WO2011029776A1 - Verfahren zur herstellung eines energiespeicherhalters für ein fahrzeug - Google Patents

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Thomas Heckenberger
Tobias Isermeyer
Markus Kohlberger
Thomas Schiehlen
Hans-Georg Herrmann
Christoph Fehrenbacher
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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 holder according to the preamble of claim 1 or 2,
  • essentially three different housing types are suitable for secondary LM or L polymer systems; - Round cells with hard housing
  • Modern lithium-ion (battery) cells are packaged in a deep-drawn and / or welded aluminum housing (usually with a wall thickness of 20G ⁇ 400pm). The individual times are then mounted on cooling plates (for example by gluing). These cooling plates in turn are connected to a cooling plate (liquid cooling, evaporator plate or tube evaporator), whereby the .Akkuzeilen can be cooled during operation.
  • the present invention provides a method for producing an energy storage device for a vehicle, the method comprising the following steps:
  • the present invention provides a method for producing an energy storage holder for a vehicle, the method comprising the following steps:
  • a ' holding unit which is designed to receive and fix at least one EnergyspeiGherö and having a base plate, di at least one exposed cooling channel, which is designed to guide améflulds;
  • the present invention provides a device for supporting an energy storage unit for a vehicle, which has been produced by carrying out the step of a method according to one of the preceding claims.
  • the present invention is based on the recognition that a combination of the functions "cooling” and “housing” can be carried out while saving on the material in that, when connecting the cooling plate to the holding unit, the at least one cooling channel is closed. This channel can then be flowed through during operation of the energy storage holder with a Künjfluid. In this way it can be avoided that a cooling plate with a completely fiuiddjchten channel are first made and this Kübjungsplat.e is then connected to the Gareinheil. In this way, iVlaieriai can be saved for sealing the cooling channel or, when using several cooling channels in the cooling area or in the base of the adhesion, of the individual cooling channels.
  • a step of providing a further cooling plasmid wherein the further cooling plate has at least one exposed further cooling channel and wherein, in the connecting step, the exposed further cooling channel is further closed in the further cooling plate by a soap surface of the string unit or wherein, in the step of providing the holding unit, a holding unit is provided which has at least one exposed further cooling channel on one side surface, which is further closed by a further cooling plate provided in the connecting step.
  • a holding unit which has at least one exposed further cooling channel on one side surface, which is further closed by a further cooling plate provided in the connecting step.
  • a cooling plate in the step of providing the cooling plate, a cooling plate may be provided which comprises a metal or metal parts, especially steel, aluminum, magnesium, titanium or an Kunststoffsfoff metal hybrid, or in the step of providing the Holding unit a holding unit is provided with a base plate, wherein the base plate, a metal or metal parts, in particular steel, aluminum, magnesium, titanium or a plastic etaü hybrid having.
  • a metal or metal parts especially steel, aluminum, magnesium, titanium or an Kunststoffsfoff metal hybrid
  • a holding unit is provided with a base plate, wherein the base plate, a metal or metal parts, in particular steel, aluminum, magnesium, titanium or a plastic etaü hybrid having.
  • Such an embodiment of the present invention offers the advantage that the energy storage unit can be filled with energy storage elements in a simple manner and can be securely fastened in the holding unit, in particular for applications in a vehicle, such a secure installation is advantageous * since there are vibrations when driving then should not lead to shifts or damage to the energy storage elements in the holding unit.
  • the method additionally comprises a step of providing an additional cooling plate, wherein the additional cooling plate has at least one opening, and wherein the method further comprises a step of attaching the additional cooling plate to the heating unit such that after step the attaching a contact connection of the at least one energy storage element by the at least one opening of the additional Kühiungspiatte is koniaktserbar.
  • a font of attaching a contact rail between different contact terminals of energy storage elements may further be provided.
  • Such an embodiment of the present invention offers the advantage of connecting different contact terminals of different energy storage elements in order to very flexibly enable, for example, a parallel or series connection of the energy storage element for a consumer, given different required voltage or current value values.
  • energy storage elements with a low voltage can thus be easily used to provide high voltages required in the vehicle.
  • the Bereifgna Energypeichereiementen with a low voltage is much cheaper than the provision of energy storage elements with a correspondingly high voltage.
  • a uniform energy storage efficiency can be provided for the different application scenarios, which can be provided depending on the intended use with the appropriate Konaktschienen.
  • a font of attaching a lid may be provided, wherein the lid is so downloadedgt and attached that an electric conductive connection is prevented from a contact terminal of the at least one energy storage element to a shell of the E ergie altettis.
  • Such an embodiment of the present invention has the advantage of protecting the energy storage elements against falling out and at the same time ensuring that an electrical series connection of the individual energy storage elements is made possible.
  • the step of inserting the insertion of the at least one energy storage element can be made such that a jacket of the at least one energy storage element with a contact terminal of the energy storage.
  • An electrically conductive is connected.
  • Such an embodiment of the present invention offers the advantage that a parallel connection of the individual energy storage elements is very easily possible. This parallel connection then only requires a connection of first contact terminals of the individual energy storage elements (for example by a con tact bar), wherein the connection between second contact terminals or a jacket of the energy storage element (and for example a part of the holding unit) can serve as a second electrical connection ,
  • a holding unit which is designed to receive at least one thermal energy storage unit that has a honeycomb or a round outer structure and is free of play.
  • a holding unit which is designed to receive at least one thermal energy storage unit that has a honeycomb or a round outer structure and is free of play.
