KR20210113980A - 자동차용 배터리에서 열 계면을 생성하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

자동차용 배터리에서 열 계면을 생성하기 위한 방법 및 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20210113980A
KR20210113980A KR1020217019829A KR20217019829A KR20210113980A KR 20210113980 A KR20210113980 A KR 20210113980A KR 1020217019829 A KR1020217019829 A KR 1020217019829A KR 20217019829 A KR20217019829 A KR 20217019829A KR 20210113980 A KR20210113980 A KR 20210113980A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery module
thermally conductive
battery
conductive material
thermal interface
Prior art date
Application number
KR1020217019829A
Other languages
English (en)
Inventor
미카엘 로에멜스베르거
슈테판 세이들
로버트 마구니아
크리스토프 리스터
미쉘 운베리슈트
Original Assignee
리사 드랙슬메이어 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 리사 드랙슬메이어 게엠베하 filed Critical 리사 드랙슬메이어 게엠베하
Publication of KR20210113980A publication Critical patent/KR20210113980A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63Control systems
    • H01M10/633Control systems characterised by algorithms, flow charts, software details or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404Machines for assembling batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625Vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/651Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by parameters specified by a numeric value or mathematical formula, e.g. ratios, sizes or concentrations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/233Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 배터리(10)에서 열 계면을 생성하기 위한 방법에 관한 것으로서, 적어도 하나의 배터리 모듈(12) 및 배터리 모듈(12)의 일 측면(16)을 수용하기 위한 열 전달 표면(14)을 갖는 수용 영역(46)을 갖는 적어도 하나의 수용 구조(40)를 제공하는 단계; 수용 영역(46) 및/또는 배터리 모듈(12)의 측면(16)을 측정하는 단계; 측정(들)에 기초하여 열 전달 표면(14)과 배터리 모듈(12)의 측면(16) 사이에 발생하는 갭의 크기 및 형상을 결정하는 단계; 갭을 충전하기 위한 열 전도성 재료(18)에 대한 투입 사양을 결정하는 단계; 결정된 투입 사양에 따라 열 전달 표면(14) 및/또는 배터리 모듈(12)의 측면(16)에 열 전도성 재료(18)을 도포하는 단계; 배터리 모듈(12)을 정확한 설치 위치에 장착하고, 도포된 열 전도성 재료(18)에 압력을 가하고, 그 결과 압축된 열 전도성 재료(18)가 배터리 모듈(12)의 측면(16)과 열 전달 표면(14) 사이에 열 계면을 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명은 또한 배터리(10)에서 열 계면을 생성하기 위한 시스템(56)에 관한 것이다.

Description

자동차용 배터리에서 열 계면을 생성하기 위한 방법 및 시스템
본 발명은 자동차용 배터리에서 열 계면을 생성하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
자동차의 배터리 시스템에서, 소위 열 계면 재료(thermal interface materials) 또는 갭 필러(gap fillers)(아주 일반적으로는 열 전도성 재료)는 보통, 열을 방출하고 갭이 존재하는 경우 공차(tolerances)를 보상하기 위해 사용된다. 모든 공차 조건의 경우에 열 전이를 보장하기 위해, 이러한 열 전도성 재료의 투입(dosing)은 일반적으로 가능한 최대 갭 측정에 대해 실행되며, 이에 따라 보통 공칭 및 특히 최소 공차와 관련하여 상대적으로 높은 수준의 과충전(overfilling)이 실행된다.
보통, 자동차용 배터리는 여러 개의 배터리 셀이 빈번하게 결합되는 여러 개의 배터리 모듈을 포함한다. 이러한 종류의 배터리 모듈은 예를 들어, 배터리 프레임 또는 유사한 형태의 수용 구조에 의해 수용된다. 이러한 종류의 수용 구조는 예를 들어 중간 층, 냉각 플레이트, 다른 유형의 냉각 구조 또는 매우 일반적인 히트 싱크(heatsinks)로서 벌크헤드 플레이트의 형태로 열 전달 표면을 가질 수 있으며, 이를 통해, 과도한 열이 배터리 셀에서 방출되며 이에 의해 배터리 모듈로부터 배터리의 냉각 시스템으로 방출된다. 배터리의 제조 공차는 예를 들어 벌크헤드 플레이트, 배터리 프레임, 배터리 모듈의 하부 측면의 상이한 형상 및 위치 그리고 배터리 프레임 및 배터리 모듈의 연결 지점의 상이한 위치를 유발한다.
열 계면 재료 또는 갭 필러의 형태인 열 전도성 재료의 어느 정도의 과충전이 빈번하게 허용되기 때문에, 때로는, 설치 중에, 특히 배터리 모듈을 배치할 때, 이들이 이미 도포된 열 전도성 재료(열 계면 재료 또는 갭 필러)를 압축 및 변위시킬 때, 매우 큰 힘이 발생할 수 있다. 게다가, 이미 도포된 열 전도성 재료의 매우 느린 압축만이 가능하기 때문에, 이에 의해 발생하는 힘을 작게 유지하고 그리고 구조물, 특히 관련된 배터리 모듈과 수용 구조물 또는 배터리 모듈을 손상시키지 않기 위해서는 매우 긴 처리 시간이 허용되어야 할 수도 있다. 열 전도성 재료의 충전이 충분하지 않은 경우, 즉 충전되어야 할 갭이 열 전도성 재료로 충분히 충전되지 않으면, 연관된 냉각 시스템의 열적 성능이 매우 저하될 우려가 있을 수 있다. 따라서, 열 전도성 재료를 과소 투입(underdosing)하는 것도 또한 문제가 된다.
더욱이, 열 전도성 재료를 과충전하는 것은 많은 재료의 사용 및 그에 따라 높은 비용과 연계된다. 또한, 이는 자원의 낭비로 이어져 환경 발자국(environmental footprint)을 열악하게 만든다. 게다가, 보통 사용되는 열 전도성 재료는 밀도가 적어도 2g/㎤ 초과이며, 이에 의해 상대적으로 높은 중량을 가지며, 이 중량은 해당 자동차가 그의 수명 동안 지탱해야 하며, 이에 대응하여 자동차의 에너지 발자국에 부정적인 영향을 미친다.
따라서, 본 발명의 목적은 자동차용 배터리의 적어도 하나의 열 계면이 가능한 한 효과적으로 제조될 수 있는 해법을 제공하는 것이다.
이 목적은, 독립항의 특성을 가진 자동차용 배터리에 열 계면을 생성하기 위한 방법 및 시스템에 의해 해결된다. 본 발명의 편리하고 사소하지 않은 추가 개량예를 갖는 유리한 실시예는 종속항에 제공된다.
본 발명에 따른 자동차용 배터리에서 열 계면을 생성하기 위한 방법에서, 적어도 하나의 배터리 모듈 및 정확한 설치 위치에 배터리 모듈의 일 측면을 수용하기 위한 열 전달 표면을 갖는 수용 영역을 갖는 적어도 하나의 수용 구조가 제공된다. 예를 들어, 배터리 모듈은 배터리 모듈의 하우징에 배열된 서로 연결되는 여러 개의 배터리 셀을 가질 수 있다. 수용 구조는 예를 들어, 배터리 프레임 또는 다른 종류의 수용 구조일 수 있다. 수용 구조에는 상기 열 전달 표면이 속하며, 이는 예를 들어 벌크헤드 플레이트일 수 있다. 벌크헤드 플레이트의 경우에, 이는 보통, 배터리 모듈과 냉각 시스템 사이의 중간층이며, 이는 따라서 특히, 배터리 모듈로부터 냉각 시스템으로 열을 전달하는 역할을 한다. 또한, 열 전달 표면은 바로, 냉각 플레이트, 다른 종류의 냉각 구조 또는 아주 일반적으로 히트 싱크일 수 있다. 따라서, 정확한 설치 위치에서, 열 전달 표면은 배터리 모듈로부터 배터리의 냉각 시스템으로 열을 전달하는 역할을 한다.
