un método y un sistema para conectar térmicamente una fuente de calor de un sistema de baterías a un disipador de calor de un sistema de baterías, con las características de las reivindicaciones independientes de patente. Las configuraciones ventajosas con desarrollos, convenientes y no triviales, de la invención se especifican en las reivindicaciones subordinadas.
En el método, según la invención, para conectar térmicamente una fuente de calor de un sistema de baterías a un disipador de calor de un sistema de baterías, se lleva a cabo un proceso de ajuste, utilizando un dispositivo de ajuste en el que una distancia entre una superficie de la carcasa eléctricamente conductora de la fuente de calor, y una superficie de transferencia de calor eléctricamente conductora, que es parte del disipador de calor o está conectada al disipador de calor adyacente, se disminuye presionando un material interpuesto, que es un conductor térmico eléctricamente aislante . Durante el proceso de fraguado, se usa un dispositivo de medición para medir continuamente la capacitancia entre la superficie de la carcasa y la superficie de transferencia de calor. Sobre la base de la medición de capacitancia se supervisa continuamente un espesor de capa del material termoconductor y, en base a la medición de capacitancia, el dispositivo de ajuste se controla además mediante un dispositivo de control, hasta que se alcanza un espesor de capa predeterminado del material termoconductor.
La fuente de calor puede incluir una celda de batería y/o un componente electrónico, pudiendo ser la superficie de transferencia de calor parte de un sistema de enfriamiento, o bien un componente adyacente al sistema de enfriamiento. Por lo tanto, la superficie de transferencia de calor puede ser un componente directo del disipador de calor, o bien un componente dispuesto entre el disipador de calor propiamente dicho y la superficie de la carcasa, por ejemplo en forma de mampara, o similar. La fuente de calor puede ser, por ejemplo, una única celda de batería, o un módulo de batería que presente varias celdas de batería conectadas entre sí. La fuente de calor también puede ser, por ejemplo, una amplia variedad de componentes electrónicos, como fusibles, barras colectoras, relés y similares. La fuente de calor puede ser también un conjunto constructivo completo, que incluya una o más celdas de batería y varios componentes conductores de corriente, o bien componentes electrónicos.
Es esencial en el método, de acuerdo con la invención, que mientras se lleva a cabo el proceso de fraguado, el espesor instantáneo de la capa del material térmicamente conductor entre la superficie de la carcasa y la superficie de transferencia de calor se controle con la ayuda de dicha medición continua de capacitancia entre la superficie de la carcasa y la superficie de transferencia de calor. El grosor de la capa del material termoconductor, que sirve como capa de interfaz térmica, se determina por tanto, preferiblemente de forma continua, durante el proceso de fraguado, que también puede ser un proceso de unión, mediante la medición capacitiva entre los sustratos, es decir, entre la superficie de la carcasa y la superficie de transferencia de calor. La medición de capacitancia puede proporcionar una señal de medición que representa la capacitancia medida. En ello la capacitancia medida representa el espesor de la capa.
En base a esto, se puede generar una señal de control para el dispositivo de ajuste, según el cual éste controla el proceso de ajuste, de modo que se puede garantizar un espesor de capa predeterminado del material termoconductor entre la superficie de la carcasa y la superficie de transferencia de calor. Con otras palabras, la señal de medición puede procesarse, y la señal de control puede generarse utilizando la señal de medición. La distancia entre la superficie de la carcasa y la superficie de transferencia de calor, que resulta al final del proceso de ajuste, y con ello el grosor de la capa del material termoconductor, se puede ajustar de manera confiable y repetible, independientemente de las tolerancias de fabricación del sistema de baterías.
Por ejemplo, a menudo hay desniveles relativamente grandes en los fondos de las baterías o de las celdas, debidos al proceso de producción. Tales irregularidades no plantean ningún problema para el método, de acuerdo con la invención, para ajustar el espesor de capa predeterminado del material termoconductor. Puesto que la medición continua de la capacitancia es posible monitorear continuamente el espesor de la capa del material termoconductor durante el proceso de fraguado, de una manera simple y confiable. Así, el grosor de la capa del material termoconductor se puede controlar de forma fiable durante todo el proceso de fraguado, sin otras mediciones complejas. Tan pronto como se alcanza el espesor especificado de la capa del material termoconductor, el proceso de fraguado se puede detener de forma fiable y, sobre todo, a tiempo.
