DE102012011170A1

DE102012011170A1 - Schutzkappe für einen Polanschluss einer Batterie

Info

Publication number: DE102012011170A1
Application number: DE102012011170A
Authority: DE
Inventors: Joachim Lacroix
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-06-06
Filing date: 2012-06-06
Publication date: 2013-12-12
Also published as: CN103474590A; US20130330583A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schutzkappe (103) für einen Polanschluss (102, 108) einer Batterie (101). Die Schutzkappe (103) zeichnet sich dadurch aus, dass sie aus einem nichtleitenden Schichtmaterial gefertigt ist, das zumindest eine erste Schicht (104) und eine darüber angeordneten zweite Schicht (105) aufweist, wobei die Schichten (104, 105) einen zur Aufnahme des Polanschlusses (102, 108) ausgebildeten Innenraum (109) der Schutzkappe (103) schalenförmig umgeben, und die dem Polanschluss (102, 108) zugewandte erste Schicht (104) aus einem Material mit einem ersten Elastizitätsmodul E1 und die dem Polanschluss (102, 108) abgewandte zweite Schicht (105) aus einem Material mit einem zweiten Elastizitätsmodul E2 besteht, wobei E1 < E2 ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzkappe für einen Polanschluss einer elektrischen Batterie, insbesondere einer Kraftfahrzeugbatterie. Derartige Schutzkappen sind im Stand der Technik bekannt.
So geht aus der DE 28 24 463 eine Schutzkappe zum Verkapseln des Polanschlusses einer elektrischen Zelle hervor, die ein elektrisch nicht leitendes Flanschelement aufweist, das im Gebrauch den Polanschluss umschließt, und einen elektrisch nicht leitenden Kappenteil aufweist, der im Gebrauch in einen Eingriff mit dem Planschelement gelangt, so dass der Polanschluss eingekapselt wird und die freiliegenden leitenden Teile desselben abgedeckt werden. Die Schutzkappe dient insbesondere dazu Kurzschlüsse einer Kraftfahrzeug-Batterie zu verhindern, die während Wartungsarbeiten an einem Kraftfahrzeug durch leitende Werkzeuge verursacht werden können, die unabsichtlich auf freiliegende Batteriepole fallen.
Weiterhin geht aus der DE 28 14 444 B1 ein Anschlusskabel für einen Polanschluss einer Batterie hervor, das eine Schutzkappe 11 (vgl. 1 oder 2) für einen Polanschluss aus Gummi aufweist.
Schließlich kann der EP 1 304 751 A2 eine Batterie mit in einem Gehäuse angeordneten positiven und negativen Elektroden mit zwischenliegenden Separatoren und einem Elektrolyten und mindestens einem Polanschluss entnommen werden, wobei der Polanschluss mit einem Kontaktschutz in Form einer den Polanschluss umgebenden frei drehbaren Wandung aus Isoliermaterial versehen ist, der mindestens einen Schlitz zur Einführung eines Anschlusskabels aufweist. In 2b wird weiterhin eine Schraubkappe 10 aus einem Isoliermaterial insbesondere aus einem harten Kunststoffmaterial offenbart.
Keinen ausreichenden Schutz gegen einen elektrischen Kurzschluss/Masseschluß (bspw. durch Berührung von Metall der Autokarosserie mit dem Batteriepol) und sich daraus ergebende Sekundärgefahren wie Brände, Explosionen, Kabelbrände etc. darstellen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Schutzkappen derart weiterzuentwickeln, dass die vorstehend genannten Nachteile weitestgehend vermieden werden.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Die Aufgabe ist mit einer Schutzkappe für einen Polanschluss (insbesondere einen Plus-Polanschluss) einer elektrischen Batterie gelöst, wobei sich die Schutzkappe dadurch auszeichnet, dass sie aus einem nichtleitenden Schichtmaterial gefertigt ist, das zumindest eine erste Schicht und eine darüber angeordneten zweite Schicht aufweist, wobei die Schichten einen zur Aufnahme des Polanschlusses ausgebildeten Innenraum der Schutzkappe schalenförmig umgeben, und die dem Polanschluss zugewandte erste Schicht aus einem Material mit einem ersten Elastizitätsmodul E1 und die dem Polanschluss abgewandte zweite Schicht aus einem Material mit einem zweiten Elastizitätsmodul E2 besteht, wobei E1 < E2 ist.
Die Schutzkappe ermöglicht, dass mechanische Einwirkungen auf die Schutzkappe, wie sie bspw. bei einem Frontal-Crash auftreten, nicht zur Zerstörung der Schutzkappe, damit nicht zu einem Masseschluss/Kurzschluss der Batterie führen, und somit weiterhin die vorstehend angegebenen Sekundärgefahren vermieden werden.
