WO2011018399A1 - Verfahren zum herstellen einer energiespeichervorrichtung für ein fahrzeug - Google Patents

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WO2011018399A1
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potting compound
storage device
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Markus Kohlberger
Michael Moser
Hans-Georg Herrmann
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Behr Gmbh & Co. Kg
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an energy storage device with an electrochemical energy storage unit, which is suitable for driving a vehicle, and a corresponding device.
  • Document EP 2 026 387 A1 relates to an electrochemical energy storage unit which has a plurality of flat lines and a frame.
  • the frame is connected to a flat cell to form a structural unit, for example by gluing or welding.
  • the structure of the mobile phone battery pack is completely unsuitable for use in the automotive sector, since there the cells must provide much more energy, so known to be larger and heavier, cooling is necessary and the occurring forces are greater in operation.
  • the energy storage units in the mobile sector are therefore not designed for use in the automotive sector.
  • the present invention is based on the finding that a positive fixing and mechanical support of the (energy storage) cells (ie the energy storage units) in the cell or battery module can be achieved by a frame for holding the battery module in whole or in part by a directly molded Part is formed.
  • a cell connector rail for connecting a plurality of individual memory cells may already be fixed to the cell. This is possible with both hardcase and cofee bag cells.
  • the positive and / or cohesive extrusion can support the cell uniformly in all directions.
  • the Polyamide-based potting compounds bond very stably with the surface of the cell, which in the case of a coffee-bag cell usually consists of a polyamide layer. Also on metals or other coatings good adhesion of the polyamide can be achieved.
  • the ürnmantel ⁇ ng allows the damping of shocks while driving, is electrically insulating and can protect the cell from possible corrosion.
  • these cooling plates can be encapsulated very easily with a cell cooling mitteis cooling plates.
  • the line can be connected by means of pressure or a previous bond to the heat sink.
  • the cell can now be wrapped in an injection mold with the potting compound. In the subsequent attachment of a frame significantly more complex steps would be required, which would require a precise fit inserting and fixing the cooling plates.
  • the present invention provides a method for producing an energy storage device for at least one electrochemical energy storage unit, the method comprising the steps of providing the at least one electrochemical energy storage unit that is suitable for providing energy for propulsion of a vehicle and at least partially overmolding the at least one electrochemical energy storage device Energy storage unit with a potting compound to produce the energy storage device, wherein in the step of extrusion coating, the at least one electrochemical energy storage unit is positively and / or materially connected to the potting compound.
  • the electrochemical energy storage unit may be a battery or an accumulator that is used to power a hybrid or electric vehicle. In order to be able to appropriately supply the large number of energy storage units required for the drive, these are preferably used as flat cells.
  • Flat tents may be equipped with a solid housing or, as so-called coffee- ⁇ ag cells, in a be packaged ner film, so that they are permanently deformable.
  • the energy storage device may serve to support and maintain one or a plurality of electrochemical energy storage units in a suitable position.
  • the energy storage device may be implemented as a type of wrapper that may be configured to receive one or a plurality of electrochemical energy storage devices.
  • the encapsulation can be carried out in an injection molding process in which, for example, a heated liquid potting compound is applied to the edge surfaces of an electrochemical energy storage unit, which then cools and solidifies.
  • the casting compound can also be applied only to parts of the edge surfaces, for example at the corners of the electrochemical energy storage unit.
  • the potting compound used in the overmolding process may be a polyamide or other thermoplastic polymer characterized by high strength and good chemical resistance and processability.
  • the use of a potting compound as a jacket for the at least one electrochemical energy storage unit offers many advantages.
  • an excellent protection against the ingress of moisture, dust, foreign bodies, water, etc., between the potting compound and the electrochemical energy storage unit (s) can be achieved by the precise connection of the potting compound to the electrochemical energy storage unit.
  • a better electrical insulation of the cell can be realized than e.g. may allow the use of a prefabricated rigid frame.
  • the sheath of potting compound can have a higher vibration and shock resistance than a conventional battery or Akkumulatorrahmen, which is particularly important for use in the automotive sector of great importance.
