WO2022188968A1 - Assembly having a tolerance-compensating heat conducting element, a battery and a method for installing battery cells in a battery housing by means of a tolerance-compensating heat conducting element - Google Patents

Assembly having a tolerance-compensating heat conducting element, a battery and a method for installing battery cells in a battery housing by means of a tolerance-compensating heat conducting element Download PDF

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WO2022188968A1
WO2022188968A1 PCT/EP2021/056071 EP2021056071W WO2022188968A1 WO 2022188968 A1 WO2022188968 A1 WO 2022188968A1 EP 2021056071 W EP2021056071 W EP 2021056071W WO 2022188968 A1 WO2022188968 A1 WO 2022188968A1
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tolerance
battery
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conducting element
compensating heat
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Patrick Bauer
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Definitions

  • the invention relates to an arrangement with a tolerance-compensating heat-conducting element. Furthermore, the invention relates to a battery and a method for installing battery cells in a battery housing by means of a tolerance-compensating heat-conducting element.
  • a battery in particular a lithium-ion battery, has at least one battery module or advantageously a plurality of battery modules.
  • Each battery module has a battery housing and several battery cells, in particular configured as pouch cells, prismatic cells or round cells, the battery cells preferably being combined to form a battery cell stack and connected to one another in series and/or in parallel.
  • the battery cells are arranged in a fixed manner in the battery housing, with the battery housing usually having a pot-shaped base body and a cover.
  • the battery housing has a base body that is designed as an extruded profile and is open at the front, with the two open front sides of the base body being closable by a cover each.
  • the battery cells are arranged inside the base body.
  • a battery housing is also to be understood as meaning a battery module housing if the battery is composed of a plurality of battery modules.
  • the fixed arrangement of the battery cells in the battery housing is achieved, among other things, by a potting compound, the battery cells being inserted into the battery housing and the cavity between the inner surface of the battery housing and the battery cells being filled directly with the potting compound.
  • a placeholder corresponding to the battery cells can also be used, with the placeholder being inserted into the battery housing, the cavity between the placeholder and the inner surface of the battery housing being filled with the casting compound, the placeholder being removed and finally the battery cells being inserted into the area of the placeholder will.
  • a configuration of a battery module with a casting compound is disclosed, for example, in WO 2008/104356 A1.
  • the potting compound is also used to thermally connect the battery cells to the battery housing.
  • the thermal connection of the battery cells to the battery housing is necessary because the battery cells heat up during operation, ie during discharging and charging, and have to be cooled in order to avoid thermal overload.
  • thermally conductive particles in particular metallic particles, are embedded in the casting compound, as a result of which the thermal conductivity of the casting compound is increased.
  • a disadvantage of a potting compound with embedded particles to increase the thermal conductivity is that the embedded particles increase the viscosity of the potting compound, thereby processing, ie filling the Potting compound is made more difficult.
  • the high viscosity makes it considerably more difficult to fill the casting compound into a narrow gap.
  • the object is therefore to provide an arrangement with a tolerance-compensating element, in which case the heat transfer and the tolerance compensation between two components should take place in a simple and cost-effective manner. This object is achieved by an arrangement with the features of main claim 1.
  • the arrangement comprises a first component and a second component which are mounted at a distance from one another. Both components have manufacturing-related deviations, which are permissible within a certain tolerance. Furthermore, the components are assembled in the assembly process with predefined assembly tolerances. In order to compensate for the manufacturing and assembly tolerances in the assembled state of the components, a tolerance-compensating element is provided, which is inserted into a gap between the two components.
  • the first component is designed in such a way that it heats up during operation, with the heat that is produced having to be dissipated.
  • the tolerance-compensating element is designed to be heat-conducting, ie it is a heat-conducting element, with the heat being transferred from the first component to the second component via the tolerance-compensating heat-conducting element.
  • the second component is cooled in particular by a cooling device.
  • the tolerance-compensating heat-conducting element has a base body and a casting compound.
  • the base body lies with a first side on the first component and with a first side opposite, second side on the second component, wherein at least one resilient element is provided on the second side, which rests prestressed on the second component.
  • the spring element is prestressed by assembling the base body or by pushing the base body into the gap existing between the first component and the second component, with the assembly of the base body with the prestressed spring element compensating for the manufacturing and assembly-related tolerances .
  • the casting compound completely fills the gap between the two components, in which the base body is already arranged, as a result of which there is a final and fixed positioning of the second component relative to the first component.
  • the base body is almost completely embedded in the casting compound, with the contact surface of the base body that rests on the first component and the second component not being covered by the casting compound and the base body rests directly on the components.
  • the base body is also used for heat transfer, with the base body having a high thermal conductivity in comparison to the casting compound. Because the base body is in contact with both components, the first component is thermally coupled to the second base body via the base body, which has high thermal conductivity. Heat is also transferred via the casting compound, but this is relatively low compared to the base body.
  • the thermal conductivity is significantly increased, in particular doubled or tripled, compared to the potting compound as such. With such a tolerance-compensating heat-conducting element, the manufacturing and assembly-related deviations can be compensated and adequate heat transfer between the first component and the second component can be guaranteed.
  • the base body has a plurality of resilient elements and a connecting section lying against the first component, the resilient elements being fastened to the connecting section with a first end and lying against the second component with an opposite, free end in each case.
  • the base body rests against the first component with the connecting section.
  • the base body rests against the second component with a plurality of resilient elements. Due to the fact that several resilient elements are provided, the heat transfer of the base body and thus of the tolerance-compensating heat-conducting element can be increased.
  • the base body is designed in one piece, as a result of which the manufacturing effort can be reduced because individual components do not have to be assembled.
  • the base body is preferably made of metal, with a metal base body having a relatively high thermal conductivity and being able to be produced inexpensively.
  • the base body is made of copper, with copper having a high thermal conductivity. As a result, the heat transfer between the first component and the second component can be increased.
  • the base body is preferably made from a stamped and bent sheet metal part.
  • the base body is made from sheet metal, with the resilient element being cut free, for example, by a U-shaped cut and by bending it up or down through the U-shaped cut area is produced. In this way, the base body can be manufactured simply and inexpensively, the sheet metal being a relatively inexpensive basic element and the stamping and bending of the sheet metal being simple and inexpensive manufacturing processes.
  • the casting compound is made from polyurethane.
  • the polyurethane has good stability with a relatively low weight.
  • the casting compound preferably has thermally conductive particles.
  • the thermally conductive particles are, in particular, metallic or ceramic particles which are embedded in a base mass of the casting compound. The amount of particles is selected in such a way that the viscosity of the casting compound is still relatively low, so that the casting compound can be processed in a simple manner despite the thermally conductive particles.
  • the thermal conductivity of the base body is higher than the thermal conductivity of the potting compound.
  • the high heat transfer is mainly achieved by the high thermal conductivity of the base body, the casting compound having a low viscosity due to the lower thermal conductivity and thus no or few embedded, thermally conductive particles and is therefore easy to process.
  • the base body preferably has an electrically insulating coating. This prevents an electrical connection being established between the two components.
  • the first component can be, for example, an element through which an electric current flows
  • the second component can be, for example, an associated housing.
  • the housing should never have an electric current flowing through it.