Por lo tanto, con el procedimiento según la invención se pueden ajustar espesores de capa, con respecto al material termoconductor, de manera muy específica y exacta. A través de ello se pueden ajustar, de manera selectiva las propiedades térmicas y eléctricas, en particular las propiedades de aislamiento eléctrico y las propiedades conductoras del calor, del material conductor del calor. Por ejemplo, por medio del método de acuerdo con la invención, las celdas de la batería se pueden configurar o ajustar a una dimensión de espacio idéntica en todo el sistema de batería, independientemente de las tolerancias de una base de celda o una pared divisoria, que puede servir como superficie de transferencia de calor, sin que, por ejemplo, en ello las bases respectivas de las celdas de la batería tengan que medirse localmente con precisión.
Con ayuda del procedimiento, según la invención, se puede evitar también una sobredosificación del material termoconductor, que, por lo demás, se utiliza a menudo para poder compensar las desviaciones de tolerancia con respecto a los respectivos volúmenes de separación. Por medio del método, de acuerdo con la invención, no sólo es posible ajustar exactamente un grosor de capa del material conductor del calor, sino también ajustar sin sobredosificación el uso del material conductor del calor. El peso de todo el sistema de batería, y los costos asociados, pueden disminuir a través del uso reducido de material con respecto al material térmicamente conductor.
La capacidad aislante del material termoconductor prensado, el cual sirve como interfaz térmica, puede garantizarse especificando una dimensión de separación mínima definida, es decir, el espesor de capa especificado, sin necesidad de medidas adicionales, como las películas protectoras mencionadas al inicio, los espaciadores, el sobredimensionamiento del espesor de capa y similares.
Si en cuanto a la fuente de calor se trata, por ejemplo, de una celda de batería es posible usando el método, de acuerdo con la invención, producir la misma resistencia térmica para todas las celdas de batería en el sistema de batería con respecto al disipador de calor respectivo, y así asegurar una distribución homogénea de temperatura con respecto a todas las celdas de batería en el sistema de batería. El envejecimiento de las celdas de la batería se puede ralentizar, ya que presentan una distribución de temperatura muy uniforme. Por supuesto, el método según la invención no se limita únicamente a las celdas de batería. Usando el método, de acuerdo con la invención, se puede conectar de la manera descrita una amplia variedad de fuentes de calor en un sistema de baterías a una amplia variedad de disipadores de calor en un sistema de batería.
Una posible forma de realización de la invención prevé que la capacidad se mida por medio de una medida de la tensión alterna. A través de ello es posible una medición continua o constante de la capacitancia durante el proceso de ajuste.
Otra posible forma de ejecución de la invención prevé que la capacidad se mida con una frecuencia de medición de entre 1 kHz y 100 kHz, en particular de entre 5 kHz y 20 kHz. Por lo tanto, la medición de capacitancia puede tener lugar con frecuencias de medición relativamente altas, lo que permite un control, o bien una regulación muy rápidos del proceso de ajuste. La medición de capacitancia no afecta la velocidad del proceso de configuración, ya que la frecuencia de medición se puede seleccionar lo suficientemente alta como para que, en comparación con un movimiento de configuración, se pueda tomar una gran cantidad de mediciones individuales durante el proceso de configuración, a fin de monitorear continuamente el espesor de la capa del material termoconductor.
Otra posible forma de ejecución de la invención prevé que se promedien los resultados de una serie de mediciones individuales de capacitancia, y que se determine un grosor de capa respectivo del material termoconductor en base a ello. A través de ello se puede dar lugar a una determinación especialmente precisa del espesor de capa respectivo del material termoconductor. Incluso si las mediciones de capacitancia individuales fueran algo incorrectas, al promediar varias mediciones de capacitancia es posible determinar el espesor de capa respectivo del material termoconductor durante el proceso de fraguado, de manera continua y particularmente precisa.