배터리의 냉각 시스템은 능동적이거나 수동적 형태일 수 있는데, 즉 능동적 냉각 또는 수동적 냉각을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서, 수용 구조의 수용 영역에 의해 수용될 수 있는 배터리 모듈의 측면 및/또는 수용 영역은 측정 장치에 의해 측정된다. 배터리 모듈의 정확한 설치 위치에서 열 전달 표면과 수용될 배터리 모듈의 측면 사이에 있는 갭의 크기 및 형상이 결정되고, 이 결정은 이전에 수행된 측정에 기초하여 데이터 처리 장치에 의해 실행된다. 그 후, 갭을 충전하기 위한 열 전도성 재료, 즉 열 계면 재료 또는 갭 필러에 대한 투입 사양(dosing specification)은 데이터 처리 장치에 의해 결정된 갭의 크기 및 형상에 기초하여 결정된다. 그 후, 열 전도성 재료는 투입 장치에 의해, 결정된 투입 사양에 따라 열 전달 표면 및/또는 수용될 배터리 모듈의 측면에 도포된다. 그 후, 배터리 모듈은 설치 장치를 통해 도포된 열 전도성 재료를 압축하여 정확한 설치 위치에 장착되고, 그 후에, 압축된 열 전도성 재료가 배터리 모듈 측면과 열 전달 표면 사이에 열 계면을 형성한다.
상기 열 계면을 생성하기 위한 본 발명에 따른 방법에서, 따라서 열 전도성 재료에 관한 도포 개념은 본 발명에 따른 프로세스 체인에 의해 불안정성 또는 공차가 정교하게 검출, 처리 및 분석되도록 구상되므로, 열 전도성 재료에 의한 공차로 인한 과충전이 불필요해진다. 따라서, 열 전도성 재료에 대해 공차 제어된 투입이 이루어지므로, 갭 필러 또는 열 계면 재료로서 역할을 하는 열 전도성 재료의 재료의 사용은 갭의 실제 기하학적 형상 그리고 이에 의해 실제로 필요한 양으로 적응된다. 이는, 수용될 배터리 모듈의 측면 및/또는 수용 영역이 측정 장치에 의해 측정되고, 이에 기초하여, 배터리 모듈의 정확한 설치 위치에서, 수용될 배터리 모듈의 측면과 열 전달 표면 사이에 있게 되는 갭의 크기 및 형상에 관한 결론이 도출된다는 점에서 달성될 수 있다.
배터리 모듈과 수용 구조 둘 모두는, 특히 대형 조립체 및 용접 구조물의 경우에 상당한 영향을 미칠 수 있는 제조 공차를 갖는다. 예를 들어, 배터리 모듈의 경우 그리고 수용 구조의 경우에도, 미리 결정된 공차 구역 내에서, 주름부(corrugations) 또는 팽출부(bulges) 형태의 형상의 편차가 발생할 수 있다. 더욱이, 체결 지점의 특정 위치 또는 체결 위치는 다를 수 있다. 이러한 모든 편차는 열 전도성 재료로 보상되어야 한다. 일반적으로 과충전 또는 불균일하거나 또한 불충분한 커버리지 정도에 의해 야기되는 처음에 언급된 단점을 피하기 위해, 열 전도성 재료는 적절한 위치에서 국부적인 방식으로 적절한 양으로 목표 방식으로 투입된다.
이 방법에 의해, 열 전도성 재료에서 매우 낮은 층 두께가 실현될 수 있다. 이의 그 결과로서, 수용 구조의 열 전달 층과 수용 구조에 의해 수용되는 배터리 모듈의 측면 사이의 상기 갭의 과충전없이 상대적으로 낮은 압축력이 발생한다. 따라서, 열 전도성 재료와 관련하여 필요한 층 두께는, 이제 사실상 배터리 모듈 및 수용 구조와 관련된 공차 자체에만 의존하고, 그리고 예를 들어 도포된 열 전도성 재료의 압축 동안 높은 힘들이 달리 발생하는 것과 같이 프로세스와 관련된 추가 영향에 더 이상 영향을 주지 않으며, 그 결과 수용 구조 및/또는 배터리 모듈이 특정 지점에서 처질 수 있다.
이 방법에 의해, 또한 프로세스가 신뢰성있는 방식으로 열 전도성 재료에 대한 커버리지 정도를 설정할 수 있으며, 따라서 가능한 한 이상적인 열 전도성 재료에 대한 열적 특성을 실현할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 방법에 의해, 일정한 열 저항은 국부적인 층 두께에 적응된 열 전도성 재료에 의해 적절한 정도의 커버리지에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 커버리지의 정도는 열 전도성 재료를 갖는 규정된 표면의 지각의(percentual) 커버리지를 설명할 수 있다.
수용 영역 및/또는 수용 영역에 의해 수용될 배터리 모듈의 측면의 측정에 기초하여, 일반적인 공차 수준의 유형이 결정될 수 있다. 특히, 국부적인 차이 그리고 전체적인 차이가 또한 감지될 수 있다. 게다가, 언급된 매개변수에 따라 열 전도성 재료에 대해 필요한 투입 체적을 결정할 수 있도록 과도하게 결정된 연결 또는 지지 지점에 대한 보상 기능을 고려하는 것이 또한 가능하다.
이 방법에 의해, 배터리 모듈의 정확한 설치 위치에서, 열 전달 표면과 수용될 배터리 모듈의 측면 사이에 있는 갭의 실제 크기 및 형상에 대해 열 전도성 재료의 투입량을 정교하게 적응시킬 수 있다. 이와 관련하여, 뿐만 아니라 전도성 재료의 총량이 정교하게 적응될 수 있다. 게다가, 측정에 기초하여, 관련된 갭의 형상 및 크기를 매우 표적화된 방식으로 국부적으로 결정하고 그리고 여기에 정교하게 도입될 열 전도성 재료를 적응시키는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명에 따른 방법에 의해, 보통은 비교적 고가인 열 전도성 재료가 낭비되지 않는다. 따라서, 적절한 환경 보호와 자원 보존이 또한 이루어진다.
본 발명에 따른 방법에서 열 전도성 재료와 관련하여 과충전이 더이상 발생할 필요가 없다는 점에서, 관련된 배터리의 경우에 상응하는 무게가 또한 절감될 수 있다. 게다가, 위에서 언급된 이유로, 또한 특히 우수한 열적 특성이 열 계면에서 실현될 수 있다. 도포된 열 전도성 재료가 압축되는 것에 의해 배터리 모듈을 설치할 때 특히 낮은 힘이 추가로 발생한다. 따라서, 배터리 모듈을 설치하는 데 사용되는 설치 장치는 대응하여 더 작은 치수를 가질 수 있으며, 이는 더 적은 플랜트 투자를 동반한다. 또한, 수용 구조와 배터리 모듈의 구조적 부하가 이에 따라 감소될 수 있다. 게다가, 본 발명에 따른 방법에 의해 배터리 모듈을 세팅할 때 또는 열 전도성 재료를 압축할 때 특히 짧은 프로세싱 시간을 달성하는 것이 가능하다.