Die Erfindung basiert auf der Idee, die Schutzkappe mit zumindest zwei elektrisch nicht leitendenden Schichten aufzubauen, wobei die innere erste Schicht, d. h. die den Innenraum der Schutzkappe auskleidende erste Schicht, aus einem elastischen Material besteht, das mechanische Stöße bzw. Krafteinwirkungen elastisch aufnimmt und entsprechend dämpft, während die schalenförmig über der ersten Schicht angeordnete zweite Schicht aus einem elektrisch nicht leitenden Material besteht, das härter ist, d. h. insbesondere weniger elastisch ist, und bevorzugt punktuell einwirkende Kräfte flächig auf die Schutzkappe verteilt. Bevorzugt ist die zweite Schicht aus einem Material gefertigt, das möglichst ein mechanisches Durchdringen eines Gegenstandes in Richtung erste Schicht verhindert.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Schutzkappe zeichnet sich dadurch aus, dass E1 aus dem Bereich von 1·10^–3 GPa bis 1 GPa oder von 1·10^–2 GPa bis 1·10^–1 GPa gewählt ist, und dass E2 aus dem Bereich von 10 GPa bis 1·10³ GPa oder von 10 GPa bis 1·10² GPa gewählt ist. Die Einheit des Elastizitätsmoduls ist vorliegend Giga Pascal.
Bevorzugt ist das Material aus dem die erste Schicht besteht Gummi, insbesondere Hartgummi, und das Material aus dem die zweite Schicht besteht ein stoßfester Kunststoff.
Damit eine ausreichende Dämpfung einwirkender Kraftstöße erfolgen kann, muss die erste Schicht eine entsprechende Schichtdicke aufweisen. Die Schichtdicke der ersten Schicht liegt bevorzugt im Bereich von 5 mm bis 30 mm, oder von 5 mm bis 20 mm, oder vom 10 bis 20 mm. Die für eine ausreichende Dämpfung erforderliche Schichtdicke ist natürlich abhängig von dem Material aus dem die erste Schicht besteht.
Um ein Durchstoßen der zweiten Schicht zu vermeiden und um eine flächige Verteilung eines einwirkenden Kraftstoßes zu erzielen, umfasst die zweite Schicht bevorzugt ein elektrisch nichtleitendes Fasergewebe. Alternativ oder zusätzlich kann ein solches elektrisch nichtleitendes Fasergewebe auch zwischen der ersten und der zweiten Schicht angeordnet sein.
Das Fasergewebe besteht bevorzugt aus Glasfasern und/oder Kunststofffasern, insbesondere aus Aramidfasern. Über der ersten Schicht können natürlich mehrere Schichten vorhanden sein, die bevorzugt insgesamt die Funktion erfüllen, dass erstens ein Durchdringen der Schichten bspw. eines Metallteils des Fahrzeugs im Fall eine Frontal-Crashs, bis zur ersten Schicht weitestgehend verhindert wird und darüber hinaus eine quasi punktuelle Krafteinwirkung auf die äußeren Schichten innerhalb der äußeren Schichten flächig verteilt wird, so dass die Kraftwirkung pro Fläche vermindert wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kraftfahrzeugbatterie mit einer Schutzkappe, wie sie vorstehend beschrieben ist. Die Schutzkappe ist dabei bevorzugt als loses Teil zum lösbar festen verbinden mit der Kraftfahrzeugbatterie ausgebildet, oder bereits mit der Batterie verbunden, wobei die Verbindung derart ausgebildet ist, dass ein Batteriekabel erforderlichenfalls mit dem Batteriepol verbindbar oder davon lösbar ist.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Batteriekabel zum Anschluss an eine Kraftfahrzeugbatterie, wobei das Batteriekabel eine Schutzkappe aufweist, wie sie vorstehend beschrieben ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezug auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:
1 eine Aufsicht auf eine schematisierte Kraftfahrzeugbatterie mit einer erfindungsgemäßen Schutzkappe, und
2 eine Querschnittsansicht der Batterie von 1
1 zeigt eine Aufsicht auf eine schematisierte Kraftfahrzeugbatterie 101 mit einer erfindungsgemäßen Schutzkappe 103. Die Kraftfahrzeugbatterie 101 weist einen Plus-Batteriepol 102 und einen Minus-Batteriepol 108 auf. Der Plus-Batteriepol 102 ist mit einem Batteriekabel 110 verbunden. Der Plus-Batteriepol 102 ist mit einer erfindungsgemäßen Schutzkappe 103 geschützt. Die 1 zeigt weiterhin eine Querschnittsachse A-A'.
2 zeigt eine schematisiert Querschnittsansicht der Batterie von 1. Der Plus-Batteriepol 102 ist mit dem Batteriekabel 110 verbunden, dass einen Metallkern und eine umgebende Isolierung aufweist. Deutlich zu erkennen ist der Schichtaufbau der Schutzkappe 103. Die Schutzkappe 103 ist aus einem nichtleitenden Schichtmaterial gefertigt ist, das eine erste Schicht 104 und eine darüber angeordneten zweite Schicht 105 aufweist, wobei die Schichten 104, 105 einen zur Aufnahme des Polanschlusses 102 ausgebildeten Innenraum 109 der Schutzkappe 103 schalenförmig umgeben, und die dem Polanschluss 102 zugewandte erste Schicht 104 aus Hartgummi mit einem ersten Elastizitätsmodul E1 und die dem Polanschluss 102 abgewandte zweite Schicht 105 mit einem zweiten Elastizitätsmodul E2 aus einem stoßfesten Plastikmaterial mit eingelagerten Aramid-Fasergewebe besteht, wobei E1 < E2 ist.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
Bezugszeichenliste