  • the formschiüssige and / or stoffschiüssige connection between the electrochemical energy storage unit and the potting compound can be given by the fact that after curing of the potting compound this fully or partially summarizes the edge region of the electrochemical energy storage unit.
  • mechanical support or holding of the at least one electrochemical energy storage unit may be formed in the step of extrusion coating. This offers the advantage that in addition to a positioning and fixing of the electrochemical energy storage unit without a further step or cost of materials, a support device for the at least one electrochemical E ⁇ ergie Eat- unit can be created.
  • the at least one electrochemical energy storage unit may be provided with at least one connector element. This can serve for connecting the electrochemical energy storage unit to a further electrochemical energy storage unit.
  • the at least one connector element may be coupled to the at least one electrochemical energy storage unit.
  • the connector element may for example be designed in the form of a rail.
  • the coupling between the connector element and the electrochemical energy storage unit can be realized, for example, by gluing or screwing the connector element onto the energy storage unit. This offers the advantage that the Verbindereiement can be applied to the not yet fixed electrochemical energy storage unit, as this easier compared for applying a connector to an energy storage unit already fitted in a frame. Since the Vergussrnasse is applied in a later step in liquid or at least elastic form, the connector element can be readily taken into the sheath with.
  • the step of providing the at least one electrochemical energy storage unit with at least one cooling element for cooling the electrochemical energy storage unit can be provided.
  • the at least one cooling element may be coupled to the at least one electrochemical energy storage unit.
  • the cooling element may e.g. in the form of a cooling plate.
  • the connection of the cooling element to the electrochemical energy storage unit can be done for example by pressure or also a bond.
  • the present invention further provides an energy storage device comprising: at least one electrochemical energy storage unit adapted to drive a vehicle; and a potting compound, wherein the electrochemical energy storage unit is at least partially covered by the potting compound and is positively and / or materially connected to the potting compound.
  • the at least one electrochemical energy storage unit may have wedge-shaped edges.
  • the wedge-shaped edges can be embedded in the potting compound. This provides the advantage that due to the selected shape of the edges of the electrochemical energy storage unit an improved form-fitting and / or material-locking connection between the hardened potting compound and the electrochemical energy Gie Jeffisme can be realized, since the mechanical interlocking of the two elements is reinforced by the wedge-shaped expression of the edges of the energy storage unit.
  • a wedge shape at the edges of the energy storage unit also offers a large surface, to which the potting compound can bond well materially.
  • the energy storage device may also have at least one second electrochemical energy storage unit.
  • the second electrochemical energy storage unit may also be encompassed by the potting compound or be poured into the potting compound.
  • the potting compound may contain a polyamide.
  • a sheathing for one or more electrochemical energy storage units can be realized, which is inexpensive and easy to work.
  • polyamide has high resistance to mechanical damage and chemical attack and provides very good adhesion to the surface of the energy storage unit.
  • FIG. 1 shows a flowchart of a method for producing an energy storage device, according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a plan view of an energy storage device according to an embodiment of the invention
  • FIG. and Fig. 3 is a sectional view of the embodiment of the energy storage device of Fig. 2.
  • the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various drawings and similar, and a repeated description of these elements is omitted becomes. If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, this can be read so that the embodiment according to an embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only has first feature or only the second Merkmai.
  • FIG. 1 shows a method 100 for producing an energy storage device for at least one electrochemical energy storage unit, according to an embodiment of the invention.
  • the method 100 includes a step of providing the 110 of the at least one electrochemical energy storage unit. Furthermore, the method 100 comprises a step 120 of the at least partial encapsulation of the at least one electrochemical energy storage unit with a potting compound to produce the energy storage device. As a result of the method 100, the at least one electrochemical energy storage unit is positively and / or materially connected to the potting compound.
  • steps 110 and 120 of method 100 may also be performed in reverse order.
  • the potting compound can be filled into an injection mold and then the at least one electrochemical energy storage unit can be pressed into the still liquid potting compound.