  • Such an embodiment of the present invention has the advantage that a secure recording of the energy storage elements is possible. This prevents that, for example, caused by the driving of the vehicle movements, the energy storage elements are damaged by slipping in the holding unit. At the same time, it is ensured that contacting the contact terminals of the energy storage elements remains reliably preserved by avoiding the movement of the energy storage elements in the holding unit.
  • Flg. 1 is an illustration of a first embodiment of the present invention in side elevation
  • Fig. 2 is an illustration of an embodiment of the present invention in an overhead view
  • Fig. 3 is an isometric view of a housing member of another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an isometric view of a housing member of an embodiment of the present invention.
  • Fig. 6 is an elevational view of a housing part of an embodiment of the present invention.
  • Fig. 7 is a flow chart of an embodiment of the present invention as a method.
  • an embodiment may include a "and / or" association between a first feature and a second feature
  • the embodiment may include both the first feature and the second feature, and according to another embodiment, either only the first feature or only the second feature.
  • Fig. 1 shows a representation of a first principalsbeispieis of the present invention in side view, in which an integration of thedepiatte in the .Zegehgehüse for a galvanic element takes place as the energy storage unit.
  • a housing for the Energyspescherzelien eg, the battery or battery cells
  • housing 1 For example, aluminum sheet formed.
  • housing 1 together with the "now hone at least one cooling plate 2 brazed, so that a solid composite of the housing 1 and the cooling plate 2 is formed.
  • cooling channels is formed in thedeungspiatte This can be done in such a way that the cell housing 1 forms a covering of the channel fencing 2.
  • an energy storage holder produced in this way can now be equipped with the individual energy storage elements that have contacting connections which are located on a common contacting side from Iern energy storage holders protrude (for example, in Fig. 1 upwards). by such a Hers discourages vide an energy storage unit can be obtained as shown in Fig. 1 in. a side view.
  • FIG. 2 shows a top view of the energy storage unit from above, with eight (energy storage) rows or elements being inserted side by side into the energy storage holder.
  • FIG. Now follows a filling with the electrode ensemble and electrolytes.
  • the electrodes can be installed in the energy storage units such that adjacent electrodes of different energy storage elements have a different polarity. In this way, a series connection of the individual Energle arrived- elements is very easily enabled, By only two adjacent contact terminals of the energy storage elements by very short connecting rails need to be connected together to make the energy storage unit.
  • a lid can then be provided and applied to the energy pore holder equipped with energy storage elements in such a way that there is no potential on a jacket of the (energy storage) cell or several cells, so that the individual cells on the Köhlplatte 1 can also be connected in series.
  • the cells for example, by means of Maiss.chienen with each other and with. a protection electronics, connected in desired catfish.
  • round cells can also be arranged as energy storage elements in a honeycomb structure on a cooling plate and held by the energy storage holder. If only one electrical parallel connection is desired, a potential can also be applied to the line edge, which then represents a second electrical connection or a second contact connection with respect to a first contact connection. It can also be mounted several cooling plates on the holding unit, z. B. below and on one or more (outer) sides. With a recess for the contacts also on the commonmaschine réellesseite.
  • the housing can be formed with an exposed channel structure, wherein the exposed channels, which are designed to guide a cooling fluid during operation of Energyspelcherhalters be closed by a example mecanicötete ⁇ bdeckpSatte.
  • the heat dissipation is improved, the cost and the weight improved compared to a cell joined via a cooling plate.
  • FIG. 3 Another AususScienceuogsbeispiel the present invention as a housing part for receiving energy storage elements is shown in isometric view in Fig. 3.
  • the individual subcomponents such as battery cells, Rahmeftgestell, electronic Components are absorbed by a holder and at the same time dse the possibility of a connection to the body shell manufactured.
  • the housing concept should also contain the structure of the cow and thus fulfill the function "cooling" of the battery line on the other hand in caseback.
  • the housing cover from FIG. 3 may be a plastic part, for example, made of conventional technical plastic materials (such as fiber composite materials). This represents a cost-effective processing and a weight-equivalent implementation sieher. By sacking and connecting to the caseback this gets the necessary stability
  • the housing bottom should preferably consist of materials such as high-strength steel, aluminum, magnesium, titanium, FRP, plastic-metal hybrid, etc.
  • the production of the housing bottom should, as far as possible, be done by a casting process.
  • the housing bottom should be designed so that on the bottom of the required stiffness is achieved by struts.
  • the housing which may consist of the housing cover according to the representation of FIG. 3 and the housing bottom according to the illustration of FIG. 4, should be designed such that it is waterproof and can be opened and re-sealed watertight. Elements for pressure equalization or to avoid condensation should also cover the housing.
  • the housing bottom then consists for example of a cover plate and a cast Trageiemeiii that can accommodate the energy storage elements.
  • the ühikanäie are freed on the top of the housing bottom, which are then closed fluid-tight, for example, by applying a cover plate, the two elements, cover plate and cast Carrying or housing bottom can be materially connected together in a Löfvorgang.
  • An Isometric Cut Theory of an Embodiment Game of the case bottom is shown in Fig. 5.
  • FIG. 6 shows an external view of the housing bottom, in which reinforcing struts are shown in dashed lines on a cable of the floor.
  • Fig. 7 shows a ⁇ ffaufdiagramm anarisbeispieis of the invention as a method 70 for producing an energy storage holder; for a vehicle.