101: Batterie/elektrischer Akkumulator
102: Polanschluss/Pluspol
103: Schutzkappe
104: erste Schicht der Schutzkappe
105: zweite Schicht der Schutzkappe
106: Leiter des Batteriekabels
107: Abschirmung des Batteriekabels
108: Polanschluss/Minuspol
109: Innenraum der Schutzkappe
110: Batteriekabel

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

DE 2824463 [0002]
DE 2814444 B1 [0003]
EP 1304751 A2 [0004]

Claims

Schutzkappe (103) für einen Polanschluss (102, 108) einer Batterie (101), dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzkappe (103) aus einem nichtleitenden Schichtmaterial gefertigt ist, das zumindest eine erste Schicht (104) und eine darüber angeordneten zweite Schicht (105) aufweist, wobei – die Schichten (104, 105) einen zur Aufnahme des Polanschlusses (102, 108) ausgebildeten Innenraum (109) der Schutzkappe (103) schalenförmig umgeben, und – die dem Polanschluss (102, 108) zugewandte erste Schicht (104) aus einem Material mit einem ersten Elastizitätsmodul E1 und die dem Polanschluss (102, 108) abgewandte zweite Schicht (105) aus einem Material mit einem zweiten Elastizitätsmodul E2 besteht, wobei E1 < E2 ist.
Schutzkappe (103) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass E1 aus dem Bereich von 1·10^–3 GPa bis 1 GPa oder von 1·10^–2 GPa bis 1·10^–1 GPa gewählt ist, und dass E2 aus dem Bereich von 10 GPa bis 1·10³ GPa oder von 10 GPa bis 1·10² GPa gewählt ist.
Schutzkappe (103) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (104) aus Gummi, insbesondere aus Hartgummi besteht, und dass die zweite Schicht (105) aus einem stoßfestem Kunststoff besteht.
Schutzkappe (103) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (104) eine Schichtdicke von 5 mm bis 30 mm, oder von 5 mm bis 20 mm, oder vom 10 bis 20 mm aufweist.
Schutzkappe (103) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht (105) ein elektrisch nichtleitendes Fasergewebe enthält.
Schutzkappe (103) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Schicht (104) und der zweiten Schicht (105) ein elektrisch nichtleitendes Fasergewebe angeordnet ist.
Schutzkappe (103) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasergewebe aus Glasfasern und/oder Kunststofffasern und/oder Aramidfasern besteht.
Kraftfahrzeugbatterie (101) mit einer Schutzkappe (103) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
Batteriekabel (110) zum Anschluss an eine Kraftfahrzeugbatterie (101) mit einer Schutzkappe (103) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.