  • FIG. 2 shows a plan view of an exemplary embodiment of an energy storage device 200 according to the invention. Shown are an electrochemical energy storage unit or, in simplified terms, cell 210, a potting compound 220 and two dischargers provided with the same reference numeral 230.
  • the electrochemical energy storage unit 210 is formed as a nearly square-shaped flat cell, of which one of two main surfaces 240 facing the viewer.
  • the flat cell 210 may be formed as a hardcase cell or coffee bag cell.
  • a Mardcase Zelie has a rigid housing, while a coffee bag cell is welded into a flexible film.
  • a use of coffee bag cells, also known as pouch cells, proves to be particularly advantageous in the automotive industry because they are smaller in thickness than conventional cells.
  • the use of coffee bag cells thus results in considerable space savings.
  • coffee bag cells are low in manufacturing and offer a great variety of designs.
  • the entire edge region of the electrochemical energy storage unit 210 is covered by the potting compound 220.
  • the potting compound 220 it is also possible for only parts of the energy storage unit 210, for example the corners of the energy storage unit 210, to be covered by the potting compound 220.
  • the arresters 230 can be used for contacting the energy storage unit 210 to an electrical connection or to a thermal heat dissipation unit. Also a The use of one or more than two arresters is conceivable.
  • the headers 230 are not completely covered by the potting compound 220 so that they can easily be connected to, for example, a heat sink.
  • FIG. 3 shows a cross section through the exemplary embodiment of the energy storage device 200 from FIG. 2. Shown are the cell 210, the potting compound 220 as well as the left drain 230 and the right drain 230.
  • the edges of the electrochemical energy storage unit 210 terminate wedge-shaped. It can be clearly seen that an intense form-fitting connection between the potting compound 220 and the energy storage unit 210 is realized by such pronounced edges of the electrochemical energy storage unit 210. Also, the surface of the energy storage unit 210 is significantly larger than would be the case with a cuboid energy storage unit. The large surface thus has the possibility that a very good and reliable adhesion of the potting compound to the surface of the energy storage unit 210 can be formed.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hersteilen einer Energiespeichervorrichtung (200) für mindestens eine elektrochemische Energiespeichereinheit (210), Das Verfahren weist einen Schritt des Bereitsteilens (110) der mindestens einen elektrochemischen Energiespeichereinheit (210); die geeignet ist, um Energie für einen Antrieb eines Fahrzeugs bereitzustellen und einen Schritt des zumindest teilweisen Umspritzens (120) der mindestens einen elektrochemischen Energiespeichereinheit (210) mit einer Vergussmasse auf, um die Energiespeichervorrichtung (200) herzustellen wobei im Schritt des Umspritzens die mindestens eine elektrochemische Energiespeichereinheit (210) formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Vergussmasse verbunden wird.

Description

Verfahren zum Herstellen einer Energiespeichervorrichfung
für ein Fahrzeug
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Energiespeichervorrichtung mit einer elektrochemischen Energiespeichereinheit, die zum Antrieb eines Fahrzeugs geeignet ist, sowie eine entsprechende Vorrichtung.
Bei Batterien für Hybrid- und Etektrofahrzeuge wird eine große Anzahl von galvanischen Zellen in Serie verschaltet, um eine höhere Spannung zu erzielen. In solchen Zell- oder Batteriemodulen müssen die Zellen fixiert werden, ohne dass die Gefahr von Beschädigungen, z.B. durch Vibrationen, die während der Fahrt auftreten, besteht.
Die Druckschrift EP 2 026 387 A1 betrifft eine elektrochemische Energiespei- chereinheit, die eine Mehrzahl von Flachzeilen und einen Rahmen aufweist. Der Rahmen wird mit einer Flachzelle zu einer Baueinheit verbunden, beispielsweise durch Kleben oder Schweißen.