  • the method 70 includes a step of providing 72 a cooling plate with at least one exposed coal channel configured to guide a cooling fluid. Furthermore, the method has a step of 8e ⁇ riding dividing 74 of a holding unit, which is designed to receive and fix at least one energy storage unit. Finally, the method 70 includes a step of connecting the cooling plate 78 to the holding unit, whereby the at least one cooling channel is closed.
  • FIG. 8 shows a flow chart of an embodiment of the present invention as a method 80 for manufacturing an energy storage holder for a vehicle.
  • the method 80 comprises a step of providing 82 a holding unit, which is designed to receive and fix at least one energy storage unit and which has a base plate which comprises at least one exposed cooling channel, which is designed to guide a cooling fluid. Furthermore, the method 80 has a step of the ready stand 84 of a A cooling plate And a shrill of connecting 86 of thedepiaue with the Haifeisme, whereby the at least one exposeddekanai is closed.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Energiespeicherhalters für ein Fahrzeug. Das Verfahren weist dabei einen Schritt des Bereitstellens einer Kühlungsplatte (2) mit zumindest einem freiliegenden Kühlkanal auf, der zur Führung eines Kühlfluids ausgebildet ist. Ferner weist das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens einer Halteeinheit (1) auf, die zur Aufnahme und Fixierung von zumindest einer Energiespeichereinheit ausgebildet ist. Schließlich umfasst das Verfahren einen Schritt des Verbindens der Kühlungsplatte (2) mit der Halteeinheit (1), wodurch der zumindest eine Kühlkanal verschlossen wird.

Description

Verfahren zur Herstellung mn Energiespeich©rhalt@m für ©in Fa nsug
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Energiespeicherhalters gemäß, dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 2,
In modernen HEV/EV-Fahrzeugen (HEV ~ hybrid electro vehicle- Hybrid- Eiektrofahrzeug, EV = electro vehicle™ Eiektrofahrzeug) kommen zukünftig wahrscheinlich LMönen. Akkus als Energiespeicher zum Einsatz. Bei diesen kommt es beim schnellen Laden und Entladen aufgrund von Widerständen in und außerhalb der Zeilen zur Erwärmung dieser Zeiten. Temperaturen über 60°C schädigen jedoch auf Dauer diese Batterie- oder Akkumulatorzellen.; deswegen sollten die Zellen im Betneb gekühlt werden, Eine Anbindung eines Batterie- oder Akkugehäuses mit einer Fahrzeugstruktur sollte dabei mit berücksichtigt werden. Dabei sollte eine Anbindung dieser Akkus oder Batterien als rohbauspezifisches Bauteil ausgelegt werden, um im Fahrzeug einfach verbaut werden zu können. Im -speziellen Fall kann eine Integration eines Batle iege- häuses im EV~Srnart als Beispiel betrachtet werden. Das Hauptaugenmerk liegt hierbei auf den Abmessungen und der Masse der Baftenezellen.
Für den Einsatz in HEVs oder EVs kommen dabei im Wesentlichen drei verschiedene Gehäusefypen für sekundäre LMonen oder L -Polymerzei!en in Betracht; - Rundzellen mit hartem Gehäuse
- Prismatische Zellen mit hartem Gehäuse
• Prismatische Zellen mit Softverpackung aus Aluminiumverbundfolie, sogenannte Coffee Bag Zellen,
Moderne Lithium- onen~(Akku~)Zel!en werden in einem tiefgezogenen und/oder verschweißten Gehäuse aus Aluminium (üblicherweise mit einer Wandstärke von 20G~400pm) verpackt. Die einzelnen Zeiten werden herkörnmüoherweise dann auf Kühlbleche montiert (z.B. durch Kleben). Diese Kühlbleche wiederrum werden mit einer Kühlplatte (Flüssigkühlung, Verdampferplatte oder Rohrverdampfer) verbunden, wodurch die .Akkuzeilen im Betrieb gekühlt werden können.
Während Zeiten mit hartem Gehäuse direkt mit Kopf, Boden oder Mantel mit der Kühlplatte, verbunden werden können, brauchen Zellen mit einer Alumlniumver- bundfolie somit: ein Kühiblech zur mechanischen Fixierung, Durch diese zusätzlich benötigten Kühlbleche geht ein Teil der Vorteile bei Gewicht und Kosten ieder verloren. Außerdem wird der Wärmeübergang von Zelle zu Kühiblech durch die Kiebeschicht verschlechtert.
Derzeitige Batteriegehäuse-Konzepte sind, bedingt durch die Zellabmessungen, unförmig und wenig spezifisch auf die Fahrzeügstruktur zugeschnitten, Daher ist eine Anbindung in der bestehenden Fahrzeugarchitektur schwierig und meist mit Bauraumeinbußen bzw. ineffektiver Völumenausnutzung verbunden.
Es Ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Energiespeicherelementhalters sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Halterung einer Energiespeiehereinheät zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2 sowie eine Vorrichtung gemäß Anspruch 11 geSöst, Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung eines Energie- speicherhaiters für ein Fahrzeug, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- Bereitsteilen einer Kühlungsplatte mit zumindest einem freiliegenden Köhl- kanal der zur Führung eines Kühlfluids ausgebildet ist;
- Bereitsteilen einer Halteeinheit, die zur Aufnahme und Fixierung von zumindest einer Energiespeienereinheit ausgebildet ist; und
- Verbinden de Kühlungsplatte mit der Halteeinheit, wodurch der zumindest eine Kühikanai verschlossen wird.
Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Energiespeicherhalters für ein Fahrzeug, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- Bereitstellen einer 'Halteeinheit, die zur Aufnahme und Fixierung von zumindest einer EnergiespeiGhereinheit ausgebildet Ist und die eine Grundplatte aufweist, di zumindest einen freiliegende Kühlkanal umfasst, der zur Führung eines Kühlflulds ausgebildet ist;
- Bereitstellen einer Kühlungsplatte; und
- Verbinden der Kühiungsplatie mit der Halteeinheit, wodurch der zumindest eine freiliegende Kühikanai verschlossen wird.
Auch schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Halterung einer Energiespeichereinheit für ein Fahrzeug, die durch die Ausführung der Schritt eines Verfahrens gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche hergestellt wurde.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine Kombination der Funktionen„Kühlung" und„Behausung" unter Einsparung von der Material dadurch ausgeführt werden kann, dass beim Verbinden der Kühiungspiatte mit der Halteeinheit der zumindest eine Kühlkanal verschlossen wird. Dieser Kanal kann dann beim Betrieb des Energiespeicherhalters mit einem Künjfluid durchflössen werden. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass zuerst eine Kühlungsplatte mit einem vollständig fiuiddjchten Kanal hergestellt werden braucht und diese Kübjungsplat.e anschließend mit der Halteeinheil verbunden wird. Auf diese Weise kann iVlaieriai zur Abdichtung des Kühikanals oder, bei der Verwendung von mehreren Kühlkanälen in der Kühiungsplaüe oder in der Grundpiatie der Hafteeinheif, der einzelnen Kühlkanäie eingespart werden.
Die vorliegende Erfindung bietet somit den Vorteil, dass sich einerseits eine ■Gewichtsredukiion des Energiespeieherhaifers als auch ein Kostenreduktion durch eine Verringerung des zu verwendenden Materials umsetzen lässt.
Günstig ist es, wenn ferner ein Schritt des Bereitsteilens einer weiteren Kühlungspiatie vorgesehen ist, wobei die weitere KQhlungsplatte zumindest einen freiliegenden weiteren Kühlkanal aufweist und wobei im Schritt des Verbindens ferner der freiliegende weitere Kühlkanal in der weiteren Kühlungsplatte durch eine Seifenfläche cier .Haiteeinheit verschlossen wird oder wobei im Schritt des Bereitsteilens der Halteelnheit eine Halteeinheit bereitgestellt wird, die an einer Seitenfläche zumindest einen offenliegenden weiteren Kühlkanal aufweist, die im Schritt des Verbindens ferner durch eine bereitgestellte weitere Kühlungs- platte verschlossen wird. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass nicht nur eine Kühlung an einer Seite der Halteeinheit vorgesehen wird, sondern zumindest ein in dem Energiespeicherhalter anordenbares Energiespeieherelement von der mehreren Seiten gekühlt werden kann. Dabei werden die erfindungsgemäßen Vorteile ausgenutzt, in dem eine Gewichtsreduktion und eine Materialeinsparung gegenüber herkömmlichen Energlespeicherhaltern realisiert werden können.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann im Schritt des Bereitstellens der Kühlungsplatte eine Kühlungsplatte bereitgestellt werden, die ein Metall oder Metalianteile, Insbesondere Stahl, Aluminium, Magnesium, Titan oder ein Kunstsfoff-Metall-Hybrid, aufweist oder bei der im Schritt des Bereitsteilens der Halteeinheit eine Halteeinheit mit einer Grundplatte bereitgestellt wird, wobei die Grundplatte, ein Metall oder Metallanteile, insbesondere Stahl, Aluminium, Magnesium, Titan oder ein Kunststoff- etaü-Hybrid, aufweist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass Metall, insbesondere die genannten Metalle eine sehr gute- Wärmeleitfähigkeit aufweisen, so dass eine hohe Wärmeabführräte und somit eine gute Kühlung von Energiespeicherelementen möglich ist, die in dem Energiespeicherhalter angeordnet sein können.
Auch kann ein Verfahren zur Hersteilung einer Energiespeichereihheit vorgesehen sein, das folgende Schritte aufweist:
- die Schritte eines der vorstehend beschriebenen Äusführungsformen.. des Verfahrens zur Herstellung eines Energiespescherhaiiers; und
- Einfügen von zumindest einem Energiespeicherelement in die Haiteeinheit, um die Energiespeichereinheit herzustellen.
Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass die Energiespeichereinheit auf einfache Weise mit Energiespeicherele- menten gefüllt werden kann und diese sicher in der Halteeinheit befestigt werden können, insbesondere für Anwendungen in einem Fahrzeug ist ein solcher sicherer Verbau von Vorteil* da hier Erschütterungen bei der Fahrt dann nicht zu Verschiebungen oder Beschädigungen der Energiespeicherelemente in der Halteeinheit führen sollen.