본 발명의 추가의 가능한 실시예는 측정 중에 다음 변수 중 적어도 하나가 포착되는 것을 제공한다 :
열 전달 표면의 형상, 특히 주름부 및/또는 팽출부;
배터리 모듈 측면의 형상, 특히 주름부 및/또는 팽출부;
수용 영역의 체결 지점의 위치;
배터리 모듈의 측면의 체결 지점의 위치.
열 전달 표면 및/또는 배터리 모듈의 형상의 측정에 의해, 배터리 모듈의 정확한 설치 위치에서, 열 전달 표면과 수용될 배터리 모듈의 측면 사이에 있는 갭의 크기 및 형상을 특히 정확한 방식으로 결정하는 것이 가능하다. 특히, 주름부 및/또는 팽출부의 측정 또는 결정에 의해, 추후에 생성될 갭의 형상을 특히 정교한 방식으로 예측하는 것이 가능하다. 수용 영역 및/또는 수용될 배터리 모듈의 측면에 있는 체결 지점을 고려하는 것은, 또한 중요한 정보와 함께 제공되므로 가능한 정교한 열 전도성 재료에 대한 투입 사양을 설정할 수 있다. 기본적으로, 방법의 과정에서, 수용 영역 및/또는 수용될 배터리 모듈 측면의 모든 기하학적 특성이 측정될 수 있으며, 이는 열 전도성 재료로 충전될 갭의 크기 및 형상에 영향을 준다. 측정이 보다 정교하게 수행될수록, 갭의 크기 및 형상 그리고 열 전도성 재료에 대한 관련된 투입 사양이 또한 더 정교해질 수 있다.
본 발명의 추가 실시예는, 3D-카메라 시스템, 레이저 측정 장치 또는 측정 프로브에 의해 측정이 실행되는 것을 제공한다. 따라서, 측정 장치는 측정을 실행하기 위해 광학 시스템뿐만 아니라 촉각 시스템을 가질 수 있다. 이상적으로, 여기서는 측정이 연속적으로 또는 적어도, 대응하는 미세 분해능 개별 측정 그리드(fine resolution discrete measuring grid)를 통해 실행된다. 특히, 허용 가능한 공차 내에서 형상의 편차와 위치의 편차가 수용될 배터리 모듈의 측면 및/또는 수용 영역에서 신뢰가능하게 감지된다. 측정 정밀도를 높이고 그리고/또는 측정 결과를 검증하기 위해, 또한 상이한 광학 및/또는 촉각 측정 시스템이 서로 조합될 수 있다.
본 발명의 추가 실시예는, 투입 사양을 결정할 때, 열 전달 표면 및/또는 배터리 모듈의 측면이 개별 세그먼트로 분할되며, 개별 세그먼트에 대해, 열 전도성 재료와 관련된 개개의 개별 체적이 규정되는 것을 제공한다. 측정 과정에서, 수용 구조의 수용 영역 및/또는 수용될 배터리 모듈의 측면에 대한 일반적인 공차 수준을 기초로 하여, 측정 데이터 결과가 결정될 수 있다. 여기에서, 국부적 차이 및 전체적인 차이가 또한 감지될 수 있다. 게다가, 특정 지지 지점 또는 접촉 지점에 대한 보상 기능을 고려하고 그리고 이를 기반으로, 열 전도성 재료에 대해 필요한 투입 체적을 결정하는 것이 또한 가능하다. 투입 사양을 결정할 때, 열 전달 표면 및/또는 수용될 배터리 모듈의 측면이 개별 세그먼트로 분할된다는 점에서, 도포된 열 전도성 재료에 관한 개개의 개별 체적을 개별 세그먼트에 할당하는 것이 특히 효과적인 방식으로 가능하다. 따라서, 특히 구현하기 쉬운 사용된 투입 장치에 대한 투입 사양이 발생한다.
본 발명의 추가의 가능한 실시예에 따르면, 투입 사양을 결정할 때, 수용 구조 및/또는 배터리 모듈의 강성과 관련하여 국부적인 차이가 고려되는 것이 제공된다. 따라서, 예를 들어, 도포된 열 전도성 재료를 압축할 때 처짐 또는 갭 확대를 보상하기 위해, 소정의 과도한 양의 열 전도성 재료가 중간 영역에 제공될 수 있다. 예를 들어, 수용 구조가 배터리 프레임인 경우, 특정 프레임 존에서 상이한 강성을 가질 수 있다. 열 전도성 재료를 압축하는 동안, 이러한 종류의 상이한 강성은 대응하는 상이한 효과를 가질 수 있으므로, 투입 사양을 결정할 때 이러한 속성이 고려될 수도 있다. 수용 구조 및/또는 배터리 모듈의 강성과 관련하여 국부적인 차이를 고려함으로써, 열 전도성 재료에 관한 투입 사양을 특히 실제 현재 조건에 정교하게 적응시키는 것이 또한 가능하다.
본 발명의 추가 실시예에 따르면, 열 전도성 재료가 여러 개의 선의 형태로 도포되고, 투입 사양을 결정하는 동안, 선의 개개의 단면은 충전될 갭의 크기 및 형상에 따라 국부적으로 적응되는 방식으로 미리 결정되는 것이 제공된다. 달리 말하면, 이에 따라 선 도포 이미지의 형태가 열 전도성 재료에 대한 도포 형상으로서 선택되고, 여기서 열 전도성 재료가 여러 개의 선 또는 캐터필러(caterpillars)의 형상으로 도포된다. 이는, 특히 열 전달 표면 및/또는 수용될 배터리 모듈의 측면의 이전에 언급된 세그먼트형 분포와 관련하여 유리하다. 이러한 유형의 선과 같은 도포 이미지는 열적으로 연결될 표면 ― 즉, 수용 구조의 열 전달 표면 및/또는 수용될 배터리 모듈의 측면임 ― 에 용이하게 분포될 수 있으며, 세그먼트로 분할될 수 있다. 열 전도성 재료의 도포는 예를 들어, 원형 또는 또한 삼각형 단면의 형태와 같은 다양한 단면 형상의 선 형상 캐터필러의 형태로 발생할 수 있다. 열 전도성 재료와 관련하여 여러 개의 선의 형태로의 이러한 도포의 형태에 의해, 투입 사양이 특히 간단하고 정교하게 구현될 수 있다.
본 발명의 추가 실시예에 따르면, 관류량(throughflow rate) 및/또는 투입 속도의 폐쇄 루프 제어에 의해, 열 전도성 재료를 도포할 때 선의 단면이 투입 사양에 국부적으로 적응되는 것이 제공된다. 열 전도성 재료를 도포할 때 국부적인 유형의 체적 제어는 예를 들어 두께, 높이 또는 매우 일반적으로 단면의 변화에 의해 아주 간단하게 실행될 수 있다. 이는 예를 들어, 관류량 및/또는 투입 속도(즉, 예를 들어 투입 장치의 투입 헤드가 앞으로 이동하는 것에 따라 전방을 향한 전진 속도)의 폐쇄 루프 제어에 의해 매우 간단하게 실행될 수 있다. 이러한 방식으로, 열 전도성 재료를 도포할 때에도 결정된 투입 사양을 그에 따라 정교하고 간단한 방식으로 구현하는 것이 가능하다. 열 전도성 재료가 어떻게 또는 어떤 형태로 도포되는지에 관계없이, 재료 도포의 투입 또는 설계는 국부적으로 결정된 갭 체적에 따라 발생한다.