Um Einzelzeilpacks für Mobiltelefone werden schon seit Längerem Kunststoffmassen angeordnet. Hierbei werden auch einfach Fixierhilfen ausgeformt und die Schutzefektronik mit umschlossen. Zum Einsatz kommen hier z.B. so genannte Hotmelts.
Es muss in diesem Zusammenhang jedoch auf die Tatsache hingewiesen werden, dass der Aufbau der Mobiltelefonakkupacks vollkommen ungeeignet für den Einsatz im Automobilbereich ist, da dort die Zellen wesentlich mehr Energie bereitstellen müssen, damit bekanntlich auch größer und schwerer sind, eine Kühlung notwendig ist und die auftretenden Kräfte im Betrieb größer sind. Die Energiespeichereinheiten im Mobilfunkbereich sind somit für den Einsatz im Automobilbereich nicht ausgelegt.
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zum Halten von Energiespeichereinheiten für den Fahrzeugbereich und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer derartigen Energiespeichervorrichtung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen einer Energiespeicher- Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie eine Energiespeichervorrichtung gemäß Anspruch 5 gelöst. Günstige Ausführungsformen der Erfindung werden durch die Unteransprüche definiert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine formschlüssige Fixierung und mechanische Unterstützung der (Energiespeicher-) Zellen (d.h. der Energiespeichereinheiten) im Zell- bzw. Batteriemodul erzielt werden kann, indem ein Rahmen zur Halterung des Batteriemoduls ganz oder teilweise durch ein direkt angespritztes Teil gebildet wird. Hierbei kann eine Zellverbinderschiene zur Verbindung von mehreren einzelnen Speicherzellen bereits an der Zelle fixiert sein. Dies ist sowohl mit Hardcase- als auch mit Cof- fee-Bag-Zellen möglich.
Vorteilhafterweise kann das formschlüssige und/oder stoffschlüssige Umsprit- zen die Zelle in alle Richtungen gleichmäßig abstützen. Die beispielsweise ver- wendeten Vergussmassen auf Polyamidbasis verbinden sich sehr stabil mit der Oberfläche der Zelle, die bei einer Coffee-Bag-Zelle üblicherweise aus einer Polyamidschicht besteht. Auch an Metalien oder anderen Beschichtungen kann eine gute Haftung des Polyamids erzielt werden. Die ürnmantelυng ermöglicht die Dämpfung von Erschütterungen im Fahrbetrieb, ist elektrisch isolierend und kann die Zelle vor eventueller Korrosion schützen.
Zudem können bei einer Zellkühlung mitteis Kühlblechen diese Kühlbleche sehr einfach mit umspritzt werden. Hierzu kann die Zeile mittels Druck oder einer vorherigen Klebung an das Kühlblech angebunden werden. Zusammen mit dem Kühlblech kann die Zelle nun in einer Spritzgussform mit der Vergussmasse umhüllt werden. Bei der nachträglichen Anbringung eines Rahmens wären deutlich aufwändigere Arbeitsschritte erforderlich, die ein passgenaues Einsetzen und Fixieren der Kühlbleche erfordern würde.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen einer Energiespeichervorrichtung für mindestens eine elektrochemische Energiespeichereinheit, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bereitstellen der mindestens einen elektrochemischen Energiespeichereinheit, die geeignet ist, um Energie für einen Antrieb eines Fahrzeugs bereitzustellen und zumindest teilweises Umspritzen der mindestens einen elektrochemischen Energiespeichereinheit mit einer Vergussmasse, um die Energiespeichervorrichtung herzustellen, wobei im Schritt des Umspritzens die mindestens eine elektrochemische Energiespeichereinheit formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Vergussmasse verbunden wird.
