CN112290152A - 用于车辆电池的电池壳 - Google Patents

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CN112290152A CN202010708809.5A CN202010708809A CN112290152A CN 112290152 A CN112290152 A CN 112290152A CN 202010708809 A CN202010708809 A CN 202010708809A CN 112290152 A CN112290152 A CN 112290152A
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Abstract

本发明涉及一种用于车辆电池的电池壳，所述电池壳具有带有沿周向边侧的密封法兰的壳部和壳盖，所述壳盖具有沿周向边侧环绕的密封件，所述密封件使构造在所述密封法兰和所述壳盖之间的接触边缘密封，其中，在所述密封件的径向外侧、在所述壳盖和所述密封法兰之间构造零间隙区域，并且其中，在所述零间隙区域中施加液态密封剂。

Description

用于车辆电池的电池壳
技术领域
本发明涉及一种用于车辆电池的电池壳，其具有带有沿周向边侧的密封法兰的壳部和壳盖，该壳盖具有沿周向边侧环绕的密封件，该密封件使构成在密封法兰和壳盖之间的接触边缘密封。此外，本发明还涉及一种用于制造这样的电池壳的方法、和一种具有这样的电池壳的车辆电池、以及一种液态密封剂用于腐蚀防护的应用。
背景技术
电气或者电动驱动的或者可驱动的机动车、例如电动车或者混合动力车，通常包括电动机，利用该电动机能够驱动一个或两个车轴。为了供应电能，电动机通常连接在作为电气的蓄能器的车辆内部的(高伏)电池上。
尤其电化学的电池在此以及以下尤其应理解为所谓的机动车的蓄电池(二次电池)。在这样的(二次)车辆电池中，已消耗的化学能量可以借助电气的充电过程来恢复。此类的车辆电池例如设计为电化学蓄电池、尤其锂离子蓄电池。为了产生或者提供足够高的运行电压，这样的车辆电池典型地具有至少一个电池模块，在该电池模块中，多个单独的电池单池模块化地(modular)连接。
电池单池或者电池模块在此典型地容纳在车辆电池的电池壳中。此类的电池壳通常具有带有沿周向边侧的密封法兰的壳部，该密封法兰能够借助壳盖来关闭。在壳盖和密封法兰之间通常设置有沿周向边侧环绕的密封件，该密封件一方面保护壳体的内部、即电池单池或者电池模块，防止潮湿和/或污垢的进入，并在另一方面应防止在一个或多个电池单池受到损坏的情况下化学物质的逃逸。所需的密封压力在此通常通过壳盖和密封法兰的螺栓连接或铆接来实现。
电池壳的密封件主要具有保证电池壳在车辆电池的或者机动车的使用寿命内的密封性的功能。为此，通常在装配后用过压和负压对电池壳针对其密封性进行测试和检查。
密封件例如是由塑料材料或者橡胶材料制成的模制密封件，例如可能由EPDM(三元乙丙橡胶)、NBR(丙烯腈或丁腈橡胶)或者树脂泡沫制成的模制密封件。此类型的模制密封件典型地作为整件的模制件制造，即单构件式的或者整体的模制件，该模制密封件作为插接密封件布置在壳盖和密封法兰之间。在更大的电池壳中，在此需要相应更大尺寸的模制密封件，由此在安装过程中给处理该模制密封件增加困难。因此，这也会导致在装配过程中不利地提高了易发生错误的可能性。
同样可行的是，密封件例如是由弹性体制成的、尤其由树脂橡胶制成的密封条或者密封板的形式。然而这样的密封条需要相较面积较大的密封法兰作为贴靠部，由此不利地限制了电池壳内用于电池单池的已存在的结构空间。换句话说，由于使用密封条，不利地减少电池模块或者电池单池的能量容量。此外，在更大的电池壳中处理密封条也变得更加困难，因此提高在装配中易发生错误的可能性。
此外，材料配合的粘合接缝、例如由PU粘合剂(聚氨酯)制成的粘合接缝也可以想到作为壳密封件。至少两个彼此连接的部分之间的“材料配合”或者“材料配合的连接”在此以及以下尤其理解为，彼此连接的部分在其接触表面上通过材料上的结合或者交联(例如由于原子或分子的结合力)按需在添加剂的作用下结合在一起。
这样的粘合接缝在装配过程中需要较长的固化时间，由此不利地延长这样的车辆电池的生产持续时间。此外，在涂放或者使用在壳盖上和/或密封法兰上的过程中，这样的粘合接缝容易受到波动的过程参数、例如室温、空气湿度或者涂放表面的表面质量的影响。因此有必要在涂放过程中控制和/或调节这样的过程参数，由此不利地提高电池壳的制造成本。这样的粘合接缝还具有的缺点是，在维护或者维修汽车电池时不能无破坏地分离粘合接缝。
在组装状态下，壳盖和壳部彼此固定。通常密封件在此布置在密封法兰和壳盖之间的沿径向内侧上的接触边缘的区域中，其中，壳盖和壳部彼此叠放在密封件的沿径向的外侧上。叠放的壳体半部之间的此接合间隙或者接合区域也被称为零间隙区域。
“零间隙区域”在此以及以下尤其理解为壳体半部之间的技术上的零间隙，即两个待接合的壳体半部之间的剩余的间隙，该间隙例如被称为宽度为零的间隙，尽管由于制造公差或者表面不均匀或者表面粗糙度可能在壳体半部之间存在例如宽度为几个微米的范围中的剩余间隙。换句话说，零间隙区域是指壳体半部之间的区域，在该区域中，若部件的贴靠面没有制造方面的表面不平整度或者表面粗糙度，则构件在构造方面直接或者平坦地、即直接并且无间隙地叠放。
不利的是，在车辆电池的运行过程中，电解质、例如水可能进入此零间隙区域中。因此在上述类型的密封件中存在所谓的腐蚀渗透的风险，在该腐蚀渗透中，电解质从零间隙区域开始渗入密封法兰和/或壳盖的表面，并且渗透密封件，因此密封件不再能够在功能上密封电池壳，并且发生不期望的泄露。
为了避免这样的腐蚀渗透，例如可以想到的是，密封件设计为永塑性的密封件。永塑性的密封件在此尤其理解为密封胶，该密封胶永久性地具有粘合剂状的、塑性的稠度。换句话说，这样的永塑性的密封胶不需要固化。
然而该类型的永塑性的密封件、以下也称为液态密封剂不利地需要经过极其精确处理的密封面，即需要壳盖和密封法兰的较高的表面质量以及制造公差的较小的波动。该类型的密封面在车辆电池中往往不存在，因为例如壳盖通常设计为深冲的构件。这需要额外的处理步骤，例如磨铣和/或抛光壳盖的贴靠面，因此这样的车辆电池的制造则变得相当复杂并且更加成本密集。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种特别适合用于车辆电池的电池壳。尤其应完全避免或者至少基本减少(壳)密封件的腐蚀渗透。本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种特别适合用于制造这样的电池壳的方法，和提供一种特别适合的车辆电池以及提供一种特别特别适合使用液态密封剂用于腐蚀防护的应用。
该技术问题通过一种用于车辆电池的电池壳解决，所述电池壳具有带有沿周向边侧的密封法兰的壳部和壳盖，所述壳盖具有沿周向边侧环绕的密封件，所述密封件使构造在所述密封法兰和所述壳盖之间的接触边缘密封，其中，在所述密封件的径向外侧、在所述壳盖和所述密封法兰之间构造零间隙区域，并且其中，在所述零间隙区域中施加液态密封剂。
该技术问题还通过一种用于制造根据本发明的电池壳的方法解决，在所述方法中，在壳盖与密封法兰接合之前，将液体密封施加在零间隙区域中在壳盖和/或密封法兰上。
该技术问题还通过一种电气驱动的或者可驱动的机动车的车辆电池解决，所述车辆电池具有根据本发明的电池壳。
该技术问题还通过一种液态密封剂作为壳盖和电池壳的壳部的密封法兰之间的零间隙区域的腐蚀防护的应用来解决。
有利的设计方案和扩展方案体现在相应的根据本发明的实施方式中。附属于电池壳体的优点和设计方案也可以比照地传递到本方法和/或本车辆电池和/或本应用上，反之亦然。
根据本发明的电池壳适合并且设计用于车辆电池(或者说交通工具电池)。电池壳在此具有两个壳体半部，该壳体半部接合为封闭的壳。第一壳体半部设计为壳部(下壳体)并且具有例如多个用于电池单池的电池盒或者容纳部。壳部具有沿周向边侧的密封法兰。密封法兰在此以及以下尤其理解为壳部的侧壁的端侧的或者轴向的贴靠面，第二壳体半部至少部分地贴靠在该贴靠面上。第二壳体半部在此构造为壳盖(电池盖、上壳体)。壳盖具有沿周向边侧环绕的密封件，该密封件优选无泄漏地并且流体密封地密封构造在密封法兰和壳盖之间的接触边缘。
密封件的径向外侧、即从接触边缘直到电池壳的外部是零间隙区域，该零间隙区域指的是构造在壳盖和密封法兰之间的技术上的零间隙的区域。根据本发明，在零间隙区域中施加液态密封剂。这指的是，对于径向内侧的密封件额外地布置有在此沿径向外侧布置的、以液态密封剂的形式的第二密封件。液态密封剂在此避免电解质或者水进入零间隙区域中，由此前置于密封件的沿径向外侧的区域不会被腐蚀渗入。
密封件和液态密封剂共同作用为具有腐蚀保护功能的电池盖部密封件，该电池盖部密封件尤其对更大尺寸的电池壳实现了可靠的以及运行可靠的壳体密封。因此实现特别合适的、流体密封并且无泄漏的电池壳，在该电池壳中有利地减少了或者完全避免了密封件的腐蚀渗透的风险。
根据本发明的结合使用密封件和液态密封剂实现特别合适的电池壳。液态密封剂以简单并且较少耗费的方式避免电解质进入零间隙区域，从而确保密封件的基本经由车辆电池的整个使用寿命的密封作用。液态密封剂因此基本仅用于零间隙区域的腐蚀保护，而不用于电池壳的壳体密封性。这实现减少壳体半部的制造公差，因为基本上只有内侧的密封件用于密封性。尤其因此无需贴靠面的额外的、复杂的处理步骤。
密封件在此尤其是耐流体并且耐化学物质的，从而相对于产生的液体和产生的(电池)化学物质实现可靠的密封性。液态密封剂在此尤其是耐电解质或者耐水的，并且基本上作用为零间隙区域中的彼此相邻的壳表面的腐蚀防护。换句话说，液态密封剂尤其构造在与电解质或者水的介质接触部上。例如液态密封剂构造为合成的、永塑性的密封剂，例如Drei
Figure BDA0002595734110000051
1108。
在有利的实施方案中，液态密封剂基本完全填满零间隙区域。由此保证没有电解质可以进入零间隙区域中，因此基本完全避免了密封件的腐蚀浸透的风险。
密封件例如可以构造为模制密封件或者条形密封件。但在有针对性的设计方案中，密封件还构造为泡沫密封件，即以泡沫的塑料材料的形式的模制密封件或者密封接缝。密封件在此例如由聚氨酯泡沫或者树脂泡沫构成。由此实现能够简单并且成本低廉地制造的密封件。
在可想到的扩展方案中，壳盖利用密封法兰接合在多个固定部位上。因此实现简单并且减少耗费地将壳盖固定在壳部上，因此确保了可靠的并且运行可靠的用于密封接触边缘的密封压力。
至少两个相互连接的部分之间的“摩擦配合”或者“摩擦配合的连接”在此以及以下尤其理解为，相互连接的部件由于在它们之间作用的摩擦力抵抗彼此滑动。若缺少由此摩擦力引起的“连接力”(这指的是将部件相互压紧的力、例如旋拧力或者重力本身)，则摩擦配合的连接可能不能得以维持并且因此松开。
通过固定部位将壳盖和密封法兰压在一起并且直接相互夹紧。摩擦配合的连接在此优选设计为螺栓连接。壳盖在此具有例如多个凹部，该凹部与密封法兰的螺纹孔轴向对齐相叠地布置，其中，分别导引固定螺栓穿过凹部并且旋入或者拧入相应的螺纹孔中。
根据本发明的方法适合并且设计用于制造上述的电池壳。根据本方法，在此对于接触边缘上的密封件还额外地在壳盖与密封法兰接合之前，将液态密封剂施加在壳盖上的和/或密封法兰上的零间隙区域中。连词“和/或”在此以及以下如此理解，即，借助此连词连接的特征既可以共同形成，也可以构造为彼此的备选。
在可想到的实施方式中，使用例如可喷涂的密封剂作为液态密封剂，该液态密封剂优选作为喷雾平坦地涂放在壳盖和/或密封法兰上。可喷涂的密封剂在此尤其理解为可雾化的密封剂或者可以以气溶胶的形式分散的密封剂。
在本方法的优选设计方案中，将液态密封剂施加为浆状密封剂、尤其永塑性的密封剂。该类型的浆状液态密封剂实现自动化并且减少时间地涂放或者应用液态密封剂，以及关于数量和位置的极其准确地涂放或者应用液态密封剂。此外，因此在电池壳的生产过程中不会通过喷雾产生脏污或者污染，因此不需要对涂放装置或者应用装置额外地进行封装。
液态密封剂可以例如直线地施加在壳盖和/或密封法兰上。然而在适合的扩展方案中，液态密封剂尤其毛虫状或者蜿蜒状地施加在壳盖和/或密封法兰上。由此确保液态密封剂在零间隙区域中的特别均匀的分布。
在本方法的优选设计方案中，壳盖在涂放液态密封剂之后接合在密封法兰上。这指的是，液态密封剂根据FIP法(就地成型，formed in place)实现，在该FIP法中，液态密封剂液态地涂放，然后壳体半部彼此接合。液态密封剂在零间隙区域中的分布优选在壳体半部接合过程中和/或之后进行。通过壳体半部的接合或者彼此压紧，液态的液态密封剂基本全面地分布在零间隙区域中。这指的是，即使当液态密封剂仅施加在一个壳体半部上时，壳盖和密封法兰的贴靠面也基本完全通过液态密封剂浸湿。因此实现特别可靠的腐蚀防护，以便避免密封件的腐蚀渗透。
因此确保了，液态密封剂在零间隙区域中总是具有最佳的配合，因为该液态密封剂通过压紧力在装配时自成型。因此在连接或者固化之后在壳盖和密封法兰之间产生尤其电解质不可渗透的并且防止腐蚀的连接。
在优选的应用中，电池壳是电气驱动的或者可驱动的机动车、尤其电动车或者混合动力车的车辆电池的一部分。因此实现特别适合的并且运行可靠的以及长期使用的车辆电池。
本发明的额外的或者其他方面规定了一种液态密封剂作为壳盖和电池壳的壳部的密封法兰之间的零间隙区域的腐蚀防护的应用。零间隙区域布置在电池壳的密封件的径向外侧，从而通过液态密封剂的腐蚀防护性避免密封件的腐蚀渗透。
附图说明
以下参照附图详细阐述本发明的实施例。在附图中：
图1示出具有电池壳的车辆电池的立体图；
图2示出电池壳的局部立体图；
图3示出沿剖切线III-III剖切根据图2的电池壳的剖面图；
图4示出沿剖切线IV-IV剖切根据图2的电池壳的剖面图；
图5示出电池壳的壳部的局部俯视图，其具有密封法兰和毛虫状地施加在其上的液态密封剂；
图6示出密封法兰与浆状施加的液态密封剂的局部俯视图；和
图7示出密封法兰与可喷涂地施加的液态密封剂的局部俯视图。
彼此相同的部件和参数在所有附图中始终配设有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出用于未详细示出的电气驱动的或者可驱动的机动车的车辆电池2的立体图。在安装状态下，车辆电池2布置在机动车的电池结构空间中。电池结构空间例如在底部开口并且通过车辆底部限定边界。换句话说，车辆电池尤其可以从车辆底侧上装配或者安装。
车辆电池2具有电池壳4。在电池壳4中布置并且连接多个未详细示出的电池模块或者电池单池作为电化学的储能器。电池壳4具有壳部6和封闭或者覆盖该壳部的壳盖8。壳盖8例如是冲压的板材件(Blechteil)。
大致矩形的壳部6具有四个沿轴向竖立的侧壁，该侧壁包围电池壳4的内部。壳盖8在此基本上在端侧安放在此侧壁上，其中，侧壁的面向壳盖8的贴靠面在以下也被称作壳部6的密封法兰10(图3)。
如在图2的放大视图中局部可见，壳盖8在多个沿周向边侧分布的固定部位12上摩擦配合地接合在密封法兰10或者壳部6上。固定部位12在此尤其构造为螺栓连接，并且在附图中仅实例性地配设有附图标记。
图3和图4示出根据图2的电池壳体4沿剖切线III-III或者IV-IV的局部视图。剖切线III-III在此沿固定部位12延伸，其中，剖切线IV-IV布置在两个固定部位12之间。
如在图3和图4的示意图和简化视图中相较清楚可见，壳盖8具有沿周向边侧环绕的密封件14，该密封件14使构造在密封法兰10和壳盖8之间的接触边缘16无泄漏地并且流体密封地密封。密封件14例如构造为泡沫密封件、尤其作为模制密封件或者以泡沫的塑料材料的形式的密封缝。密封件14在此例如由聚氨酯泡沫或者树脂泡沫构成，并且尤其在注塑成型法中被注塑到壳盖8上。
沿边缘侧环绕的密封件14通过固定部位12被施加以轴向的密封力并且至少部分地被压缩。固定部位12在此分别具有固定螺栓18，该固定螺栓18穿透壳盖8并且拧入密封法兰10或者壳部6中。
朝向密封件14或者接触边缘16的径向外侧、即朝向电池壳4的外部，在壳盖8和密封法兰10之间构造零间隙区域20。如附图示意性示出，在零间隙区域20中施加液态密封剂22，该液态密封剂基本完全填满此零间隙区域20。液态密封剂22避免电解质或者水进入零间隙区域20，因此前置于密封件14的径向外侧的区域免受电解质腐蚀的损害。密封件14和液态密封剂22共同作用作为具有腐蚀防护功能的电池盖的密封件。
密封件14在此由耐流体和耐化学物质的材料构成，其中，液态密封剂22由尤其耐电解质、尤其耐水的材料构成。
以下参照图5至图7详细阐述用于制造电池壳4的方法。
根据本方法，在此在壳盖8与密封法兰10接合之前，液态密封剂22在零间隙区域20中沿密封件14的径向外侧涂放或者施加在密封法兰10上。例如同样可以想到的是，液体密封22额外地或者备选地施加在壳盖8上。
壳盖8在涂放或者施加了液态密封剂22之后在密封法兰10上螺栓固定。这指的是，液态密封剂22基本按照FIP法(就地成型，formed in place)实现。因此确保液态密封剂22在零间隙区域20中总具有最佳的配合，因为该液态密封剂通过压紧力在装配中自成型。液态密封剂22在此以合适的方式毛虫状地或者蜿蜒状地施加在密封法兰10上，从而在将壳盖8压紧或者旋拧固定在密封法兰10上时实现对零间隙区域20的尽量平均的浸湿和填充。因此在壳盖8和密封法兰10之间在零间隙区域22中产生电解质不可渗透的并且耐腐蚀的连接。
在图6中，液态密封剂22作为浆状密封剂施加。此类型的浆状液态密封剂22实现自动的并且减少时间的涂放或应用，以及实现对于量和位置极其精确的涂放或者应用。
在图7中示出的实施例示出以可喷涂施加的密封剂的形式的液态密封剂22，该液态密封剂22作为喷雾平坦地涂放在零间隙区域20中的密封法兰10上。
要求保护的本发明不局限于前述实施例。反而本领域技术人员还可以在公开的权利要求的框架下推导出本发明的其他变型方案，只要不脱离本发明的技术方案即可。尤其结合各个实施例所述的所有的单独技术特征还可以在公开的权利要求的框架下以其他方式相互组合，只要不脱离本发明的技术方案即可。
附图标记列表
2 车辆电池
4 电池壳
6 壳部
8 壳盖
10 密封法兰
12 固定部位
14 密封件
16 接触边缘
18 固定螺栓
20 零间隙区域
22 液态密封剂

Claims (10)

1.一种用于车辆电池(2)的电池壳(4)，所述电池壳(4)具有带有沿周向边侧的密封法兰(10)的壳部(6)、和壳盖(8)，所述壳盖(8)具有沿周向边侧环绕的密封件(14)，所述密封件(14)使构造在所述密封法兰(10)和所述壳盖(6)之间的接触边缘(16)密封，
-其中，在所述密封件(14)的径向外侧、在所述壳盖(6)和所述密封法兰(10)之间构造零间隙区域(20)，并且
-其中，在所述零间隙区域(20)中施加液态密封剂(22)。
2.根据权利要求1所述的电池壳(4)，其特征在于，
所述液态密封剂(22)基本完全填满所述零间隙区域(20)。
3.根据权利要求1或2所述的电池壳(4)，其特征在于，
所述密封件(14)是泡沫密封件。
4.根据权利要求1至3之一所述的电池壳(4)，其特征在于，
所述壳盖(8)在多个固定部位(12)上摩擦配合地与所述密封法兰(10)接合。
5.一种用于制造根据权利要求1至4之一所述的电池壳(4)的方法，在所述方法中，在壳盖(8)与密封法兰(10)接合之前，将液体密封剂(22)在零间隙区域(20)中施加在壳盖(8)和/或密封法兰(10)上。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
施加浆状密封剂作为液态密封剂(22)。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，
所述液态密封剂(22)毛虫状或者蜿蜒状地施加在所述壳盖(8)和/或所述密封法兰(10)上。
8.根据权利要求5至7之一所述的方法，其特征在于，
所述液态密封剂(22)在壳盖(8)接合在密封法兰(10)上的过程中分布在所述零间隙区域(20)中。
9.一种电气驱动的或者可驱动的机动车的车辆电池(2)，所述车辆电池(2)具有根据权利要求1至4之一所述的电池壳(4)。
10.一种液态密封剂(22)作为壳盖(8)和电池壳(4)的壳部(6)的密封法兰(10)之间的零间隙区域(20)的腐蚀防护的应用。
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