본 발명의 추가 실시예는, 충전될 갭의 크기 및 형상에 따라 투입 사양을 결정할 때, 선의 수가 국부적으로 변경되는 것을 제공한다. 따라서 아주 일반적으로, 예를 들어 국부적으로 매우 적은 체적이 필요한 경우에는 6 개의 선 내지 3 개의 선 또는 캐터필러로 전환함으로써 열 전도성 재료를 도포하는 동안 도포 형상 또는 도포 이미지의 변경이 가능하며 그 반대도 마찬가지이다. 따라서, 도포 이미지는 충전될 갭의 국부적 체적에 따라 적응될 수 있다. 이에 의해, 수용 구조의 열 전달 표면과 수용될 배터리 모듈의 측면 사이의 갭이 과충전되지 않는 것이 보장될 수 있다. 도포 형상은 선과 같은 도포 형상으로 제한될 필요는 없다. 예를 들어, 열 전도성 재료의 점 도포(punctual application)를 선택하는 것이 또한 가능하다. 또한, 열 전도성 재료의 도포 유형은 예를 들어 특정 영역에 분사되거나, 도포되거나, 다른 방식으로 도포된다는 점에서 다양할 수 있다. 특히 도포 유형은 또한 각각 선택된 도포 형상에 적응될 수 있다. 게다가, 또한, 예를 들어 열 전달 표면 및/또는 배터리 모듈의 측면을 개별 세그먼트로 분할하는 유형이 변경될 수 있는데, 즉, 그리드 배열의 변경이 수행될 수 있다. 따라서, 세그먼트로의 분할 유형이 발생하는데 예를 들어, 각각 선택된 도포 형상에 적응된다. 게다가, 도포 형상을 국부적으로 변경하는 것이 또한 가능하다. 따라서, 예를 들어 특정 영역에서, 열 전도성 재료에 대해 선과 같은 도포 형상이 선택될 수 있으며, 다른 영역에서, 열 전도성 재료의 점 도포 형상이 선택될 수 있고 또 다른 영역에서는, 예를 들어 다른 기하학적 형상 또는 형상이 열 전도성 재료를 위해 선택된다. 또한, 열 전도성 재료의 각각 선택된 형상 사이의 거리는, 도포 형상을 적응하도록 요구사항에 따라 변경될 수 있다. 열 전도성 재료 사이의 크기, 배열 및/또는 거리와 관련하여 도포 형상을 적응함으로써, 열 전도성 재료를 너무 많이 도포하지 않고도 그리고 너무 적게 도포하지도 않고 가능한 한 최적의 열 전도성 재료의 충전도가 획득될 수 있다. 도포 형상은 특히 열 전도성 재료가 도포되는 형상 또는 디자인, 즉, 예를 들어 선 형상, 점 또는 유사한 형상을 나타낸다. 그 다음, 도포 이미지는 관련된 도포 표면, 즉 열 전달 표면 및/또는 수용될 배터리 모듈의 측면의 열 전도성 재료의 각각 선택된 도포 형상 및 배열로부터 발생한다. 따라서, 도포 이미지는 도포된 열 전도성 재료의 개별 구역 사이의 각각 선택된 거리에 의해 결정될뿐만 아니라 열 전도성 재료의 각각 선택된 도포 형상(점, 선 형상, 층상 등) 및 열 전도성 재료의 광범위한 개별 요소가 도포되는 방법에 의해 결정된다.
본 발명의 추가의 가능한 실시예는, 여러 개의 배터리 모듈 및 수용 구조가 측정되고, 측정에 따라, 수용 구조에 대한 배터리 모듈의 할당이 특히 각각의 갭을 충전하기 위한 열 전도성 재료의 적어도 하나의 미리 결정된 할당 기준, 특히 가능한 한 작은 투입 체적에 관한 할당 기준에 따라 발생하는 것을 제공한다. 달리 말하면, 이에 따라, 양 측면에서 여러 개의 배터리 모듈과 여러 개의 수용 구조를 측정함으로써, 일종의 정합 프로세스(matching process)가 실행될 수 있다. 따라서, 최적으로 가능한 개개의 배터리 모듈과 수용 구조 사이에서 페어링이 수행될 수 있다. 이는 예를 들어, 개개의 수용 구조가 특히 작아지는 갭과 관련하여 일어날 수 있어서, 특히 낮은 투입량의 열 전도성 재료가 필요하다. 또한, 예를 들어, 수용 구조의 열 전달 표면 및 수용될 배터리 모듈 측면의 정교한 성형(shaping)이 고려되고 그리고 배터리 모듈과 관련된 수용 구조 사이의 할당이 특히 균일한 갭 두께 및 이에 따라 특히 균일한 열 전도성 재료의 두께가 존재한다는 것이 상정된다. 기본적으로, 다양한 배터리 모듈과 수용 구조의 정합 또는 할당이 실행되는 광범위한 할당 기준이 미리 결정될 수 있다.
본 발명의 추가의 가능한 실시예에 따르면, 측정으로 인한 데이터가 수용 구조의 경우 및/또는 배터리 모듈의 경우에 미리 결정된 공차가 준수되었는지의 여부를 확인하는 데 사용되는 것이 제공된다. 아주 일반적으로, 이에 따라 상기 데이터는 또한 예를 들어 관련된 구성요소가 도면 사양, 예를 들어 미리 결정된 공차 구역과 관련이 있는지 여부를 비교하는 데에도 예를 들어 확인하는데 사용될 수 있으며, 이러한 방식으로 불량품(NOT-OK parts)(이는 거절 부품임)이 확인될 수 있다.
본 발명의 추가의 가능한 실시예에 따르면, 측정으로 인한 데이터는 수용 구조 및/또는 배터리 모듈의 제조에 사용되는 도구 및/또는 반제품의 마모 및 마멸을 결정하는 데 사용되는 것이 제공된다. 따라서 예를 들어, 측정으로 인한 데이터가 통계적으로 정교하게 평가될 수 있다. 측정으로 인한 데이터에 대한 지식을 바탕으로, 수용 구조 및 배터리 모듈의 변화하는 형상 또는 치수 또는 위치 공차를 기반으로, 수용 구조 및/또는 배터리 모듈을 제조하는 데 사용되는 반제품용 특정 도구가 어느 정도까지 마모되고 마멸되는지를 인식하는 것이 가능하다. 따라서, 다른 프로세스, 특히 후속 프로세스에 대한 영향이 또한 초기에 인식될 수 있다.
자동차용 배터리에서 열 계면을 생성하기 위한 본 발명에 따른 시스템은, 본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 방법의 유리한 실시예를 실행하도록 구성된 측정 장치, 데이터 처리 장치, 투입 장치 및 설치 장치를 포함한다. 본 발명에 따른 방법의 유리한 실시예는 본 발명에 따른 시스템의 유리한 실시예로 간주되어야 하고 그리고 그 반대도 마찬가지이며, 여기서 시스템은 특히 방법 단계를 실행하기 위한 수단을 갖는다.