De acuerdo con otra posible forma de realización de la invención, está previsto que durante la medición de capacitancia se aplique continuamente una señal de medición al lateral de la carcasa, y/o a la superficie de transferencia de calor, y que se evalúe para la medición de la capacitancia. La señal de medición se puede aplicar, por ejemplo, directamente, durante el ajuste, a un vaso de celda de una celda de batería, mediante una pinza de un dispositivo de ajuste utilizado. Debido al hecho de que la señal de medición se aplica continuamente al lado de la carcasa y/o a la superficie de transferencia de calor del socio de ajuste, o bien del compañero de unión, y se evalúa para la medición de capacitancia, se puede llevar a cabo la medición de capacitancia y, por lo tanto, la supervisión del proceso de ajuste, con particular exactitud.
Otra posible realización de la invención prevé que, en base a la medición de capacitancia durante el proceso de ajuste, se lleve a cabo un control del proceso con vistas a un cortocircuito entre la superficie de la carcasa y la superficie de transferencia de calor, y/o inclusiones de aire en el material termoconductor. Si, por ejemplo, se produce un cortocircuito entre la superficie de la carcasa y la superficie de transferencia de calor, debido a partículas extrañas en el material termoconductor durante el proceso de fraguado, esto se puede detectar rápida y fácilmente en función de la medición de capacitancia. Porque en caso de cortocircuito, la medida de la capacidad falla, ya que la capacidad tiende entonces a cero. Por lo tanto, se puede detectar de esta manera una inclusión de partículas extrañas en el material termoconductor. Además, también es posible detectar bolsas de aire en el material termoconductor, usando la medición de capacitancia. Debido a que el aire tiene una constante dieléctrica completamente diferente a la del material termoconductor, lo cual tiene también un efecto correspondiente en la medición de capacitancia, y entonces se puede detectar. Con ello ya se pueden detectar una amplia variedad de errores en el curso de la medición de capacitancia durante el proceso de ajuste.
Otra posible forma de ejecución de la invención prevé que, si se detecta un error durante el control del proceso, se interrumpe el proceso de fraguado, y si el material termoconductor aún no se ha endurecido, se vuelve a realizar el proceso de fraguado, eliminando el error. Cualquier posible corrección de errores se puede realizar con ello más o menos directamente, ya que ciertos errores ya se pueden detectar durante el proceso de ajuste en base a la medición de capacitancia. De lo contrario, cualquier fallo que solo pueda detectarse durante una revisión final del sistema de batería ya puede detectarse durante el proceso de configuración y, si es posible, también puede corregirse.
El sistema, según la invención, para conectar una fuente de calor de un sistema de baterías a un disipador de calor de un sistema de baterías, comprende un dispositivo de ajuste, el cual está diseñado para llevar a cabo un proceso de ajuste en el que la distancia entre una superficie de la carcasa eléctricamente conductora de la fuente de calor, y una superficie de transferencia de calor eléctricamente conductora, la cual es parte del disipador de calor, o bien es adyacente al disipador de calor, se reduce bajo la compresión de un material eléctricamente aislante térmicamente conductor dispuesto entre ambas. Además, el sistema comprende un dispositivo de medición que está diseñado para realizar continuamente, durante el proceso de fraguado, una medición de capacitancia entre la superficie de la carcasa y la superficie de transferencia de calor. Además, el sistema comprende un dispositivo de control que está configurado para controlar el espesor de una capa del material termoconductor, basado en la medición de la capacitancia, y para controlar el dispositivo de ajuste hasta que se alcance un espesor de capa predeterminado del material termoconductor. Las configuraciones ventajosas del procedimiento, de acuerdo con la invención, deben considerarse como configuraciones ventajosas del sistema, de acuerdo con la invención, y viceversa, presentando el sistema, en particular, medios para llevar a cabo las etapas del procedimiento. El dispositivo de ajuste puede ser, por ejemplo, un robot, o también otros dispositivos adecuados para llevar a cabo dicho proceso de ajuste. El dispositivo de medición y el dispositivo de control pueden ser componentes o módulos separados. Alternativamente, también es posible, por ejemplo, que el dispositivo de medición y el dispositivo de control estén diseñados para estar integrados en una especie de módulo de medición y evaluación.
