发明内容

本发明的目的是，提供一种用于制造机动车的动力电池的方法，其相比于已知方法具有优点，特别是能够实现单体模块在容纳室中的快速和工艺可靠的安装。

所述目的根据本发明利用具有权利要求1特征的用于制造机动车动力电池的方法实现。在此规定，在制造动力电池的过程中至少暂时地/短时地使位于单体模块与电池壳体的界定容纳室的壁之间的导热剂振动。

所述方法用于制造动力电池，该动力电池优选作为机动车的组件来安装，但也能够与机动车分开。动力电池用于暂时存储电能，该电能特别用于运行机动车的驱动装置或动力装置且因此最终用于驱动机动车。存储在动力电池中的电能就此而言被用于借助于驱动装置或动力装置提供旨在驱动机动车的驱动扭矩。

动力电池具有电池壳体和至少一个单体模块。单体模块用于暂时存储电能。其为此具有至少一个电池单体，优选具有多个彼此电连接的电池单体。在电池壳体中设计有容纳室，其被设置和设计用于容纳单体模块。在制造动力电池的过程中，单体模块被装入容纳室中。优选地，在电池壳体中不是仅布置唯一一个单体模块，而且将多个单体模块装入电池壳体中。

在这种实施方案中，电池壳体具有容纳室，其用于容纳多个单体模块。在制造电池时，优选不仅是将一个或多个单体模块布置在一个或多个容纳室中，而且还进行一个或多个单体模块的电连接。容纳室至少局部地被电池壳体的壁限界。壁例如是电池壳体的底板或电池壳体的侧壁。优选地，容纳室被多个壁围住，其中，这些壁之一例如构造为底板，其它壁构造为侧壁。特别优选地，电池壳体也就具有底板和多个从底板伸出的侧壁。

从截面上看，侧壁优选连续地和完全地包围容纳室。侧壁就此而言将容纳室包围在彼此之间。侧壁分别从底板伸出并且向与底板相反的方向延伸。侧壁中的各两个优选彼此直接邻接。如果在本说明书的范围内谈及壁，则除非有特别说明，否则优选是指底板。但另选地当然也可以考虑将侧壁之一用作所述壁。

作为具有容纳室——在所述容纳室中布置有正好一个或多个单体模块——的电池壳体的所述实施方案的另选，电池壳体可以具有多个容纳室，例如具有与单体模块一样多的容纳室，其中，容纳室中的每个都分别被电池壳体的壁、特别是电池壳体的底板限界。在此可以规定，由电池壳体的间隔壁将容纳室彼此分开。也就是说，在容纳室中的每两个之间设有电池壳体的间隔壁之一。原则上，就该实施方案请参阅上述说明。

可以设置成，在壁、特别是侧壁上形成支承面，这些支承面用于根据单体模块在容纳室中的布置方案来支承或紧固单体模块。例如，在此这样布置支承面，使得单体模块按照单体模块在容纳室中的布置方案在被支承在支承面上的同时与电池壳体的壁、特别是底板间隔开。以此方式能够补偿在单体模块和电池壳体的尺寸方面的公差。可以设置成，单体模块直接支承在支承面上。但也可以设置成，在单体模块与支承面之间布置有公差补偿元件，借此能够补偿单体模块和/或电池壳体的制造公差。

支承面——如果存在的话——例如位于紧固元件上，该紧固元件从电池壳体的至少一个或多个壁伸出。紧固元件优选与所述一个或多个壁材料锁合地连接，例如与其粘接或焊接。单体模块可以与之相对地具有配对支承面，该配对支承面根据单体模块在容纳室中的布置方案贴靠在支承面上，特别是平坦地或面状地贴靠，从而单体模块与壁、特别是底板间隔开地支承在容纳室中。单体模块就此而言不接触或仅局部地接触壁或底板。