Bei der elektrochemischen Energiespeichereinheit kann es sich hier um eine Batterie oder einen Akkumulator handeln, die oder der zum Antrieb eines Hybrid- oder Elektrofahrzeug eingesetzt wird. Um die zum Antrieb benötigte große Anzahl von Energiespeichereinheiten geeignet bereitsteilen zu können, werden diese bevorzugt als Flachzellen eingesetzt. Flachzelten können mit einem festen Gehäuse ausgestattet sein oder, als so genannte Coffee-βag-Zellen, in ei- ner Folie verpackt sein, so dass sie dauerhaft verformbar sind. Die Energiespeichervorrichtung kann dazu dienen, eine oder eine Mehrzahl von elektrochemischen Energiespeichereinheiten zu stützen und in einer geeigneten Position zu halten. Die Energiespeichervorrichtung kann beispielsweise als eine Art Umrnantelung ausgeführt sein, die ausgebildet sein kann, um eine oder eine Mehrzahl von elektrochemischen Energiespeichereinheiten aufzunehmen.
Das Umspritzen kann in einem Spritzgießverfahren ausgeführt werden, bei dem beispielsweise auf die Randflächen einer elektrochemischen Energiespeichereinheit eine erwärmte flüssige Vergussmasse aufgebracht wird, die dann auskühlt und erstarrt. Die Vergussmasse kann auch nur auf Teile der Randfiächen, beispielsweise an den Ecken der elektrochemischen Energiespeichereinheit, aufgebracht werden. Bei der in dem Umspritzverfahren verwendeten Vergussmasse kann es sich um ein Polyamid oder ein anderes thermoplastisches Polymer handeln, das sich durch hohe Festigkeit und gute Chemikalienbeständigkeit und Verarbeitbarkeit auszeichnet. Die Verwendung einer Vergussmasse als Ummantelung für die mindestens eine elektrochemische Energiespeichereinheit bietet viele Vorteile. So kann durch die passgenaue Anbindung der Vergussmasse an die elektrochemische Energiespeichereinheit ein ausgezeichneter Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit, Staub, Fremdkörpern, Wasser etc. zwischen die Vergussmasse und die elektrochemische(n) Energiespeicher- einheit(en) erzielt werden. Ebenso ist durch die Verwendung einer Vergussmasse eine bessere elektrische Isolation der Zelle realisierbar, als es z.B. die Verwendung eines vorgefertigten starren Rahmens ermöglichen kann. Zudem kann die Ummantelung aus Vergussmasse eine höhere Vibrations- und Schockfestigkeit als ein herkömmlicher Batterie- oder Akkumulatorrahmen aufweisen, was besonders für einen Einsatz im Automobilbereich von großer Bedeutung ist.
Als sehr vorteilhaft erweist sich das Verfahren des Umspritzens mit einer Vergussmasse bei einer Verwendung von Coffee-Bag-Zellen als elektrochemische Energiespeichereinheiten. Da Coffee-Bag-Zellen dauerhaft verformbar ausgep- ragt sind, ist das Umspritzen eine optimale Lösung, um die Zellen fest in der geeigneten Position zu halten, da die Vergussmasse gut an einer Folienoberflä- che der Zellen anhaften kann. Bei einer Verwendung von vorgefertigten starren Rahmen besteht ein höheres Risiko eines Herausrutschens der Zelle(n), z.B. infolge einer Erschütterung.
Die formschiüssige und/oder stoffschiüssige Verbindung zwischen der elektrochemischen Energiespeichereinheit und der Vergussmasse kann dadurch gegeben sein, dass nach dem Aushärten der Vergussmasse diese den Randbereich der elektrochemischen Energiespeichereinheit ganz oder teilweise um- fasst.
Gemäß einer Ausführungsform kann in dem Schritt des Umspritzens eine mechanische Unterstützung oder Halterung der mindestens einen elektrochemischen Energiespeichereinheit ausgebildet werden. Dies bietet den Vorteil, dass neben einer Positionierung und Fixierung der elektrochemischen Energiespeichereinheit ohne einen weiteren Arbeitsschritt oder Materialaufwand auch eine Trageeinrichtung für die mindestens eine elektrochemische Eπergiespeicher- einheit geschaffen werden kann.