또한, 반도체 메모리, 하드 디스크 메모리 또는 광학 메모리와 같은 기계 판독 가능 캐리어 또는 저장 매체에 저장될 수 있는 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램 제품 또는 컴퓨터 프로그램이 유용하며, 그리고 특히 프로그램 제품 또는 프로그램이 컴퓨터 또는 장치에서 실행될 때, 이전에 설명된 실시예 중 하나에 따른 방법의 단계를 실행, 구현 및/또는 제어하기 위해 사용된다.
본 발명의 추가적인 이점, 특징 및 세부 사항은 바람직한 실시예의 다음 설명과 도면을 참조하여 발생한다. 설명에서 이전에 언급된 특성 및 특성의 조합은 물론, 이하 도면의 설명 및/또는 도면에서 단독으로 도시된 특성 및 특성의 조합은, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 각각의 주어진 조합뿐만 아니라 다른 조합으로 또는 단독으로 사용될 수 있다.
도 1은 배터리 모듈이 수용 구조 상에 배열된 자동차용 배터리 섹션의 개략적인 단면도로서, 배터리 모듈과 수용 구조 사이에는 열 계면 재료 또는 갭 필러로서 역할을 하는 열 전도성 재료가 배열된다.
도 2는 수용 구조에 대한 평면도로서, 수용 구조의 열 전달 표면의 영역에서, 열 전도성 재료는 모듈을 배치하기 전에 이미 선 형상으로 도포되었다.
도 3은 수용 영역을 측정할 때 얻은 데이터의 시각화이다.
도 4는 열 전도성 재료의 도포뿐만 아니라 열 전도성 재료에 대한 투입 사양의 결정을 보여주는 개략적 표현이다.
도면에서, 동일하거나 기능적으로 동일한 요소에는 동일한 참조 기호가 라벨링된다.
자동차용 배터리(10)는 도 1에서 개략적인 측면도의 단면으로 도시되어 있다. 배터리(10)는 복수의 배터리 모듈(12)을 가질 수 있으며, 현재 배터리 모듈(12) 중 단지 하나만이 개략적으로 도시되어 있다. 배터리 모듈(12)은 예를 들어, 배터리 모듈(12)의 하우징(보다 상세히 도시되지 않음)에 배열된 서로 연결된 복수의 리튬 이온 셀을 포함할 수 있다. 더욱이, 배터리 모듈(12)을 수용하기 위한 수용 구조(여기서는 보다 상세히 도시되지 않음)에 속하는 열 전달 표면(14)을 볼 수 있다. 열 전달 표면(14)은 예를 들어, 벌크헤드 또는 히트 싱크 또는 냉각 플레이트를 갖는 하우징 측면일 수 있다.
배터리 모듈(12)의 하부 측면(16)과 열 전달 표면(14) 사이에, 배터리 모듈(12)의 정확한 설치 위치에서, 여기에 보다 상세히 도시되지 않은 갭이 발생하며, 이 갭에는 주요 부분을 위해 열 전도성 재료(18)가 충전된다. 열 전도성 재료(18)는 열 계면 재료 또는 소위 갭 필러이다. 열 전도성 재료(18)는 열적 연결을 보장하는 역할을 하며, 그에 따라 배터리 모듈(12)로부터 가능한 한 최적인 열적 연결 표면(14)으로의 열 전달을 보장한다. 이를 달성하기 위해, 배터리 모듈(12)의 하부 측면(16)과 열 전달 표면(14) 사이의 상기 갭이 공기 개재물없이 가능한 한 많이 충전되는 것이 특히 중요하다.
제조 기술상의 이유로, 또한 배터리 모듈(12), 특히 열 전달 표면(14)을 항상 정확히 동일하게 제조하는 것은 일반적으로 불가능하다. 또한, 비용의 이유만으로, 이러한 이유로 특정 공차가 미리 결정되거나 허용되며, 그 안에서 배터리 모듈(12) 및 열 전달 표면(14)의 경우 치수 변화, 위치 변화 및 형태 변화가 발생하는 것이 허용된다. 여기서는 배터리 모듈(12)의 하부 측면(16)의 형상에 대한 공차 구역(20)이 개략적으로 도시되어 있다. 마찬가지로, 열 전달 표면(14)의 형상에 대한 공차 구역(22)이 개략적으로 암시된다.
따라서, 순전히 제조 기술적인 이유로 발생할 수 있고 공차 구역(20, 22) 내에서도 허용되는 하부 측면(16) 및 열 전달 표면(14)에 상이한 주름부 또는 팽출부가 발생할 수 있다. 더욱이, 배터리 모듈(12)의 하부 측면(16) 및 열 전달 표면(14)의 구역에 있는 개개의 연결 지점(24, 26)이 개략적으로 암시된다. 연결 지점(24, 26)의 경우에, 동일한 방식으로 특정 공차 구역(28, 30)이 허용가능하다. 특히, 연결 지점(24, 26)과 관련하여 특정 위치 공차가 발생할 수 있다.
상이한 공차 구역(20, 22, 28, 30)의 이유로, 열 전도성 재료(18)에 의해 충전될 상기 갭의 크기 및 형상과 관련하여 일정한 여유가 있다. 최소 갭 높이(32) 및 최대 갭 높이(34)가 개략적으로 도시되며, 이는 모든 공차가 완전히 사용될 때 발생할 수 있다. 최소 또는 최대 갭 높이(32, 34)에 대응하여, 대응하는 투입 체적(36)은 가능한 한 작은 갭의 경우를 초래하고, 그리고 투입 체적(38)은 갭의 최대 크기의 경우를 초래한다.
도 2에는, 이미 언급된 배터리(10)의 수용 구조(40)가 부분적으로 사시도로 도시되어 있다. 본 경우에, 특히 배터리 모듈(12)이 설치되기 전에, 열 전도성 재료(18)가 여러 개의 선(42)의 형태로 도포된 이전에 이미 언급된 전달 표면(14)을 볼 수 있다. 본 경우에는, 스크류 탭 형상으로 형성된 열 전달 표면(14)의 영역에서 연결 지점(26)을 볼 수 있다. 수용 구조(40)는 배터리 프레임(44) 및 프레임 방식으로 그에 의해 둘러싸인 복수의 수용 영역(46)을 가지며, 수용 영역은 각각의 경우에 개개의 하부 측면(16)을 갖는 배터리 모듈(12) 중 하나를 수용하는 역할을 한다. 열 전도성 재료(18)의 선(42)은 개개의 배터리 모듈(12)의 설치시에 압축되고, 후속하여 관련된 배터리 모듈(12)의 하부 측면(16)과 관련 수용 구역(46)의 열 전달 표면(14) 사이에 개개의 열 계면을 형성한다. 이하의 도면을 기초로 하여, 열 계면을 생성하는 방법이 보다 상세히 설명될 것이다.
