制造动力电池的方法、机动车以及相应的制造装置与流程

1.本发明涉及一种用于制造机动车的动力电池的方法，其中，在动力电池的电池壳体的接纳格中布置至少一个具有多个电池单体的电池模块。本发明还涉及一种用于制造动力电池的制造装置。


背景技术：

2.例如，从现有技术中已知文献us 2015/0110155 a1。该文献描述了一种用于机动车电池的探测器，其具有由第一材料制成的测量线路和机动车电池的由与第一材料不同的第二材料制成的部件。


技术实现要素：

3.本发明的目的是，提出一种用于制造机动车的动力电池的方法，该方法相对于已知的方法具有优点，特别是能够快速且成本低廉地制造动力电池，其中，该动力电池被如此设计，使得能够进行极其精确的温度测量。
4.根据本发明，上述目的通过具有权利要求1的特征的用于制造机动车的动力电池的方法来实现。在此提出，每个电池单体都设有单独的温度传感器，其中，分别将至少一个温度传感器布置在相应一个金属载体上，并且将金属载体与相应的电池单体的单体壳体焊接。
5.所描述的方法用于制造动力电池，该动力电池优选被构造为机动车的组成部分，然而也可以与该机动车分开地存在。该动力电池用于暂存电能，该电能特别是用于运行机动车的驱动装置或者说动力设备并且因此最终用于驱动机动车。就此而言，存储在动力电池中的电能被用于提供旨在借助于驱动装置或者说动力设备驱动机动车的驱动转矩。
6.动力电池具有电池壳体和至少一个单体模块。单体模块用于暂存电能。为此，单体模块具有多个电池单体，这些电池单体彼此电连接。特别是，单体模块具有两个接头/端子，这些接头例如布置在单体模块的单体模块壳体上。相应的单体模块的每个电池单体电连接到这些接头上。在这方面，这些接头用作单体模块的多个电池单体的公共接头。
7.在动力电池的电池壳体中构造有接纳格，该接纳格被设置和构造用于接纳单体模块。在制造动力电池期间，单体模块被装入到接纳格中。优选地，并非在电池壳体中布置仅一个单体模块，而是多个单体模块被装入到电池壳体中。在这种设计方案中，电池壳体具有一个接纳格，该接纳格被构造用于接纳多个单体模块。
8.在制造动力电池期间，优选不仅将所述一个或多个单体模块布置在接纳格中，而且也将所述一个或多个单体模块的电路布置在接纳格中。例如，单体模块或者单体模块中的每个单体模块都电连接至动力电池的控制器。也可以规定，多个单体模块中的至少一些单体模块、特别是所有单体模块彼此电连接。
9.在动力电池运行期间，特别是在动力电池充电或放电时，在单体模块处或在单体模块中产生热，该热导致单体模块的温度变化。出于该原因有意义的是，监控动力电池的温
度并且优选根据温度实施动力电池的运行。为了能够特别精确地确定温度，单体模块的每个电池单体都配备有单独的温度传感器。因此相应地存在与用于所述一个单体模块或所述单体模块中的每个单体模块的电池单体一样多的温度传感器。
10.特别优选的是，在此温度传感器中的每个温度传感器都布置在电池单体的恰好一个电池单体上，或者相反地，在电池单体的每个电池单体处都布置有温度传感器中的恰好一个温度传感器。由此，在单体模块内的电池单体中的每个电池单体的温度都是已知的，从而最终可以以高精度确定动力电池中的温度分布。相应地以高精度获知动力电池的运行所基于的温度或温度分布。
11.然而，一方面给电池单体中的每个电池单体都配备单独的温度传感器是费事的，并且另一方面在已知的固定方法下、特别是随着动力电池的逐渐老化，会对在相应电池单体和温度传感器之间的热传递造成损害。
12.出于这个原因规定，温度传感器中的每个温度传感器都分别布置在相应一个金属载体上并且金属载体随后与相应的电池单体的单体壳体焊接。因此提供多个金属载体，其中，在金属载体中的每个金属载体上都布置、特别是固定温度传感器中的至少一个温度传感器。多个金属载体中的每个金属载体于是与电池单体中的至少一个电池单体的单体壳体焊接，即材料锁合地连接。
13.温度传感器这样设置或固定在金属载体上，从而确保在温度传感器与金属载体之间的良好的热传递。因此，通过使用温度传感器，能够高精度地测量金属载体的温度。金属载体由具有良好导热性、即高导热系数的材料制成。由此确保，由单体壳体向金属载体传递的热快速地被导向温度传感器的方向。此外，通过将金属载体与单体壳体焊接，实现了在单体壳体与金属载体之间的良好的热传递或高的热传递系数。