Otras ventajas, características y detalles de la invención resultan de la siguiente descripción de un ejemplo de realización preferido, y según el dibujo. Las características y combinaciones de características mencionadas anteriormente en la descripción, y las características y combinaciones de características que se muestran a continuación en la descripción de las figuras, y/o en la figura individual, pueden usarse no solo en la combinación especificada respectivamente, sino también en otras combinaciones, o por sí solas, sin salirse del alcance de la invención.
Breve descripción de las figuras
En la única figura, el dibujo muestra una representación esquemática de un sistema para conectar térmicamente una celda de batería a una placa de refrigeración, utilizando un material térmicamente conductor.
Un sistema 10 para conectar térmicamente una celda de batería 12 a una placa de enfriamiento 14 de un sistema de baterías, no mostrado en detalle, se muestra en una vista esquemática en la única figura. En la explicación siguiente, la celda de batería 12 y la placa de enfriamiento 14 solo representan ejemplos de posibles fuentes de calor o disipadores de calor en un sistema de baterías.
El sistema 10 comprende un dispositivo de ajuste 16 en forma de robot, o similar, que está diseñado para llevar a cabo un proceso de ajuste utilizando los brazos respectivos 18, en el que una distancia entre una superficie de una carcasa eléctricamente conductora 20 de la celda de batería 12, y una superficie de transferencia de calor eléctricamente conductora 22 de la placa de refrigeración 14, que sirve de disipador de calor, a se reduce presionando un material eléctricamente aislante térmicamente conductor 24 dispuesto entre ellas. Para ello, el dispositivo de ajuste 16 puede sujetar la celda de batería 12 con sus brazos 18, y moverla en dirección a la placa de refrigeración 14. Mientras tanto, se presiona al material termoconductor 24, dispuesto entre la superficie de la carcasa 20 y la superficie de transferencia de calor 22. El material termoconductor 24 se ha aplicado previamente sobre la superficie de la carcasa 20, y/o sobre la superficie 22 de transferencia de calor.
El sistema 10 también comprende un dispositivo de medición 26 que está conectado a través de líneas 28 con la celda de batería 12, y con la placa de refrigeración 14. El dispositivo de medición 26 está diseñado para realizar continuamente una medición de capacitancia, durante el proceso de fraguado, entre la superficie de la carcasa 20 y la superficie de transferencia de calor 22. Finalmente, el sistema 10 también incluye un dispositivo de control 30, que está conectado al dispositivo de ajuste 16, a través de una línea 32 con funciones de señalización. El dispositivo de control 30 está configurado para monitorear un espesor de capa instantáneo del material termoconductor 24 durante el proceso de fraguado, basado en la medición de capacitancia, y para controlar el dispositivo de fraguado 16 hasta que se alcance un espesor de capa predeterminado del material termoconductor 24.
Por lo tanto, mientras se lleva a cabo el proceso de fraguado, en el que la distancia entre la superficie de la carcasa conductora de la electricidad 20 de la celda de la batería 12, y la superficie de transferencia de calor conductora de la electricidad 22 de la placa de refrigeración 14, se reduce al comprimir el material conductor del calor y aislante eléctrico 24 dispuesto entre ellas, el dispositivo de medida 26 realiza continuamente dicha medida de capacitancia. La capacitancia se mide por medio de una medición de voltaje de CA. En este caso, por ejemplo, se puede prever una frecuencia de medición entre 1 kHz y 100 kHz, en particular entre 5 kHz y 20 kHz. Durante la medición de capacitancia, se aplica continuamente una señal de medición, a través de las líneas 28, a la superficie de la carcasa 20, y/o la superficie de transferencia de calor 22, y se evalúa para la medición de capacitancia. En particular, los resultados de una serie de mediciones de capacitancia individuales se pueden promediar, determinándose entonces un espesor de capa instantáneo respectivo del material termoconductor 24, en base a este promedio.
El dispositivo de medición 26 transmite continuamente los resultados correspondientes de las mediciones de capacitancia al dispositivo de control 30. En base a la medición continua de capacitancia, o en base a los resultados de la medición continua de capacitancia, el dispositivo de control 30 genera señales correspondientes de control para controlar el dispositivo de ajuste 16. En el caso más simple, el dispositivo de control 30 envía simplemente una señal de parada al dispositivo de ajuste 16, a través de la línea 32, tan pronto como la medición de la capacitancia determina que se ha alcanzado el espesor de capa predeterminado en el material 24 termoconductor. También sería posible, por ejemplo, con un grosor decreciente del material termoconductor 24, ralentizar el movimiento de ajuste, es decir, el movimiento de la celda de la batería 12 en la dirección de la placa de refrigeración 14. Además, el movimiento de ajuste también se controla preferiblemente de manera ajustada a la capacidad de carga mecánica de la celda 12 de batería, y a la placa 14 de refrigeración.