  • the electrically insulating coating is an electrically non-conductive lacquer, the lacquer having a relatively small layer thickness.
  • a battery which has a battery housing, a plurality of battery cells which are arranged in the battery housing, and a tolerance-compensating heat-conducting element according to one of claims 1 to 11, wherein the tolerance-compensating heat-conducting element is in a gap between an inner wall surface of the battery housing and a battery cell directly adjacent to the inner wall surface or in a gap between two adjacent battery cells.
  • the battery cell directly adjacent to the inner wall surface can be regarded as the first component according to claims 1 to 11.
  • the battery housing is the second component.
  • the battery case is designed such that when the battery cells are assembled, there is a gap between the battery cell adjacent to the inner wall surface of the battery case and the inner wall surface of the battery case.
  • the battery cells are finally fixed via the tolerance-compensating heat-conducting element, with the battery cells being clamped by the base body between the two side walls of the battery housing and then finally fixed in the clamped position by the casting compound.
  • the base body and the potting compound also serve to conduct heat between the battery cells and the Battery housing, wherein the tolerance-compensating heat-conducting element, in particular through the base body, has a high thermal conductivity.
  • the object is also achieved by a method for installing battery cells in a battery housing by means of a tolerance-compensating heat-conducting element according to one of claims 1 to 11, the method having the following steps:
  • the battery cells can be reliably positioned in the battery housing and heat transfer between the battery cells and the battery housing can be provided in a simple and cost-effective manner.
  • An arrangement with a tolerance-compensating heat-conducting element, a battery and a method are provided by which the first component and the second component can be reliably positioned relative to one another or the battery cells in the battery housing, with sufficient heat transfer between the two components or between the battery cells and the battery housing can be guaranteed.
  • An embodiment of an arrangement according to the invention is shown in the figure and is described below.
  • FIG. 1 shows a sectional illustration of a battery with a tolerance-compensating heat-conducting element according to the invention.
  • the figure shows a battery 10.
  • the battery 10 comprises a battery housing which has a prismatic base body 14 and a cover 16.
  • the prismatic base body 14 and the cover 16 delimit an interior space 18 that is sealed off from the environment.
  • a cooling plate 20 is arranged on a side of a base of the prismatic, top-shaped base body 14 that faces away from the interior space 18 the battery 10 is cooled.
  • the cooling channel 21 is fluidically connected to a cooling circuit, not shown in the figure.
  • the battery housing can have a base body with two open end faces, the open end faces being closed by a respective cover.
  • the cooling plate is arranged on a top section or a bottom section of the base body.
  • a battery cell pack 22 is arranged in the interior 18 of the battery housing.
  • the battery cell pack 22 has a large number of prismatic battery cells 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248 which are arranged next to one another and are electrically connected to one another in series and/or in parallel.
  • the battery cells 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248 are usually added to the battery cell pack 22 and used as a whole in the interior 18 of the battery housing 12.
  • the interior space 18 or the distance between the two side walls of the base body 14 is designed such that when an end of the battery cell pack 22 facing towards a first side wall is in contact with a second side wall facing end of the battery cell pack 22 is spaced from the side wall, so that a gap 28 between an inner surface of the side wall and the inner surface directly adjacent battery cell 241, namely a second component, is present. Insertion of the battery cell pack 22 into the battery housing 13 is only possible with such a configuration. Otherwise, the manufacturing and assembly tolerances could result in the battery cell pack 22 being made wider than the interior space 18, which would make it impossible for the battery cell pack 22 to be inserted into the interior space 18
  • a tolerance-compensating heat-conducting element 30 is inserted into the gap 28 .
  • the tolerance-compensating heat-conducting element 30 has a metallic base body 32 which has a connecting section 34 and a plurality of resilient elements 361, 362, 363, 364, 365.
  • the base body 32 is a one-piece bent sheet metal part and is made of copper.
  • the base body 32 has an electrically non-conductive coating 38 in the form of paint.
  • the tolerance-compensating heat-conducting element 30 has a casting compound 40 which is made from polyurethane and has thermally conductive, metallic particles.
  • the base body 32 is completely embedded in the casting compound 40, with the exception of the contact surfaces between the base body 32 and the inner surface of the battery housing 12 and the contact surfaces between the base body 32 and the battery cell 241.
  • the base body 32 of the tolerance-compensating heat-conducting element 30 into the gap 28 .
  • the resilient elements 361 are deformed, 362, 363, 364, 365 and are thereby biased.
  • the preload of the resilient elements 361, 362, 363, 364, 365 loads the battery cell pack 22 in such a way that it is pressed against the other side wall and is thereby clamped between the tolerance-compensating heat-conducting element 30 and the side wall.
  • the sealing compound 40 is then filled into the gap 28, which finally and rigidly fixes the battery cell stack 22 after curing.
  • the tolerance-compensating heat-conducting element 30 has good heat transfer between the battery cell 241 and the battery housing 12 . Furthermore, the casting compound 40 has thermally conductive particles to increase the thermal conductivity, the thermal conductivity of the
  • Base body 32 is higher than the thermal conductivity of the potting compound 40.
  • the heat generated during operation of the battery cells 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248, i.e. during discharging and charging can be reliably dissipated to the battery housing, with the battery housing 12 being cooled by the cooling plate 20.
  • the tolerance-compensating heat-conducting element 30 the deviations caused by manufacturing and assembly can be compensated for and sufficient heat transfer between the first component, i.e. the battery cell pack 22, and the second component, i.e. the battery housing 12, can be ensured.
  • such a tolerance-compensating heat-conducting element 30 has low production costs and can be arranged in a gap 28 in a simple manner.
  • the tolerance-compensating heat-conducting element 30 or the battery housing 12 can be designed differently.
  • the tolerance-compensating heat-conducting element 30 could be arranged between two battery cells 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248 instead of between the inner wall surface of the battery housing 12 and the battery cell 241 on the edge.

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Abstract

The invention relates to an assembly having a tolerance-compensating heat conducting element (30) comprising a heat-conducting main body (32), which has at least one resilient element (361, 362, 363, 364, 365), and a potting compound (40). The main body (32) is positioned in a gap (28) between a first component (22) and a second component (12), a first side of said main body (32) resting against the first component (22) and a second side, opposite the first side, being preloaded by the resilient element (361, 362, 363, 364, 365) to rest against the second component (12), and the main body (32) is almost completely embedded in the potting compound (40).