在动力电池运行期间、特别是在动力电池充电或放电期间，在单体模块处或单体模块中产生热量，热量必须至少暂时地被排出，以防止单体模块的过高温度。为此，电池壳体优选被被动或主动冷却。在被动冷却的范围内，在电池壳体上布置有至少一个冷却体或电池壳体自身被局部地构造为冷却体。在主动冷却的范围内可以规定，电池壳体具有至少一个冷却剂通道，该冷却剂通道在动力电池运行期间至少暂时地被冷却剂流过。

为了有效冷却单体模块，需要建立在单体模块与电池壳体之间的热连接。为此，在制造动力电池期间，将导热剂引入容纳室中，即施加到壁、特别是底板上。在将单体模块装入容纳室中之后，导热剂因此一方面贴靠在单体模块上，另一方面贴靠在电池壳体上，且将它们彼此热连接。

可以规定，单体模块被这样装入容纳室中，从而单体模块要么直接地支承在支承面上，要么仅间接地、例如通过公差补偿元件支承在支承面上。在此这样进行装入，使得单体模块不接触或仅局部地接触壁或底板。在任何情况下，导热剂都至少部分地或连续地存在于电池壳体的壁与单体模块之间，使得单体模块大多数时候间接地——即通过导热剂——与壁连接。

换句话说，当将单体模块装入电池壳体中时，形成至少部分地填充有导热剂的中间空间，该中间空间一方面由电池壳体的壁界定，另一方面由单体模块界定。可以规定，离开壁和单体模块的中间空间至少局部地借助于密封元件被封闭，以防止导热剂从中间空间溢出。但是，该密封元件是纯可选的。

作为导热剂例如使用多组分的导热剂，其就此而言至少包括第一组分和第二组分。在此例如，第一组分是承载材料，第二组分是填料，其中，导热剂的导热率主要借助于填料来实现。为此，填料优选具有比承载材料高的导热率。

导热剂例如为液体状或膏状。后者应理解为固液混合物，其中，例如第一组分为液体形式，第二组分为固体形式。第二组分优选包含金属颗粒或由金属颗粒组成。第二组分在导热剂中的比例特别优选为至少50％、至少60％、至少70％或至少80％，也就是说特别是在50％至80％之间——分别包括这些值。由此借助于导热剂实现了特别良好的导热。

例如在制造动力电池时规定，首先将导热剂施加到界定容纳室的壁、特别是底板上。然后使用安装设备将单体模块装入容纳室中，其中，将单体模块压紧在导热剂上或压入到导热剂中。通过作用在安装设备上或通过安装设备施加在单体模块上的压紧力将单体模块压紧在导热剂上。

根据在壁与单体模块之间的距离以及根据壁的面积来确定要施加到壁上的导热剂的量。该距离通常根据在单体模块与壁之间的最大间隙来确定，该最大间隙借助于公差链分析来确定。在这里的一个目标是在将单体模块装入并紧固在容纳室中之后，对热活性表面进行充分且工艺可靠的浸润，或者对间隙进行可靠的填充。

另选地可以规定，首先将单体模块装入容纳室中，使得在单体模块与壁之间存在中间空间。然后，也就是说在将单体模块装入容纳室中之后，将导热剂引入该中间空间中。例如将单体模块至少局部地在形成中间空间的情况下与壁间隔开地布置在容纳空间中。这特别这样进行：单体模块直接或间接地支承在支承面上。所述单体模块优选被紧固在电池壳体上，特别是被紧固在支承面上。然后将导热剂引入中间空间中。

基于导热剂的通常的稠度或粘度，必须以一定的压紧力将单体模块压紧在导热剂上或压入到导热剂中或以一定的引入压力将导热剂引入中间空间中。压紧力必须是高的，以使在单体模块与壁之间的距离尽可能小。另选地，引入压力必须是高的，以使在单体模块与壁之间的中间空间被可靠地填充导热剂。为了防止损坏电池壳体和单体模块，因此通常需要复杂的设备和/或程序。