Besonders vorteilhaft ist es,- wenn das Verfahren zusätzlich einen Schritt des Bereitstellens einer zusätzliche Kühiungspiatte umfasst, wobei die zusätzliche Kühlungsplatte zumindest eine Öffnung aufweist und wobei das Verfahren weiterhin einen Schritt des Anbringens der zusätzlichen Kühiungspiatte an der Haiteeinheit aufweist, derart, dass nach dem Schritt des Anbringens ein Kontakt- anschluss des zumindest einen Energiespeichereiementes durch die zumindest eine Öffnung der zusätzlichen Kühiungspiatte koniaktserbar ist. Eine derartige Äusführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch die von mehreren Seiten um das Energiespeichereierneni angeordneten Kühiungs- platten eine sehr gute Kühlungsmöglichkeit bzw. Wäremabf uhrrate der in der Haiteeinheit angeordneten Energsespeieherelemente ermöglicht wird. Günstig ist es auch, wenn Im Schritt des Einfügens eine Mehrzahl von Energie- Speicherelementen in direktem Kontakt nebeneinander in die Halteeinheit eingefügt werden und wobei im Schritt des Einfügens die Energiespeichereinheiten derart in die Halteeinheit eingefügt werden, dass eine elektrische Koniaktierung von Kontaktanschiüssen der einzelnen Energiespeicherelemente von einer ge meinsamen Koniaktierungsseite aus ermöglicht wird. Eine derartige Ausfüh- rungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass auf technisch sehr einfache Weise eine Kontaktierung an der Kontaktanschlüssen der Energiespeicherelemente von der gemeinsamen Koniaktierungsseite aus erfolgen kann. Dies ermöglicht beispielsweise eine technisc sehr einfach umzusetzende Zusammenschaltung von mehreren Energiespeicherefementen, um eine Gesamt-Energiespeie ereinheif zu erhalten, die zum Betrieb des Fahrzeugs benötigte Spannungs- und/oder Stromstärkenwerte bereitstellen kann.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ferner ein Schrift des Anbringens einer Kontaktschiene zwischen unterschiedlichen Kontaktanschlüssen von Energiespeicherelementen vorgesehen sein. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, unterschiedliche Kontaktanschlüsse vo unterschiedlichen Energiespeicherelementen zu verbinden, um hierdurch beispielsweise bei unterschiedlichen benötigten Span- nungs- oder Stromstärkewerten für einen Verbraucher sehr flexibel eine Parallel- oder Reihenschaltung der Energlespeicherelemeoie zu ermöglichen. Auf diese Weise können also Energiespeicherelemente mit einer niedrigen Spannung zur Bereitstellung von im Fahrzeug benötigten hohen Spannungen einfach verwendet werden. Die Bereifstellung von Energiespeichereiementen mit einer niedrigen Spannung ist dabei wesentlich kostengünstiger als die Bereitstellung von Energiespeicherelementen mit einer entsprechend hohen Spannung. Zugleich kann jedoch für die unterschiedlichen Einsatzszenarien, eine einheitliche Energiespeichefeinheit vorgesehen werden, die je nach Einsatzzweck mit den entsprechenden Konfaktschienen versehen werden kann.
Auch kann ferner ein Schrift des Anbringens eines Deckels vorgesehen sein, wobei der Deckel derart ausgefügt und angebracht wird, dass eine elektrisch leitfähige Verbindung von einem Kontaktanschluss des zumindest einen Energiespeicherelements zu einem Mantel des E ergiespeicherelementes verhindert wird. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, die Energiespeicherelemente gegen einen Herausfallen zu schützen und zugleich sicherzustellen, dass eine elektrische Reihenschaltung der einzelnen Energiespeicherelemente ermöglicht wird.
Auch kann im Schritt des Einfügens das Einfügen des zumindest einen Energiespeicherelementes derart erfolgen, dass ein Mantel des zumindest einen Energiespeicherelementes mit einem Kontaktanschluss des Energiespeicher- . eiementes elektrisch leitfähig verbunden wird. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine Parallelschaltung der einzelnen Energiespeicherelemente sehr einfach möglich wird. Diese Parallelschaltung benötigt dann lediglich eine Verbindung von ersten Kontaktanschlüs- sen der einzelnen Energiespeicherelemente (beispielsweise durch eine Kon- .taktschiene), wobei die Verbindung zwischen zweiten Kontaktanschlüssen oder einem Mantel der Energiespeicherelement (und beispielsweise einem Teil der Halteeinheit) als zweiter elektrischer Anschluss dienen kann.
Auch kann im Schritt des Bereitsteliens der Halteeinheit eine Halteeinheit bereitgestellt werden, die zur spielfreien Aufnahme zumindest einer Ehergiespei- chereinheit ausgebildet ist, die eine wabenförrnkje oder eine runde Außenstruktur aufweist. Eine derartige Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine sichere Aufnahme der Energiespeicherelemente möglich wird. Dies verhindert, dass beispielsweise bei durch die Fahrt des Fahrzeugs verursachten Bewegungen die Energiespeicherelemente durch ein Verrutschen in der Halteeinheit beschädigt werden. Zugleich wird sichergestellt, dass durch das Vermeiden der Bewegung der Energiespeicherelemente in der Halteeinheit eine Kontaktierung der Kontaktanschlüsse der Energiespeicherelemente zuverlässig erhalten bleibt. Vorteilhafte Ausfährungsbeisptele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Flg. 1 eine Darstel ung eines ersten Ausführungsbeispiete der vorliegenden Erfindung in Seitenansicht;
Fig. 2 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung in Äufsichtdarsteliung;
Fig. 3 eine isometrische Darstellung eines Gehäuseelementes eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine isometrische Darstellung eines Gehäuseelementes eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.;
Fig. 5 eine Schnittdarstellung durch ein Gehäuseteii gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 eine Äufsichtdarsteliung eines Gehäuseteils eines Ausführungsbeispseis der vorliegenden Erfindung;
Fig> 7 ein Abiaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren; und
Fig. 8 ein weiteres Ablaufdtagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren.