도 3에는, 배터리(10)의 수용 영역(46) 중 하나가 평면도로 도시되어 있으며, 여기서 측정 결과는 여기에 도시된 수용 영역(46)의 열 전달 표면(14)에 관해 표현된다. 수용 영역(46)은 개략적으로 암시된 측정 장치(48)에 의해 측정된다. 측정 장치는 이를 위해 예를 들어, 3D 카메라 시스템, 레이저 측정 장치, 측정 프로브 및/또는 유사품을 가질 수 있다. 수용 영역(46)의 측정 과정에서, 특히 열 전달 표면(14)의 형상, 특히 주름부 및/또는 팽출부가 검출 및 측정된다. 게다가, 바람직하게는 체결 지점으로서 역할을 하는 연결 지점(26)의 개개의 위치가 측정되어 검출된다. 동일한 방식으로, 특히 주름부 및/또는 팽출부와 관련하여 수용 영역(46)에 설정되어야 하는 관련된 배터리 모듈(12)의 하부 측면(16)의 형상을 측정하고 검출하는 것이 또한 가능하다. 동일한 방식으로, 배터리 모듈(12)의 연결 지점(24)(도 1 참조)의 각각의 위치가 또한 검출 및 측정될 수 있다.
본 경우에, 수용 영역(46)의 측정 과정에서 획득된 데이터는 보다 상세히 설명되지 않은 등고선 형태로 시각화되었다. 이에 의해, 특히 열 전달 표면(14)의 상기 주름부 및/또는 팽출부가 정교하게 정량화될 수 있다. 배터리 모듈(12)에 대해서도 추가적으로 또는 대안적으로 동일한 것이 수행될 수 있다.
측정에 따라, 관련 갭의 크기 및 형상이 결정될 수 있으며, 이는 열 전달 표면(14)과 배터리 모듈(12)의 하부 측면(16) 사이에 관련된 배터리 모듈(12)의 정확한 설치 위치를 초래한다. 관련 측정 결과의 이러한 결정, 즉 평가 및 분석은 개략적으로 암시된 데이터 처리 장치(50)에 의해 실행될 수 있다. 관련 갭의 크기 및 형상이 결정된 후, 그에 기초하여, 열 전도성 재료(18)에 대한 투입 사양은 데이터 처리 장치(50)에 의해 결정되며, 이는 배터리 모듈(12)의 하부 측면(16)과 관련된 열 전달 표면(14) 사이의 갭을 충전하도록 되어 있다. 투입 사양에 관한 데이터는 데이터 처리 장치(50)로부터 투입 장치(52)(이는 여기서 또한 단지 개략적으로만 암시됨)로 전송된다.
그 다음, 이 투입 장치(52)는 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 개별 선(42)의 형태로 열 전도성 재료(18)의 도포를 수행한다. 열 전도성 재료(18)가 도포된 후, 수용 영역(46)에 배터리 모듈(12)의 실제 설치가 발생한다. 설치는 여기서 또한 단지 개략적으로 암시된 설치 장치(54)에 의해 수행된다. 측정 장치(48), 데이터 처리 장치(50), 투입 장치(52) 및 설치 장치(54)는, 열 전도성 재료(18)로 형성된 배터리(10) 내에 개개의 열 계면을 생성하기 위한 시스템(56)을 함께 형성한다.
배터리 모듈(12)의 설치 과정에서, 관련된 배터리 모듈(12)의 하부 측면(16)은 도포되거나 도입된 열 전도성 재료(18)의 개별 선(42)과 접촉하게 된다. 배터리 모듈(12)의 설정 절차에서, 개별 선(42)이 압축되고, 그 후 압축된 열 전도성 재료(18)가 관련된 배터리 모듈(12)의 하부 측면(16)과 열 전달 표면(14) 사이에서 상기 열 계면을 형성한다. 측정 장치(48)에 의해 획득된 측정 데이터로부터, 데이터 처리 장치(50)는 따라서 국부적 및 전체적 차이가 검출되는 일반적인 공차 수준의 유형을 결정한다. 투입 사양의 결정은, 여기서 유리하게는 데이터 처리 장치(50)에서 구현되는 알고리즘에 의해 실행된다.
도 4는 상기 투입 사양으로 측정을 평가하고 구현하기 위한 가능한 절차를 개략적으로 도시한다. 투입 사양을 결정할 때, 열 전달 표면(14)은 개별 트랙(58)으로 분할된다. 그 다음, 개별 트랙(58)은 차례로 개별 세그먼트로 분할될 수 있으며, 이는 여기에서 개별 선(42) 아래에 개략적으로 도시되어 있으며, 이에 따라 열 전도성 재료(18)가 열 전달 표면(14) 상에 도포된다. 개별 세그먼트(60)에 대해, 도포될 열 전도성 재료(18)와 관련된 개개의 개별 체적은 투입 사양의 결정 과정에서 개별 세그먼트(60)에 대해 미리 결정될 수 있다. 따라서, 매우 간단한 방식으로, 충전될 갭의 형상 및 크기와 관련하여 국부적으로 존재하는 조건을 고려할 수 있다. 그 다음, 개별 체적의 계산은 현재 5 개의 선(42)의 형상으로 각각 선택된 도포 형태로 변환되거나 할당되며, 이에 따라 투입 장치(52)가 열 전달 표면(14) 상에 열 전도성 재료(18)를 도포한다.
우측 상단에 개략적으로 도시된 바와 같이, 개개의 선(42)의 단면(62)은 가능한 한 최적으로 그리고 과도하게 투입하지 않는 방식으로 관련된 배터리 모듈(12)의 하부 측면(16)과 열 전달 표면(14) 사이의 현재 갭을 국부적으로 충전하기 위해 변경될 수 있다. 투입 사양을 결정할 때, 수용 구조(40) 및/또는 배터리 모듈(12)의 강성에 관한 국부적인 차이가 또한 고려될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 열 전도성 재료(18) 또는 배터리 모듈(12) 및/또는 수용 구조(40)의 변형 또는 탄성을 보상하기 위해 결정된 구역에서 소정의 과잉 열 전도성 재료를 계획하거나 제공하는 것이 가능하다.
본 경우에서 알 수 있는 바와 같이, 투입 장치(52)에 의해 각각의 선(42)의 형상으로 열 전도성 재료(18)를 도포하는 것이 제공된다. 투입 사양을 결정할 때, 예를 들어 개개의 선(42)의 상기 단면(62)은 국부적으로 충전될 갭의 크기 및 형상에 따라 적합한 방식으로 미리 결정될 수 있다. 투입 장치(52)의 경우에 관통 유량 및/또는 투입 속도의 폐쇄 루프 제어에 의해, 각각의 선(42)의 단면(62)은 적절한 투입 사양에 따라 열 전도성 재료(18)를 도포할 때 국부적으로 조정될 수 있다. 이는, 개별 선(42)의 선 두께가 각각의 세그먼트(60)에 대해 부분적으로 상이하게 도시되었다는 점에서 여기서 개략적으로 암시된다.
예를 들어, 선(42)의 수가 국부적으로 변경된다는 점에서 선택된 도포 이미지를 변경하는 것도 가능하다. 따라서, 예를 들어, 갭을 충전하기 위해 상대적으로 적은 열 전도성 재료(18)가 필요한 구역에서 여기에 도시된 5 개의 선(42) 대신에 3 개의 선(42)만을 제공하는 것이 가능하다. 물론, 필요한 경우, 5 개 이상의 선(42)이 또한 도포될 수 있다. 선(42)의 단면(62)의 형상은 단지 예를 위해 원형으로 선택된다. 원칙적으로, 단면(62) 또는 임의의 종류의 단면 형상이 가능하며, 따라서 선(42)은 예를 들어 삼각형, 직사각형 또는 다른 형상의 단면(62)을 가질 수도 있다. 여기에 도시된 선 형상의 도포 이미지 대신에, 다른 도포 이미지를 선택하는 것이 또한 가능하다.