为了能够尽可能简单且仍工艺可靠制造动力电池，因此根据本发明规定，在动力电池的制造过程中，特意地使导热剂至少暂时地振动。特别当将单体模块装入容纳室中或压紧在导热剂上或压入到导热剂中时，或者——另选地——当将导热剂引入中间空间中时，应使导热剂振动。

特别应使导热剂这样振动，从而在将单体模块装入容纳室中或将导热剂引入中间空间中时，降低导热剂的流变应力，从而相应地还减小由导热剂所造成的、对压紧力或引入压力起反作用的反作用力。因而通过使导热剂振动、以降低导热剂的流变应力的方式简化了单体模块向容纳室中的装入或导热剂向中间空间中的引入。

使导热剂振动特别相当于导热剂的也可以称为“震动”的颤动松弛。相应地，由于将单体模块压紧在导热剂上或者由于导热剂的引入，显著简化了导热剂在中间空间中的散布，特别是减小了必要的压紧力或必要的引入压力。例如通过相应的促动器来引起振动，该相应的促动器直接或间接地作用于导热剂上。在第一种情况下，促动器设计为例如内部振动器，在后一种情况下，促动器特别是通过壁和/或单体模块作用在导热剂上。因此，能够以比通常更少的成本完成动力电池的制造，但仍具有高的工艺可靠性。

本发明的一个改进方案规定，首先将导热剂施加到壁上，然后将单体模块装入容纳室中，其中，将单体模块压紧在振动中的导热剂上。如已经说明的，首先将导热剂施加到壁上。然后将单体模块装入容纳室中并压紧在导热剂上，即施加压紧力。在将单体模块压紧在导热剂上的同时，使导热剂振动，特别是使得在压紧过程中降低导热剂的流变应力。由此以所描述的方式显著简化了将单体模块装入容纳室中的过程。

本发明的一个改进方案规定，将电池壳体布置在托架的支承所述壁的支承元件上，然后，在装入容纳室中时借助于安装设备将单体模块压紧在导热剂上。托架用于在将单体模块装入容纳室中期间支承该壁。例如规定，首先将电池壳体布置在托架上或托架的至少一个支承元件上，使得电池壳体的壁、特别是电池的底板在其上得到支承。托架或托架的支承元件在背离安装设备或单体模块的一侧支承该壁。换句话说，支承元件布置在壁的背离单体模块和安装设备的一侧上并在那里贴靠在壁上。

然后将导热剂施加至壁上，并且然后再次将单体模块装入容纳室中并压紧在导热剂上。使用托架或支承元件可防止壁的过度变形并且相应地确保在将单体模块装入容纳室中期间不会损坏电池壳体。另选地，即使当将导热剂引入中间空间中时，也可以使用托架或支承元件来支承该壁。

本发明的一个改进方案规定，借助于托架和/或安装设备使导热剂振动。托架或安装设备就此而言具有相应的设计或具有使导热剂处于振动状态的合适装置。使用托架或安装设备使导热剂振动的优点是为此不需要额外的设备。

本发明的一个改进方案规定，托架和/或安装设备具有至少一个振动驱动器、特别是至少一个线性振动器。振动驱动器——其也可以称为促动器——应理解为振动发生器，其用于使导热剂处于振动状态。振动驱动器可以例如电动地、气动地或液压地运行。振动驱动器例如具有偏心轮以产生振动。然而，振动驱动器特别优选地呈线性振动器的形式，该线性振动器例如引起仅在一个方向上或在轴线方向上的振动。

线性振动器例如是磁性线性振动器，并因此具有至少一个励磁线圈和永磁体。振动驱动器例如这样运行，使得振动具有至少100Hz、至少200Hz、至少300Hz、至少400Hz或至少500Hz的频率。通过使用振动驱动器，可以可靠地使导热剂振动，从而特别可以可靠地降低导热剂的流变应力。