Auch kann in dem Schritt des Bereitsteilens die mindestens eine elektrochemische Energiespeichereinheit mit mindestens einem Verbinderelement bereitgestellt werden. Dieses kann zum Verbinden der elektrochemischen Energiespeichereinheit mit einer weiteren elektrochemischen Energiespeichereinheit dienen. Das mindestens eine Verbinderelement kann mit der mindestens einen elektrochemischen Energiespeichereinheit gekoppelt sein. Das Verbinderelement kann beispielsweise in Form einer Schiene ausgeführt sein. Die Koppelung zwischen dem Verbinderelement und der elektrochemischen Energiespeichereinheit kann z.B. durch Aufkleben oder Aufschrauben des Verbinderelements auf die Energiespeichereinheit realisiert werden. Dies bietet den Vorteil, dass das Verbindereiement auf die noch nicht fixierte elektrochemische Energiespeichereinheit aufgebracht werden kann, da dies einfacher im Vergleich zum Aufbringen eines Verbinders auf eine bereits in einen Rahmen eingepasste Energiespeichereinheit ist. Da die Vergussrnasse in einem späteren Arbeitsschritt in flüssiger oder zumindest elastischer Form aufgebracht wird, kann das Verbinderelement ohne weiteres in die Ummantelung mit aufgenommen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann in dem Schritt des Bereitsteilens die mindestens eine elektrochemische Energiespeichereinheit mit mindestens einem Kühlelement zum Kühlen der eiektrochemischen Energiespeichereinheit bereitgestellt werden. Das mindestens eine Kühlelement kann mit der mindestens einen elektrochemischen Energiespeichereinheit gekoppelt sein. Das Kühlelement kann z.B. in Form eines Kühlblechs vorliegen. Die Anbindung des Kühlelements an die elektrochemische Energiespeichereinheit kann beispielsweise über Druck oder ebenfalls eine Klebung erfolgen. Auch hier bietet sich der Vorteil, dass das Kühlelement auf einfache Weise auf die noch nicht fixierte elektrochemische Energiespeichereinheit aufgebracht werden kann und in dem Arbeitsschritt des Umspritzens ohne Weiteres in die Ummantelung durch die Vergussmasse mit aufgenommen werden kann.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Energiespeichervorrichtung, die folgende Merkmale aufweist: Mindestens eine elektrochemische Energiespeichereinheit, die zum Antrieb eines Fahrzeugs geeignet ist; und eine Vergussmasse, wobei die elektrochemische Energiespeichereinheit zumindest teilweise von der Vergussmasse umfasst ist und formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Vergussmasse verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform kann die mindestens eine elektrochemische Energiespeichereinheit keilförmige Ränder aufweisen. Die keilförmigen Ränder können in die Vergussmasse eingebettet sein. Dies schafft den Vorteil, dass durch die gewählte Form der Ränder der elektrochemischen Energiespeichereinheit eine verbesserte formschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung zwischen der ausgehärteten Vergussmasse und der elektrochemischen Ener- giespeichereinheit realisiert werden kann, da das mechanische Ineinandergreifen der beiden Elemente durch die keilförmige Ausprägung der Ränder der Energiespeichereinheit verstärkt wird. Eine Keilform an den Rändern der Energiespeichereinheit bietet zudem eine große Oberfläche, an sich der die Vergussmasse gut stoffschlüssig anbinden kann.
Auch kann die Energiespeichervorrichtung mindestens eine zweite elektrochemische Energiespeichereinheit aufweisen. Die zweite elektrochemische Energiespeichereinheit kann dabei ebenfalls durch die Vergussmasse umfasst oder in die Vergussmasse eingegossen sein. Der Ansatz des Umspritzens mit einer Vergussmasse bietet den Vorteil, dass eine Mehrzahl von elektrochemischen Energiespeichereinheiten in einem Arbeitsschritt mit einer Umfassung versehen werden kann. Es ist also kein weiterer Arbeitsschritt zum etwaigen Zusammenfügen einzelner Rahmen erforderlich.