Description

B E S C H R E I B U N G DESCRIPTION
Anordnung mit einem toleranzausgleichenden Wärmeleitelement, eine Batterie und ein Verfahren zum Montieren von Batteriezellen in einem Batteriegehäuse mittels eines toleranzausgleichenden Wärmeleitelement Arrangement with a tolerance-compensating heat-conducting element, a battery and a method for mounting battery cells in a battery housing by means of a tolerance-compensating heat-conducting element
Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem toleranzausgleichenden Wärmeleitelement. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Batterie und ein Verfahren zum Montieren von Batteriezellen in einem Batteriegehäuse mittels eines toleranzausgleichenden Wärmeleitelements. The invention relates to an arrangement with a tolerance-compensating heat-conducting element. Furthermore, the invention relates to a battery and a method for installing battery cells in a battery housing by means of a tolerance-compensating heat-conducting element.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass eine Batterie, insbesondere eine Lithium-Ionen-Batterie, zumindest ein Batteriemodul oder vorteilhafterweise mehrere Batteriemodule aufweist. Jedes Batteriemodul weist ein Batteriegehäuse und mehrere, insbesondere als Pouch-Zellen, prismatische Zellen oder Rund-Zellen ausgeführte, Batteriezellen auf, wobei die Batteriezellen vorzugsweise zu einem Batteriezellstapel zusammengefasst sind und miteinander seriell und/oder parallel verschaltet sind. Die Batteriezellen sind in dem Batteriegehäuse fest angeordnet, wobei das Batteriegehäuse üblicherweise einen topfförmigen Grundkörper und einen Deckel aufweist. Alternativ weist das Batteriegehäuse einen als Strangpressprofil ausgeführten und stirnseitig offenen Grundkörper auf, wobei die beiden offenen Stirnseiten des Grundkörpers durch jeweils einen Deckel verschließbar sind. Innerhalb des Grundkörpers sind die Batteriezellen angeordnet. It is known from the prior art that a battery, in particular a lithium-ion battery, has at least one battery module or advantageously a plurality of battery modules. Each battery module has a battery housing and several battery cells, in particular configured as pouch cells, prismatic cells or round cells, the battery cells preferably being combined to form a battery cell stack and connected to one another in series and/or in parallel. The battery cells are arranged in a fixed manner in the battery housing, with the battery housing usually having a pot-shaped base body and a cover. Alternatively, the battery housing has a base body that is designed as an extruded profile and is open at the front, with the two open front sides of the base body being closable by a cover each. The battery cells are arranged inside the base body.
Unter einem Batteriegehäuse ist auch ein Batteriemodulgehäuse zu verstehen, wenn die Batterie aus mehreren Batteriemodulen zusammengesetzt ist. Bei der festen Anordnung der Batteriezellen in dem Batteriegehäuse besteht das Problem, dass die Batteriezellen und das Batteriegehäuse gewisse Fertigungsabweichungen aufweisen und dadurch eine feste Anordnung der Batteriezellen nicht bereits durch eine relativ genaue Herstellung des Batteriegehäuses und der Batteriezellen gewährleistet werden kann. A battery housing is also to be understood as meaning a battery module housing if the battery is composed of a plurality of battery modules. With the fixed arrangement of the battery cells in the battery housing, there is the problem that the battery cells and the battery housing have certain manufacturing deviations and therefore a fixed arrangement of the battery cells cannot be guaranteed by relatively precise manufacture of the battery housing and the battery cells.
Die feste Anordnung der Batteriezellen in dem Batteriegehäuse wird unter anderem durch eine Vergussmasse erzielt, wobei die Batteriezellen in das Batteriegehäuse eingesetzt werden und der Hohlraum zwischen der Innenfläche des Batteriegehäuses und den Batteriezellen direkt mit der Vergussmasse ausgefüllt wird. Anderenfalls kann auch ein den Batteriezellen entsprechender Platzhalter verwendet werden, wobei der Platzhalter in das Batteriegehäuse eingesetzt wird, der Hohlraum zwischen dem Platzhalter und der Innenfläche des Batteriegehäuses mit der Vergussmasse ausgefüllt wird, der Platzhalter entfernt wird und abschließend die Batteriezellen in den Bereich der Platzhalter eingesetzt werden. Eine derartige Ausgestaltung eines Batteriemoduls mit einer Vergussmasse ist beispielsweise in der WO 2008/104356 Al offenbart. Die Vergussmasse dient außerdem der thermischen Anbindung der Batteriezellen an das Batteriegehäuse. Die thermische Anbindung der Batteriezellen an das Batteriegehäuse ist erforderlich, da sich die Batteriezellen in Betrieb, d.h. beim Entladen und Aufladen, erwärmen und gekühlt werden müssen, um eine thermische Überlastung zu vermeiden. Um eine erforderliche Wärmeübertragung über die Vergussmasse zu gewährleisten, sind in der Vergussmasse wärmeleitfähige Partikel, insbesondere metallische Partikel, eingebettet, wodurch die Wärmeleitfähigkeit der Vergussmasse erhöht wird. Nachteilig an einer Vergussmasse mit eingebetteten Partikeln zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit ist, dass die eingebetteten Partikel die Viskosität der Vergussmasse erhöhen, wodurch die Verarbeitung, d.h. das Einfüllen der Vergussmasse, erschwert wird. Insbesondere wird das Einfüllen der Vergussmasse in einen schmalen Spalt durch die hohe Viskosität erheblich erschwert. Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Anordnung mit einem toleranzausgleichenden Element bereitzustellen, wobei die Wärmeübertragung und der Toleranzausgleich zwischen zwei Bauteilen auf eine einfache und kostengünstige Weise erfolgen soll. Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst. The fixed arrangement of the battery cells in the battery housing is achieved, among other things, by a potting compound, the battery cells being inserted into the battery housing and the cavity between the inner surface of the battery housing and the battery cells being filled directly with the potting compound. Otherwise, a placeholder corresponding to the battery cells can also be used, with the placeholder being inserted into the battery housing, the cavity between the placeholder and the inner surface of the battery housing being filled with the casting compound, the placeholder being removed and finally the battery cells being inserted into the area of the placeholder will. Such a configuration of a battery module with a casting compound is disclosed, for example, in WO 2008/104356 A1. The potting compound is also used to thermally connect the battery cells to the battery housing. The thermal connection of the battery cells to the battery housing is necessary because the battery cells heat up during operation, ie during discharging and charging, and have to be cooled in order to avoid thermal overload. In order to ensure the required heat transfer via the casting compound, thermally conductive particles, in particular metallic particles, are embedded in the casting compound, as a result of which the thermal conductivity of the casting compound is increased. A disadvantage of a potting compound with embedded particles to increase the thermal conductivity is that the embedded particles increase the viscosity of the potting compound, thereby processing, ie filling the Potting compound is made more difficult. In particular, the high viscosity makes it considerably more difficult to fill the casting compound into a narrow gap. The object is therefore to provide an arrangement with a tolerance-compensating element, in which case the heat transfer and the tolerance compensation between two components should take place in a simple and cost-effective manner. This object is achieved by an arrangement with the features of main claim 1.
Die Anordnung umfasst ein erstes Bauteil und ein zweites Bauteil, welche beabstandet zueinander montiert werden. Beide Bauteile weisen fertigungsbedingte Abweichungen auf, welche innerhalb einer gewissen Toleranz zulässig sind. Weiterhin werden die Bauteile im Montageprozess mit vordefinierten Montagetoleranzen montiert. Um die Fertigungs- und Montagetoleranzen im montierten Zustand der Bauteile auszugleichen, ist ein toleranzausgleichendes Element vorgesehen, welches in einen Spalt zwischen die beiden Bauteile eingesetzt wird. The arrangement comprises a first component and a second component which are mounted at a distance from one another. Both components have manufacturing-related deviations, which are permissible within a certain tolerance. Furthermore, the components are assembled in the assembly process with predefined assembly tolerances. In order to compensate for the manufacturing and assembly tolerances in the assembled state of the components, a tolerance-compensating element is provided, which is inserted into a gap between the two components.