本发明的一个改进方案规定，安装设备具有作用在单体模块上的安装夹具，经由该安装夹具一方面施加压紧力和另一方面向单体模块上施加振动运动。安装夹具用于抓紧单体模块。安装夹具优选地直接作用在单体模块上。无论是压紧力还是振动运动都是通过安装夹具、即仅通过安装夹具被施加到单体模块上。这意味着，压紧力和振动运动被施加到离开单体模块的安装夹具上，并通过安装夹具被传递到单体模块上。

例如在此规定，将压紧力与振动运动间隔开地施加到安装夹具上。压紧力优选地借助于促动器、特别是通过推杆施加到单体模块上。借助于促动器就此而言可以通过推杆将压紧力施加到安装夹具上并经由安装夹具传递到单体模块中。振动运动优选地与压紧力远离地被传递至安装夹具中。例如，振动驱动器为此与推杆或促动器间隔开地作用在安装夹具上。所描述的过程在制造动力电池时具有高的工艺可靠性的优点。

本发明的一个改进方案规定，支承元件具有振动驱动器并且将振动运动施加到电池壳体、特别是施加到电池壳体的壁上。换句话说，振动运动经由壁、即优选地仅经由壁被施加到导热剂上，以便使其振动。具有振动驱动器的支承元件的设计易于实现，从而可以特别容易且成本低廉地实现具有托架的用于制造动力电池的制造装置。

本发明的一个改进方案规定，调节作用在安装设备上的压紧力并且确定作用在支承元件上的力，并且如果该力超过阈值，则在压紧期间使支承元件移位以减小该力。为了在制造动力电池时使所需的导热剂的量尽可能少，增大压紧力、即使用安装设备将单体模块更强地压紧在导热剂上是所期望的，从而即使在使用更薄的导热剂层的情况下也实现在单体模块与电池壳体的壁之间的导热剂的均匀分布。

然而，压紧力的这种增大会导致对单体模块或电池壳体的机械损坏。这特别是因为单体模块和电池壳体均被制造为具有较大的尺寸公差，并且导热剂用于补偿这些制造公差。正是在导热剂层相比于其它区域更薄的单体模块区域中，会造成在壁上和/或单体模块上施加不允许的高的力作用。因此例如可以规定，测量作用在安装设备上的压紧力且在压紧力超过阈值时减小该压紧力。特别是在单体模块与壁之间的导热剂的层厚度波动的情况下，仍然可能发生单体模块的局部过载。

因此规定，在将单体模块装入容纳室中期间或在将单体模块压紧在导热剂上期间确定作用在支承元件上的力。如果所确定的力超过阈值，则通过相应地移动支承元件——即在背离安装设备的方向上移动支承元件——来减小力。以所描述的方式，可以防止壁受到不允许的大的力，这可能导致壁或电池壳体损坏。也可以有效地防止由于在壁与安装设备之间经由单体模块作用的力过大而对单体模块造成损坏。

本发明的一个改进方案规定，振动驱动器经由支承元件将振动运动施加到电池壳体、特别是电池壳体的壁上。因此，振动驱动器没有被配设给支承元件本身，而是仅被配设给托架。振动驱动器通过支承元件作用在电池壳体上或电池壳体的壁上。这使得制造装置的设计特别简单。

本发明还涉及一种用于制造机动车的动力电池的制造装置，特别是用于执行根据本说明书范围内的实施方案的方法，其中，动力电池的电池壳体具有容纳室以用于容纳单体模块。在此规定，制造装置被设置和设计用于，使存在于单体模块与电池壳体的界定容纳室的壁之间的导热剂在制造动力电池的过程中至少暂时地振动。

对制造装置的这样的实施例或这样的过程的优点请参阅已经描述的内容。无论是制造装置还是用于运行制造装置的所述方法都可以根据本说明书范围内的实施方案来改进，因此在这方面可以参考相关内容。