Schließlich kann die Vergussmasse ein Polyamid enthalten. Vorteilhafterweise kann so eine Ummantelung für eine oder mehrere elektrochemische Energie- speichereinheiten realisiert werden, die kostengünstig und leicht zu verarbeiten ist. Daneben weist Polyamid eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beschädigungen und Angriffe durch Chemikalien auf und bietet eine sehr gute Haftung auf der Oberfläche der Energiespeichereinheit.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Energiespeichervorrichtung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 eine Darstellung einer Energiespeichervorrichtung in Draufsicht, gemäß einem Ausführungsbeispiei der Erfindung; und Fig. 3 eine Schnittdarstellung des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Energiespeichervorrichtung aus Fig. 2. in der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder" Verknüpfung zwi schen einem ersten Merkmal und einem zweites Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmai aufweist.
Fig. 1 zeigt ein Verfahren 100 zum Herstellen einer Energiespeichervorrichtung für mindestens eine elektrochemische Energiespeichereinheit, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Das Verfahren 100 umfasst einen Schritt des Bereitsteilens 110 der mindestens einen elektrochemischen Energiespeichereinheit. Weiterhin umfasst das Verfahren 100 einen Schritt 120 des zumindest teilweisen Umspritzens der mindestens einen elektrochemischen Energiespeichereinheit mit einer Vergussmasse, um die Energiespeichervorrichtung herzustellen. Als Ergebnis des Verfahrens 100 ist die mindestens eine elektrochemische Energiespeichereinheit formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Vergussmasse verbunden.
Alternativ können die Schritte 110 und 120 des Verfahrens 100 auch in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden. So kann beispielsweise zunächst die Vergussmasse in eine Spritzgussform gefüllt werden und anschließend die mindestens eine elektrochemische Energiespeichereinheit in die noch flüssige Vergussmasse hineingedrückt werden. Fig. 2 zeigt eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Energiespeichervorrichtung 200. Gezeigt sind eine elektrochemische Energiespeichereinheit oder vereinfacht ausgedrückt Zelle 210, eine Vergussmasse 220 sowie zwei mit dem gieichen Bezugszeichen 230 versehene Ableiter.
In der Fig. 2 ist die elektrochemische Energiespeichereinheit 210 als eine nahezu quadratisch geformte Flachzelle ausgebildet, von der eine von zwei Hauptflächen 240 dem Betrachter zugewandt ist. Alternativ zur Flachzelie sind auch andere Typen von Batterien oder Akkumulatoren einsetzbar. Die Flachzelle 210 kann als Hardcase-Zelie oder Coffee-Bag-Zelle ausgebildet sein. Wie die englischen Bezeichnungen bereits andeuten, weist eine Mardcase-Zelie ein starres Gehäuse auf, während eine Coffee-Bag-Zelle in eine flexible Folie eingeschweißt ist. Eine Verwendung von Coffee-Bag-Zellen, die auch unter der Bezeichnung Pouch-Zeilen bekannt sind, erweist sich besonders im Automobilbereich als vorteilhaft, da sie eine geringere Dicke aufweisen als herkömmliche Zellen. Bei der zum Antrieb eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs benötigten relativ hohen Anzahl an elektrochemischen Energiespeichereinheiten 210 ergibt sich somit aus einer Verwendung von Coffee-ßag-Zellen eine erhebliche Platzeinsparung. Weiterhin sind Coffee-Bag-Zellen günstig in der Hersteilung und bieten eine große Designvielfalt.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Energiespeichervorrichtung 200 ist der gesamte Randbereich der elektrochemischen Energiespeichereinheit 210 von der Vergussmasse 220 umfasst. Es ist jedoch auch möglich, dass lediglich Teile der Energiespeichereinheit 210, beispielsweise die Ecken der Energiespeichereinheit 210, von der Vergussmasse 220 umfasst sind. Ebenso wäre es auch möglich, die elektrochemischen Energiespeichereinheiten 210 in ihrer Gesamtheit mit der Vergussmasse 220 zu umhüllen. An der vom Betrachter aus gesehen linken und rechten Seite der Energiespeichervorrichtung 200 treten zwei Ableiter 230 hervor. Die Ableiter 230 können zur Kontaktie- rung der Energiespeichereinheit 210 an eine elektrische Verbindung oder an eine thermische Wärmeableitungseinheit verwendet werden. Auch eine Ver- wendung von einem oder mehr als zwei Ableitern ist vorstellbar. Die Abieiter 230 sind nicht vollständig von der Vergussmasse 220 bedeckt, so dass sie ohne weiteres beispielsweise einfach mit einer Wärmesenke verbunden werden können.