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. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmaie in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammenge- fasst werden können. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschrttte
Wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden, Urrifasst ein Ausführungsheispiel eine„und/oder" Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweites Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausfühmngsbeispiei 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 Merkmal aufweist.
Fig. 1 zeigt eine Darstellung eines ersten Ausführungsbeispieis der vorliegenden Erfindung in Seitenansicht, bei der eine Integration der Kühlpiatte in das .Zeügehäüse für ein galvanisches Element ais Energiespeichereinheit erfolgt.
Zuerst wird ein Gehäuse für die Energiespescherzelien (z.B. die Akku- oder Batteriezellen), beispielsweise aus Aluminiumblech, geformt. Eines oder mehrere Gehäuse 1 werden nun zusammen mit den "feilen mindestens einer Kühlplatte 2 verlötet, so dass ein fester Verbund aus Gehäuse 1 und Kühlplatte 2 entsteht. Durch das Verbinden der Kühlpiatte 2 mit dem Gehäuse 1 werden Kühlkanäle! die in der Kühlungspiatte ausgebildet sind und freigelegen haben, günstigeiwei- se fiuiddicht verschlossen. Dies kann derart erfolgen, dass das Zellgehäuse 1 eine Abdeckpiatie des Kanalbfechs 2 bildet. Weiterhin kann ein derart hergestellter Energiespeicherhalter nun mit den einzelnen Energiespeicherelementen bestückt werden, die Kontaktierungsanschlüsse -aufweist, die an einer gemeinsamen Kontaktierungsseite aus iern Energiespeicherhalter (beispielsweise in Fig. 1 nach oben) herausragen. Durch ein solches Hersteilungsverfahren kann eine Energiespeichereinheit erhalten werden, wie sie in Fig. 1 in. einer Seitenansicht dargestellt ist.
Fig. 2 zeigt eine Äufsichtsdarsteliurtg der Energiespeichereinheit von oben, wobei acht (Energiespeicher-) Zeilen oder -eiemente nebeneinander in den Energiespeicherhalter eingefügt wurden. Nun folgt eine Füllung mit dem Elektrodenensemble und Elektrolyten. Die Elektroden können dabei derart in den Energiespeichereinheiten Installiert werden, dass benachbarte Elektroden von unterschiedlichen Energiespeicherelementen eine unterschiedliche Polarität haben. Auf dieses Weise wird eine Reihenschaltung der einzelnen Energlespeicher- elemente sehr einfach ermöglicht, Indem nur zwei benachbarte Kontaktanschlüsse der Energiespeichereiemente durch sehr kurze Verbindungsschienen miteinander verbunden werden brauchen, um die Energiespeichereinheit herzustellen.
Anschließen kann ein Deckel bereitgestellt und auf den mit Energiespeicherelementen bestückten Energiespeteherhalter derart aufgebracht werden, dass an einem Mantel der (Energiespeicher-) Zelle oder mehreren Zellen kein Potential anliegt, damit die einzelnen Zellen auf der Köhlplatte 1 auch in Reihe geschaltet werden können. Nach der Formation werden die Zellen beispielsweise mittels Kontakts.chienen untereinander und mit. einer Schutzelektronik, in gewünschter Welse verbunden.
Neben prismatischen Zeilen können beispielsweise auch Rundzellen als Ener- giespeichereiemente in einer Bienenwabenstruktur auf einer Kühlplatte angeordnet und durch den Energiespeicherhalter gehalten werden. Wenn nur eine elektrische Parallelschaltung gewünscht ist, kann am Zeilmantei auch ein Potential angelegt werden, der dann gegenüber einem ersten Kontaktanschluss eine zweite elektrische Anfeindung oder einen zweiten KontaktanschSuss darstellt. Es können auch mehrere Kühlplatten an der Halteeinheit angebracht werden, z. B. unten und an einer oder mehreren (Außen-) Seiten. Mit einer Aussparung für die Kontakte auch an der gemeinsamen Kontaktierungsseite. Alternativ kann auch das Gehäuse mit einer freiliegenden Kanalstruktur ausgeformt werden, wobei die freiliegenden Kanäle, die zur Führung eines Kühlfluids im Betrieb des Energiespelcherhalters ausgebildet sind, durch eine beispielsweise aufgelötete ÄbdeckpSatte verschlossen werden.
Durch eine Integration der Kühlungsfunktion In die Verpackung der Energiespeicherelemente wird die Wärmeableitung verbessert, die Kosten und das Gewicht im Vergleich zu einer über ein Kühlblech gefügten Zelle verbessert.
Ein weiteres Äusführuogsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Gehäuseteil für die Aufnahme von Energiespeicherelementen ist in Isometrischer Darstellung in Fig. 3 gezeigt. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel sollen die Einzel- teilkomponenten, wie beispielsweise Batteriezellen, Rahmeftgestell, Elektronik- komponenten durch eine Halterung aufgenommen werden und gleichzeitig dse Möglichkeit einer Verbindung zur Rohkarosserie hergesteilt werden. Zudem sol! ein bereitzustellendes Gehäuse ausreichenden Schutz gegen Intrusionen bieten, wie sie insbesondere bei Unfällen auftreten, Im speziellen Fall soll das Gehäusekonzept auch die Kuhistruktur enthalten und somit die Funktion„Kühlen" der ßaiteriezeile erfüllen. Das ßatteriegehäuse wird in zwei Teile unterschieden, zum einen in Gehäusedeckei und zum anderen in Gehäuseboden.
Der Gehäusedeckel aus Fig. 3 aus kann ein Kunsfstoffteil beispielsweise aus gängigeii technischen Kunststoffmaterialien (wie Faserverbundwerkstoffen) sein. Dies stellt eine kostengünstige Verarbeitung und eine gewichtsqptimale Umsetzung sieher. Durch Versäcken und Verbinden mit dem Gehäuseboden erhält dieser die nötige Stabilität
Der Gehäuseboden, wie er beispieiswiese der isometrischen Darstellung aus Fig. 4 zu entnehmen ist, soll vorzugsweise aus Materialien, wie hochfester Stahl, Aluminium, Magnesium, Titan, FVK, unststoff-Metail-Hybrid etc. bestehen. Die Herstellung des Gehäusebodens soll, soweit möglich, durch ein Gussverfahren erfolgen. Dabei soll der Gehäuseboden so ausgeführt werden, dass auf der Unterseite die benötigte Steifigkeit durch Streben erreicht wird.
Das Gehäuse, das aus dem Gehäusedeckel gemäß der Darstellung aus Fig. 3 und dem Gehäuseboden gemäß der Darstellung aus Fig. 4 bestehen kann, sollte derart ausgeführt sein, dass es wasserdicht ist und geöffnet und wieder wasserdicht verschlossen werden kann. Elemente zum Druckausgleich bzw. zur Vermeidung von Kondensat soll das Gehäuse ebenfalls umfassen. Der Gehäuseboden besteht dann beispielsweise aus einer Deckplatte und einem gegossenem Trageiemeiii, das die Energiespeicherelemente aufnehmen kann. Auf der Oberseite des Gehäusebodens sind die ühikanäie freigespart, die dann beispielsweise durch das Aufbringen einer Deckplatte fluiddicht verschlossen werden, Die beiden Elemente, Deckplatte und gegossenes Trageeiement oder Gehäuseboden, können dabei in einem Löfvorgang stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Eine isometrische Schnitidarsteilung eines Ausfüiiru.ngsbei- Spiels des Gehäusebodens ist in Fig. 5 dargestellt. In Fig. 6 ist eine AUisscn- tdarsieiiung des Gehäusebodens gezeigt, bei dem Verstärkungsstreben auf einer Seile des Bodens gestrichelt dargestellt sind.
Die Vorteile eines derartigen Ausführungsbeispieis der Erfindung bestehen in der Leichtbauweise des Konzeptes, sowie in der hohen Funktionsintegration. Dadurch lassen sich Funktionen wie Halten und Fixieren der obengenannten Komponenten realisieren. Es sollen alle Rohbauanbindungspunkte Im Gehäuseboden aufgenommen werden. Trotz des Leichtbaus kann die hohe Masse der Batterie- oder Äk.kuzeilen von bis zu 200 kg getragen werden,
Durch geschickte Verlegung der Trennebene zwischen Gehäüsedeekei und Gebäuseboden wird die Integration im Rohbaumontageprozess ermöglicht. Der Rauptvorteil eines solchen Ausführungsbeispieis der Erfindung liegt dabei in der Kombination der Tragstruktur mit der Kühlstruktur.
Fig. 7 zeigt ein Äblaufdiagramm eines Ausführungsbeispieis der Erfindung als Verfahren 70 zur Herstellung eines Energiespeicherhalters; für ein Fahrzeug. Das Verfahren 70 umfassf einen Schritt des Bereitstellens 72 einer Kühiungs- platte mit zumindest einem freiliegenden Köhlkanal, der zur Führung eines Kühlfluids ausgebildet ist. Weiterhin weist das Verfahren einen Schritt des 8e~ reitsteilens 74 einer Halteeinheit auf, die zur Aufnahme und Fixierung von zumindest einer Energiespeichereinheit ausgebildet ist. Schließlich umfasst das Verfahren 70 einen Schritt des Verbindens 78 der Kühlungsplatte mit der Halteeinheit, wodurch der zumindest eine Kühlkanal verschlossen wird.
Fig. 8 zeigt ein Abiaufdiagramm eines Ausführungsbeispieis der vorliegenden Erfindung als Verfahren 80 zur Herstellung eines Energiespeicherhalters für ein Fahrzeug. Das Verfahren 80 umfasst einen Schritt des Bereitsteilens 82 einer Halteeinheit, die zur Aufnahme und Fixierung von zumindest einer Energiespel- chereinheit ausgebildet ist und die eine Grundplatte aufweist, die zumindest einen freiliegenden Kühlkanal umfasst, der zur Führung eines Kühlfluids ausgebildet ist. Ferner weist das Verfahren 80 einen Schritt des Bereitsteläens 84 ei- ner ühlungsplatte Und einen Schrill des Verbindens 86 der Kühlungspiaue mit der Haifeeinheit auf, wodurch der zumindest eine freiliegende Kühlkanai verschlossen wird.

Claims

Patent a nsprü c h®
1. Verfahren (70) zur Herstellung eines Energiespeicherhalters für ein Fahrzeug, wobe das Verfahren (70) die folgenden Schritte aufweist:
- Bereitsteilen (72) einer Kühlungsplatte (2) mit zumindest einem freiliegenden Kühlkanal, der zur Führung eines Kühlfluids ausgebildet ist;
- Bereitsteilen (74) einer Halteeinheit (1), die zur Aufnahme und Fixierung von zumindest einer Energiespeichereinheit ausgebildet ist; und
- Verbinden (76) der Kühlungsplatte (2) mit der Halteeinheit (1), wodurch der zumindest eine Kühlkanal erschlossen wird,
2. Verfahren .(80) zur Herstellung eines Energiespeicherhaiters für ein Fahrzeug, wobei das Verfahren (80) die folgenden Schritte aufweist;
- Bereitstellen (82) einer Halteeinheit (1), die zur Aufnahme und Fixierung von zumindest einer Energiespeichereinheit ausgebildet ist und die eine Grundplatte aufweist, die zumindest einen freiliegenden Kühlkanal um- fasst, der zur Führung eines Kühlfluids ausgebildet ist;
- Bereitsteilen (84) einer Kühtungsplatte (2): und
- Verbinden (86) der Kühlungsplatte (2) mit der Halteeinheit (1)s wodurch der zumindest eine freiliegende Kühlkanal verschlossen wird,
3. Verfahren (70, 80) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennxeichnat, dass ferner ein Sehritt des Bereitsteisens einer weiteren Kühlungsplafte vorgesehen ist, wobei die weitere Kühlungsplatte zumindest einen offenliegenden weiteren Kühlkanal aufweist und wobei im Schritt des Verbindens (78, 88) ferner der offenliegende weitere Kühlkanal in der weiteren Kühlungsplafte durch eine Seitenfläche der Halteeinheit (1) verschlosse wird oder wobei im Schritt des Bereitstellen^ der Halteeinheit (1) eine Halteeinheit (1) bereitgestellt wird, die an einer Seitenfläche zumindest einen offenliegenden weiteren Kühlkanai aufweist, die im Schritt des 'Verbindens .{76, 86) ferner durch eine bereitgestellte weitere Kühlungsplatte verschlossen wird.
4. Verfahren (70, 80) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch {gekennzeichnet, cfass im Schritt des Bereitstellens der Kühlungsplatte (2) eine Kühlungsplatte. (2) bereitgestellt wird, die ein Metali oder e- tallanteüe, insbesondere Stahl, Aluminium, Magnesium, Titan oder ein Kunststoff-Metall'-Hybrid, aufweist oder dass im Schritt des Beresisieliens der Haiteeinheit (1) eine Haiteeinheit (1) mit einer -Grundplatte mit freiliegenden Kühiungskanä-Ien bereitgestellt wird, wobei die Grundplatte ein Metall oder efailanielie, insbesondere Sfahi, Aluminium, Magnesium, Titan oder ein Kunststoff-IV!etal!-Hytand, aufweist,
5. Verfahren zur Hersteilung einer Energiespeichereinheit für ein Fahrzeug, das folgende Schritte aufweist;
- die Schritte eines Verfahrens (70, 80) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4; und
- Einfügen von zumindest einem EnergiespeichereSement in die Halteeinheit (1), um die E ergiespelchereinheit herzustellen,
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch .gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens einer zusätzliche Kühlungsplatte um- fasst, wobei die zusätzliche Kuh!ungsp!a-tte zumindest eine Öffnung aufweist und wobei das Verfahren weiterhin einen Schritt des Anbringens der zusätzlichen Kühlungsplatte an der Haiteeinheit (1) aufweist, derart, dass nach dem Schritt des Anbringens ein Koniaktanschluss des zumindest einen Energiespeicherelementes durch die zumindest eine Öffnung der zusätzlichen Kühlungsplafte kontaktierbar ist,
7. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch .gekennzelehnet, dass im Schritt des Einfügens eine Mehrzahl von Energiespeicherelementen in direktem Kontakt nebeneinander In die Haiteeinheit (1) eingefügt werden und wobei Im Schritt des Einfügens die Energiespeicherelemente derart in die Haiteeinheit (1) eingefügt werden, dass eine elektrische Kontaktierun.g von Kon- taktanschfüssen der einzelnen Energtespeicherele ente von einer gemeinsamen Köntakfierungsseiie aus ermöglicht wird. , Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, d ss ferner ein Schritt des Anbringens einer Kontaktschiene zwischen unterschiedlichen Kontaktanschlössen von Energiespeicherelemente vorgesehen ist, , Verfahren gemäß, einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, ctäss ferner ein Schritt des Anbringens eines Deckeis vorgesehen ist, wobei der Decke! derart ausgefügt und angebracht wird, dass eine elektrisch leitfähige Verbindung von einem Kontaktanscnfuss des zumindest einen Ener- giespeicherelementes zu einem Mantel des Energiespeicherelementes verhindert wird. 0, Verfahren' gemäß einem der Ansprüche 8 bis 8, dadurch gefermgeichnet, dass im Schritt des Einfügens das Einfügen des zumindest einen Energiespeicherelementes derart erfolgt, dass ein Mantel des zumindest einen Energ iespeicberelementes mit einen? Kontaktanschluss des Energiespeicherelementes elektrisch leltfählg verbunden wird. 1 , Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet» dass im Schritt des Bereilsteliens der HaSteesnheit (1) eine Haiieeinheit (1) bereitgestellt wird, die zur spielfreien Aufnahme zumindest einer Energiespeicherelementes ausgebildet ist, die eine wabenförmige oder eine runde Äußenstruktur aufweist. , Vorrichtung (1 , 2) zur Halterung einer Energiespeichereinheit für ein Fahrzeug, di durch die Ausführung der Schritt eines Verfahrens {70, 80) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche hergestellt wurde.
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