Además, el dispositivo de medición 26, y/o el dispositivo de control 30, están configurados para llevar a cabo un control del proceso, sobre la base de la medición de capacitancia durante el proceso de ajuste. En particular, es posible usar la medición de capacitancia para detectar cortocircuitos entre la superficie de la carcasa 20 y la superficie de transferencia de calor 22, que pueden ser causados, por ejemplo, por partículas extrañas en el material termoconductor 24.
Además, también es posible detectar inclusiones de aire en el material termoconductor 24, sobre la base de la medición de capacitancia. Si se detecta un error durante la supervisión del proceso, el proceso de configuración puede interrumpirse. Si el material termoconductor 24 aún no se ha endurecido, el proceso de fraguado se puede realizar de nuevo, si es posible, por ejemplo, eliminando el fallo en cuestión. Por lo demás, los errores que pueden ser difíciles de detectar, o detectarse en un momento posterior, y que pueden ocurrir en el transcurso de un proceso de configuración, ya pueden detectarse durante el proceso de configuración mediante un tipo de monitoreo en línea del proceso, utilizando la medición de la capacitancia. Así, por ejemplo, es posible no solo ajustar el espesor del espacio entre la celda de la batería 12 y la placa de enfriamiento 14, y con ello el espesor de la capa del material termoconductor 24 de manera particularmente precisa y uniforme, sino detectar también varios errores mediante la medida de la capacitancia durante el proceso de ajuste y, si es necesario, corregirlos directamente.
Como ya se ha mencionado, la celda de batería 12 y la placa de refrigeración 14 solo deben entenderse como representativas y ejemplares de posibles fuentes de calor, o disipadores de calor de un sistema de baterías. En principio, el sistema 10 explicado, y el método explicado, pueden usarse para conectar térmicamente una amplia variedad de fuentes de calor, en un sistema de baterías, a una amplia variedad de disipadores de calor en un sistema de baterías.
Lista de signos de referencia
10 sistema
12 celda de batería
14 placa de enfriamiento
16 dispositivo de ajuste
18 brazos del dispositivo de ajuste
20 superficie de la carcasa,
22 superficie de transferencia de calor
24 material termoconductor
26 dispositivo de medición
28 conductores del dispositivo de medición
30 dispositivo de control
32 conductor del dispositivo de control

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Método para conectar térmicamente una fuente de calor (12) de un sistema de baterías a un disipador de calor (14) del sistema de baterías, que comprende las etapas:
- llevar a cabo una operación de ajuste, por medio de un dispositivo de ajuste (18), en el que una distancia entre una superficie de la carcasa, eléctricamente conductora (20), de la fuente de calor (12), y una superficie de transferencia de calor, eléctricamente conductora (22), que es parte del disipador de calor (14), o bien limita con el disipador de calor (14), se reduce comprimiendo un material eléctricamente aislante y termoconductor (24) dispuesto entre ellas;
- realizar una medida continua de capacitancia, durante la operación de ajuste, entre la superficie de la carcasa (20) y la superficie de transferencia térmica (22), por medio de un dispositivo de medida (26);
- monitorear un espesor de capa del material termoconductor (24) y controlar el dispositivo de ajuste (18) por medio de un aparato de control, sobre la base de la medición de capacitancia, hasta alcanzar un espesor de capa preestablecido del material termoconductor (24).
2. Método según la reivindicación 1 caracterizado por que la fuente de calor (12) comprende una celda de batería, y/o un componente electrónico, siendo el disipador de calor (14) parte de un sistema de refrigeración del sistema de baterías.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2 caracterizado por que la medida de la capacitancia se realiza mediante una medida del voltaje de corriente alterna.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la medida de capacitancia se realiza con una frecuencia de medición entre 1 kHz y 100 kHz, en particular entre 5 kHz y 20 kHz.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se promedian los resultados de una pluralidad de mediciones individuales de capacitancia, y sobre la base de ello, se determina un espesor de capa respectivo del material termoconductor (24).