선(42)의 투입 또는 도포가 실행된 후에, 각각의 프로세스 창 내에서, 선(42)에 의해 도포 또는 도입된 열 전도성 재료(18)는 관련된 배터리 모듈(12)을 설치 또는 설정함으로써 압축된다. 관련된 배터리 모듈(12)의 세팅의 이러한 프로세스는 또한 어떠한 구체적인 열 전도성 재료가 갭 필러 또는 열 계면 재료로 사용되는지에 따라 하류에서 실행될 수 있다. 관련된 배터리 모듈(12)의 설치 및 설정 후, 개별 선(42)은 적어도 실질적으로 공기 개재물없이, 관련된 배터리 모듈(12)의 하부 측면(16)과 열 전달 표면(14) 사이에서 이전에 존재하는 갭을 충전하도록 압축되었다. 따라서, 관련된 배터리 모듈(12)과 열 전달 표면(14) 사이에서 특히 우수한 열 계면이 발생된다.
또한, 투입 사양을 결정하기 전에 여러 개의 배터리 모듈(12) 및 여러 개의 수용 구조(40)가 측정될 수 있으며, 여기서 측정에 따라, 각각의 수용 구조(40)에 대한 각각의 배터리 모듈(12)의 할당이 적어도 하나의 미리 결정된 할당 기준에 따라 실행되는 것이 또한 가능하다. 예를 들어, 할당 기준은 가능한 한 적은 열 전도성 재료(18)의 투입 체적이 필요하다는 것을 포함할 수 있다. 또한, 할당 기준은 가능한 한 균일한 열 전도성 재료(18)의 두께가 가능하다는 것을 포함하는 것도 가능하다.
측정에 의해, 양 측면에서, 배터리 모듈(12) 및 수용 구조(40), 따라서 개개의 프레임 구획의 형태로 존재하는 수용 구조(40)의 가장 적합한 수용 영역에 대해 각각 가장 적합한 배터리 모듈(12)을 선택할 수 있다. 일반적으로, 측정으로 인한 데이터는 비교를 위해 예를 들어, 배터리 모듈(12) 및 수용 구조(40)가 개개의 공차와 관련하여 개개의 도면 사양 또는 유효 범위를 충족하는지 여부를 확인하기 위해 사용될 수도 있어, 불량품이 식별될 수 있다. 또한, 예를 들어 관련된 배터리 모듈(12)의 제조에 사용되는 성형 도구 또는 반제품의 마모 및 마멸에 관한 경향을 인식할 수 있도록 정교한 통계적 방식으로 측정 값을 평가할 수 있으며, 이는 관련된 배터리 모듈(12) 및/또는 수용 구조(40)의 제조에 사용된다. 또한, 이러한 종류의 분석은 프로세스, 특히 후속 프로세스에 영향을 미칠 수 있으므로 초기 단계에서 인식된다.
10 : 배터리
12 : 배터리 모듈
14 : 열 전달 표면
16 : 배터리 모듈의 하부 측면
18 : 열 전도성 재료
20 : 배터리 모듈의 하부 측면의 형상에 대한 공차 구역
22 : 열 전달 표면의 형상에 대한 공차 구역
24 : 배터리 모듈의 연결 지점
26 : 열 전달 표면의 구역에서 연결 지점
28 : 배터리 모듈의 연결 지점 위치에 대한 공차 구역
30 : 열 전달 표면 구역에서 연결 지점의 위치에 대한 공차 구역
32 : 최소 갭 높이
34 : 최대 갭 높이
36 : 최소 갭 높이의 경우의 투입 체적
38 : 최대 갭 높이의 경우의 투입 체적
40 : 수용 구조
42 : 선
44 : 배터리 프레임
46 : 수용 영역
48 : 측정 장치
50 : 데이터 처리 장치
52 : 투입 장치
54 : 설치 장치
56 : 시스템
58 : 트랙
60 : 세그먼트
62 : 선의 단면

Claims (14)

  1. 자동차용 배터리(10)에서 열 계면(thermal interface)을 생성하기 위한 방법으로서,
    적어도 하나의 배터리 모듈(12) 및 정확한 설치 위치에서 배터리 모듈(12)의 일 측면(16)을 수용하기 위한 열 전달 표면(14)을 갖는 수용 영역(46)을 가지는 적어도 하나의 수용 구조(40)를 제공하는 단계;
    측정 장치(48)에 의해 상기 수용 영역(46) 및/또는 상기 배터리 모듈(12)의 측면을 측정하는 단계;
    측정에 기초하여 데이터 처리 장치(50)에 의해, 상기 배터리 모듈(12)의 정확한 설치 위치에서, 상기 열 전달 표면(14)과 상기 배터리 모듈(12)의 측면(16) 사이에 발생하는 갭의 크기 및 형상을 결정하는 단계;
    상기 데이터 처리 장치(50)에 의해 결정된 갭의 크기 및 형상에 기초하여 갭을 충전하기 위한 열 전도성 재료(18)에 대한 투입 사양(dosing specification)을 결정하는 단계;
    투입 장치(52)에 의해 상기 결정된 투입 사양에 따라 상기 열 전달 표면(14) 및/또는 상기 배터리 모듈(12)의 측면(16)에 상기 열 전도성 재료(18)를 도포하는 단계;
    상기 배터리 모듈(12)을 정확한 설치 위치에 장착하고, 설치 장치(54)에 의해 도포된 상기 열 전도성 재료(18)에 압력을 가하고, 그 결과 압축된 열 전도성 재료(18)가 상기 배터리 모듈(12)의 측면과 상기 열 전달 표면(14) 사이에 열 계면을 형성하는 단계를 포함하는, 자동차용 배터리에서 열 계면을 생성하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    측정 중에,
    상기 열 전달 표면(14)의 형상, 특히 주름부(corrugations) 및/또는 팽출부(bulges);
    상기 배터리 모듈(12)의 측면(16)의 형상, 특히 주름부 및/또는 팽출부;
    상기 수용 영역(46)의 체결 지점의 위치; 및
    상기 배터리 모듈(12)의 측면(16)에서의 체결 지점의 위치와 같은 변수 중 적어도 하나가 감지되는, 자동차용 배터리에서 열 계면을 생성하기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 측정은 3D 카메라 시스템, 레이저 측정 장치 및/또는 측정 프로브에 의해 실행되는, 자동차용 배터리에서 열 계면을 생성하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투입 사양을 결정할 때, 상기 배터리 모듈(12)의 측면(16) 및/또는 상기 열 전달 표면(14)은 개별 세그먼트(60)로 분할되며, 상기 개별 세그먼트(60)에 대해, 상기 열 전도성 재료(18)에 관한 개개의 개별 체적들이 규정되는, 자동차용 배터리에서 열 계면을 생성하기 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투입 사양을 결정할 때, 상기 수용 구조(40) 및/또는 상기 배터리 모듈(12)의 강성과 관련하여 국부적인 차이가 고려되는, 자동차용 배터리에서 열 계면을 생성하기 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 전도성 재료(18)는 여러 개의 선(lines)(42)의 형태로 도포되며, 상기 투입 사양을 결정할 때, 상기 선(42)의 개개의 단면(62)은 충전될 갭의 크기 및 형상에 따라 국부적으로 적응되는 방식으로 미리 결정되는, 자동차용 배터리에서 열 계면을 생성하기 위한 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    관류량(throughflow rate) 및/또는 투입 속도의 폐쇄 루프 제어에 의해, 상기 선(42)의 단면(62)은 상기 열 전도성 재료(18)를 도포할 때 상기 투입 사양에 따라 국부적으로 적응되는, 자동차용 배터리에서 열 계면을 생성하기 위한 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 충전될 갭의 크기 및 형상에 따라 투입 사양을 결정할 때, 상기 선(42)의 수는 국부적으로 변경되는, 자동차용 배터리에서 열 계면을 생성하기 위한 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 배터리 모듈(12) 및 수용 구조(40)가 측정되고, 측정에 따라, 적어도 하나의 미리 결정된 할당 기준에 따라, 특히 각각의 갭을 충전하기 위한 상기 열 전도성 재료(18)의 가능한 한 적은 투입량(dosing quantity)과 관련하여, 상기 수용 구조(40)에 대한 배터리 모듈(12)의 할당이 이루어지는, 자동차용 배터리에서 열 계면을 생성하기 위한 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정으로 인한 데이터는, 상기 수용 구조(40)의 경우 및/또는 상기 배터리 모듈(12)의 경우에 미리 결정된 공차가 준수되었는지 여부를 확인하는 데 사용되는, 자동차용 배터리에서 열 계면을 생성하기 위한 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정으로 인한 데이터는, 상기 수용 구조(40) 및/또는 상기 배터리 모듈(12)의 제조에 사용되는 도구 및/또는 반제품의 마모 및 마멸을 결정하는 데 사용되는, 자동차용 배터리에서 열 계면을 생성하기 위한 방법.