Das erste Bauteil ist derart ausgeführt, dass es sich im Betrieb erwärmt, wobei die dabei entstehende Wärme abgeführt werden muss. Dies erfolgt dadurch, dass das toleranzausgleichende Element wärmeleitend ausgeführt ist, d.h. ein Wärmeleitelement ist, wobei über das toleranzausgleichende Wärmeleitelement die Wärme von dem ersten Bauteil an das zweite Bauteil übertragen wird. Das zweite Bauteil wird insbesondere durch eine Kühlvorrichtung gekühlt. Erfindungsgemäß weist das toleranzausgleichende Wärmeleitelement einen Grundkörper und eine Vergussmasse auf. Der Grundkörper liegt mit einer ersten Seite an dem ersten Bauteil und mit einer zur ersten Seite entgegengesetzten, zweiten Seite an dem zweiten Bauteil an, wobei an der zweiten Seite mindestens ein federndes Element vorgesehen ist, welches vorgespannt an dem zweiten Bauteil anliegt. Die Vorspannung des federnden Elements erfolgt durch die Montage des Grundkörpers bzw. durch das Hineinschieben des Grundkörpers in den zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil existierenden Spalt, wobei durch die Montage des Grundkörpers mit dem vorgespannten federnden Element die fertigungs- und montagebedingten Toleranzen ausgeglichen werden. Die Vergussmasse füllt den Spalt zwischen den beiden Bauteilen, in welchem bereits der Grundkörper angeordnet ist, vollständig aus, wodurch eine endgültige und feste Positionierung des zweiten Bauteils relativ zum ersten Bauteil vorliegt. Dabei ist der Grundkörper nahe vollständig in der Vergussmasse eingebettet, wobei die Anlagefläche des Grundkörpers, welche an dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil anliegen, nicht durch die Vergussmasse bedeckt sind und der Grundkörper direkt an den Bauteilen anliegt. The first component is designed in such a way that it heats up during operation, with the heat that is produced having to be dissipated. This takes place in that the tolerance-compensating element is designed to be heat-conducting, ie it is a heat-conducting element, with the heat being transferred from the first component to the second component via the tolerance-compensating heat-conducting element. The second component is cooled in particular by a cooling device. According to the invention, the tolerance-compensating heat-conducting element has a base body and a casting compound. The base body lies with a first side on the first component and with a first side opposite, second side on the second component, wherein at least one resilient element is provided on the second side, which rests prestressed on the second component. The spring element is prestressed by assembling the base body or by pushing the base body into the gap existing between the first component and the second component, with the assembly of the base body with the prestressed spring element compensating for the manufacturing and assembly-related tolerances . The casting compound completely fills the gap between the two components, in which the base body is already arranged, as a result of which there is a final and fixed positioning of the second component relative to the first component. The base body is almost completely embedded in the casting compound, with the contact surface of the base body that rests on the first component and the second component not being covered by the casting compound and the base body rests directly on the components.
Der Grundkörper dient außerdem der Wärmeübertragung, wobei der Grundkörper eine vergleichsweise zur Vergussmasse hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Dadurch, dass der Grundkörper an beiden Bauteilen anliegt, ist das erste Bauteil über den eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Grundkörper mit dem zweiten Grundkörper thermisch gekoppelt. Über die Vergussmasse erfolgt ebenfalls eine Wärmeübertragung, welche jedoch vergleichsweise zum Grundkörper relativ gering ist. Durch die Einbettung des Grundkörpers in der Vergussmasse wird die Wärmeleitfähigkeit in Vergleich zu der Vergussmasse als solche erheblich erhöht, insbesondere verdoppelt oder verdreifacht. Durch ein derartiges toleranzausgleichendes Wärmeleitelement können die fertigungs- und montagebedingten Abweichungen ausgeglichen werden und eine ausreichende Wärmeübertragung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil gewährleistet werden. Außerdem weist ein derartiges toleranzausgleichende Wärmeleitelement geringe Herstellungskosten auf und kann auf eine einfache Weise in einem Spalt angeordnet werden. Vorzugsweise weist der Grundkörper eine Vielzahl von federnden Elementen und einen am ersten Bauteil anliegenden Verbindungsabschnitt auf, wobei die federnden Elemente mit einem ersten Ende an dem Verbindungsabschnitt befestigt sind und mit jeweils einem entgegengesetzten, freien Ende an dem zweiten Bauteil anliegen. Der Grundkörper liegt mit dem Verbindungsabschnitt an dem ersten Bauteil an. Andererseits liegt der Grundkörper mit mehreren federnden Elementen an dem zweiten Bauteil an. Dadurch, dass mehrere federnden Elemente vorgesehen sind, kann die Wärmeübertragung des Grundkörpers und damit des toleranzausgleichenden Wärmeleitelements erhöht werden. The base body is also used for heat transfer, with the base body having a high thermal conductivity in comparison to the casting compound. Because the base body is in contact with both components, the first component is thermally coupled to the second base body via the base body, which has high thermal conductivity. Heat is also transferred via the casting compound, but this is relatively low compared to the base body. By embedding the base body in the potting compound, the thermal conductivity is significantly increased, in particular doubled or tripled, compared to the potting compound as such. With such a tolerance-compensating heat-conducting element, the manufacturing and assembly-related deviations can be compensated and adequate heat transfer between the first component and the second component can be guaranteed. In addition, such a tolerance-compensating heat-conducting element has low production costs and can be arranged in a gap in a simple manner. Preferably, the base body has a plurality of resilient elements and a connecting section lying against the first component, the resilient elements being fastened to the connecting section with a first end and lying against the second component with an opposite, free end in each case. The base body rests against the first component with the connecting section. On the other hand, the base body rests against the second component with a plurality of resilient elements. Due to the fact that several resilient elements are provided, the heat transfer of the base body and thus of the tolerance-compensating heat-conducting element can be increased.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Grundkörper einstückig ausgeführt, wodurch der Herstellungsaufwand reduziert werden kann, indem keine Montage einzelner Komponenten erforderlich ist. Vorzugsweise ist der Grundkörper aus Metall ausgeführt, wobei ein metallischer Grundkörper eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist und kostengünstig hergestellt werden kann. In a preferred embodiment, the base body is designed in one piece, as a result of which the manufacturing effort can be reduced because individual components do not have to be assembled. The base body is preferably made of metal, with a metal base body having a relatively high thermal conductivity and being able to be produced inexpensively.
In einer bevorzugen Ausgestaltung ist der Grundkörper aus Kupfer hergestellt, wobei Kupfer eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Dadurch kann die Wärmeübertragung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil erhöht werden. In a preferred embodiment, the base body is made of copper, with copper having a high thermal conductivity. As a result, the heat transfer between the first component and the second component can be increased.