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que en la medición de capacitancia, se aplica continuamente una señal de medición a un lado de la carcasa, y/o a la superficie de transferencia de calor, y se evalúa para la medición de la capacitancia.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que sobre la base de la medición de capacitancia durante la operación de ajuste, se lleva a cabo un control del proceso con respecto a un cortocircuito entre la superficie de la carcasa (20) y la superficie de transferencia de calor (22), y/o con respecto a inclusiones de aire en el material termoconductor (24).
8. Método según la reivindicación 7, caracterizado por que si se detecta un fallo durante la monitorización del proceso, se interrumpe la operación de ajuste y, si el material termoconductor (24) aún no se ha endurecido, se vuelve a realizar la operación de fraguado, eliminando el fallo.
9. Sistema (10) para conectar térmicamente una fuente de calor (12) de un sistema de baterías a un disipador de calor (14) de un sistema de baterías, que comprende
- un dispositivo de ajuste (18), que está diseñado para llevar a cabo una operación de ajuste, en el que la distancia entre una superficie de alojamiento (20), conductora de electricidad, de la fuente de calor (12), y una superficie de transferencia de calor (22), conductora de electricidad, que forma parte del disipador de calor (14), o bien limita con el disipador de calor (14), se reduce comprimiendo un material eléctricamente aislante y termoconductor (24) dispuesto entre ellas;
- un dispositivo de medición (26), que está diseñado para realizar una medición de capacitancia, de forma continua, entre la superficie de la carcasa (20) y la superficie de transferencia de calor (22), durante la operación de ajuste;
- un aparato de control (30), que está configurado para monitorear un espesor de capa del material termoconductor (24), sobre la base de la medición de capacitancia, y para controlar el dispositivo de ajuste (18) hasta alcanzar un espesor de capa preestablecido del material termoconductor (24).
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021104146A1 (de) 2021-02-22 2022-08-25 Audi Aktiengesellschaft Verfahren zum Ermitteln eines Qualitätszustands eines während eines Setzprozesses verwendeten Bauteils und Steuereinrichtung zum Überwachen eines Setzprozesses
DE102022113964B4 (de) 2022-06-02 2024-03-28 Audi Aktiengesellschaft Verfahren zum Ermitteln und Speichern von bestimmten Eigenschaften einer Wärmeleitschicht
DE102023112766B4 (de) * 2023-05-15 2025-12-24 Audi Aktiengesellschaft Prozessanordnung zur Montage eines Batteriesystems

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE941322C (de) * 1954-12-23 1956-04-05 Siemens Ag Messverfahren zur Dicken- bzw. Abstandsmessung unter Verwendung eines Kondensators, insbesondere eines Plattenkondensators mit beweglichen Platten
DE4238053A1 (de) * 1992-11-11 1994-05-19 Varta Batterie Metalloxid-Wasserstoffbatterie hoher Kapazität
DE102008059961B4 (de) * 2008-12-02 2014-08-28 Daimler Ag Batterie, umfassend einen Zellverbund aus mehreren parallel und/oder seriell miteinander verschalteten Einzelzellen
ES2621135T3 (es) * 2010-07-29 2017-07-03 E4V Sistema de refrigeración de batería eléctrica y batería que comprende dicho sistema
DE102013220690A1 (de) * 2013-10-14 2015-04-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Batteriemodul, Verfahren zu dessen Herstellung und Kraftfahrzeug mit einem Batteriemodul
US11309604B2 (en) * 2015-04-13 2022-04-19 Cps Technology Holdings Llc Thermal epoxy and positioning of electrochemical cells
US10109901B2 (en) * 2016-07-22 2018-10-23 Ford Global Technologies, Llc Battery thermal interface material installation assembly and method
DE102017223664B4 (de) * 2017-12-22 2019-09-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Handhabungsvorrichtung zur Anordnung eines Batteriemoduls auf einer Platte
CN108647432B (zh) * 2018-05-09 2020-06-09 西安交通大学 基于热阻网络模型的电池热失控预测方法

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