DE102010055602A1

DE102010055602A1 - Schutzvorrichtung für eine Verbindungsstelle zweier Zellverbinder elektrochemischer Zellen

Info

Publication number: DE102010055602A1
Application number: DE102010055602A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Wolfgang (FH) Dürr
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2012-06-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für eine Verbindungsstelle (1) zweier Zellverbinder (2, 3) elektrochemischer Zellen, wobei die Schutzvorrichtung (5) ein die Verbindungsstelle (1) umgebendes Abdichtelement (5.2) umfasst. Erfindungsgemäß ist eine die Verbindungsstelle (1) umgebende Schutzhülle (5.1) angeordnet, in welcher das Abdichtelement (5.2) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für eine Verbindungsstelle zweier Zellverbinder elektrochemischer Zellen.
Zellverbinder sind mechanische Kontaktelemente, die der elektrischen Verbindung mindestens zweier elektrochemischer Zellen dienen. Zellverbinder sind meist metallische Elemente, wobei häufig ein Plus-Pol aus Aluminium mit einem Minus-Pol aus Kupfer sowohl elektrisch als auch mechanisch verbunden wird. Die mechanische Verbindung erfolgt üblicherweise durch Verschrauben, Klemmen, Nieten, Crimpen oder durch Schweißen.
Im Stand der Technik wird bei Batterien von Fahrzeugen, insbesondere von elektrisch betriebenen Fahrzeugen, eine Vielzahl elektrochemischer Zellen miteinander verbunden, insbesondere in Reihe verschaltet. Übliche Spannungen liegen dabei zwischen 120 V und 450 V, bei Omnibussen und Lastkraftwagen bis 700 V. Übliche Stromstärken betragen bis zu 400 A. Bei üblichen Lithium-Ionen Zellen mit einer Zellspannung von jeweils 3,6 V werden über 100 Zellen, bei Omnibussen und Lastkraftwagen werden etwa 200 Zellen verbunden.
Häufig werden die Verbindungen vorgenannter Verbindungsstellen von Zellverbindern gegen Korrosion und Umwelteinflüsse geschützt. Insbesondere in Fahrzeugen müssen Verbindungsstellen zwischen Plus-Polen aus Aluminium mit Minus-Polen aus Kupfer zur Vermeidung elektrochemischer Korrosion gegen Betauung und sonstige Feuchtigkeit geschützt werden, um die Gefahr von Erhitzungen infolge hoher Übergangswiderstände oder Funken- oder Lichtbogenbildung zu reduzieren.
Im Stand der Technik sind Schutzvorrichtungen bekannt, die durch Imprägnieren oder Lackieren hergestellt werden oder bei denen Isolierband oder Schrumpfschlauch verwendet werden.
Aus der US 2007/0152235 A1 ist eine Verbindung mindestens zweier Zellverbinder bekannt, wobei die Verbindungsstelle der beiden Zellverbinder mittels eines Harzes derart umschlossen ist, dass eine hermetische Versiegelung der Verbindungsstelle erfolgt, so dass die Verbindungsstelle vor äußeren Einflüssen, wie z. B. Umgebungsluft und Wasser, geschützt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Schutzvorrichtung für eine Verbindungsstelle zweier Zellverbinder einer elektrochemischen Zelle anzugeben, mittels welcher die Verbindungsstelle einfach und zuverlässig geschützt ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Schutzvorrichtung für eine Verbindungsstelle zweier Zellverbinder elektrochemischer Zellen umfasst ein die Verbindungsstelle umgebendes Abdichtelement. Erfindungsgemäß ist eine die Verbindungsstelle umgebende Schutzhülle angeordnet, in welcher das Abdichtelement angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung ermöglicht einen besonders sicheren Schutz vor gegen Betauung und sonstiger Feuchtigkeit.
Die Anordnung der Schutzhülle erlaubt eine genaue Festlegung der Kontur und der Position, die die Schutzvorrichtung einnehmen soll. Dadurch ist es möglich, die Lage und die Form des Abdichtelementes genau festzulegen und so einen sichereren Schutz der Verbindungsstelle zu ermöglichen.
Zudem ermöglicht die Erfindung eine Verbesserung der Dauerhaftigkeit der Schutzeinrichtung, da das Abdichtelementes durch die Schutzhülle gegen ungewolltes Aushärten geschützt ist. Dadurch ist die Gefahr, dass das Abdichtelement infolge einer mechanischen oder thermischen Einwirkung bricht, reduziert.
Durch die Anordnung der Schutzhülle ist die Dauerhaftigkeit der Schutzvorrichtung verbessert, weil das Abdichtelement dauerelastisch ausbildbar ist, so dass die Funktionsfähigkeit der Schutzvorrichtung auch bei mechanischen Belastungen, wie z. B. durch Erschütterung in einem Fahrzeug erhalten bleibt.
Bei Anordnung einer elektrisch isolierenden Schutzhülle ist die Verbindungsstelle nach außen elektrisch isolierend geschützt. Insbesondere bei Anordnung eines elektrisch gut leitfähigen Abdichtelementes in einer elektrisch isolierenden Schutzhülle ist die Verbindungsstelle der Zellverbinder die elektrische Verbindung betreffend verbessert.
Es ist möglich, die Schutzhülle lösbar auf den Zellverbindern anzuordnen. Dadurch können gegebenenfalls notwendige Kontroll- oder Reparaturarbeiten an der Verbindungsstelle durchgeführt werden. Gegenüber herkömmlichen Verfahren zum Schutz der Verbindungsstelle zweier Zellverbinder ergeben sich daraus Zeit- und Kostenvorteile.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 schematisch eine Schnittdarstellung einer Verbindungsstelle zweier Zellverbinder zweier nicht näher dargestellter Zellen.
In der einzigen 1 ist eine Verbindungsstelle 1 eines aus Kupfer gebildeten ersten Zellverbinders 2 mit einem aus Aluminium gebildeten zweiten Zellverbinder 3 in einer Schnittdarstellung gezeigt. Die Verbindungsstelle 1 bildet eine elektrische und eine mechanische Verbindung zwischen den übereinander angeordneten Zellverbindern 2, 3. Der erste Zellverbinder 2 aus Kupfer bildet den Minus-Pol der Verbindung und der zweite Zellverbinder 3 bildet den Plus-Pol der Verbindung. Als Befestigungsmittel 4 ist ein elektrisch leitfähiger Niet in miteinander korrespondierende Aussparungen 2.1, 2.2, welche in den übereinanderliegenden Zellverbindern 2, 3 angeordnet sind, eingesetzt.
Es ist auch möglich, als Befestigungsmittel 4 zur Herstellung der Verbindungsstelle 1 eine Schraube zu verwenden. Ebenso ist es möglich, die Zellverbinder 2, 3 durch Klemmen oder Verschweißen oder in anderer Weise kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig zu verbinden.
Zum Schutz der Verbindungsstelle 1 vor mechanischen und/oder thermischen äußeren Einflüssen ist um die Verbindungsstelle 1 eine Schutzvorrichtung 5 angeordnet, welche eine Schutzhülle 5.1 und darin ein Abdichtelement 5.2 umfasst.
Jeweils ein Teil der Schutzhülle 5.1 ist oberhalb bzw. unterhalb der Verbindungsstelle 1 an den Zellverbindern 2, 3 angeordnet, wobei ein Rand der Schutzhülle 5.1 jeweils auf der Oberfläche eines Zellverbinders 2, 3 aufgelegt ist. Optional ist der aufgelegte Rand mit der Oberfläche des betreffenden Zellverbinders 2, 3 verklebt.
Die Schutzhülle 5.1 der Schutzvorrichtung 5 ist ein vorgefertigtes Formteil, das aus Kunststoff hergestellt ist. Alternativ kann das Formteil aus Gummi oder aus einem anderen flexiblen Material als Schrumpfschlauch ausgebildet sein.
Die als Formteil ausgebildete Schutzhülle 5.1 weist zum Einbringen des Abdichtelementes 5.2 eine Einfüllöffnung auf, die das nachträgliche Einspritzen eines flüssigen oder gelförmigen Abdichtelementes 5.2 ermöglicht. Dazu kann das Abdichtelement 5.2 mittels einer Spritze direkt in den Raum zwischen der Verbindungsstelle 1 und der Schutzhülle 5.1 eingebracht werden.
Als Abdichtelement 5.2 wird eine Fettfüllung oder eine ein- oder mehrkomponentige Kunststofffüllung, insbesondere Silikon, verwendet. Optional ist die elektrische Leitfähigkeit des Abdichtelementes 5.2 durch einen Zusatzstoff, insbesondere Graphit, verbessert. Dadurch ist die mit der Verbindungsstelle 1 hergestellte elektrische Verbindung verbessert. Es ist sinnvoll, das Abdichtelement 5.2 so auszuwählen oder herzustellen, dass seine Viskosität, Kriechfähigkeit, Benetzungsfähigkeit, elektrische Isolationseignung und Korrosionsschutzeignung besonders günstig, insbesondere besonders hoch sind.
Die fluiddichte Schutzhülle 5.1 dient dem Schutz des Abdichtelementes 5.2 und damit dem Schutz der Verbindungsstelle 1 vor mechanischen und/oder thermischen äußeren Einflüssen. Die Verbindungsstelle 1 ist dadurch verbessert, insbesondere vor elektrochemischer Korrosion geschützt.
Bezugszeichenliste

1: Verbindungsstelle
2: erster Zellverbinder
2.1: erste Aussparung
3: zweiter Zellverbinder
3.1: zweite Aussparung
4: Befestigungsmittel
5: Schutzvorrichtung
5.1: Schutzhülle
5.2: Abdichtelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

US 2007/0152235 A1 [0006]

Claims

Schutzvorrichtung für eine Verbindungsstelle (1) zweier Zellverbinder (2, 3) elektrochemischer Zellen, wobei die Schutzvorrichtung (5) ein die Verbindungsstelle (1) umgebendes Abdichtelement (5.2) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Verbindungsstelle (1) umgebende Schutzhülle (5.1) angeordnet ist, in welcher das Abdichtelement (5.2) angeordnet ist.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülle (5.1) ein- und/oder mehrteilig ausgebildet ist.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülle (5.1) aus Kunststoff und/oder Gummi gefertigt ist.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülle (5.1) ein Formteil ist.
Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtelement (5.2) elektrisch leitend und/oder korrosionshemmend ist.
Schutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtelement (5.2) ein Fluid oder ein Gel oder ein Fett oder ein Kunststoff ist.
Schutzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülle (5.1) eine Einfüllöffnung zum Einbringen des Abdichtelementes (5.2) aufweist.