Vorzugsweise ist der Grundkörper aus einem Stanz-Biege-Blechteil ausgeführt. Der Grundkörper wird aus einem Blech hergestellt, wobei das federnde Element beispielsweise durch einen U-förmigen Schnitt und einem Hoch- bzw. Runterbiegen des durch den U-förmigen Schnitt freigeschnitten Bereichs hergestellt wird. Auf diese Weise kann der Grundkörper einfach und kostengünstig hergestellt werden, wobei das Blech ein relativ kostengünstiges Grundelement ist und das Stanzen und Biegen des Blechs einfache und kostengünstige Herstellungsprozesse sind. The base body is preferably made from a stamped and bent sheet metal part. The base body is made from sheet metal, with the resilient element being cut free, for example, by a U-shaped cut and by bending it up or down through the U-shaped cut area is produced. In this way, the base body can be manufactured simply and inexpensively, the sheet metal being a relatively inexpensive basic element and the stamping and bending of the sheet metal being simple and inexpensive manufacturing processes.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Vergussmasse aus Polyurethan hergestellt. Das Polyurethan weist eine gute Stabilität bei einem relativ geringen Gewicht auf. Vorzugsweise weist die Vergussmasse wärmeleitfähige Partikel auf. Die wärmeleitfähigen Partikel sind insbesondere metallische oder keramische Partikel, welche in einer Grundmasse der Vergussmasse eingebettet sind. Die Menge der Partikel ist derart gewählt, dass die Viskosität der Vergussmasse weiterhin relativ niedrig ist, so dass ein Verarbeiten der Vergussmasse trotz der wärmeleitfähigen Partikel auf eine einfache Weise möglich ist. In a preferred embodiment, the casting compound is made from polyurethane. The polyurethane has good stability with a relatively low weight. The casting compound preferably has thermally conductive particles. The thermally conductive particles are, in particular, metallic or ceramic particles which are embedded in a base mass of the casting compound. The amount of particles is selected in such a way that the viscosity of the casting compound is still relatively low, so that the casting compound can be processed in a simple manner despite the thermally conductive particles.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Wärmeleitfähigkeit des Grundkörpers höher als die Wärmeleitfähigkeit der Vergussmasse. Damit wird die hohe Wärmeübertragung hauptsächlich durch die hohe Wärmeleitfähigkeit des Grundkörpers erzielt, wobei die Vergussmasse durch die niedrigere Wärmeleitfähigkeit und damit durch keine oder wenige eingebetteten, wärmeleitfähigen Partikel eine niedrige Viskosität aufweist und dadurch einfach verarbeitbar ist. In a preferred embodiment, the thermal conductivity of the base body is higher than the thermal conductivity of the potting compound. Thus, the high heat transfer is mainly achieved by the high thermal conductivity of the base body, the casting compound having a low viscosity due to the lower thermal conductivity and thus no or few embedded, thermally conductive particles and is therefore easy to process.
Vorzugsweise weist der Grundkörper eine elektrisch-isolierende Beschichtung auf. Dadurch wird verhindert, dass eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Bauteilen hergestellt werden kann. Das erste Bauteil kann beispielsweise ein mit einem elektrischen Strom durchflossenes Element sein und das zweite Bauteil kann beispielsweise ein dazugehöriges Gehäuse sein. Dabei soll das Gehäuse keinesfalls mit einem elektrischen Strom durchströmt sein. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die elektrisch-isolierende Beschichtung ein elektrisch nicht-leitender Lack, wobei der Lack eine relativ geringe Schichtdicke aufweist. Dadurch können eine elektrische Isolation und gleichzeitig eine hohe Wärmeleitfähigkeit des Grundkörpers gewährleistet werden. The base body preferably has an electrically insulating coating. This prevents an electrical connection being established between the two components. The first component can be, for example, an element through which an electric current flows, and the second component can be, for example, an associated housing. The housing should never have an electric current flowing through it. In a preferred embodiment the electrically insulating coating is an electrically non-conductive lacquer, the lacquer having a relatively small layer thickness. As a result, electrical insulation and, at the same time, high thermal conductivity of the base body can be ensured.
Die Aufgabe wird außerdem durch eine Batterie gelöst, welche ein Batteriegehäuse, eine Mehrzahl von Batteriezellen, welche in dem Batteriegehäuse angeordnet sind, und ein toleranzausgleichenden Wärmeleitelement gemäß einer der Ansprüche 1 bis 11 aufweist, wobei das toleranzausgleichende Wärmeleitelement in einem Spalt zwischen einer Innenwandfläche des Batteriegehäuses und einer an die Innenwandfläche direkt angrenzenden Batteriezelle oder in einem Spalt zwischen zwei benachbarten Batteriezellen angeordnet ist. Die an die Innenwandfläche direkt angrenzende Batteriezelle kann als das erste Bauteil gemäß den Ansprüchen 1 bis 11 angesehen werden. Das Batteriegehäuse ist gemäß Anspruch 1 bis 11 das zweite Bauteil. The object is also achieved by a battery which has a battery housing, a plurality of battery cells which are arranged in the battery housing, and a tolerance-compensating heat-conducting element according to one of claims 1 to 11, wherein the tolerance-compensating heat-conducting element is in a gap between an inner wall surface of the battery housing and a battery cell directly adjacent to the inner wall surface or in a gap between two adjacent battery cells. The battery cell directly adjacent to the inner wall surface can be regarded as the first component according to claims 1 to 11. According to claims 1 to 11, the battery housing is the second component.
Die Batteriezellen erwärmen sich im Betrieb und müssen gekühlt werden. Anderenfalls führen Fertigungs- und Montagetoleranzen zu einer erschwerten Montage der Batteriezellen in das Batteriegehäuse. Dabei können die Fertigungs- und Montagetoleranzen derart groß sein, dass die Batteriezellen nicht in das Batteriegehäuse eingesetzt werden können. Um dies zu verhindern, wird das Batteriegehäuse derart ausgeführt, dass bei der Montage der Batteriezellen ein Spalt zwischen der an die Innenwandfläche des Batteriegehäuses angrenzenden Batteriezelle und der Innenwandfläche des Batteriegehäuses vorliegt. Die endgültige Fixierung der Batteriezellen erfolgt über das toleranzausgleichende Wärmeleitelement, wobei die Batteriezellen durch den Grundkörper zwischen den beiden Seitenwänden des Batteriegehäuses verspannt werden und anschließend durch die Vergussmasse in der verspannten Position endgültig fixiert werden. Der Grundkörper und die Vergussmasse dienen außerdem der Wärmeleitung zwischen den Batteriezellen und dem Batteriegehäuse, wobei das toleranzausgleichende Wärmeleitelement, insbesondere durch den Grundkörper, eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Zu weiteren Vorteilen des toleranzausgleichenden Wärmeleitelements wird auf die vorhergehenden Absätze verwiesen. The battery cells heat up during operation and must be cooled. Otherwise, manufacturing and assembly tolerances make it more difficult to assemble the battery cells in the battery housing. The manufacturing and assembly tolerances can be so large that the battery cells cannot be inserted into the battery housing. In order to prevent this, the battery case is designed such that when the battery cells are assembled, there is a gap between the battery cell adjacent to the inner wall surface of the battery case and the inner wall surface of the battery case. The battery cells are finally fixed via the tolerance-compensating heat-conducting element, with the battery cells being clamped by the base body between the two side walls of the battery housing and then finally fixed in the clamped position by the casting compound. The base body and the potting compound also serve to conduct heat between the battery cells and the Battery housing, wherein the tolerance-compensating heat-conducting element, in particular through the base body, has a high thermal conductivity. For further advantages of the tolerance-compensating heat-conducting element, reference is made to the preceding paragraphs.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren zum Montieren von Batteriezellen in einem Batteriegehäuse mittels eines toleranzausgleichenden Wärmeleitelements gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 gelöst, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: The object is also achieved by a method for installing battery cells in a battery housing by means of a tolerance-compensating heat-conducting element according to one of claims 1 to 11, the method having the following steps:
- Einsetzen der Batteriezellen in das Batteriegehäuse, - inserting the battery cells into the battery case,
- Einführen oder Einlegen des wärmeleitenden Grundkörpers in einen Spalt zwischen einer Innenwandfläche des Batteriegehäuses und einer an die Innenwandfläche des Batteriegehäuses angrenzenden- Inserting or inserting the thermally conductive base body into a gap between an inner wall surface of the battery case and one adjacent to the inner wall surface of the battery case
Batteriezelle oder in einen Spalt zwischen zwei benachbarten Batteriezellen, battery cell or in a gap between two adjacent battery cells,
- Einfüllen der Vergussmasse in den Spalt. Dadurch können die Batteriezellen zuverlässig in dem Batteriegehäuse positioniert werden und auf eine einfache und kostengünstige Weise eine Wärmeübertragung zwischen den Batteriezellen und dem Batteriegehäuse bereitgestellt werden. Es werden eine Anordnung mit einem toleranzausgleichenden Wärmeleitelement, eine Batterie und ein Verfahren bereitgestellt, durch welche das erste Bauteil und das zweite Bauteil relativ zueinander bzw. die Batteriezellen in dem Batteriegehäuse zuverlässig positioniert werden können, wobei eine ausreichende Wärmeübertragung zwischen den beiden Bauteilen bzw. zwischen den Batteriezellen und dem Batteriegehäuse gewährleistet werden kann. Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung ist in der Figur dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. - Filling the sealing compound into the gap. As a result, the battery cells can be reliably positioned in the battery housing and heat transfer between the battery cells and the battery housing can be provided in a simple and cost-effective manner. An arrangement with a tolerance-compensating heat-conducting element, a battery and a method are provided by which the first component and the second component can be reliably positioned relative to one another or the battery cells in the battery housing, with sufficient heat transfer between the two components or between the battery cells and the battery housing can be guaranteed. An embodiment of an arrangement according to the invention is shown in the figure and is described below.
Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer Batterie mit einem erfindungsgemäßen toleranzausgleichenden Wärmeleitelement. FIG. 1 shows a sectional illustration of a battery with a tolerance-compensating heat-conducting element according to the invention.
Die Figur zeigt eine Batterie 10. Die Batterie 10 umfasst ein Batteriegehäuse, welches einen prismatischen Grundkörper 14 und einen Deckel 16 aufweist. Der prismatische Grundkörper 14 und der Deckel 16 begrenzen einen gegenüber der Umgebung abgedichteten Innenraum 18. An einer dem Innenraum 18 abgewandten Seite eines Bodens des prismatischen, topförmigen Grundkörpers 14 ist eine Kühlplatte 20 angeordnet, welche einen von einem Kühlmittel durchströmten Kühlkanal 21 aufweist und durch welche die Batterie 10 gekühlt wird. Der Kühlkanal 21 ist mit einem in der Figur nicht gezeigten Kühlkreislauf fluidisch verbunden. Alternativ kann das Batteriegehäuse einen Grundkörper mit zwei offenen Stirnseiten aufweisen, wobei die offenen Stirnseiten durch jeweils einen Deckel verschlossen sind. Dabei ist die Kühlplatte an einem Deckenabschnitt oder einem Bodenabschnitt des Grundkörpers angeordnet. The figure shows a battery 10. The battery 10 comprises a battery housing which has a prismatic base body 14 and a cover 16. The prismatic base body 14 and the cover 16 delimit an interior space 18 that is sealed off from the environment. A cooling plate 20 is arranged on a side of a base of the prismatic, top-shaped base body 14 that faces away from the interior space 18 the battery 10 is cooled. The cooling channel 21 is fluidically connected to a cooling circuit, not shown in the figure. Alternatively, the battery housing can have a base body with two open end faces, the open end faces being closed by a respective cover. In this case, the cooling plate is arranged on a top section or a bottom section of the base body.
Im Innenraum 18 des Batteriegehäuses ist ein Batteriezellpaket 22 angeordnet. Das Batteriezellpaket 22 weist eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten, prismatischen und seriell und/oder parallel elektrisch miteinander verschalteten Batteriezellen 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248 auf. Die Batteriezellen 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248 werden üblicherweise zu dem Batteriezellpaket 22 gefügt und als Ganzes in den Innenraum 18 des Batteriegehäuses 12 eingesetzt. A battery cell pack 22 is arranged in the interior 18 of the battery housing. The battery cell pack 22 has a large number of prismatic battery cells 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248 which are arranged next to one another and are electrically connected to one another in series and/or in parallel. The battery cells 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248 are usually added to the battery cell pack 22 and used as a whole in the interior 18 of the battery housing 12.
Aufgrund von Fertigungs- und Montagetoleranzen wird der Innenraum 18 bzw. der Abstand zwischen den beiden Seitenwände des Grundkörpers 14 derart ausgestaltet, dass bei einer Anlage eines einer ersten Seitenwand zugwandten Endes des Batteriezellpakets 22 ein einer zweiten Seitenwand zugewandtes Ende des Batteriezellpaket 22 von der Seitenwand beabstandet ist, so dass ein Spalt 28 zwischen einer Innenfläche der Seitenwand und einer der Innenfläche direkt angrenzenden Batteriezelle 241, nämlich einem zweiten Bauteil, vorliegt. Erst durch eine derartige Ausgestaltung ist ein Einsetzen des Batteriezellpakets 22 in das Batteriegehäuse 13 möglich. Anderenfalls könnten die Fertigungs- und Montagetoleranzen dazu führen, dass das Batteriezellpaket 22 breiter ausgeführt ist als der Innenraum 18, wodurch ein Einsetzen des Batteriezellpakets 22 in den Innenraum 18 nicht möglich wäre Due to manufacturing and assembly tolerances, the interior space 18 or the distance between the two side walls of the base body 14 is designed such that when an end of the battery cell pack 22 facing towards a first side wall is in contact with a second side wall facing end of the battery cell pack 22 is spaced from the side wall, so that a gap 28 between an inner surface of the side wall and the inner surface directly adjacent battery cell 241, namely a second component, is present. Insertion of the battery cell pack 22 into the battery housing 13 is only possible with such a configuration. Otherwise, the manufacturing and assembly tolerances could result in the battery cell pack 22 being made wider than the interior space 18, which would make it impossible for the battery cell pack 22 to be inserted into the interior space 18