  12. 자동차용 배터리(10)에서 열 계면을 생성하기 위한 시스템(56)으로서,
    상기 시스템은 측정 장치(48), 데이터 처리 장치(50), 투입 장치(52) 및 설치 장치(54)를 포함하고, 이들은 이전 단계 중 어느 하나에 따른 방법을 실행하도록 구성되는, 자동차용 배터리에서 열 계면을 생성하기 위한 시스템.
  13. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행, 구현 및/또는 제어하도록 구성된, 컴퓨터 프로그램 제품.
  14. 제 13 항에 따른 컴퓨터 프로그램 제품이 저장된, 기계 판독 가능 저장 매체.
KR1020217019829A 2019-01-21 2020-01-16 자동차용 배터리에서 열 계면을 생성하기 위한 방법 및 시스템 KR20210113980A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019101403.4A DE102019101403A1 (de) 2019-01-21 2019-01-21 Verfahren und system zum herstellen einer thermischen schnittstelle in einer batterie für ein kraftfahrzeug
DE102019101403.4 2019-01-21
PCT/EP2020/051000 WO2020152020A1 (de) 2019-01-21 2020-01-16 Verfahren und system zum herstellen einer thermischen schnittstelle in einer batterie für ein kraftfahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210113980A true KR20210113980A (ko) 2021-09-17

Family

ID=69182493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217019829A KR20210113980A (ko) 2019-01-21 2020-01-16 자동차용 배터리에서 열 계면을 생성하기 위한 방법 및 시스템

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20210344061A1 (ko)
EP (1) EP3915158B1 (ko)
JP (1) JP2022518670A (ko)
KR (1) KR20210113980A (ko)
CN (1) CN113302790B (ko)
DE (1) DE102019101403A1 (ko)
WO (1) WO2020152020A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020109679B4 (de) 2020-04-07 2024-02-29 Lisa Dräxlmaier GmbH Kraftmessmodul zum erfassen einer kraft und verfahren zum bestimmen einer kraft
DE102021105355A1 (de) 2021-03-05 2022-09-08 Audi Aktiengesellschaft Ermittlungseinrichtung und Verfahren zum Aufbringen einer Wärmeleitmasse auf einen Kühlboden eines Batteriegehäuses
DE102022200945A1 (de) 2022-01-28 2023-08-03 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren und Vorrichtung zum Planen und Durchführen eines Prozesses zum Auftragen einer Wärmeleitpaste mithilfe maschineller Lernverfahren

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4176884B2 (ja) * 1998-10-08 2008-11-05 ポリマテック株式会社 電気自動車のバッテリ格納構造および格納方法
DE102011076578A1 (de) * 2011-05-27 2012-11-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Energiespeichermodul aus mehreren prismatischen Speicherzellen
DE102012222133A1 (de) * 2012-12-04 2014-06-05 Robert Bosch Gmbh Körper zur Temperierung eines Batteriemoduls
DE102015008510A1 (de) * 2015-07-03 2017-01-05 Man Truck & Bus Ag Kraftfahrzeugbatterie
JP6589542B2 (ja) * 2015-10-14 2019-10-16 株式会社豊田自動織機 蓄電モジュールの製造方法
US10116018B2 (en) * 2016-01-07 2018-10-30 GM Global Technology Operations LLC Cure in place thermal interface material
DE102018005234A1 (de) * 2018-07-03 2019-01-03 Daimler Ag Verfahren zum Herstellen einer Batterie für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen

Also Published As

Publication number Publication date
EP3915158A1 (de) 2021-12-01
CN113302790A (zh) 2021-08-24
DE102019101403A1 (de) 2020-07-23
EP3915158B1 (de) 2023-08-02
US20210344061A1 (en) 2021-11-04
EP3915158C0 (de) 2023-08-02
CN113302790B (zh) 2023-11-21
JP2022518670A (ja) 2022-03-16
WO2020152020A1 (de) 2020-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20210113980A (ko) 자동차용 배터리에서 열 계면을 생성하기 위한 방법 및 시스템
US7847212B2 (en) Method for the manufacture of a molding as well as a sensor unit for the application thereof
US9638477B1 (en) Sealless cooling device having manifold and turbulator
CN107359292A (zh) 一种电池系统液冷型固定结构
CN109155447A (zh) 用于电池的冷却模块、用于车辆的电池和用于制造冷却模块的方法
US20100103977A1 (en) Method of analyzing thermal stress according to filling factor of filler in resin
KR102357026B1 (ko) 전지셀 테스트 장치
CN107464902B (zh) 一种用于车辆的电池包冷却结构
US20200099017A1 (en) Method for arranging at least one part of a battery housing and arrangement device
EP3799151B1 (en) Battery box
JP7094345B2 (ja) 二次電池の劣化判定システム及び劣化判定方法
CN113678305A (zh) 用于制造电池布置结构的方法
CN105500237B (zh) 一种测力单元定位、装配结构及使用方法
CN103855137A (zh) 半导体器件
US20230033261A1 (en) Force measurement module for capturing a force, and method for determining a force
CN106547266B (zh) 消除防滑刹车控制装置高温故障的方法
CN113424360B (zh) 用于制造汽车的牵引电池的方法
CN113258092A (zh) 一种流道内布设凸点的燃料电池双极板及其设计方法
US20220269308A1 (en) Method for determining a quality status of a component used during a setting process and control device for monitoring a setting process
WO2024127784A1 (ja) 補修指示装置および補修指示方法
CN113013468B (zh) 用于制造机动车的动力电池的方法以及相应的制造装置
CN111366121A (zh) 一种老旧焊接夹具精度恢复的方法
CN117226111A (zh) 一种减小增材制造残余应力的基板制备方法
CN106392043B (zh) 带有顶块的蓄电池铸焊机
CN114616712B (zh) 连接电池部件的方法和装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination