DE102023105322A1

DE102023105322A1 - Device and method for arranging a battery unit on a housing component

Info

Publication number: DE102023105322A1
Application number: DE102023105322.1A
Authority: DE
Inventors: Markus Altersberger; Tobias Benker; Marc Gormanns; Andrea Kreuzwieser; Sebastian Kunze
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2023-03-03
Filing date: 2023-03-03
Publication date: 2024-09-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anordnen einer Batterieeinheit (10), die eine erste Kontaktseite (10a) umfasst, an einem Gehäusebauteil (12), das eine zweite Kontaktseite (12a) umfasst, wobei ein aushärtbares, thermisches Interfacematerial (26) in einem viskosen Zustand in einem bestimmten Anordnungsbereich (22) der ersten und/oder zweiten Kontaktseite (10a, 12a) angeordnet wird, und wobei die Batterieeinheit (10) derart in Bezug auf das Gehäusebauteil (12) angeordnet wird, dass die erste Kontaktseite (10a) der zweiten Kontaktseite (12a) zugewandt ist, und sich das thermische Interfacematerial (26) zwischen der ersten und zweiten Kontaktseite (10a, 12a) befindet. Dabei wird das thermische Interfacematerial (26) beim Anordnen (26) im bestimmten Anordnungsbereich (22) auf einen ersten Teilbereich (28) des Anordnungsbereichs (22) aufgebracht und nach dem Aufbringen im Anordnungsbereich (22) mittels einer Verstreichvorrichtung (30; 32, 34) (30; 32, 34), die über den Anordnungsbereich (22) bewegt wird, verteilt.

The invention relates to a method for arranging a battery unit (10), which comprises a first contact side (10a), on a housing component (12), which comprises a second contact side (12a), wherein a curable, thermal interface material (26) in a viscous state is arranged in a specific arrangement region (22) of the first and/or second contact side (10a, 12a), and wherein the battery unit (10) is arranged in relation to the housing component (12) such that the first contact side (10a) faces the second contact side (12a), and the thermal interface material (26) is located between the first and second contact sides (10a, 12a). During the arrangement (26) in the specific arrangement region (22), the thermal interface material (26) is applied to a first partial region (28) of the arrangement region (22) and, after the application in the arrangement region (22), is distributed by means of a spreading device (30; 32, 34) (30; 32, 34) which is moved over the arrangement region (22).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anordnen einer Batterieeinheit, die eine erste Kontaktseite umfasst, an einem Gehäusebauteil, das eine zweite Kontaktseite umfasst, wobei ein aushärtbares, thermisches Interfacematerial in einem viskosen Zustand in einem bestimmten Anordnungsbereich der ersten und/oder zweiten Kontaktseite angeordnet wird und die Batterieeinheit derart in Bezug auf das Gehäusebauteil angeordnet wird, dass die erste Kontaktseite der zweiten Kontaktseite zugewandt ist und sich das thermische Interfacematerial zwischen der ersten und zweiten Kontaktseite befindet. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zum Anordnen einer Batterieeinheit an einem Gehäusebauteil.The invention relates to a method for arranging a battery unit, which comprises a first contact side, on a housing component, which comprises a second contact side, wherein a curable, thermal interface material in a viscous state is arranged in a specific arrangement region of the first and/or second contact side and the battery unit is arranged in relation to the housing component such that the first contact side faces the second contact side and the thermal interface material is located between the first and second contact side. Furthermore, the invention also relates to a device for arranging a battery unit on a housing component.

Thermische Interfacematerialien, wie zum Beispiel Klebstoffe und andere wärmleitfähige Füllmassen, die auch als Gapfiller bezeichnet werden, dienen dazu, eine Batterieeinheit möglichst gut thermisch leitend an ein Gehäusebauteil anzubinden, um über dieses Gehäusebauteil Wärme aus der Batterieeinheit ableiten zu können. Üblicherweise werden dabei Klebstoffe und wärmeleitfähige Füllmassen im Karosseriebau und in der Batteriemontage zwischen einem Batteriemodul und einer entsprechenden Batterieaufnahme durch einen Raupenauftrag oder durch Injektion eingebracht. Beim Raupenauftrag wird dabei zunächst eine Raupe des thermischen Interfacematerials auf zum Beispiel den Kühlboden aufgetragen und dann werden die Batteriemodule daraufgesetzt und dabei das thermische Interfacematerial in der Fläche verpresst. Bei der Injektion wird zunächst das Batteriemodul relativ zu seiner Batterieaufnahme positioniert und befestigt und anschließend, zum Beispiel durch eine geeignete Injektionsöffnung, in den Zwischenraum zwischen Batteriemodul und der Batterieaufnahme das thermische Interfacematerial injiziert. Diese Vorgehensweise eignet sich jedoch hauptsächlich nur für relativ dünnflüssige thermische Interfacematerialien, zum Beispiel manche Gapfiller. Bei beiden genannten Verfahren, das heißt sowohl beim Raupenauftrag und bei der Injektion, ist eine flächige Aufbringung und Verteilung des Klebstoffs beziehungsweise des thermischen Interfacematerials nicht oder zumindest nicht in kurzer Zeit möglich. Diese Verfahren eignen sich daher für kleinere Flächen, die mit Wärmeleitfüllmassen zu benetzen sind. Allerdings werden zunehmend größere Batteriemodule und Batteriezellen entwickelt, um den vorhandenen Bauraum effizienter auszufüllen und ungenutzte Zwischenräume einzusparen. Solche Batteriemodule weisen entsprechend große mit dem thermischen Interfacematerial zu benetzende Kontaktflächen auf, sodass es wünschenswert wäre, eine Möglichkeit aufzuzeigen, wie eine Anordnung einer solchen Batterieeinheit an einem Gehäusebauteil und eine thermische Anbindung an dieses Gehäusebauteil möglichst effizient und zeitsparend auch im Falle großer Kontaktflächen erfolgen kann.Thermal interface materials, such as adhesives and other thermally conductive fillers, also known as gap fillers, are used to connect a battery unit to a housing component in a way that is as thermally conductive as possible in order to be able to dissipate heat from the battery unit via this housing component. Adhesives and thermally conductive fillers are usually introduced in body construction and battery assembly between a battery module and a corresponding battery holder by means of a bead application or by injection. With bead application, a bead of the thermal interface material is first applied to the cooling floor, for example, and then the battery modules are placed on top of them and the thermal interface material is pressed into the surface. With injection, the battery module is first positioned and secured relative to its battery holder and then the thermal interface material is injected into the space between the battery module and the battery holder, for example through a suitable injection opening. However, this procedure is mainly only suitable for relatively thin thermal interface materials, for example some gap fillers. In both of the methods mentioned, i.e. bead application and injection, it is not possible to apply and distribute the adhesive or thermal interface material over a large area, or at least not within a short time. These methods are therefore suitable for smaller areas that need to be wetted with thermally conductive fillers. However, larger battery modules and battery cells are increasingly being developed in order to fill the available installation space more efficiently and save unused spaces. Such battery modules have correspondingly large contact surfaces that need to be wetted with the thermal interface material, so it would be desirable to show a way of arranging such a battery unit on a housing component and thermally connecting it to this housing component as efficiently and time-saving as possible, even in the case of large contact surfaces.

Die DE 2952234 A1 beschreibt ein Verfahren zum Dosieren von auf bandförmiges Trägermaterial aufgebrachter Paste, bei welchem die Dosierung mittels einer Abstreifvorrichtung erfolgt, wobei der Abstreifer relativ zur Paste bewegt wird und die Geschwindigkeit der Bewegung mindestens der Abreißgeschwindigkeit zwischen dem Abstreifer und der Paste entspricht. Diese Vorgehensweise kommt bei der Herstellung von Elektroden für galvanische Elemente zum Einsatz.The DE 2952234 A1 describes a method for dosing paste applied to a strip-shaped carrier material, in which the dosing is carried out by means of a stripping device, whereby the stripper is moved relative to the paste and the speed of the movement corresponds at least to the tear-off speed between the stripper and the paste. This procedure is used in the production of electrodes for galvanic elements.

Die DE 101 17 875 C1 beschreibt eine Vorrichtung zum Auftragen von Fluiden, insbesondere Partikelmaterial, auf einen zu beschichtenden Bereich, wobei von einer Klinge in Vorwärtsbewegungsrichtung der Klinge gesehen das Fluid auf den zu beschichtenden Bereich aufgetragen wird und danach die Klinge über dem aufgetragenen Fluid verfahren wird, wobei die Klinge eine Schwingung nach Art einer Drehbewegung ausführt. Dieses Beschichtungsverfahren dient dabei dem Aufbau von Gussmodellen. The DE 101 17 875 C1 describes a device for applying fluids, in particular particle material, to an area to be coated, wherein the fluid is applied to the area to be coated by a blade in the forward movement direction of the blade and the blade is then moved over the applied fluid, wherein the blade performs an oscillation in the manner of a rotary movement. This coating process is used to build up casting models.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die es ermöglichen, eine Batterieeinheit über ein thermisches Interfacematerial an einem Gehäusebauteil anzuordnen, und dies auf möglichst effiziente und zeitsparende Weise, selbst bei sehr großen Kontaktflächen.The object of the present invention is to provide a device and a method which make it possible to arrange a battery unit on a housing component via a thermal interface material, and to do so in the most efficient and time-saving manner possible, even with very large contact surfaces.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.This object is achieved by a method and a device having the features according to the respective independent patent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent patent claims, the description and the figures.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Anordnen einer Batterieeinheit, die eine erste Kontaktseite umfasst, an einem Gehäusebauteil, das eine zweite Kontaktseite umfasst, wird ein aushärtbares, thermisches Interfacematerial in einem viskosen Zustand in einem bestimmten Anordnungsbereich der ersten und/oder zweiten Kontaktseite angeordnet und die Batterieeinheit derart in Bezug auf das Gehäusebauteil angeordnet, dass die erste Kontaktseite der zweiten Kontaktseite zugewandt ist und sich das thermische Interfacematerial zwischen der ersten und zweiten Kontaktseite befindet. Dabei wird das thermische Interfacematerial beim Anordnen im bestimmten Anordnungsbereich auf einen ersten Teilbereich des Anordnungsbereichs aufgebracht und nach dem Aufbringen im Anordnungsbereich mittels einer Verstreichvorrichtung verteilt, die über den Anordnungsbereich bewegt wird.In a method according to the invention for arranging a battery unit, which comprises a first contact side, on a housing component, which comprises a second contact side, a curable, thermal interface material in a viscous state is arranged in a specific arrangement region of the first and/or second contact side and the battery unit is arranged in relation to the housing component such that the first contact side faces the second contact side and the thermal interface material is located between the first and second contact sides. When arranging in the specific arrangement region, the thermal interface material is applied to a first partial region of the arrangement region and, after application, is distributed in the arrangement region by means of a spreading device that is moved over the arrangement region.

Mittels einer Verstreichvorrichtung lässt sich das thermische Interfacematerial vorteilhafterweise über den Anordnungsbereich besonders schnell und großflächig verteilen. Diese Vorgehensweise ist vor allem bei sehr großen mit dem thermischen Interfacematerial zu benetzenden Kontaktseiten sehr vorteilhaft. Diese Vorgehensweise eignet sich zudem unabhängig von der Viskosität des thermischen Interfacematerials. Außerdem können sowohl der Aufbringungsvorgang, das heißt das initiale Applizieren des thermischen Interfacematerials auf den Teilbereich des Anordnungsbereichs, als auch das Verstreichen, sehr schnell und zeiteffizient erfolgen. Beim initialen Aufbringen des thermischen Interfacematerials auf den Teilbereich des Anordnungsbereichs muss also nicht auf eine bestimmte Verteilung des thermischen Interfacematerials geachtet werden, um ein ausreichendes Verteilen dieses thermischen Interfacematerials in der Fläche zu ermöglichen, z.B. im Gegensatz zum Raupenapplikationsverfahren. Zudem kann überschüssiges thermisches Interfacematerial durch die Verstreichvorrichtung auch einfach abgestriffen werden. Eine exakte Bestimmung der benötigten Materialmenge kann damit vorteilhafterweise ebenso entfallen. Außerdem ist es beispielsweise auch nicht zwingend erforderlich, mittels der Verstreichvorrichtung das thermische Interfacematerial derart zu verteilen, dass der gesamte Anordnungsbereich beziehungsweise die gesamte erste und/oder zweite Kontaktseite vollständig benetzt sind, die letztendlich in einem Zustand, in welchem die Batterieeinheit bestimmungsgemäß relativ zum Gehäusebauteil angeordnet und positioniert ist, benetzt sein sollen. Denn durch den Anordnungsvorgang zum Anordnen der Batterieeinheit am Gehäusebauteil kann nämlich das bereits mit der Verstreichvorrichtung verteilte thermische Interfacematerial einfach noch in eventuell verbleibende Lücken, zum Beispiel in Ecken, gepresst werden.Using a spreading device, the thermal interface material can advantageously be distributed particularly quickly and over a large area across the arrangement area. This procedure is particularly advantageous for very large contact surfaces that are to be wetted with the thermal interface material. This procedure is also suitable regardless of the viscosity of the thermal interface material. In addition, both the application process, i.e. the initial application of the thermal interface material to the partial area of the arrangement area, and the spreading, can be carried out very quickly and time-efficiently. When the thermal interface material is initially applied to the partial area of the arrangement area, it is therefore not necessary to pay attention to a specific distribution of the thermal interface material in order to enable sufficient distribution of this thermal interface material over the area, e.g. in contrast to the bead application process. In addition, excess thermal interface material can also be easily stripped off using the spreading device. An exact determination of the required amount of material can therefore also be advantageously dispensed with. In addition, it is also not absolutely necessary, for example, to use the spreading device to distribute the thermal interface material in such a way that the entire arrangement area or the entire first and/or second contact side is completely wetted, which should ultimately be wetted in a state in which the battery unit is arranged and positioned as intended relative to the housing component. This is because the arrangement process for arranging the battery unit on the housing component means that the thermal interface material already distributed using the spreading device can simply be pressed into any remaining gaps, for example in corners.

Das thermische Interfacematerial kann somit vorteilhafterweise einfach als Depot aufgetragen werden, insbesondere in einem standfesten Zustand. Anschließend kann das thermische Interfacematerial mittels der Verstreichvorrichtung in einem nachfolgenden Arbeitsschritt verstrichen beziehungsweise verteilt werden. Dies ermöglicht eine schnelle und vollständige Benetzung der zu benetzenden Kontaktflächen bzw. Kontaktseiten, selbst bei sehr großen zu benetzenden Kontaktflächen. Ein weiterer Vorteil, vor allem bei sehr großen Kontaktflächen, besteht zudem noch darin, dass die Depotapplikation des thermischen Interfacematerials beispielsweise nur einmal stattfinden kann und nicht in verschiedene kleinteilige Auftragsbilder zergliedert sein muss.The thermal interface material can thus advantageously be applied simply as a depot, especially in a stable state. The thermal interface material can then be spread or distributed using the spreading device in a subsequent work step. This enables rapid and complete wetting of the contact surfaces or contact sides to be wetted, even with very large contact surfaces to be wetted. Another advantage, especially with very large contact surfaces, is that the depot application of the thermal interface material can only take place once, for example, and does not have to be broken down into various small application patterns.

Bei der Batterieeinheit kann es sich im Allgemeinen um eine einzelne Batteriezelle oder ein Batteriemodul mit mehreren Batteriezellen oder auch eine Anordnung mit mehreren Batteriemodulen mit jeweils mehreren Batteriezellen handeln. Bevorzugt ist die Batterieeinheit jedoch als Batteriemodul ausgebildet, welches mehrere Batteriezellen umfasst. Durch die Batterieeinheit kann beispielsweise auch eine Hochvoltbatterie für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt sein, die die Batterieeinheit als einzige Batterieeinheit, insbesondere nur ein einziges Batteriemodul, nämlich die Batterieeinheit, aufweist. Eine solche Hochvoltbatterie muss sich also nicht notwendigerweise aus mehreren einzelnen Modulen, die auf dem Gehäusebauteil angeordnet werden sollen, zusammensetzen, sondern kann auch nur ein einziges Batteriemodul in Form der Batterieeinheit aufweisen, welche auf dem Gehäusebauteil angeordnet wird. Gerade dann zeigen sich die großen Vorteile des beschriebenen Verfahrens, da es sich dann bei den zu benetzenden Kontaktseite um sehr große Kontaktflächen handelt, die zum Beispiel eine Flächengröße von mindestens einem Quadratmeter, vorzugsweise mehreren Quadratmetern, aufweisen können.The battery unit can generally be a single battery cell or a battery module with multiple battery cells or an arrangement with multiple battery modules, each with multiple battery cells. Preferably, however, the battery unit is designed as a battery module that comprises multiple battery cells. The battery unit can also be used, for example, to provide a high-voltage battery for a motor vehicle that has the battery unit as the only battery unit, in particular only a single battery module, namely the battery unit. Such a high-voltage battery does not necessarily have to be made up of several individual modules that are to be arranged on the housing component, but can also have only a single battery module in the form of the battery unit, which is arranged on the housing component. This is precisely where the great advantages of the method described become apparent, since the contact side to be wetted is then very large contact surfaces, which can, for example, have a surface area of at least one square meter, preferably several square meters.

Grundsätzlich kann es sich bei dem Gehäusebauteil um jedes beliebige Gehäusebauteil eines Batteriegehäuses handeln. Das Gehäusebauteil ist dabei bevorzugt gleichzeitig als eine Kühleinrichtung ausgebildet und umfasst einen oder mehrere von einem Kühlmittel durchströmbare Kühlkanäle. Gerade dann ist eine gute thermische Anbindung an ein solches Gehäusebauteil sehr vorteilhaft. Das Gehäusebauteil kann z.B. eine Batteriewanne oder eine Batterieaufnahme sein, oder ein Kühlboden, insbesondere einer solchen Batteriewanne oder Batterieaufnahme. Insbesondere ist es bevorzugt, dass es sich bei dem Gehäusebauteil um einen Gehäuseboden und/oder einen Gehäusedeckel, insbesondere Kühldeckel, eines Batteriegehäuses, insbesondere eines Gesamtbatteriegehäuses, einer Hochvoltbatterie handelt. Alle von der Hochvoltbatterie umfassten Batteriezellen sollen also innerhalb dieses Gesamtbatteriegehäuses angeordnet sein, bevorzugt in Form einer Batterieeinheit. In diesem Fall kann die erste Kontaktseite im Wesentlichen so groß sein wie die zweite Kontaktseite. Auch kann in diesem Fall der Anordnungsbereich, wenn dieser Teil der zweiten Kontaktseite ist, hinsichtlich seiner Größe auch der gesamten zweiten Kontaktseite entsprechen. Denkbar ist es aber auch, dass mehrere Batteriemodule in Form von jeweiligen Batterieeinheiten auf dem Gehäusebauteil, thermisch angebunden über das thermische Interfacematerial, angeordnet werden sollen. In diesem Fall kann also die erste Kontaktseite der Batterieeinheit kleiner sein als die zweite Kontaktseite des Gehäusebauteils. Der Anordnungsbereich, falls dieser Teil der zweiten Kontaktseite ist, kann hinsichtlich seiner Größe zum Beispiel zur Größe der ersten Kontaktseite der Batterieeinheit korrespondieren. Insbesondere kann in diesem Fall die zweite Kontaktseite des Gehäusebauteils auch mehrere Anordnungsbereiche aufweisen, nämlich einen pro darauf anzuordnender Batterieeinheit. Das beschriebene Verfahren kann dann zum Beispiel auch separat für jeden Anordnungsbereich durchgeführt werden, oder es kann alternativ auch die Summe aller Anordnungsbereiche gleichzeitig mit dem thermischen Interfacematerial versehen werden, das heißt über den Verstreichvorgang mittels der Verstreichvorrichtung kann das aufgebrachte thermische Interfacematerial optional auch über mehrere jeweilige Anordnungsbereiche verteilt werden.In principle, the housing component can be any housing component of a battery housing. The housing component is preferably designed as a cooling device at the same time and comprises one or more cooling channels through which a coolant can flow. In this case, a good thermal connection to such a housing component is very advantageous. The housing component can be, for example, a battery tray or a battery holder, or a cooling base, in particular of such a battery tray or battery holder. In particular, it is preferred that the housing component is a housing base and/or a housing cover, in particular a cooling cover, of a battery housing, in particular of an overall battery housing, of a high-voltage battery. All battery cells included in the high-voltage battery should therefore be arranged within this overall battery housing, preferably in the form of a battery unit. In this case, the first contact side can be essentially as large as the second contact side. In this case, the arrangement area, if it is part of the second contact side, can also correspond in size to the entire second contact side. However, it is also conceivable that several battery modules in the form of respective battery units are to be arranged on the housing component, thermally connected via the thermal interface material. In this case, the first contact side of the battery unit can be smaller than the second contact side of the housing component. The arrangement area, if this is part of the second contact side, can correspond in terms of its size, for example, to the size of the first contact side of the battery unit. In particular, in In this case, the second contact side of the housing component can also have several arrangement areas, namely one for each battery unit to be arranged on it. The method described can then, for example, also be carried out separately for each arrangement area, or alternatively the sum of all arrangement areas can be provided with the thermal interface material at the same time, i.e. the applied thermal interface material can optionally also be distributed over several respective arrangement areas via the spreading process using the spreading device.

Ist die Batterieeinheit letztendlich bestimmungsgemäß relativ zum und am Gehäusebauteil angeordnet, so kontaktiert das thermische Interfacematerial die erste und die zweite Kontaktseite, insbesondere großflächig und benetzt diese beiden Kontaktseiten zum Großteil, insbesondere vollständig oder fast vollständig, so dass zumindest die einander direkt gegenüberliegenden Bereiche der ersten und zweiten Kontaktseite vollständig mit dem Interfacematerial benetzt sind. Ist der Anordnungsbereich durch die zweite Kontaktseite bereitgestellt, so kann die ersten Kontaktseite und der Anordnungsbereich vollständig vom thermischen Interfacematerial benetzt sein, wenn die Batterieeinheit letztendlich bestimmungsgemäß relativ zum und am Gehäusebauteil angeordnet ist.If the battery unit is ultimately arranged as intended relative to and on the housing component, the thermal interface material contacts the first and second contact sides, in particular over a large area, and wets these two contact sides for the most part, in particular completely or almost completely, so that at least the areas of the first and second contact sides directly opposite one another are completely wetted with the interface material. If the arrangement area is provided by the second contact side, the first contact side and the arrangement area can be completely wetted by the thermal interface material if the battery unit is ultimately arranged as intended relative to and on the housing component.

Wie beschrieben, umfasst die Batterieeinheit bevorzugt mehrere Batteriezellen. Diese können zum Beispiel als Lithium-Ionen-Zellen ausgebildet sein. Weiterhin können die Batteriezellen zum Beispiel als prismatische Batteriezellen oder Pouchzellen oder auch als Rundzellen ausgebildet sein. Eine Ausbildung als prismatische Batteriezellen oder Pouchzellen ist dabei bevorzugt.As described, the battery unit preferably comprises several battery cells. These can be designed as lithium-ion cells, for example. Furthermore, the battery cells can be designed as prismatic battery cells or pouch cells, or even as round cells, for example. A design as prismatic battery cells or pouch cells is preferred.

Wenn die Verstreichvorrichtung über den Anordnungsbereich bewegt wird, kann diese Bewegung grundsätzlich beliebig je nach bevorzugter Ausführungsform ausgestaltet sein. Beispielsweise kann die Verstreichvorrichtung dabei geradlinig in nur eine einzige Richtung bewegt werden und dabei das thermische Interfacematerial verstreichen. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass das thermische Interfacematerial in einem Randbereich des Anordnungsbereichs aufgebracht wird und die Verstreichvorrichtung entsprechend ausgehend von diesem Randbereich zum gegenüberliegenden Randbereich des Anordnungsbereichs bewegt wird, um das thermische Interfacematerial zu verstreichen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Verstreichvorrichtung in und entgegen einer bestimmten Richtung bewegt wird, um das thermische Interfacematerial zu verstreichen. In diesem Fall kann die Aufbringung des thermischen Interfacematerials auch an anderer Stelle des Anordnungsbereichs, zum Beispiel in der Mitte, erfolgen. Außerdem ist es auch denkbar, dass die Verstreichvorrichtung in unterschiedliche Richtungen bewegt wird oder nicht geradlinig bewegt wird, um das thermische Interfacematerial zu verstreichen. Ein einmaliges Überfahren des Anordnungsbereichs ist jedoch für ein ausreichendes Verteilen des thermischen Interfacematerials ausreichend und damit besonders zeiteffizient und damit bevorzugt, insbesondere im Hinblick darauf, dass eine restliche Verteilung des thermischen Interfacematerials beziehungsweise ein Verdrücken in der Fläche beispielsweise durch den Setzvorgang des Batteriemoduls, das heißt im Allgemeinen der Batterieeinheit, bereitgestellt werden kann.When the spreading device is moved over the arrangement area, this movement can basically be designed in any way depending on the preferred embodiment. For example, the spreading device can be moved in a straight line in just one direction and in the process spread the thermal interface material. In this case, it is preferred that the thermal interface material is applied in an edge area of the arrangement area and the spreading device is moved accordingly starting from this edge area to the opposite edge area of the arrangement area in order to spread the thermal interface material. However, it can also be provided that the spreading device is moved in and against a certain direction in order to spread the thermal interface material. In this case, the thermal interface material can also be applied at another location in the arrangement area, for example in the middle. It is also conceivable that the spreading device is moved in different directions or is not moved in a straight line in order to spread the thermal interface material. However, a single pass over the arrangement area is sufficient for a sufficient distribution of the thermal interface material and is therefore particularly time-efficient and therefore preferred, in particular with regard to the fact that a remaining distribution of the thermal interface material or a compression in the area can be provided, for example, by the setting process of the battery module, that is to say generally the battery unit.

Darunter, dass die Verstreichvorrichtung über den Anordnungsbereich bewegt wird, soll insbesondere auch verstanden werden können, dass die Verstreichvorrichtung selbst an Ort und Stelle verbleibt, d.h. ortsfest ist, und stattdessen der Anordnungsbereich relativ zur Verstreichvorrichtung bewegt wird, z.B. auf einem Förderband unter der Verstreichvorrichtung hindurchbewegt wird. Es kann aber auch der Anordnungsbereich ortsfest angeordnet sein und die Verstreichvorrichtung wird bewegt. Es können auch sowohl Verstreckvorrichtung und Anordnungsbereich bewegt werden. Verstreichvorrichtung und Anordnungsbereich führen also zumindest eine Relativbewegung zueinander aus, wobei zum Erzeugen dieser Relativbewegung die Verstreichvorrichtung und/oder der Anordnungsbereich, also zum Beispiel das Gehäusebauteil, bewegt werden kann.The fact that the spreading device is moved over the arrangement area should also be understood to mean in particular that the spreading device itself remains in place, i.e. is stationary, and instead the arrangement area is moved relative to the spreading device, e.g. is moved on a conveyor belt under the spreading device. However, the arrangement area can also be arranged in a stationary manner and the spreading device is moved. Both the stretching device and the arrangement area can also be moved. The spreading device and the arrangement area therefore carry out at least one relative movement to one another, whereby the spreading device and/or the arrangement area, for example the housing component, can be moved to generate this relative movement.

Bei dem thermischen Interfacematerial kann es sich um einen Klebstoff, insbesondere einen möglichst gut thermisch leitfähigen Klebstoff, handeln, oder um einen Gapfiller, das heißt eine Füllmasse, mit deutlich geringerer adhäsiver Wirkung als ein Klebstoff. Zudem kann das Aushärten des thermischen Interfacematerials unterschiedlich erfolgen, zum Beispiel automatisch im Laufe der Zeit, oder durch Zuführen von Licht und/oder Wärme. Bei dem thermischen Interfacematerial kann es sich auch um ein mehrkomponentiges Material handeln, dessen einzelnen Komponenten beim Auftragen auf den Teilbereich des Anordnungsbereichs gemischt werden, wobei durch das Mischen der Komponenten der Aushärtprozess in Gang gesetzt wird.The thermal interface material can be an adhesive, in particular an adhesive that is as thermally conductive as possible, or a gap filler, i.e. a filling compound with a significantly lower adhesive effect than an adhesive. In addition, the thermal interface material can harden in different ways, for example automatically over time, or by supplying light and/or heat. The thermal interface material can also be a multi-component material, the individual components of which are mixed when applied to the partial area of the arrangement area, with the mixing of the components setting the hardening process in motion.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Anordnungsbereich von einem Rahmen umrahmt, der eine bestimmte Höhe über dem Anordnungsbereich aufweist, wobei das thermische Interfacematerial mittels der Verstreichvorrichtung auf dem Anordnungsbereich innerhalb des Rahmens verteilt wird. Dies erlaubt ein besonders effizientes Verteilen des thermischen Interfacematerials auf dem Anordnungsbereich, ohne dabei viel von dem thermischen Interfacematerial zu verschwenden. Das thermische Interfacematerial kann durch den Rahmen gezielt im Anordnungsbereich gehalten werden. Überschüssiges Material kann über den Rahmen hinweg durch die Verstreichvorrichtung abgestriffen werden. Ein effizienteres Verstreichen des thermischen Interfacematerials, vor allem in Eckbereiche, ist dadurch ebenfalls möglich.In a further advantageous embodiment of the invention, the arrangement region is surrounded by a frame which has a certain height above the arrangement region, wherein the thermal interface material is distributed on the arrangement region within the frame by means of the spreading device. This allows a particularly efficient distribution of the thermal interface material on the arrangement region without wasting much of the thermal interface material. waste. The thermal interface material can be held in the arrangement area by the frame. Excess material can be scraped off over the frame by the spreading device. This also enables the thermal interface material to be spread more efficiently, especially in corner areas.

Nach dem Verstreichen kann der Rahmen am Anordnungsbereich verbleiben. Mit anderen Worten kann der Rahmen dann Bestandteil des final hergestellten Energiespeichers, insbesondere der Hochvoltbatterie, sein. Beispielsweise kann der Rahmen als separater Rahmen gefertigt und auf die entsprechende Kontaktseite, nämlich die erste und/oder zweite Kontaktseite, aufgesetzt sein oder auch integral mit dieser ausgebildet sein, z.B. durch eine randseitige Erhöhung.After spreading, the frame can remain in the arrangement area. In other words, the frame can then be part of the final energy storage device, in particular the high-voltage battery. For example, the frame can be manufactured as a separate frame and placed on the corresponding contact side, namely the first and/or second contact side, or can also be formed integrally with it, e.g. by means of a raised edge.

Durch die Verwendung eines solchen Rahmens wird zudem die Höhe der Schichtdicke des thermischen Interfacematerials auf dem Anordnungsbereich definiert und kann dabei zudem besonders homogen ausgebildet werden. Der Rahmen weist zum Beispiel eine Höhe über dem Anordnungsbereich, insbesondere dem ebenen Anordnungsbereich, auf, die zum Beispiel zwischen 0,4 Millimeter, vorzugsweise 0,5 Millimeter und maximal drei Millimeter, vorzugsweise maximal zwei Millimeter, und bevorzugt weniger als zwei Millimeter, zum Beispiel 0,7 Millimeter, beträgt. Durch eine derartige Höhe lassen sich auch sehr gut fertigungsbedingte Höhenunterschiede der einzelnen Batteriezellen der Batterieeinheit ausgleichen. Auch Bereiche, in denen kein Interfacematerial vorgesehen werden soll, können durch das Vorsehen eines solchen diese auszusparenden Bereiche umlaufenden Rahmens oder eines weiteren Rahmens entsprechend einfach ausgespart werden. Denkbar ist es auch, mittels eines solchen Rahmens oder mehrerer solcher Rahmen zum Beispiel die zweite Kontaktseite in separate Anordnungsbereiche zu gliedern.By using such a frame, the height of the layer thickness of the thermal interface material on the arrangement area is also defined and can also be designed to be particularly homogeneous. The frame has, for example, a height above the arrangement area, in particular the flat arrangement area, which is, for example, between 0.4 millimeters, preferably 0.5 millimeters and a maximum of three millimeters, preferably a maximum of two millimeters, and preferably less than two millimeters, for example 0.7 millimeters. Such a height also makes it very easy to compensate for production-related height differences of the individual battery cells of the battery unit. Areas in which no interface material is to be provided can also be easily left out by providing such a frame surrounding these areas to be left out or another frame. It is also conceivable to use such a frame or several such frames to divide the second contact side into separate arrangement areas, for example.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt die Verstreichvorrichtung beim Bewegen über den Anordnungsbereich auf dem Rahmen auf. Der tiefste Punkt der Verstreichvorrichtung ist damit durch die Höhe des Rahmens über dem Anordnungsbereich definiert. Dies ermöglicht ein besonders homogenes Verstreichen des thermischen Interfacematerials. Der Rahmen hält damit einerseits das thermische Interfacematerial innerhalb des Anordnungsbereichs und verhindert ein Ausfließen, und gleichzeitig dient er als Führung für die Verstreichvorrichtung.According to a further advantageous embodiment of the invention, the spreading device rests on the frame when moving over the arrangement area. The lowest point of the spreading device is thus defined by the height of the frame above the arrangement area. This enables a particularly homogeneous spreading of the thermal interface material. On the one hand, the frame thus holds the thermal interface material within the arrangement area and prevents it from flowing out, and at the same time it serves as a guide for the spreading device.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Verstreichvorrichtung als eine Rolle ausgebildet oder umfasst eine solche Rolle. Mit anderen Worten wird zum Verteilen des thermischen Interfacematerials auf dem Anordnungsbereich die Rolle über den Anordnungsbereich mit dem darauf befindlichen thermischen Interfacematerial gerollt. Die Rolle kann dabei seitlich auf dem bereits beschriebenen Rahmen aufliegen. Die Rolle weist über ihre gesamte Breite, die den Anordnungsbereich überstreicht, einen konstanten Durchmesser auf. Die Rolle ist also bevorzugt zylindrisch ausgebildet. Die Mantelfläche dieses Zylinders der Rolle gelangt also beim Überstreichen über den Anordnungsbereich in Kontakt mit dem thermischen Interfacematerial. Die Rolle rotiert entsprechend um ihre Rotationsachse, wenn sie über den Anordnungsbereich bewegt wird.In a further advantageous embodiment of the invention, the spreading device is designed as a roller or comprises such a roller. In other words, to distribute the thermal interface material on the arrangement area, the roller is rolled over the arrangement area with the thermal interface material located thereon. The roller can rest laterally on the frame already described. The roller has a constant diameter over its entire width, which sweeps over the arrangement area. The roller is therefore preferably cylindrical. The outer surface of this cylinder of the roller therefore comes into contact with the thermal interface material when it sweeps over the arrangement area. The roller rotates accordingly about its axis of rotation when it is moved over the arrangement area.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Verstreichvorrichtung als eine Rakel ausgebildet. Im Gegensatz zur Rolle rotiert die Rakel während des Verstreichvorgangs also nicht. Die Rakel führt dabei zum Verteilen des thermischen Interfacematerials lediglich eine rein translatorische Bewegung aus. Die Rakel stellt eine Abziehvorrichtung bzw. einen Abzieher oder eine Abstreifvorrichtung dar und kann zum Beispiel mit einer Klinge oder Kante ausgebildet sein. Die Klinge weist dabei bevorzugt eine geradlinige Kontur auf. Die Klinge beziehungsweise die Kante der Rakel kommt beim Überfahren über den Anordnungsbereich in Kontakt mit dem thermischen Interfacematerial und verstreicht dieses. Dabei kann die Rakel ebenfalls seitlich auf dem beschriebenen Rahmen aufliegen. Auch hierdurch ist vorteilhafterweise eine sehr gute Führung für die Rakel bereitgestellt. Hierdurch kann eine homogene Schichthöhe des verteilten Interfacematerials bereitgestellt werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the spreading device is designed as a doctor blade. In contrast to the roller, the doctor blade does not rotate during the spreading process. The doctor blade only carries out a purely translational movement to distribute the thermal interface material. The doctor blade represents a stripping device or a stripper or a stripping device and can be designed, for example, with a blade or edge. The blade preferably has a straight contour. The blade or the edge of the doctor blade comes into contact with the thermal interface material when it moves over the arrangement area and spreads it. The doctor blade can also rest laterally on the frame described. This also advantageously provides very good guidance for the doctor blade. This makes it possible to provide a homogeneous layer height of the distributed interface material.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das thermische Interfacematerial auf den Anordnungsbereich, der sich auf der zweiten Kontaktseite befindet, aufgebracht. Mit anderen Worten wird bevorzugt die zweite Kontaktseite des Gehäusebauteils als Anordnungsbereich für das thermische Interfacematerial genutzt. Das thermische Interfacematerial wird also zunächst auf dieses Gehäusebauteil im bestimmten Anordnungsbereich aufgebracht und anschließend über die zweite Kontaktseite dieses Gehäusebauteils mittels der Verstreichvorrichtung verteilt. Das Gehäusebauteil kann sehr einfach auf seiner zweiten Kontaktseite eben ausgestaltet werden. Dies erleichtert das Verstreichen des thermischen Interfacematerials und das Bereitstellen einer möglichst homogenen Schichthöhe.In a further advantageous embodiment of the invention, the thermal interface material is applied to the arrangement area that is located on the second contact side. In other words, the second contact side of the housing component is preferably used as the arrangement area for the thermal interface material. The thermal interface material is therefore first applied to this housing component in the specific arrangement area and then distributed over the second contact side of this housing component by means of the spreading device. The housing component can be made flat very easily on its second contact side. This makes it easier to spread the thermal interface material and to provide a layer height that is as homogeneous as possible.

Der Rahmen kann zum Beispiel rechteckig ausgebildet sein. Auch der Anordnungsbereich ist entsprechend bevorzugt rechteckig ausgeführt. Grundsätzlich kommt dabei auch jede beliebige andere Geometrie in Frage. Auch Bereiche, die nicht mit dem thermischen Interfacematerial bestrichen werden sollen, können, wie bereits beschrieben, durch einen solchen entsprechenden Aussparungsrahmen ausgespart werden.The frame can be rectangular, for example. The arrangement area is also preferably rectangular. In principle, any other geometry is also possible. Even areas that are not covered with the thermal interface material can, as already described, be recessed using such a corresponding recess frame.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Batterieeinheit derart in Bezug auf das Gehäusebauteil angeordnet, dass die erste Kontaktseite innerhalb des Rahmens im Anordnungsbereich, in welchem das thermische Interfacematerial verteilt ist, angeordnet wird. Die Batterieeinheit kann also vorteilhafterweise mit ihrer ersten Kontaktseite vollständig auf das thermische Interfacematerial aufgesetzt werden beziehungsweise von diesem benetzt werden, wenn die Batterieeinheit bestimmungsgemäß am Gehäusebauteil angeordnet ist. Somit können auch Randbereiche der Batterieeinheit mit dem thermischen Interfacematerial benetzt werden und entsprechend im schnelleren Betrieb der Batterieeinheit sehr gut gekühlt werden. Auch dies ist ein Vorteil des Aufbringens des thermischen Interfacematerials auf das Gehäusebauteil anstelle des Aufbringens auf die Batterieeinheit.In a further advantageous embodiment of the invention, the battery unit is arranged in relation to the housing component such that the first contact side is arranged within the frame in the arrangement area in which the thermal interface material is distributed. The battery unit can therefore advantageously be placed with its first contact side completely on the thermal interface material or be wetted by it when the battery unit is arranged as intended on the housing component. This means that edge areas of the battery unit can also be wetted with the thermal interface material and can be cooled very well accordingly during faster operation of the battery unit. This is also an advantage of applying the thermal interface material to the housing component instead of applying it to the battery unit.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Batterieeinheit als einzige Batterieeinheit am Gehäusebauteil angeordnet. Die Batterieeinheit kann sozusagen alle für eine Hochvoltbatterie bereitzustellenden Batteriezellen umfassen. Die Untergliederung in einzelne Module ist also nicht erforderlich. Die betreffenden Kontaktflächen der Kontaktseiten sind entsprechend sehr groß, wodurch die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und seiner Ausgestaltungen besonders zum Tragen kommen.In a further advantageous embodiment of the invention, the battery unit is arranged as the only battery unit on the housing component. The battery unit can, so to speak, comprise all the battery cells that are to be provided for a high-voltage battery. Subdivision into individual modules is therefore not necessary. The relevant contact surfaces of the contact sides are correspondingly very large, whereby the advantages of the method according to the invention and its embodiments are particularly evident.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden mehrere Batterieeinheiten in jeweils zugeordnete Bereiche an der zweiten Kontaktseite des Gehäusebauteils angeordnet. Wie ebenfalls erwähnt, ist es dennoch denkbar, dass eine Hochvoltbatterie mehrere Batterieeinheiten in Form jeweiliger Batteriemodule umfasst, die wie zur Batterieeinheit beschrieben am Gehäusebauteil angeordnet werden können. Dabei kann für jede Batterieeinheit ein jeweils zugeordneter Bereich an der zweiten Kontaktseite des Gehäusebauteils vorgesehen sein. Hierbei kann die zweite Kontaktseite des Gehäusebauteils ebenso mit dem thermischen Interfacematerial beschichtet werden, wie zuvor beschrieben.In a further advantageous embodiment of the invention, several battery units are arranged in respectively assigned areas on the second contact side of the housing component. As also mentioned, it is nevertheless conceivable for a high-voltage battery to comprise several battery units in the form of respective battery modules, which can be arranged on the housing component as described for the battery unit. In this case, a respectively assigned area can be provided on the second contact side of the housing component for each battery unit. In this case, the second contact side of the housing component can also be coated with the thermal interface material, as previously described.

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zum Anordnen einer Batterieeinheit, die eine erste Kontaktseite umfasst, an einem Gehäusebauteil, das eine zweite Kontaktseite umfasst. Dabei weist die Vorrichtung eine Applikationseinrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, ein aushärtbares thermisches Interfacematerial in einem viskosen Zustand in einem bestimmten Anordnungsbereich der ersten und/oder zweiten Kontaktseite anzuordnen. Weiterhin weist die Vorrichtung eine Anordnungseinheit auf, die dazu ausgelegt ist, die Batterieeinheit derart in Bezug auf das Gehäusebauteil anzuordnen, dass die erste Kontaktseite der zweiten Kontaktseite zugewandt ist und sich das thermische Interfacematerial zwischen der ersten und zweiten Kontaktseite befindet. Darüber hinaus ist die Applikationseinrichtung so eingerichtet, dass das thermische Interfacematerial beim Anordnen im bestimmten Anordnungsbereich auf einen ersten Teilbereich des Anordnungsbereichs aufgebracht wird, wobei die Vorrichtung eine Verstreichvorrichtung aufweist und die Vorrichtung dazu ausgelegt ist, die Verstreichvorrichtung über den Anordnungsbereich zu bewegen und dadurch das im Anordnungsbereich angeordnete thermische Interfacematerial mittels der Verstreichvorrichtung zu verteilen.Furthermore, the invention also relates to a device for arranging a battery unit, which comprises a first contact side, on a housing component, which comprises a second contact side. The device has an application device, which is designed to arrange a curable thermal interface material in a viscous state in a specific arrangement region of the first and/or second contact side. The device also has an arrangement unit, which is designed to arrange the battery unit in relation to the housing component such that the first contact side faces the second contact side and the thermal interface material is located between the first and second contact sides. In addition, the application device is set up such that the thermal interface material is applied to a first partial region of the arrangement region when arranged in the specific arrangement region, wherein the device has a spreading device and the device is designed to move the spreading device over the arrangement region and thereby distribute the thermal interface material arranged in the arrangement region by means of the spreading device.

Die Verstreichvorrichtung wird dabei bevorzugt über den gesamten Anordnungsbereich hinweg bewegt und nicht nur über einen Teilbereich dieses.The spreading device is preferably moved over the entire arrangement area and not just over a part of it.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren und seine Ausführungsformen beschriebenen Vorteile gelten in gleicher Weise für die erfindungsgemäße Vorrichtung.The advantages described for the method according to the invention and its embodiments apply equally to the device according to the invention.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes further developments of the device according to the invention which have features as have already been described in connection with the further developments of the method according to the invention. For this reason, the corresponding further developments of the device according to the invention are not described again here.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.The invention also includes combinations of the features of the described embodiments. The invention therefore also includes implementations that each have a combination of the features of several of the described embodiments, provided that the embodiments have not been described as mutually exclusive.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Verstreichen eines thermischen Interfacematerials mittels einer Rolle und des Anordnens einer Batterieeinheit an einem Gehäusebauteil gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Verstreichen eines thermischen Interfacematerials mittels einer Rakel und des Anordnens einer Batterieeinheit am Gehäusebauteil gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Exemplary embodiments of the invention are described below.

1 a schematic representation of a method for spreading a thermal interface material by means of a roller and arranging a battery unit on a housing component according to an embodiment of the invention; and
2 a schematic representation of a method for spreading a thermal interface material by means of a doctor blade and arranging a battery unit on the housing component according to a further embodiment of the invention.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the components of the embodiments described each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and which also develop the invention independently of one another. Therefore, the disclosure should also include combinations of the features of the embodiments other than those shown. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by other features of the invention already described.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, identical reference symbols designate functionally identical elements.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Anordnen einer Batterieeinheit 10 an einem Gehäusebauteil 12 eines Batteriegehäuses gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Verfahren gliedert sich dabei in drei Schritte S10, S12, S14, die wiederum mehrere Teilschritte umfassen können. In einem ersten Schritt S10 wird zunächst das Gehäusebauteil 12 bereitgestellt. Das Gehäusebauteil 12 stellt zum Beispiel eine Batteriewanne oder Kühlboden oder eine Batterieaufnahme oder einen Teil davon dar. In diesem Beispiel stellt das Gehäusebauteil z.B. einen Gehäuseboden 14 eines Batteriegehäuses dar, kann aber alternativ auch einen Deckel eines solchen Batteriegehäuses darstellen oder ein anderes Gehäusebauteil. Das Gehäusebauteil 12 weist dabei eine Kontaktseite 12a auf, auf welcher letztendlich eine Batterieeinheit 10 mit einer korrespondierenden Kontaktseite 10a der Batterieeinheit 10 angeordnet werden soll. Bei der Batterieeinheit 10 handelt es sich zum Beispiel um ein Batteriemodul 18 mit mehreren in einer Stapelrichtung nebeneinander angeordneten Batteriezellen 20, die in diesem Beispiel als prismatische Batteriezellen 20 ausgebildet sind. Die Stapelrichtung korrespondiert in diesem Beispiel zur x-Richtung des dargestellten Koordinatensystems. 1 shows a schematic representation of a method for arranging a battery unit 10 on a housing component 12 of a battery housing according to an embodiment of the invention. The method is divided into three steps S10, S12, S14, which in turn can comprise several sub-steps. In a first step S10, the housing component 12 is first provided. The housing component 12 represents, for example, a battery tray or cooling base or a battery holder or a part thereof. In this example, the housing component represents, for example, a housing base 14 of a battery housing, but can alternatively also represent a cover of such a battery housing or another housing component. The housing component 12 has a contact side 12a, on which a battery unit 10 with a corresponding contact side 10a of the battery unit 10 is ultimately to be arranged. The battery unit 10 is, for example, a battery module 18 with several battery cells 20 arranged next to one another in a stacking direction, which in this example are designed as prismatic battery cells 20. In this example, the stacking direction corresponds to the x-direction of the coordinate system shown.

Die Kontaktseite 10a der Batterieeinheit 10 kann auch als erste Kontaktseite bezeichnet werden, und die Kontaktseite 12a des Gehäusebauteils 12 als zweite Kontaktseite 12a. Die Kontaktseite 12a umfasst weiterhin einen Anordnungsbereich 22. Dieser bildet zusammen mit einem Randbereich 12b der Kontaktseite 12a die Kontaktseite 12a. Mit anderen Worten gliedert sich die Kontaktseite 12a in den Randbereich 12b und den Anordnungsbereich 22. Im Randbereich 12b der Kontaktseite 12a ist weiterhin ein Rahmen 24 angeordnet, der gegenüber dem Anordnungsbereich 22 in der hier dargestellten z-Richtung erhöht ist. Die Höhe des Rahmens 24 ist vorliegend mit H bezeichnet. Der Rahmen 24 kann zum Beispiel eine Höhe H von 0,5 Millimetern aufweisen.The contact side 10a of the battery unit 10 can also be referred to as the first contact side, and the contact side 12a of the housing component 12 as the second contact side 12a. The contact side 12a also comprises an arrangement region 22. This forms the contact side 12a together with an edge region 12b of the contact side 12a. In other words, the contact side 12a is divided into the edge region 12b and the arrangement region 22. In the edge region 12b of the contact side 12a, a frame 24 is also arranged, which is raised compared to the arrangement region 22 in the z-direction shown here. The height of the frame 24 is designated H here. The frame 24 can, for example, have a height H of 0.5 millimeters.

Weiterhin wird im Schritt S10 ein thermisches Interfacematerial 26 auf einem Teilbereich 28 des Anordnungsbereichs 22 angeordnet. Die Applikation dieses thermischen Interfacematerials 26 in diesem Teilbereich 28 kann mittels einer vorliegend nicht dargestellten Applikationseinrichtung als Teil einer Vorrichtung 40 zum Anordnen und thermischen Anbinden der Batterieeinheit 10 am Gehäusebauteil 12 erfolgen. Die initial auf den Teilbereich 28 aufgebrachte Menge an thermischem Interfacematerial 26 kann etwas größer sein oder gleich sein wie das vom Rahmen 24 eingefasste und zu füllende Volumen. Bevorzugt erfolgt die Applikation des thermischen Interfacematerials 26 in der Nähe eines Rands der zweiten Kontaktseite 12a. Dies erleichtert das anschließende Verstreichen mittels der Verstreichvorrichtung 30, die ebenfalls als Teil der Vorrichtung 40 aufgefasst werden kann und in diesem Beispiel eine Rolle 32 umfasst. Die Rolle 32 kann zum Verteilen des thermischen Interfacematerials 26 innerhalb des Rahmens 24 möglichst über die gesamte Anordnungsfläche beziehungsweise den Anordnungsbereich 22 über diesen hinweg bewegt werden, wie dies in Schritt S12 erfolgt. Die Rolle 32 kann dabei so weit abgesenkt werden, bis diese zum Beispiel seitlich auf dem Rahmen 24 zur Auflage kommt. Die Rolle 32 wird dann auf dem Rahmen 24 entlanggerollt und bewegt sich hierdurch über den Anordnungsbereich 22 und verteilt dabei das thermische Interfacematerial 26. Als Verstreichvorrichtung 30 wird also eine automatisierte Rolle 32 verwendet. Durch den Abrollvorgang wird auch die Rolle 32 mit dem Wärmeleitmedium 26 benetzt. In diesem Beispiel bewegt sich die Rolle 32 durch Rollen entgegen der hier dargestellten y-Richtung.Furthermore, in step S10, a thermal interface material 26 is arranged on a partial area 28 of the arrangement area 22. The application of this thermal interface material 26 in this partial area 28 can be carried out by means of an application device (not shown here) as part of a device 40 for arranging and thermally connecting the battery unit 10 to the housing component 12. The amount of thermal interface material 26 initially applied to the partial area 28 can be slightly larger or equal to the volume enclosed by the frame 24 and to be filled. The thermal interface material 26 is preferably applied near an edge of the second contact side 12a. This facilitates the subsequent spreading by means of the spreading device 30, which can also be regarded as part of the device 40 and in this example comprises a roller 32. To distribute the thermal interface material 26 within the frame 24, the roller 32 can be moved over the entire arrangement surface or the arrangement region 22 as far as possible, as is done in step S12. The roller 32 can be lowered until it comes to rest on the side of the frame 24, for example. The roller 32 is then rolled along the frame 24 and thereby moves over the arrangement region 22, distributing the thermal interface material 26. An automated roller 32 is therefore used as the spreading device 30. The rolling process also wets the roller 32 with the heat-conducting medium 26. In this example, the roller 32 moves by rolling in the opposite direction to the y-direction shown here.

Wie im nachfolgenden Schritt S14 dargestellt, ist nun das thermische Interfacematerial 26 innerhalb des Anordnungsbereichs 22 verteilt. Mit anderen Worten nimmt dieses nunmehr einen größeren Flächenbereich des Anordnungsbereichs 22 ein als der Flächenbereich des initialen Teilbereichs 28 beträgt, auf welchem das thermische Interfacematerial 26 initial in Schritt S10 aufgebracht wurde. Dabei muss es nicht notwendigerweise der Fall sein, dass das thermische Interfacematerial 26 tatsächlich vollständig über den Anordnungsbereich 22 verteilt wurde. Kleinere Lücken, vor allem in den Eckbereichen, können durch das nachfolgende Ersetzen des Batteriemoduls 18 durch zusätzliches Verdrücken des thermischen Interfacematerials 26 noch geschlossen werden. Zu diesem Zweck ist es sehr vorteilhaft, wenn das Batteriemodul 18 in Schritt S14 derart auf das Gehäusebauteil 12 aufgesetzt wird, dass es mit seiner ersten Kontaktseite 10a im Anordnungsbereich 22 angeordnet wird und nicht auf dem Rand 24 aufsetzt. Dadurch kann es erreicht werden, dass auch die erste Kontaktseite 10a vollständig mit dem thermischen Interfacematerial 26 benetzt wird, ebenso wie der komplette Anordnungsbereich 22, zumindest im final am Gehäusebauteil 12 angeordneten Zustand der Batterieeinheit 10.As shown in the following step S14, the thermal interface material 26 is now distributed within the arrangement region 22. In other words, it now occupies a larger surface area of the arrangement region 22 than the surface area of the initial partial region 28 to which the thermal interface material 26 was initially applied in step S10. It does not necessarily have to be the case that the thermal interface material 26 was actually completely distributed over the arrangement region 22. Smaller gaps, especially in the corner regions, can still be closed by subsequently replacing the battery module 18 by additionally pressing the thermal interface material 26. For this purpose, it is very advantageous if the battery module 18 is placed on the housing component 12 in step S14 in such a way that it is arranged with its first contact side 10a in the arrangement region 22 and does not rest on the edge 24. This can achieve that the first contact side 10a is also completely wetted with the thermal interface material 26, as is the entire arrangement region 22, at least in the final state of the battery unit 10 arranged on the housing component 12.

Durch das Vorsehen des Rahmens 24 mit der definierten Höhe H lässt es sich zudem erreichen, dass die letztendlich erzeugte thermische Interfacematerialschicht 26 eine konstante Höhe aufweist, die zur Höhe H des Rahmens 24 korrespondiert.By providing the frame 24 with the defined height H, it can also be achieved that the ultimately produced thermal interface material layer 26 has a constant height which corresponds to the height H of the frame 24.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Anordnen einer Batterieeinheit 10 auf einem Gehäusebauteil 12 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Insbesondere kann das Verfahren so ausgestaltet sein, wie das zu 1 beschriebene Verfahren, bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede: Diese bestehen im Wesentlichen darin, dass als Verstreichvorrichtung 30 nunmehr keine Rolle 32 verwendet wird, sondern eine Rakel 34. Auch dieses Verfahren gliedert sich vorliegend schematisch in drei Verfahrensschritte S10', S12' und S14', wobei der erste Verfahrensschritt S10' zum Schritt S10 aus 1 korrespondieren kann, der nächste Schritt S12' zu dem Verfahrensschritt S12 aus 1 und der letzte Verfahrensschritt S14' zum Verfahrensschritt S14 aus 1. Die Batterieeinheit 10 sowie auch das Gehäusebauteil 12 können wie zuvor, das heißt wie zu 1 beschrieben, ausgestaltet sein, ebenso der Ablauf des Auftragungs- und Verteilungsverfahrens. Es wird also in Schritt S10' zunächst das thermische Interfacematerial 26 auf den Anordnungsbereich 22 aufgebracht, insbesondere wieder nur in einem Teilbereich 28 des Anordnungsbereichs 22, der wiederum von einem Rahmen 24 im Randbereich 12b der zweiten Kontaktseite 12a umrahmt ist. Der Rahmen 24 weist wiederum eine konstante Höhe H gegenüber des ebenen oder um Wesentlichen ebenen Anordnungsbereichs 22 auf. Anschließend wird das lokal aufgebrachte thermische Interfacematerial 26 mittels der Rakel 34 verstrichen und über den Anordnungsbereich 22 verteilt. Auch die Rakel 34 kann zu diesem Zweck über den Anordnungsbereich 22 hinweg bewegt werden, wobei dieses Bewegen durch die Pfeile 38 veranschaulicht ist, und dabei gleichzeitig auf konstanter Höhe gehalten werden. Auch dies lässt sich auf besonders einfache Weise dadurch erreichen, indem die Rakel 34 seitlich auf dem Rahmen 24 aufliegt. Die Rakel 34 stellt also einen Abzieher dar, der über den Rahmen 24 gezogen wird, um den lokal aufgebrachten Gapfiller beziehungsweise das thermische Interfacematerial 26 über dem Anordnungsbereich zu verteilen und aufzurakeln. Der leicht erhöhte Rahmen 24 gibt wiederum durch seine Höhe H die letztendliche Benetzungshöhe vor, das heißt die Schichthöhe der letztendlich bereitgestellten Interfacematerialschicht 26, wie diese in Schritt S14' dargestellt ist. Es ergibt sich also eine Batteriewanne beziehungsweise ein Gehäusebauteil 12, das großflächig mit dem Wärmeleitmedium 26 benetzt ist. Nach dem Verstreichen des thermischen Interfacematerials 26 kann die Rakel 34 wiederum entfernt werden und das Batteriemodul 18 aufgesetzt werden. Der Aufsetzvorgang ist wiederum durch den Pfeil 36 veranschaulicht. 2 shows a schematic representation of a method for arranging a battery unit 10 on a housing component 12 according to a further embodiment of the invention. In particular, the method can be designed as described for 1 described methods, except for the differences described below: These essentially consist in the fact that a roller 32 is no longer used as the spreading device 30, but a doctor blade 34. This method is also divided schematically into three method steps S10', S12' and S14', with the first method step S10' being added to step S10 from 1 can correspond, the next step S12' to the method step S12 of 1 and the last process step S14' to process step S14 from 1 . The battery unit 10 as well as the housing component 12 can be used as before, i.e. as described 1 described, as well as the sequence of the application and distribution method. In step S10', the thermal interface material 26 is first applied to the arrangement region 22, in particular again only in a partial region 28 of the arrangement region 22, which in turn is framed by a frame 24 in the edge region 12b of the second contact side 12a. The frame 24 in turn has a constant height H compared to the flat or substantially flat arrangement region 22. The locally applied thermal interface material 26 is then spread using the squeegee 34 and distributed over the arrangement region 22. The squeegee 34 can also be moved over the arrangement region 22 for this purpose, this movement being illustrated by the arrows 38, and at the same time kept at a constant height. This can also be achieved in a particularly simple manner by the squeegee 34 resting laterally on the frame 24. The doctor blade 34 thus represents a scraper that is pulled over the frame 24 in order to distribute and doctor the locally applied gap filler or the thermal interface material 26 over the arrangement area. The slightly raised frame 24 in turn specifies the final wetting height through its height H, i.e. the layer height of the interface material layer 26 ultimately provided, as shown in step S14'. This therefore results in a battery tray or a housing component 12 that is wetted over a large area with the heat-conducting medium 26. After the thermal interface material 26 has been spread, the doctor blade 34 can be removed again and the battery module 18 can be put on. The putting on process is again illustrated by the arrow 36.

Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine flächige Einbringung von Thermal-Interface-Material, d.h. dem thermischen Interfacematerial, bei Hochvoltbatterien mittels Aufrakeln und/oder Rollen erfolgen kann. Mit anderen Worten wird ein Verfahren zum Einbringen und Verteilen einer wärmeleitfähigen Füllmasse, nämlich dem Thermal-Interface-Material, durch Aufrakeln zwischen Batteriemodul und Batterieaufnahme beziehungsweise Kühlboden bereitgestellt. Dies ermöglicht eine schnelle und vollständige Benetzung der Batterieaufnahme beziehungsweise Batteriewanne oder dem Kühlboden mit thermischem Interfacematerial auf großer Fläche. Eine Depotapplikation findet bevorzugt nur einmal statt und nicht, wie bisher, in verschiedenen kleinteiligen Auftragsbildern. Das thermische Interfacematerial kann zum Beispiel mit einer Rolle verstrichen werden oder mittels eines Abziehers durch Rakeln, der auf einem leicht erhöhten Rahmen verfahren wird, verteilt werden. Das Depot befindet sich bevorzugt am Rand der zu benetzenden Fläche und wird durch das Rakeln oder Rollen in die gesamte Fläche verteilt. Die Höhe der Schichtdicke wird hierdurch definiert und homogen ausgebildet. Der Gapfiller beziehungsweise Wärmeleitkleber oder ein anderes thermisches Interfacematerial kann zum Beispiel einfach auf den Anordnungsbereich gegossen werden und anschließend durch die Verstreichvorrichtung glattgestrichen werden.Overall, the examples show how the invention can be used to apply thermal interface material over a large area in high-voltage batteries by means of doctoring and/or rolling. In other words, a method is provided for introducing and distributing a thermally conductive filler, namely the thermal interface material, by doctoring between the battery module and the battery holder or cooling base. This enables the battery holder or battery tray or the cooling base to be wetted quickly and completely with thermal interface material over a large area. A depot application preferably only takes place once and not, as previously, in various small-scale application patterns. The thermal interface material can be spread with a roller, for example, or distributed by means of a scraper that is moved on a slightly raised frame. The depot is preferably located at the edge of the area to be wetted and is distributed over the entire area by doctoring or rolling. The height of the layer thickness is thereby defined and formed homogeneously. The gap filler or thermal adhesive or another thermal interface material can, for example, simply be poured onto the arrangement area and then smoothed out using the spreading device.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA accepts no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 2952234 A1 [0003]
DE 10117875 C1 [0004]

Claims

Method for arranging a battery unit (10), which comprises a first contact side (10a), on a housing component (12), which comprises a second contact side (12a), - wherein a curable, thermal interface material (26) in a viscous state is arranged in a specific arrangement region (22) of the first and/or second contact side (10a, 12a), and - wherein the battery unit (10) is arranged in relation to the housing component (12) such that the first contact side (10a) faces the second contact side (12a) and the thermal interface material (26) is located between the first and second contact sides (10a, 12a), characterized in that the thermal interface material is applied to a first partial region (28) of the arrangement region (22) during arrangement in the specific arrangement region (22) (26) and, after application in the arrangement region (22), is spread by means of a spreading device (30; 32, 34) (30; 32, 34), which is moved over the arrangement area (22).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the arrangement region (22) is framed by a frame (24) which has a certain height (H) above the arrangement region (22), wherein the thermal interface material (26) is distributed by means of the spreading device (30; 32, 34) on the arrangement region (22) within the frame (24).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the spreading device (30; 32, 34) rests on the frame (24) when moving (38) over the arrangement region (22).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the spreading device (30; 32, 34) is designed as a roller (32) or comprises a roller (32).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the spreading device (30; 32, 34) is designed as a doctor blade (34) or comprises a doctor blade (34).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal interface material (26) is applied to the arrangement region (22) which is located on the second contact side (12a).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the battery unit (10) is arranged in relation to the housing component (12) such that the first contact side (10a) is arranged within the frame (24) in the arrangement region (22) in which the thermal interface material (26) is distributed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the battery unit (10) is arranged as a single battery unit (10) on the housing component (12).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of battery units (10) are arranged in respectively assigned areas on the second contact side (12a) of the housing component (12).

Device (40) for arranging a battery unit (10) which comprises a first contact side (10a) on a housing component (12) which comprises a second contact side (12a), - wherein the device (40) has an application device which is designed to arrange a curable, thermal interface material (26) in a viscous state in a specific arrangement region (22) of the first and/or second contact side (10a, 12a), and - wherein the device (40) has an arrangement unit which is designed to arrange the battery unit (10) in relation to the housing component (12) such that the first contact side (10a) faces the second contact side (12a) and the thermal interface material (26) is located between the first and second contact sides (10a, 12a), characterized in that the application device is set up such that the thermal interface material (26) when arranged in the specific arrangement region (22) is applied to a first partial region (28) of the arrangement region (22), wherein the device (40) has a spreading device (30; 32, 34), and the device (40) is designed to move the spreading device (30; 32, 34) over the arrangement region (22) and thereby distribute the thermal interface material (26) arranged in the arrangement region (22) by means of the spreading device (30; 32, 34).