Um das Batteriezellpaket 22 fest in dem Innenraum 18 anzuordnen und ein unerwünschtes Bewegen des Batteriezellpakets 22 im Gebrauch innerhalb des Innenraums 18 zu verhindern, wird in den Spalt 28 ein toleranzausgleichendes Wärmeleitelement 30 eingesetzt. Das toleranzausgleichende Wärmeleitelement 30 weist einen metallischen Grundkörper 32 auf, welcher einen Verbindungsabschnitt 34 und mehrere federnde Elemente 361, 362, 363, 364, 365 aufweist. Der Grundkörper 32 ist ein einstückiges Blech-Biege-Teil und ist aus Kupfer hergestellt. Um eine elektrische Verbindung zwischen den Batteriezellen 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248 und dem Batteriegehäuse 12 zu verhindern, weist der Grundkörper 32 eine als Lack ausgeführte, elektrisch nicht-leitende Beschichtung 38 auf. Weiterhin weist das toleranzausgleichende Wärmeleitelement 30 eine Vergussmasse 40 auf, welche aus Polyurethan hergestellt ist und wärmeleitfähige, metallische Partikel aufweist. Der Grundkörper 32 ist vollständig in der Vergussmasse 40 eingebettet, ausgenommen die Anlageflächen zwischen dem Grundkörper 32 und der Innenfläche des Batteriegehäuses 12 und die Anlageflächen zwischen dem Grundkörper 32 und der Batteriezelle 241. Nach der Montage des Batteriezellpakets 22 in dem Batteriegehäuse 12 wird der Grundkörper 32 des toleranzausgleichenden Wärmeleitelements 30 in den Spalt 28 eingeführt. Dabei verformen sich die federnden Elemente 361, 362, 363, 364, 365 und werden dadurch vorgespannt. Die Vorspannung der federnden Elemente 361, 362, 363, 364, 365 belastet das Batteriezellpaket 22 derart, dass dieses gegen die andere Seitenwand gedrückt wird und dadurch zwischen dem toleranzausgleichenden Wärmeleitelement 30 und der Seitenwand eingespannt wird. Anschließend wird die Vergussmasse 40 in den Spalt 28 eingefüllt, welche nach dem Aushärten das Batteriezellpaket 22 endgültig und starr fixiert. In order to arrange the battery cell pack 22 firmly in the interior 18 and to prevent unwanted movement of the battery cell pack 22 within the interior 18 during use, a tolerance-compensating heat-conducting element 30 is inserted into the gap 28 . The tolerance-compensating heat-conducting element 30 has a metallic base body 32 which has a connecting section 34 and a plurality of resilient elements 361, 362, 363, 364, 365. The base body 32 is a one-piece bent sheet metal part and is made of copper. In order to prevent an electrical connection between the battery cells 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248 and the battery housing 12, the base body 32 has an electrically non-conductive coating 38 in the form of paint. Furthermore, the tolerance-compensating heat-conducting element 30 has a casting compound 40 which is made from polyurethane and has thermally conductive, metallic particles. The base body 32 is completely embedded in the casting compound 40, with the exception of the contact surfaces between the base body 32 and the inner surface of the battery housing 12 and the contact surfaces between the base body 32 and the battery cell 241. After the assembly of the battery cell pack 22 in the battery housing 12, the base body 32 of the tolerance-compensating heat-conducting element 30 into the gap 28 . In the process, the resilient elements 361 are deformed, 362, 363, 364, 365 and are thereby biased. The preload of the resilient elements 361, 362, 363, 364, 365 loads the battery cell pack 22 in such a way that it is pressed against the other side wall and is thereby clamped between the tolerance-compensating heat-conducting element 30 and the side wall. The sealing compound 40 is then filled into the gap 28, which finally and rigidly fixes the battery cell stack 22 after curing.
Durch den aus Kupfer ausgeführten Grundkörper 32 weist das toleranzausgleichende Wärmeleitelement 30 eine gute Wärmeübertragung zwischen der Batteriezelle 241 und dem Batteriegehäuse 12 auf. Weiterhin weist die Vergussmasse 40 zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit wärmeleitfähige Partikel auf, wobei die Wärmeleitfähigkeit desDue to the base body 32 made of copper, the tolerance-compensating heat-conducting element 30 has good heat transfer between the battery cell 241 and the battery housing 12 . Furthermore, the casting compound 40 has thermally conductive particles to increase the thermal conductivity, the thermal conductivity of the
Grundkörpers 32 höher als die Wärmeleitfähigkeit der Vergussmasse 40 ist. Dadurch kann die im Betrieb der Batteriezellen 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248, d.h. bei Entladen und Aufladen, entstehende Wärme an das Batteriegehäuse zuverlässig abgeführt werden, wobei das Batteriegehäuse 12 durch die Kühlplatte 20 gekühlt wird. Durch ein derartiges toleranzausgleichende Wärmeleitelement 30 können die fertigungs- und montagebedingten Abweichungen ausgeglichen werden und eine ausreichende Wärmeübertragung zwischen dem ersten Bauteil, d.h. dem Batteriezellpaket 22, und dem zweiten Bauteil, d.h. dem Batteriegehäuse 12, gewährleistet werden. Außerdem weist ein derartiges toleranzausgleichendes Wärmeleitelement 30 geringe Herstellungskosten auf und kann auf eine einfache Weise in einem Spalt 28 angeordnet werden. Base body 32 is higher than the thermal conductivity of the potting compound 40. As a result, the heat generated during operation of the battery cells 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248, i.e. during discharging and charging, can be reliably dissipated to the battery housing, with the battery housing 12 being cooled by the cooling plate 20. With such a tolerance-compensating heat-conducting element 30, the deviations caused by manufacturing and assembly can be compensated for and sufficient heat transfer between the first component, i.e. the battery cell pack 22, and the second component, i.e. the battery housing 12, can be ensured. In addition, such a tolerance-compensating heat-conducting element 30 has low production costs and can be arranged in a gap 28 in a simple manner.
Es sollte deutlich sein, dass verschiedene konstruktive Änderungen der Batterie 10 denkbar sind, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen. So kann das toleranzausgleichende Wärmeleitelement 30 oder das Batteriegehäuse 12 anders ausgeführt werden. Beispielsweise ist bei einem alternativen Gehäusekonzept mit einem Grundkörper und zwei die offenen Stirnseiten des Grundkörpers verschließenden Deckeln das toleranzausgleichende Wärmeleitelement oberhalb oder unterhalb von den in den Grundkörper eingeschobenen Batteriezellen angeordnet. Außerdem könnte das toleranzausgleichende Wärmeleitelement 30 anstatt zwischen der Innenwandfläche des Batteriegehäuses 12 und der randseitigen Batteriezelle 241 zwischen zwei Batteriezellen 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248 angeordnet sein. It should be clear that various structural changes to the battery 10 are conceivable without departing from the scope of the main claim. For example, the tolerance-compensating heat-conducting element 30 or the battery housing 12 can be designed differently. For example, in an alternative housing concept with a body and two Open end faces of the base body closing lids arranged the tolerance-compensating heat conducting element above or below the battery cells inserted into the base body. In addition, the tolerance-compensating heat-conducting element 30 could be arranged between two battery cells 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248 instead of between the inner wall surface of the battery housing 12 and the battery cell 241 on the edge.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT CLAIMS
1. Anordnung mit einem toleranzausgleichenden Wärmeleitelement (30), welches einen wärmeleitenden Grundkörper (32) mit mindestens einem federnden Element (361, 362, 363, 364, 365) und eine Vergussmasse (40) aufweist, wobei der Grundkörper (32) in einem Spalt (28) zwischen einem ersten Bauteil (22) und einem zweiten Bauteil (12) angeordnet ist, wobei der Grundkörper (32) mit einer ersten Seite an dem ersten Bauteil (22) anliegt und mit einer zur ersten Seite entgegengesetzten, zweiten Seite mit dem federnden Element (361, 362, 363, 364, 365) vorgespannt an dem zweiten Bauteil (12) anliegt, und wobei der Grundkörper (32) nahezu vollständig in der Vergussmasse (40) eingebettet ist. 1. Arrangement with a tolerance-compensating heat-conducting element (30), which has a heat-conducting base body (32) with at least one resilient element (361, 362, 363, 364, 365) and a casting compound (40), the base body (32) in one Gap (28) is arranged between a first component (22) and a second component (12), wherein the base body (32) rests with a first side on the first component (22) and with a second side opposite to the first side the resilient element (361, 362, 363, 364, 365) bears against the second component (12) in a prestressed manner, and wherein the base body (32) is almost completely embedded in the casting compound (40).
2. Toleranzausgleichendes Wärmeleitelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (32) eine Vielzahl von federnden Elementen (361, 362, 363, 364, 365) und einen am ersten Bauteil (22) anliegenden Verbindungsabschnitt (34) aufweist, wobei die federnden Elemente (361, 362, 363, 364, 365) mit einem ersten Ende an dem Verbindungsabschnitt (34) befestigt sind und mit einem entgegengesetzten, freien Ende an dem zweiten Bauteil (12) anliegen. 2. Tolerance-compensating heat-conducting element according to claim 1, characterized in that the base body (32) has a plurality of resilient elements (361, 362, 363, 364, 365) and a connecting section (34) resting on the first component (22), the resilient elements (361, 362, 363, 364, 365) are fastened with a first end to the connecting section (34) and rest with an opposite, free end on the second component (12).
3. Toleranzausgleichendes Wärmeleitelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (32) einstückig ausgeführt ist. 3. Tolerance-compensating heat-conducting element according to claim 1 or 2, characterized in that the base body (32) is made in one piece.
4. Toleranzausgleichendes Wärmeleitelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (32) aus Metall ausgeführt ist. 4. Tolerance-compensating heat-conducting element according to one of the preceding claims, characterized in that the base body (32) is made of metal.
5. Toleranzausgleichendes Wärmeleitelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (32) aus Kupfer hergestellt ist. 5. Tolerance-compensating heat-conducting element according to claim 4, characterized in that the base body (32) is made of copper.
6. Toleranzausgleichendes Wärmeleitelement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (32) aus einem Stanz-Biege-Blechteil ausgeführt ist. 6. Tolerance-compensating heat-conducting element according to claim 4 or 5, characterized in that the base body (32) is made from a stamped and bent sheet metal part.
7. Toleranzausgleichendes Wärmeleitelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (40) aus Polyurethan hergestellt ist. 7. Tolerance-compensating heat-conducting element according to one of the preceding claims, characterized in that the casting compound (40) is made of polyurethane.
8. Toleranzausgleichendes Wärmeleitelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (42) wärmeleitfähige Partikel aufweist. 8. Tolerance-compensating heat-conducting element according to one of the preceding claims, characterized in that the casting compound (42) has thermally conductive particles.
9. Toleranzausgleichendes Wärmeleitelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitfähigkeit des Grundkörpers (32) höher als die Wärmeleitfähigkeit der Vergussmasse (40) ist. 9. Tolerance-compensating heat-conducting element according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal conductivity of the base body (32) is higher than the thermal conductivity of the casting compound (40).
10. Toleranzausgleichendes Wärmeleitelement einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (32) eine elektrisch-isolierende Beschichtung (38) aufweist. 10. Tolerance-compensating heat-conducting element according to one of the preceding claims, characterized in that the base body (32) has an electrically insulating coating (38).
11. Toleranzausgleichendes Wärmeleitelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch-isolierende Beschichtung (38) ein Lack ist. 11. Tolerance-compensating heat-conducting element according to claim 10, characterized in that the electrically insulating coating (38) is a lacquer.
12. Batterie mit einem Batteriegehäuse (12), einer Mehrzahl von Batteriezellen (241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248), welche in dem Batteriegehäuse (12) angeordnet sind, und einem toleranzausgleichenden Wärmeleitelement (30) gemäß eines der Ansprüche 1 bis 11, wobei das toleranzausgleichende Wärmeleitelement (30) in einem Spalt (28) zwischen einer Innenwandfläche des Batteriegehäuses (12) und einer an die Innenwandfläche direkt angrenzenden Batteriezelle (241) oder in einem Spalt (28) zwischen zwei benachbarten Batteriezellen (241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248) angeordnet ist. According to one of claims 1 to 11, wherein the tolerance-compensating heat-conducting element (30) in a gap (28) between an inner wall surface of the battery housing (12) and a battery cell (241) directly adjoining the inner wall surface or in a gap (28) between two adjacent battery cells (241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248).
13. Verfahren zum Montieren von Batteriezellen (241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248) in einem Batteriegehäuse (12) mittels eines toleranzausgleichenden Wärmeleitelement (30) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:13. Method for mounting battery cells (241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248) in a battery housing (12) by means of a tolerance-compensating heat-conducting element (30) according to one of claims 1 to 11, the method having the following steps having:
- Einsetzen der Batteriezellen (241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248) in das Batteriegehäuse (12), - inserting the battery cells (241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248) into the battery housing (12),
- Einführen oder Einlegen des wärmeleitenden Grundkörpers (32) in einen Spalt (28) zwischen einer Innenwandfläche des- Inserting or inserting the thermally conductive base body (32) into a gap (28) between an inner wall surface of the
Batteriegehäuses (12) und einer an die Innenwandfläche des Batteriegehäuses (12) angrenzenden Batteriezelle (241) oder in einen Spalt zwischen zwei benachbarten Batteriezellen (241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248), - Einfüllen der Vergussmasse (40) in den Spalt (28). battery case (12) and a battery cell (241) adjoining the inner wall surface of the battery case (12) or in a gap between two adjacent battery cells (241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248), - filling in the casting compound ( 40) into the gap (28).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008104356A1 (en) 2007-02-27 2008-09-04 Daimler Ag Battery housing
JP2012104284A (en) * 2010-11-08 2012-05-31 Daikyonishikawa Corp Housing structure of power storage device
DE102011103993A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-13 Daimler Ag Cylindrical battery i.e. lithium ion traction battery, for driving e.g. electric car, has film arranged between cells and cooling elements, where film and compensation elements are integrally connected and/or firmly bonded with one another
EP3570364A1 (en) * 2017-04-06 2019-11-20 LG Chem, Ltd. Battery pack equipped with heat conduction medium having a louver fin shape

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008104356A1 (en) 2007-02-27 2008-09-04 Daimler Ag Battery housing
JP2012104284A (en) * 2010-11-08 2012-05-31 Daikyonishikawa Corp Housing structure of power storage device
DE102011103993A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-13 Daimler Ag Cylindrical battery i.e. lithium ion traction battery, for driving e.g. electric car, has film arranged between cells and cooling elements, where film and compensation elements are integrally connected and/or firmly bonded with one another
EP3570364A1 (en) * 2017-04-06 2019-11-20 LG Chem, Ltd. Battery pack equipped with heat conduction medium having a louver fin shape

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