Abschließend zeigt Fig. 3 einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel der Energiespeichervorrichtung 200 aus Fig. 2. Gezeigt sind die Zelle 210, die Vergussmasse 220 sowie der linke Ableiter 230 und der rechte Ableiter 230.
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass die Ränder der elektrochemischen Energiespeichereinheit 210 keilförmig auslaufen. Deutlich ist zu erkennen, dass durch derartig ausgeprägte Ränder der elektrochemischen Energiespeichereinheit 210 eine intensive formschlüssige Verbindung zwischen der Vergussmasse 220 und der Energiespeichereinheit 210 realisiert ist. Auch ist die Oberfläche der Energiespeichereinheit 210 deutlich größer als dies bei einer quaderförmigen Energiespeichereinheit der Fall wäre. Die die große Oberfläche besteht somit die Möglichkeit, dass eine sehr gute und belastbare Haftung der Vergussmasse an der Oberfläche der Energiespeichereinheit 210 ausgebildet werden kann.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Verfahren (100) zum Herstellen einer Energiespeichervorrichtung (200) für mindestens eine elektrochemische Energiespeichereinheit (210), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Bereitstellen (110) der mindestens einen elektrochemischen Energiespeichereinheit (210), die geeignet ist, um Energie für einen Antrieb eines Fahrzeugs bereitzustellen; und zumindest teilweises Umspritzen (120) der mindestens einen elektrochemischen Energiespeichereinheit (210) mit einer Vergussmasse (220), um die Energiespeichervorrichtung herzustellen, wobei im Schritt des Umspritzens die mindestens eine elektrochemische Energiespeichereinheit formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Vergussmasse (220) verbunden wird. Verfahren (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt des Umspritzens (120) eine mechanische Unterstützung der mindestens einen elektrochemischen Energiespeichereinheit (210) ausgebildet wird. Verfahren (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt des Bereitsteilens (110) die mindestens eine elektrochemische Energiespeichereinheit (210) mit mindestens einem Verbinderelement zum Verbinden der elektrochemischen Energiespeichereinheit mit einer weiteren elektrochemischen Energiespeichereinheit bereitgestellt wird, wobei das mindestens eine Verbinderelement mit der mindestens einen elektrochemischen Energiespeichereiπheit gekoppelt ist. Verfahren (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schritt des ßereitstellens (110) die mindestens eine elektrochemische Energiespeichereinheit (210) mit mindestens einem Kühlelement zum Kühlen der elektrochemischen Energiespeichereinheit bereitgestellt wird, wobei das mindestens eine Kühlelement mit der mindestens einen elektrochemischen Energiespeichereinheit gekoppelt ist. Energiespeichervorrichtung (200), die folgende Merkmale aufweist: mindestens eine elektrochemische Energiespeichereinheit (210), die geeignet ist, um Energie für einen Antrieb eines Fahrzeugs bereitzustellen; und eine Vergussmasse (220), wobei die elektrochemische Energiespeichereinheit zumindest teilweise von der Vergussmasse umfasst ist und formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Vergussmasse verbunden ist. Energiespeichervorrichtung (200) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine elektrochemische Energiespeichereinheit (210) keilförmige Ränder aufweist, die in die Vergussmasse (220) eingebettet sind. Energiespeichervorrichtung (200) gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeichervorrichtung mindestens eine zweite elektrochemische Energiespeichereinheit (210) aufweist, die durch die Vergussmasse (220) umfasst ist. Energiespeichervorrichtung (200) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (220) ein Polyamid enthält.
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