14.金属载体的材料例如包含铝或铜，特别是金属载体主要由这些材料之一制成。这意味着，作为材料例如使用铝或铜或这些材料之一的合金。然而也可以规定，使用钢作为金属载体的材料。特别优选地，单体壳体也至少局部地或者甚至完全地由金属制成。
15.例如，单体壳体具有至少一个由金属制成的固定区域，在制造动力电池时金属载体与该固定区域焊接。固定区域优选在其背离金属载体的一侧上与相应电池单体的内部空间邻接，该内部空间由单体壳体界定。由此确保，可以通过固定区域进行电池单体的温度的精确测量。
16.在所述方法的范围内进行的、承载温度传感器的金属载体与相应电池单体的单体壳体的直接焊接使得能够快速且准确地测量电池单体的温度，这是因为温度在短时间内就施加在金属载体上并且进而施加在温度传感器上。此外，在金属载体和单体壳体之间的连接是耐久的，从而在动力电池的使用寿命期间不会出现对温度测量的损害。此外，金属载体与单体壳体的焊接可以成本有利地实现。
17.本发明的一种改进方案规定，电池单体中的每个电池单体都具有至少一个用于进行电接触的接头，并且多个电池单体的接头通过公共的连接器彼此电连接，其中连接器与接头焊接。上面已经指出，单体模块具有多个接头。在此提出，电池单体中的每个电池单体的至少一个接头与单体模块的接头之一或多个接头电连接。为此设置有连接器，多个电池单体的接头通过该连接器与单体模块的接头之一电连接。
18.优选提供多个这种连接器，其中，连接器中的每个连接器都连接至单体模块的接
头之一。连接器例如以金属杆的形式、特别是以扁平杆的形式存在。连接器与电池单体的接头焊接，以建立电连接。这能够实现电池单体的特别是与单体模块的接头的特别快速且持久的电连接。
19.本发明的一种改进方案规定，在将金属载体与单体壳体焊接的同一工序中进行连接器与接头的焊接。例如也就是规定，在将电池单体或单体模块布置成位置固定时，在同一加工站中进行连接器的焊接和金属载体的焊接。例如，首先将单体模块的电池单体布置得彼此相邻，然后使连接器与电池单体的接头建立接触。
20.随后，将连接器与接头焊接。此外还将金属载体与单体壳体焊接，而无需移动电池单体。通过在同一工序中的焊接，可以特别简单且成本低廉地实现金属载体与单体壳体的连接，特别是以有利的方式方法将其整合到动力电池的已经存在的制造方法中。
21.本发明的一个改进方案规定，所述焊接通过激光焊接来进行。因此，在焊接时特别是借助于激光头产生激光束。在使用激光束的情况下，金属载体和/或单体壳体被局部地熔化，从而建立材料锁合的连接。激光焊接可以特别快速且成本低廉地进行，特别是同时在对电池单体施加较小温度的情况下进行。
22.本发明的一种改进方案规定，借助于将金属载体和单体壳体焊接的同一激光头进行连接器与接头的焊接，或与金属载体和单体壳体的焊接同时地进行连接器与接头的焊接。如果在使用同一激光头的情况下进行连接器的焊接，那么电池单体在任何情况下都保留在同一加工站中。于是首先将借助激光头产生的激光束用于连接器与接头的焊接。随后将金属载体与单体壳体焊接。当然也可以规定相反的顺序。
23.在进行连接器与接头的焊接和进行金属载体与单体壳体的焊接之间使激光头移动，以便使激光束对准。替代地，可以同时执行连接器的焊接和金属载体的焊接。例如为此设置多个激光头。该同时进行的焊接使得特别快速地制造动力电池。
24.本发明的一种改进方案规定，所述至少一个温度传感器布置在与金属载体连接的印刷电路板上。通过印刷电路板实现温度传感器例如到控制器、特别是到动力电池的控制器的电连接。印刷电路板与金属载体连接或者被固定在金属载体上。印刷电路板与金属载体的连接这样实现，即温度传感器导热地与金属载体联接，从而借助于温度传感器可以测量金属载体的温度。
25.优选地，印刷电路板这样设置在金属载体上，使得温度传感器直接贴靠在金属载体上或者备选地通过导热材料热连接在金属载体上。例如导热膏等用作导热材料。所描述的处理方式能够在可靠地电子接触温度传感器的同时实现精确的温度测量。
26.本发明的一种改进方案规定，使用柔韧的印刷电路板作为印刷电路板。柔性印刷电路板例如由薄膜、特别是聚酰亚胺薄膜和施加在其上的印制导线构成。使用柔性印刷电路板的优点在于，它仅具有小的热容量，从而防止借助温度传感器的温度测量的失真。此外，借助于柔性的印制印刷电路板可以实现单体模块的小尺寸，因为柔性印刷电路板可以以最小的空间安装。通过柔性印刷电路板也实现了公差补偿，特别是该柔性印刷电路板允许由于单体模块内的老化现象和/或热应力而进行补偿运动。
27.本发明的一种改进方案规定，金属载体具有支撑腿，该支撑腿比支承至少一个温度传感器的连接区域宽并且与相应电池单体的单体壳体焊接。金属载体就此而言具有支撑腿和连接区域。温度传感器作用在连接区域上或者温度传感器由连接区域支承。连接区域
通过支撑腿固定在相应电池单体的单体壳体上。为此，支撑腿与单体壳体焊接。该支撑腿在一个方向上具有比连接区域更大的尺寸。由此可以实现与单体壳体的可靠焊接。该支撑腿也可以被称为固定凸起部(befestigungsfahne)。
28.本发明的一种改进方案规定，使用棱柱形的电池单体作为所述电池单体。就是说，单体壳体被刚性地构造，以便至少部分地或甚至完全地防止电池单体的体积变化。该电池单体能够实现电池单体在单体模块中的特别高的封装密度。
29.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，特别是用于实施根据在本说明书的范围内的实施方案的方法，其中，制造装置被设置和构造用于，在动力电池的电池壳体的接纳格中布置至少一个具有多个电池单体的单体模块。在此，制造装置还被设置和构造用于，为电池单体中的每个电池单体配设单独的温度传感器，其中，分别将至少一个温度传感器布置在相应一个金属载体上并且将金属载体与相应电池单体的单体壳体焊接。
30.已经指出了这种方法或制造装置的这种设计方案的优点。不仅制造装置而且其运行方法都可以根据在本说明书的范围中的实施方案来改进，从而就此而言参考所述制造装置和方法。
附图说明
31.下面借助于在附图中示出的实施例详细阐述本发明，而不限制本发明。附图说明：
32.图1以示意图示出机动车的动力电池的一部分、即单体模块的电池单体，
33.图2以示意图示出由温度传感器和金属载体构成的布置结构的第一示图，以及
34.图3示出由温度传感器和金属载体构成的布置结构的第二示图。
具体实施方式
35.图1示出了动力电池1的一个区域的示意图，该动力电池具有至少一个在此未详细示出的单体模块。单体模块具有多个电池单体2，在此示出了其中一个电池单体。该电池单体2具有单体壳体3，在该单体壳体上布置有两个电接头4和5。此外，单体壳体3具有安全阀6，以便防止电池单体2的过高的内压。
36.在单体壳体3上固定着温度传感器7，即通过金属载体8固定着温度传感器。金属载体8与电池单体2的单体壳体3焊接。优选地，动力电池1的电池单体2中的每个电池单体都配设有单独的温度传感器7，该温度传感器分别通过金属载体8与相应的电池单体2的相应的单体壳体3连接。
37.温度传感器7通过金属载体8连接到单体壳体3上具有以下优点，即在温度传感器7与单体壳体3之间建立非常有效的热耦合，从而借助温度传感器7可以以高精度测量电池单体2的温度。此外，温度传感器7在单体壳体3上的连接是耐老化的，即不依赖于或者仅仅以非常小的程度依赖于动力电池1或者电池单体2的老化。
38.图2示出了由温度传感器7和金属载体8构成的布置结构的极其示意性的图示。在这里所示的实施例中，多个温度传感器7布置在金属载体8上并且通过该金属载体与单体壳体3连接。温度传感器7的电接触通过印刷电路板9实现，该印刷电路板在这里所示的实施例中优选作为柔性印刷电路板存在。
39.金属载体8具有支撑腿10和连接区域11。支撑腿10与相应电池单体2的单体壳体3焊接。温度传感器7通过连接区域11与支撑腿10连接。支撑腿10与连接区域11一体地且材料一致地构造，即由相同的连续材料构成。
40.图3示出了由温度传感器7和金属载体8构成的已描述的布置结构的替代视图。可以看出，支撑腿10具有比连接区域11大的宽度，并且在此优选在一个方向上在两侧突出于连接区域11。由此确保金属载体8无缺陷地接触到单体壳体3上，即简单地焊接。例如金属载体8通过至少一个焊点、但特别优选地通过多个焊点与单体壳体3连接，以便实现温度传感器7在单体壳体3上的特别可靠的保持。
41.动力电池1的所描述的设计方案或者在将温度传感器7连接到电池单体2上时所描述的工作方式具有以下优点：一方面能够高精度地测量相应的电池单体2的温度。另一方面，温度传感器7的连接在很大程度上与老化影响无关，从而在动力电池1的使用寿命中确保温度测量的准确性。
42.附图标记列表：
43.1 动力电池
44.2 电池单体
45.3 单体壳体
46.4 接头
47.5 接头
48.6 安全阀
49.7 温度传感器
50.8 金属载体
51.9 印刷电路板
52.10 支撑腿
53.11 连接区域